2019高中化學(xué)第四章電化學(xué)基礎(chǔ)4.3.2電解原理的應(yīng)用精練新人教版.docx

電解原理的應(yīng)用A組定向鞏固定向鞏固一、氯堿工業(yè)原理的應(yīng)用1.某同學(xué)設(shè)計如圖所示裝置,探究氯堿工業(yè)原理,下列說法正確的是()A.石墨電極與直流電源負(fù)極相連B.用濕潤淀粉KI試紙在銅電極附近檢驗氣體,試紙變藍(lán)色C.氫氧化鈉在石墨電極附近產(chǎn)生,Na+向石墨電極遷移D.銅電極的反應(yīng)式為2H+2e-H2解析:若Cu電極所連的是直流電源的正極,則Cu是陽極,電極反應(yīng)式為Cu-2e-Cu2+,不符合氯堿工業(yè)原理,故石墨電極與直流電源正極相連,A項錯誤;陰極(Cu極)反應(yīng)為2H+2e-H2,陽極(C極)反應(yīng)為2Cl-2e-Cl2,故用濕潤淀粉KI試紙在石墨電極附近檢驗氣體,試紙變藍(lán),發(fā)生反應(yīng)Cl2+2KI2KCl+I2,故B項錯誤、D項正確;Cu電極附近H+減少生成OH-,Na+向Cu電極遷移,故C項錯誤。答案:D2.電解原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛應(yīng)用。如圖表示一個電解池,裝有電解液a;X、Y是兩塊電極板,通過導(dǎo)線與直流電源相連。請回答以下問題。若X、Y都是惰性電極,a是飽和NaCl溶液,實驗開始時,同時在兩邊各滴入幾滴酚酞溶液,則:(1)電解池中X極上的電極反應(yīng)式是,在X極附近觀察到的現(xiàn)象是。(2)Y電極上的電極反應(yīng)式是,檢驗該電極反應(yīng)產(chǎn)物的方法是。解析:由題意或圖像可知,此池為電解池,X極為陰極,Y極為陽極。電極為惰性電極,飽和NaCl溶液中存在Na+、Cl-、H+、OH-,在陰極上,H+放電能力強于Na+,故陰極上發(fā)生的電極反應(yīng)為2H+2e-H2,因而導(dǎo)致X極附近有氣體放出,溶液呈堿性,溶液顏色由無色變?yōu)榧t色;在陽極上,Cl-放電能力強于OH-,故陽極上發(fā)生的電極反應(yīng)為2Cl-2e-Cl2。答案:(1)2H+2e-H2放出氣體,溶液變紅(2)2Cl-2e-Cl2把濕潤的淀粉碘化鉀試紙放在Y電極附近,試紙變藍(lán)3.導(dǎo)學(xué)號90514166如圖中的A為直流電源,B為浸透飽和氯化鈉溶液和酚酞溶液的濾紙,C為電鍍槽,接通電路后,發(fā)現(xiàn)B上的c點顯紅色。請?zhí)羁?(1)電源A的a為極。(2)濾紙B上發(fā)生的總反應(yīng)方程式為。(3)欲在電鍍槽中實現(xiàn)鐵上鍍鋅,接通K點,使c、d兩點短路,則電極e上發(fā)生的反應(yīng)為,電極f上發(fā)生的反應(yīng)為,槽中盛放的電鍍液可以是或(只要求填兩種電解質(zhì)溶液)。解析:(1)根據(jù)c點酚酞變紅,則該極的反應(yīng)為2H+2e-H2,即該極為陰極,與電源的負(fù)極相連,所以a點是正極。(2)濾紙B上發(fā)生的總反應(yīng)方程式為2NaCl+2H2OH2+Cl2+2NaOH。(3)c、d兩點短路后,e為陽極,反應(yīng)為Zn-2e-Zn2+。陰極上鍍鋅,則陰極反應(yīng)為Zn2+2e-Zn。電解液用含鍍層離子的電解質(zhì)溶液,所以可用ZnSO4溶液或Zn(NO3)2溶液等。答案:(1)正(2)2NaCl+2H2OH2+Cl2+2NaOH(3)Zn-2e-Zn2+Zn2+2e-ZnZnSO4溶液Zn(NO3)2溶液定向鞏固二、電鍍原理的應(yīng)用4.下列描述中,不符合生產(chǎn)實際的是()A.電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁,用鐵作陽極B.電解法精煉粗銅,用純銅作陰極C.電解飽和食鹽水制燒堿,用涂鎳碳鋼網(wǎng)作陰極D.在鍍件上電鍍鋅,用鋅作陽極解析:電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁,用碳作陽極,如果用鐵作陽極,則鐵失電子而消耗,故A不對。B、C、D符合生產(chǎn)實際,正確。答案:A5.下面有關(guān)電化學(xué)的圖示,完全正確的是()解析:鋅作負(fù)極,銅作正極,A項錯誤;粗銅精煉時,精銅作陰極,粗銅作陽極,B項錯誤;鐵片鍍鋅時,鐵作陰極,鋅作陽極,C項錯誤。答案:D定向鞏固三、電解精煉原理的應(yīng)用6.某同學(xué)為了使反應(yīng)2HCl+2Ag2AgCl+H2能進行,設(shè)計了下列四個方案,你認(rèn)為可行的方案是()解析:要使反應(yīng)2HCl+2Ag2AgCl+H2能進行,需通過電解裝置來實現(xiàn)。B是原電池裝置(Fe作原電池的負(fù)極,Ag作原電池的正極),其總反應(yīng)為Fe+2HClFeCl2+H2;D既不是原電池,也不是電解池;A是電解池裝置,但Ag連接在電源的負(fù)極上,不會溶解,其實質(zhì)是電解HCl(2HClH2+Cl2);C是電解池裝置,與電源正極連接的Ag失去電子(Ag-e-Ag+),產(chǎn)生的Ag+立即與溶液中的Cl-結(jié)合生成AgCl沉淀,溶液中的H+在陰極上獲得電子產(chǎn)生H2(2H+2e-H2),其總反應(yīng)為2HCl+2Ag2AgCl+H2。答案:C7.兩個裝置中,液體體積均為200 mL,開始工作前電解質(zhì)溶液的濃度均為0.5 molL-1,工作一段時間后,測得有0.2 mol電子通過,若忽略溶液體積的變化,下列敘述正確的是()A.產(chǎn)生氣體體積=B.中陰極質(zhì)量增加,中正極質(zhì)量減小C.電極反應(yīng)式:中陽極:4OH-4e-2H2O+O2中負(fù)極:2H+2e-H2D.溶液的pH變化:減小,增大解析:發(fā)生電解反應(yīng),陽極反應(yīng)為2H2O-4e-4H+O2(或4OH-4e-2H2O+2O2),陰極反應(yīng)為2Cu2+4e-2Cu;中發(fā)生原電池反應(yīng),負(fù)極反應(yīng)為Zn-2e-Zn2+,正極反應(yīng)為2H+2e-H2。兩個電池中的CuSO4和H2SO4的物質(zhì)的量都是0.1mol,當(dāng)通過0.2mol電子時兩種物質(zhì)正好完全反應(yīng),生成0.05molO2,生成0.1molH2,由此可知只有D正確。答案:D8.Cu2O是一種半導(dǎo)體材料,基于綠色化學(xué)理念設(shè)計的制取Cu2O的電解池示意圖如下,電解總反應(yīng)為2Cu+H2OCu2O+H2。下列說法正確的是()A.石墨電極上產(chǎn)生氫氣B.銅電極發(fā)生還原反應(yīng)C.銅電極接直流電源的負(fù)極D.當(dāng)有0.1 mol電子轉(zhuǎn)移時,有0.1 mol Cu2O生成解析:石墨作陰極,陰極上是溶液中的H2O反應(yīng),電極反應(yīng)為2H2O+2e-2OH-+H2,A選項正確;由電解總反應(yīng)可知,Cu參加了反應(yīng),所以Cu作電解池的陽極,發(fā)生氧化反應(yīng),B選項錯誤;陽極與電源的正極相連,C選項錯誤;陽極反應(yīng)為2Cu+2OH-2e-Cu2O+H2O,當(dāng)有0.1mol電子轉(zhuǎn)移時,有0.05molCu2O生成,D選項錯誤。答案:A9.下列裝置的線路接通后,經(jīng)過一段時間,溶液的pH明顯下降的是()解析:A項,發(fā)生反應(yīng):Zn+H2SO4ZnSO4+H2,c(H+)減小,pH增大;B項,陽極:Cu-2e-+2OH-Cu(OH)2,陰極:2H2O+2e-H2+2OH-,總反應(yīng)為Cu+2H2OCu(OH)2+H2,pH變化不明顯;C項,總反應(yīng)為2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2,pH增大;D項,總反應(yīng)為2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4,pH減小。答案:D10.電解原理在化學(xué)工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。(1)如圖,其中a是電解質(zhì)溶液,X、Y是兩塊電極板。若X、Y是惰性電極,a是CuSO4溶液,則電解時的化學(xué)方程式為;通電一段時間后,向燒杯中的電解質(zhì)溶液中加入0.2 mol CuO粉末,電解質(zhì)溶液恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH,則電解過程中轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為。若X、Y分別是鐵和銅,a仍是CuSO4溶液,則Y極的電極反應(yīng)式為。(2)已知+2價的鐵的化合物通常具有較強的還原性,易被氧化。實驗室用亞鐵鹽溶液與燒堿反應(yīng)很難制得白色純凈的Fe(OH)2沉淀,但是用電解的方法可以制得純凈的Fe(OH)2沉淀。制備裝置如圖所示,其中a、b兩電極材料分別為鐵和石墨。a電極上的反應(yīng)式為。電解質(zhì)溶液d最好選(填編號)。A.純水B.CuSO4溶液C.NaOH溶液D.H2SO4溶液液體c為(填編號)。A.四氯化碳B.硝基苯C.苯D.乙醇解析:(1)用惰性電極電解CuSO4溶液的化學(xué)方程式為2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4;通電一段時間后,向燒杯中的電解質(zhì)溶液中加入0.2molCuO粉末,電解質(zhì)溶液恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH,說明在電解的過程中剛好生成了0.2molCu和0.1molO2,所以轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為0.4mol。當(dāng)X、Y分別是鐵和銅時,Y極的電極反應(yīng)式為Cu-2e-Cu2+。(2)該小題主要考查在無氧環(huán)境下制備Fe(OH)2沉淀,所以液體c應(yīng)選擇密度比水小且與水不互溶的物質(zhì),故選C。答案:(1)2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO40.4 molCu-2e-Cu2+(2)Fe-2e- Fe2+CC定向鞏固四、電化學(xué)的相關(guān)計算11.用惰性電極電解CuSO4溶液。若陽極上產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量為0.010 0 mol,則陰極上析出Cu的質(zhì)量為()A.0.64 gB.1.28 gC.2.56 gD.5.12 g解析:用惰性電極電解CuSO4溶液,在陽極產(chǎn)生的氣體為O2,由4OH-4e-2H2O+O2知,產(chǎn)生0.0100mol的O2轉(zhuǎn)移0.0400mol電子,則根據(jù)Cu2+2e-Cu可推出應(yīng)析出0.0200mol的銅,其質(zhì)量為1.28g。答案:B12.導(dǎo)學(xué)號90514167用石墨作電極電解+n價M金屬的硝酸鹽溶液,當(dāng)陰極上析出m g金屬時,陽極上產(chǎn)生560 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體,此金屬的相對原子質(zhì)量應(yīng)為()A.10mnB.10mC.10nD.40mn解析:陽極反應(yīng):4OH-4e-O2+2H2O,當(dāng)生成560mLO2時轉(zhuǎn)移0.1mol電子,陰極為Mn+得電子,即Mn+ne-M,根據(jù)反應(yīng)中轉(zhuǎn)移0.1mol電子和生成mg金屬,則0.1n=mMr(M),解得Mr(M)=10mn。答案:AB組綜合提升1.電浮選凝聚法是工業(yè)上采用的一種污水處理方法,如圖是電解污水的實驗裝置示意圖,實驗用污水中主要含有可被吸附的懸浮物(不導(dǎo)電)。下列有關(guān)推斷明顯不合理的是()A.陰極的電極反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O4OH-B.通電過程中燒杯內(nèi)產(chǎn)生可以吸附懸浮物的Fe(OH)3C.通電過程中會產(chǎn)生氣泡,把懸浮物帶到水面形成浮渣棄去D.如果實驗用污水導(dǎo)電性不良,可加入少量Na2SO4固體以增強導(dǎo)電性解析:A項中是陰極H2O電離出的H+得電子,電極反應(yīng)式為2H2O+2e-2OH-+H2。答案:A2.導(dǎo)學(xué)號90514168臭氧是常見的強氧化劑,廣泛用于水處理系統(tǒng)。制取臭氧的方法很多,其中高壓放電法和電解純水法原理如下圖所示,下列有關(guān)說法不正確的是()A.高壓放電法,反應(yīng)的原理為3O22O3B.高壓放電出來的空氣中,除含臭氧外還含有氮的氧化物C.電解時,電極b周圍發(fā)生的電極反應(yīng)有3H2O-6e-O3+6H+和2H2O-4e-O2+4H+D.電解時,H+由電極a經(jīng)聚合固體電解質(zhì)膜流向電極b解析:高壓放電法與閃電條件下氧氣部分轉(zhuǎn)化為臭氧類似,其反應(yīng)的原理為:3O22O3,因空氣中還含有氮氣,放電條件下,氮氣也能與氧氣反應(yīng),故有氮氧化物生成,A、B兩項均正確;觀察題圖電解法制臭氧,可發(fā)現(xiàn)有氫氣放出,必由水還原生成,發(fā)生還原反應(yīng),故a為陰極;同理,由水生成氧氣和臭氧,發(fā)生氧化反應(yīng),C項正確;因b為陽極,電解質(zhì)中的陽離子移向陰極,故D項錯誤。答案:D3.如圖,X和Y均為石墨電極。(1)若電解液為滴有酚酞的飽和食鹽水,電解反應(yīng)的離子方程式為;電解過程中(填“陰”或“陽”)極附近會出現(xiàn)紅色。(2)若電解液為500 mL含A溶質(zhì)的某藍(lán)色溶液,電解一段時間,觀察到X電極表面有紅色的固態(tài)物質(zhì)生成,Y電極有無色氣體生成。溶液中原有溶質(zhì)完全電解后,停止電解,取出X電極,洗滌、干燥、稱量,電極質(zhì)量增加1.6 g。電解后溶液的pH為;要使電解后溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài),需加入一定量的(填加入物質(zhì)的化學(xué)式)。(假設(shè)電解前后溶液的體積不變)Y電極產(chǎn)生氣體的體積為L。請你推測原溶液中所含的酸根離子可能是;并設(shè)計實驗驗證你的推測,寫出實驗的操作步驟、現(xiàn)象和結(jié)論:。解析:(1)電解飽和食鹽水的離子方程式:2Cl-+2H2O2OH-+Cl2+H2,在陰極區(qū)生成NaOH,使酚酞溶液變紅。(2)藍(lán)色溶液中可能含有Cu2+,并且在電解過程中析出紅色固體,進一步驗證析出的是銅;Y電極上析出無色氣體,應(yīng)該是O2,電解離子方程式:2Cu2+2H2O2Cu+O2+4H+。根據(jù)電解離子方程式得:n(H+)=2n(Cu2+)=21.6g64gmol-1=0.05mol,故溶液中c(H+)=0.05mol0.5L=0.1molL-1,溶液的pH=1。要使溶液恢復(fù)到以前,可以加入CuO或CuCO3。根據(jù)電解方