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电解原理及其应用综合能力测试参考答案编稿：顾振海 审稿：潘廷宏 责编：顾振海一、选择题1D分析：所给4个选项中能较好吸收Cl2有A：NaOH，C：KBr，D：Na2CO3；其中A的NaOH有强烈腐蚀性，且吸收氯气后生成强氧化性的NaClO不宜直接与人口鼻接触；C中KBr吸收氯气后生成刺激性、腐蚀性的Br2；而D中Na2CO3吸收氯气后生成CO2对人体无害。2C 由上图知，电极反应式为：阳极：Ag-e=Ag+阴极：Ag+e=Ag有如下对应关系：Ag e 阴极增重1mol 6.021023个 108gn (Ag) N 2.16g解得：n (Ag)0.02mol N1.2041023所以选项C正确；D错误。由上图知：这是一个电渡银装置，阳极银溶解，阴极析出银，溶液中硝酸银浓度不变。所以A、B错误。3B 阳极：Cu2eCu2+阴极：2Ag+2e2Ag即：阳极每溶解64g铜，对应阴极增加216g银，两电极质量相关为280g所以Cu 2Ag m64g 216g280gm(Cu) m(Ag) 28g解得：m(Cu)6.4g m(Ag)21.6g所以阳极的质量为100g6.4g93.6g阴极的质量为100g21.6g121.6g4D 从各选项的电解方程式可得到结论：A2HClH2+Cl2 HCl浓度减小，pH升高。B4AgNO3+2H2O4Ag+4HNO3+O2生成硝酸，所以溶液的pH下降。CBaCl2+2H2OBa(OH)2+H2+Cl2 生成强碱Ba(OH)2所以溶液pH升高。D2H2OH2+O2 由于水减小，KOH溶液浓度增大，所以pH升高。5D 电解H2SO4时：阳极 4OH4e2H2OO2电解HCl时：阴极 2H2eH2阳极 2Cl2eCl2所以O2 （2H22Cl2）25mL 100mL6B 由电解方程式 2CuSO4+2H2O2Cu + 2H2SO4+O2128g 2mol0.016g n (H2SO4)n (H2SO4)=2.5104mol所以n (H+)=5104mol c (H+)=1103mol/L由硫酸形成的pHlg(1103)=3 由于是硫酸的酸性环境，所以Cu2+的水解产生H可忽略，所以选B。7B A相当电解水，会使NaOH溶液浓度增大，再加入固体NaOH溶液浓度会更大，不能恢复原甲溶液。B相当于电解水，可再加入水恢复原溶液。C电解的是水和NaCl，不能靠加入NaOH恢复原溶液。D是粗铜的精炼，溶液中硫酸铜的溶液不变，不用加入Cu(OH)2恢复。8A 2Cu2+2H2O2Cu+O2+4H+ 转移电子4mol 4moln (H+) 0.002moln (H+)=0.002mol c (H+)=0.02mol/LZn+2H+Zn2+H2 转移电子 2mol 2mol n (H+) 0.002moln (H+)=0.002mol余H物质的量为：0.2L0.005mol/L20.0020 表明溶液变为了硫酸锌溶液CuCl2Cu+Cl2 转移电子 1mol 2mol n (Cl2)0.002moln (Cl2)=0.002mol 生成的Cl2有少量与水反应生成少量HCl和HClO。2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2 转移电子2mol 2moln (NaOH) 0.002moln (NaOH)=0.002mol由上面的分析可知，溶液中由大到小的顺序为，pH的顺序与之相反。9B此题要求电解的物质是水才行，要求电解为含氧酸、强碱、强碱的含氧酸盐等。只有B符合。10A根据电解方程式分析2Cu2+2H2O4H+ +2Cu + O24mol 128gn (H+) 0.064gn (H+)=0.002molc(H+)=0.002mol0. 5L0.004mol/L11答案：C解析：用惰性电极电解饱和硫酸钠溶液相当于电解水，阳极产生氧气。 2 12amol amol当饱和溶液减少2amol水即36a g水时，有晶体析出溶液仍为饱和溶液。用换位思考：若将Wg Na2SO410H2O晶体加入到36a g水中所得溶液仍为饱和溶液。该溶液中溶质的质量分数为 12答案：A分析：根据原电池原理，由“金属X和Z用导线连接放入稀硫酸中时，X溶解，Z极上有氢气析出；”可知活泼性XZ；由电解时电极放电顺序及“电解了Y2+离子和Z2+离子共存的溶液时，Y先析出；”知活泼性ZY；根据金属单质的还原性与对应离子氧化性的关系及“M2+离子的氧化性强于Y2+离子”可知活泼性YM。综合有A成立。13答案：AC放电时负极失电子被氧化。所以A错误。充电时阴极与电源的负极相连、被还原。由于充电时钠被还原，所以B错。对于C，电解AgNO3时，阳极析出O2，电子由电池的钠提供。由O2 4Na22.4L92g1.12Lm (Na)m (Na)=4.6g C正确充电时，阴极得电子被还原。所以D错误。注意放电、充电时的反应方向；Na2Sx中S的化合价。14B此题可参照电解CuSO4进行分析。电解时产生H物质的量为0.01V mol设金属用M表示，则电解方程式为：2M2+2H2O M4H+O22Ar(M)g 4molW g 0.01V mol解得Ar(M) 15D电解方程式为Fe+2H2OFe(OH)2+H2生成的Fe(OH)2又进一步被氧化4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 所以2Fe(OH)3 5H2O 2mol5mol16答案：O2十2CO2十4e=2CO32。2CO十O2=2CO2。解析：熔融盐燃料电池工作原理跟其它电池相同，在阳极上(电源的负极)还原剂失去电子，2CO十2CO324e4CO2，阴极上氧化剂得到电子，根据题意，氧化剂是O2，CO2也参加反应(但不可能是作为氧化剂)，由于阳极上消耗CO32，所以在阴极上有CO32生成，维持CO32的浓度(如果阴极上不生成CO32，则需要补充大量的CO32)，所以阴极上的反应O2十4e十2CO22CO32，把阴极或阳极上发生的反应方程式 相加(在得失电子数相等时才能相加)得2CO十O2=2CO2。17答案：(1)2Cl2e Cl2； ； 。(2)阳极产生的Cl2不易腐蚀金属钛；既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaCl而影响烧碱的质量。(3)a、b、d；(4)；当电解时的电压增大到原来的2倍时，电解池的电阻可能会发生变化，电流强度不一定为原来的2倍；当电解时的温度从30提高到60时，电解他的内阻会有所降低，但并不一定恰好降低为原来的一半；当电解时的电流强度增大到原来的2倍时，单位时间内流过电路的电量恰好为原来的2倍，发生反应的物质的物质的量也恰好为原来的2倍，即反应速率为原来的2倍。解析：电解氯化钠的速率与单位时间通过的电量、离子迁移的速率有关。在解答(3)、(4)两问时，要结合物理电学知识来分析。18答案：(1)Fe2eFe2+；2H+十2e=H2；(2) 6Fe2+十Cr2O72十14H+6Fe3+十2Cr3+十H2O；(3)在阴极反应及Cr2O72与Fe2+反应过程中，将大量的消耗H+使溶液pH升高，促使Fe3+、Cr3+水解并最终转化为Cr(OH)3和Fe(OH)2沉淀；(4)不能；因阳极产生的Cu2+不能使Cr2O72还原到低价态。解析：Cr()的化合物的毒性远远高于Cr()化合物，将Cr()转化为Cr()，对废水进行处理是电化学知识在实际生活中的具体运用。首先应考虑溶液中，阴、阳离子在外电场作用下的定向迁移；然后再考虑阴、阳两极按放电顺序可能发生的电极反应。阴极：2H+十2eH2，阳极：Fe2eFe2+，产生的Fe2+在向阴极迁移的过程中与向阳极迁移的Cr2O72相遇，发生氧化还原反应：6Fe2+十Cr2O72十14H+6Fe3+十2Cr3+十H2O，使Cr2O72转化为Cr3+，同时Fe2+也转化为Fe3+，在以上电解的阴极反应及Cr2O72与Fe2+的氧化还原反应过程中都消耗了大量的H+，溶液的pH不断变大，有利于Cr3+、Fe3+生成相应的Cr(OH)3、Fe(OH)3沉淀。若将Fe电极改换成Cu电极，由于产生的Cu2+不具有还原性，不能将Cr2O72转化为毒性较低的Cr3+。19答案：(1)电流对时间的变化关系图如图419： 氧化；电极反应为：2Cl十2e=Cl2；还原；2H+十2eH2，电解总方程式为：2H2O+CaCl2Ca(OH)2+Cl2+H2(2)电解池中产生的现象：有白色沉淀生成；白色沉淀又溶解；两极有气体放出，F极附近得黄绿色气体，E极产生无色气体，在E极附近溶液变为红色。解析：(1)根据电源的正负极可知，F为阳极，发生氧化反应：电极反应为：2Cl十2eCl2；E为阴极，发生还原反应：电极反应为：2H+十2e=H2(Ca2+氧化性较H+弱)；总的电解反应方程式为：2H2O+CaCl2 Ca(OH)2+Cl2+H2 (类似于电解NaCl溶液)。(2)当连续将CO2通入电解液时，CO2与Ca(OH)2反应先生成CaCO3，然而由于CO2过量，CaCO3进一步转变成可溶的Ca(HCO3)2。反应为CO2十2OH十Ca2+CaCO3十H2O，此时消耗Ca2+离子，Ca2+离子浓度下降，溶液导电性减弱，即电流减小。但电流不会减小到0，因CaCO3溶于水的部分能电离：CaCO3(s)=Ca2+(aq)十CO32(aq)。然后发生反应：CaCO3(s)十CO2十H2O=Ca2+(aq)+2HCO3(aq)，此时离子数增加，导电性增强。注意第1个反应消耗的离子数量等于第2个反应增加的离子数量，总体积又不变，所以开始与后来溶液的导电能力相同，即电流相等。由于CaCl2溶液中加入酚酞，电解过程中阴极附近c (OH)增大，阴极附近(E处)溶液变成红色。20答案：(1) ，使氧气与二氧化锰充分接触，发生氧化还原反应。(2)2H+十2e=H2，2MnO422e=2MnO4； 。解析：以O2为氧化剂，MnO2为还原剂，另有氢氧化钾作反应物，在熔化状态下发生氧化还原反应来制取K2MnO4。K2MnO4浓溶液中，阳离子有H+和K+，而H+在K+之前得电子，所以阴极反应为H+得电子还原为H2；根据题给信息，阳极得到KMnO4，则阳极反应为MnO42失电子，氧化为MnO4。21答案：(1)金属的相对原子质量为：64，及x2，n3。(2)电解后溶液的pH1。解析：电解M(NO3)x溶液时，阴极析出金属M，阳极放出O2，根据电解槽通过的电子物质的量可得： ，电解反应的关系式：M(NO3)x M xH+ xe0.005mol0.005mol 0.005xmol 0.005xmol根据题意，通过的电子的物质的量为0.01mol，即0.005xmol0.01mol，x2 64+262+18n=242，n=3（2） 22答案：(1)铁Fe，Fe2eFe2+ (2)B、C(3)隔绝空气，防止Fe(OH)2被空气氧化；加热一段时间；(4)B、C；(5)白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色。提示：以铁做阳极、石墨做阴极电解Na2SO4溶液时，电解方程式为：Fe+2H2OH2+Fe(OH)2 在阴极（石墨）处生成白色沉淀当反应电源后，铁做阴极被保护，电解方程式为：2H2O2H2+O2 在阳极（石墨）处生成O2，把上一步生成的Fe(OH)2氧化生成红褐色的Fe(OH)3，方程式如下：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)323答案： 1：2解析：首先写出阴极、阳极反应式和总的电解反应。由柯尔贝反应式推出阳极反应式为：2RCOOK2e=RR十2CO2十2K+，阴极反应式为：2H2O十2eH2+2OH，电解方程式为： 。在相同条件下，H2和CO2的体积之比是1：2。24答案：(1)O2；467；(2)0.0966解析：（1）被电解的物质为水；阳极放出氧气；电解后KOH的浓度增大2%，变为8%。可设电解后溶液的质量为m，则由溶质守恒有：2000mL1.05g/mL6%m 8% 解得m1575g.。所以电解的水的质量为2000mL1.05g/mL1