2019-2020学年高中化学 第4章 电化学基础 第3节 电解池 第2课时 电解原理的应用课后提能层级练 新人教版选修4

第二课时电解原理的应用课后提能 层级练1下列描述中，不符合生产实际的是()a电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极b电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极c电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极d在镀件上电镀锌，用锌作阳极解析：选a用石墨棒作阳极，a错误；粗cu作阳极，纯铜作阴极，b正确；用涂镍碳钢网作阴极，c正确；镀件作阴极，zn作阳极，d正确。选a。2关于镀铜和电解精炼铜，下列说法中正确的是()a都用粗铜作阳极、纯铜作阴极b电解液的成分都保持不变c阳极反应都只有cu2e=cu2d阴极反应都只有cu22e=cu解析：选d电镀时镀件作阴极，a项错误；电解精炼铜时电解液成分改变，b项错误；电解精炼铜时，杂质若有比铜活泼的金属(如锌)，则还会发生zn2e=zn2的反应，c项错误。3金属镍有广泛的用途，粗镍中含有少量的fe、zn、cu、pt等杂质，用电解法制备高纯度的镍，下列叙述中正确的是()a阳极发生还原反应，其电极反应式为ni22e=nib电解过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量相等c电解后，溶液中存在的金属阳离子只有fe2和zn2d电解后，电解槽底部的阳极泥中只有cu和pt解析：选d本题为“电解精炼铜”的迁移应用。阳极应发生氧化反应，a项错误；溶液中的阳离子主要为ni2，根据金属原子的还原性和金属阳离子的氧化顺序，阳极反应为zn2e=zn2，fe2e=fe2，ni2e=ni2，cu、pt在该条件下不失电子，阴极反应为ni22e=ni，fe2、zn2在该条件下不得电子，c项错误；比较两电极反应，因zn、fe、ni的相对原子质量可能不等，当两极通过相同的电量时，阳极减少的质量与阴极增加的质量可能不等，b项错误。4如图中能验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置是()解析：选d电解饱和食盐水时，阴极生成h2，收集时试管口向下；阳极生成cl2，通入淀粉碘化钾溶液时，溶液变蓝色。电子从直流电源流向电解池阴极，故d正确。5某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液。通电时，为使cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是()aa为正极，b为负极；naclo和naclba为负极，b为正极；naclo和naclca为阳极，b为阴极；hclo和naclda为阴极，b为阳极；hclo和nacl解析：选b有关反应有2nacl2h2o2naohh2cl2，cl22naoh=naclnacloh2o，因阳极生成cl2，阴极生成naoh，为使二者充分反应，cl2应在下端产生，从而推知电源b为正极，a为负极，消毒液的主要成分是naclo和nacl。6用惰性电极电解饱和食盐水，当电源提供0.2 mol电子时停止通电。若此溶液体积为2 l，则所得电解液的ph是()a1b8c13 d14解析：选c电解饱和食盐水时供给0.2 mol电子，则消耗的h为0.2 mol，同时产生oh为0.2 mol，溶液体积为2 l，ph13。7电解的应用比较广泛，回答下列问题：(1)由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是_(填字母，下同)。afe2o3 bnaclccu2s dal2o3(2)用cuso4溶液为电解质溶液进行粗铜(含al、zn、ag、pt、au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是_。a电能全部转化为化学能b粗铜接电源正极，发生氧化反应c溶液中cu2向阳极移动d利用阳极泥可回收ag、pt、au等金属e若阳极质量减少64 g，则转移电子数为2na个fso的物质的量浓度不变(不考虑溶液体积变化)(3)如图为电解精炼银的示意图，_(填“a”或“b”)极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体生成，则生成该气体的电极反应式为_。解析：(1)电解法适合冶炼na、mg、al等强还原性金属，在熔融状态下，分别电解nacl、al2o3冶炼na和al。fe和cu的还原性较弱，用fe2o3、cu2s等冶炼相应金属时，采用加还原剂还原法。(2)以cuso4溶液为电解质溶液电解精炼铜时，粗铜作阳极，发生氧化反应，精铜作阴极，发生还原反应。al、zn、cu在阳极被氧化，不活泼金属au、pt、ag在阳极附近沉积，形成阳极泥，电解质溶液中cu2向阴极移动，电解过程中，电能转化为化学能和热能，在溶液体积不变时，电解质溶液中c(so)不变。阳极质量减少的64 g包括al、zn及cu，故当阳极质量减少64 g，电子转移数目不等于2na个。(3)电解精炼银与电解精炼铜原理相似。电解精炼银装置中，含有杂质的粗银作阳极，电解池的阳极与电源的正极相连，则该装置中a极为含有杂质的粗银。该电解池的b极为阴极，阴极上有红棕色气体，则知no被还原为no2，电极反应式为no2he=no2h2o(或no4h3e=no2h2o,2noo2=2no2)。答案：(1)bd(2)bdf(3)ano2he=no2h2o(或no4h3e=no2h2o,2noo2=2no2)8对某滴有酚酞的饱和nacl溶液在如图装置中进行电解，回答下列问题：(1)c极现象为_，fe极(含其周围的溶液)现象为_。(2)若电解一段时间以后，将电源反接，c极电极反应式为_，溶液中可以观察到的现象是_，再向该溶液中通入o2，又会观察到的现象是_。解析：(1)如图连接时，阳极为惰性电极，cl放电；阴极为h放电，打破了水的电离平衡，故阴极区oh浓度增大，呈碱性。(2)反接时，阳极为活泼电极，fe溶解，与溶液中的oh反应生成沉淀，通入o2以后，发生反应4fe(oh)2o22h2o=4fe(oh)3。答案：(1)有黄绿色气体生成有无色气体生成且电极附近的溶液变红(2)2h2e=h2有白色沉淀生成白色沉淀迅速变成灰绿色最后变成红褐色1(2019青岛市黄岛区高二检测)用铂电极电解相同浓度的盐酸和硫酸，电解一段时间后，下列说法可能正确的是()a盐酸和硫酸的浓度都增大b盐酸和硫酸的浓度都减小c盐酸的浓度减小，硫酸的浓度增大d盐酸的浓度增大，硫酸的浓度减小解析：选c根据阴离子放电顺序：clohso，盐酸电解出氢气和氯气，溶质被消耗，浓度下降；而电解硫酸等于电解水，溶剂被消耗，浓度增大。c符合题意。2如图为电解饱和食盐水的简单装置，下列有关说法正确的是()a电解一段时间后，向蛋壳内的溶液中滴加几滴酚酞，呈红色b蛋壳表面缠绕的铁丝上发生氧化反应c铁丝表面生成的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝d蛋壳可阻止生成的氯气与氢气、氢氧化钠溶液接触解析：选d碳棒在蛋壳内，溶液中的cl在该极失电子被还原，溶液的碱性不增强，a项错误；蛋壳表面缠绕的铁丝作阴极，h在该极发生还原反应得到氢气，b项错误；铁丝表面生成的气体是氢气，不能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，c项错误；蛋壳在该实验中的作用是阻止气体通过，d项正确。3用如图所示装置除去含cn、cl废水中的cn时，控制溶液ph为910，阳极产生的clo将cn氧化为两种无污染的气体，下列说法不正确的是()a用石墨作阳极，铁作阴极b阳极的电极反应式为cl2oh2e=cloh2oc阴极的电极反应式为2h2o2e=h22ohd除去cn的反应：2cn5clo2h=n22co25clh2o解析：选d由题意可知，废水中含有cn、cl，溶液呈碱性，阳极产生clo，所以电解池中阳极应该是cl失电子，阳极不能是活性电极fe，a正确；由题意可知阳极是cl失电子生成clo，又在碱性环境下，所以电极反应式为cl2oh2e=cloh2o，b正确；阴极是h2o得电子发生还原反应，2h2o2e=h22oh，c正确；因为是碱性环境，所以在反应物中不可能出现h，正确的离子方程式：5clo2cnh2o=5cl2co2n22oh，d错误。4电解法处理酸性含铬废水(主要含有cr2o)时，以铁板作阴、阳极，处理过程中存在反应cr2o6fe214h=2cr36fe37h2o，最后cr3以 cr(oh)3形式除去。下列说法不正确的是()a阳极反应为fe2e=fe2b电解过程中溶液ph不会变化c过程中有fe(oh)3沉淀生成d电路中每转移12 mol电子，最多有1 mol cr2o被还原解析：选b电解时用铁作阳极，失去电子生成fe2，fe2将废水中的cr2o还原为cr3，a项正确；阴极反应式为2h2e=h2，溶液的ph变大，b项错误；电解过程中h在阴极放电，fe2还原cr2o时也消耗h，使溶液的ph升高， fe3转化为fe(oh)3沉淀，c项正确；根据电极反应式fe2e=fe2，可知每转移12 mol e生成6 mol fe2，6 mol fe2可还原1 mol cr2o，d项正确。5三氧化二镍(ni2o3)可用于制造高能电池，其电解法制备过程如下：用naoh调nicl2溶液ph至7.5，加入适量硫酸钠后进行电解。电解过程中产生的cl2在弱碱性条件下生成clo，把二价镍氧化为三价镍。以下说法不正确的是()a可用铁作阳极材料b电解过程中阴极附近溶液的ph升高c阳极方程式为2cl2e=cl2d1 mol二价镍全部转化为三价镍时，外电路中通过了1 mol 电子解析：选a由题意知电极反应，阳极：2cl2e=cl2，阴极：2h2e=h2，阴极溶液呈碱性，ph升高，故a错误，b、c正确；由ni2ni3，失去1 mol e，外电路中转移 1 mol e，即cl失去1 mol e，h得到1 mol e，故d正确。6如图所示的a、b两个电解池中的电极均为铂，在a池中加入0.05 moll1的cucl2溶液，b池中加入0.1 moll1的agno3溶液，进行电解。a、b、c、d四个电极上所析出的物质的物质的量之比是()a2241 b1121c2111 d2121解析：选a由电解规律可知：a、c为阴极，b、d为阳极。a极上析出cu，b极上析出cl2，c极上析出ag，d极上析出o2。由电子守恒可得出：2ecucl22ag o2，所以a、b、c、d四个电极上所析出物质的物质的量之比为2241。7(1)以铝材为阳极，在h2so4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为_；取少量废电解液，加入nahco3溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因为_。(2)利用如图装置电解制备lioh，两电极区电解液分别为lioh和licl溶液。b极区电解液为_(填化学式)溶液，阳极电极反应式为_，电解过程中li向_(填“a”或“b”)电极迁移。解析：(2)根据电解装置图，两电极区电解液分别为lioh和licl溶液，b区产生h2，电极反应式为2h2e=h2，剩余oh与li结合生成lioh，所以b极区电解液为lioh溶液，b电极为阴极，则a电极为阳极，阳极区电解液为licl溶液，电极反应式为2cl2e=cl2，电解过程中li向b电极迁移。答案：(1)2al3h2o6e=al2o36hhco与h反应放出气体，c(h)减小，平衡al33h2oal(oh)33h向右移动，产生al(oh)3沉淀(2)lioh2cl2e=cl2b8如图所示，通电5 min后，第极增重2.16 g，此时cuso4恰好电解完。设a池中原混合溶液的体积为 200 ml。(1)电源f为_极；第极为_极；b池为_池。(2)a池中第极上的电极反应式为_。(3)通电前a池中原混合溶液cu2的浓度为_。解析：(1)由第极增重2.16