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2013年高考化學(xué)總復(fù)習(xí) 第三節(jié) 電解池(含解析) 新人教版

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2013年高考化學(xué)總復(fù)習(xí) 第三節(jié) 電解池(含解析) 新人教版

【高考總復(fù)習(xí)】2013高考化學(xué)專題復(fù)習(xí):第三節(jié) 電解池(人教版)1若在鐵片上鍍鋅,以下敘述中錯誤的是()A可把鐵片與電源的正極相連B電解質(zhì)必須用含有鋅離子的可溶性鹽C鋅極發(fā)生氧化反應(yīng)D鐵極的電極反應(yīng)式為Zn22e=Zn解析:電鍍的實(shí)質(zhì)就是以非惰性電極為陽極的一種特殊的電解。電鍍時一般以鍍層金屬為電解池的陽極,待鍍件為陰極,含鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液為電鍍液。電鍍過程中鍍層金屬發(fā)生氧化反應(yīng)而成為離子溶入電解液,其離子則在待鍍件上發(fā)生還原反應(yīng)而析出,且電解質(zhì)溶液濃度一般不變。故而本題只有A項(xiàng)不正確。答案:A2下列與金屬腐蝕有關(guān)的說法正確的是()A圖a中,插入海水中的鐵棒,越靠近底端腐蝕越嚴(yán)重B圖b中,開關(guān)由M改置于N時,Cu­Zn合金的腐蝕速率減小C圖c中,接通開關(guān)時Zn腐蝕速率增大,Zn上放出氣體的速率也增大D圖d中,Zn­MnO2干電池的放電腐蝕主要是由MnO2的氧化作用引起的解析:Fe與空氣、水同時接觸容易生銹,因此應(yīng)靠近液面處最易腐蝕,A項(xiàng)錯誤;開關(guān)置于N處,CuZn合金作正極,置于M處時CuZn合金作負(fù)極,因此開關(guān)由M改置于N時,CuZn得到保護(hù),腐蝕速率減小,B項(xiàng)正確;接通開關(guān)后Zn作負(fù)極,Pt片上產(chǎn)生H2,C項(xiàng)錯誤;ZnMnO2酸性干電池中,NH4水解呈酸性,生成的H氧化Zn,D項(xiàng)錯誤。答案:B3(2011年廣東理綜)某小組為研究電化學(xué)原理,設(shè)計下圖裝置,下列敘述不正確的是()Aa和b不連接時,鐵片上會有金屬銅析出Ba和b用導(dǎo)線連接時,銅片上發(fā)生的反應(yīng)為:Cu22e=CuC無論a和b是否連接,鐵片均會溶解,溶液均從藍(lán)色逐漸變成淺綠色Da和b分別連接直流電源正、負(fù)極,電壓足夠大時,Cu2向銅電極移動解析:a和b不連接時,鐵與CuSO4溶液發(fā)生反應(yīng):FeCu2=Fe2Cu,A項(xiàng)正確;a和b用導(dǎo)線連接時,組成了原電池,F(xiàn)e為負(fù)極,Cu為正極,銅片上發(fā)生還原反應(yīng):Cu22e=Cu,鐵片上發(fā)生氧化反應(yīng):Fe2e=Fe2,B項(xiàng)正確;通過以上分析可知,無論a和b是否連接,均發(fā)生反應(yīng):FeCu2=Fe2Cu,故溶液均從藍(lán)色(Cu2的顏色)逐漸變成淺綠色(Fe2的顏色),C項(xiàng)正確;a和b分別連接直流電源正、負(fù)極時,構(gòu)成電解池,銅片為陽極,鐵片為陰極,Cu2應(yīng)向陰極(鐵電極)移動,D項(xiàng)錯誤。答案:D4鉛蓄電池的工作原理為:PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O研讀下圖,下列判斷不正確的是()AK閉合時,d電極反應(yīng)式:PbSO42H2O2e=PbO24HSOB當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.2 mol電子時,I中消耗的H2SO4為0.2 molCK閉合時,中SO向c電極遷移DK閉合一段時間后,可單獨(dú)作為原電池,d電極為正極解析:C項(xiàng),當(dāng)K閉合時為原電池、為電解池,中c電極上的PbSO4轉(zhuǎn)化為Pb和SO,d電極上的PbSO4轉(zhuǎn)化為PbO2和SO,故SO從兩極上脫離下來向四周擴(kuò)散而并非做定向移動。答案:C5用惰性電極進(jìn)行下列電解,有關(guān)說法正確的是()電解稀硫酸電解CuSO4溶液電解KOH溶液電解NaCl溶液A電解進(jìn)行一段時間后四份溶液的pH均增大B中電解一段時間后,向溶液中加入適量的CuO固體可使溶液恢復(fù)電解前的情況C中陽極消耗OH,故溶液濃度變小D中陰、陽兩極上產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為21解析:依據(jù)惰性電極電解規(guī)律,可知為電解水型,為放O2生酸型,為電解水型,為放H2生堿型。故B正確。答案:B6電解100 mL含c(H)0.30 mol/L的下列溶液,當(dāng)電路中通過0.04 mol電子時,理論上析出金屬質(zhì)量最大的是()A0.10 mol/L AgB0.20 mol/L Zn2C0.20 mol/L Cu2 D0.20 mol/L Pb2解析:根據(jù)金屬活動性順序可知:排在氫以后的金屬為Ag和Cu,而Zn和Pb排在H以前,所以Ag、Cu2的氧化性比H大,應(yīng)優(yōu)先于H放電而析出,因?yàn)?.01 mol Ag的質(zhì)量小于0.02 mol Cu的質(zhì)量,所以C項(xiàng)正確。答案:C7金屬鎳有廣泛的用途。粗鎳中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì),可用電解法制備高純度的鎳,下列敘述正確的是(已知:氧化性Fe2Ni2Cu2)()A陽極發(fā)生還原反應(yīng),其電極反應(yīng)式為:Ni22e=NiB電解過程中,陽極減少的質(zhì)量與陰極增加的質(zhì)量相等C電解后,溶液中存在的金屬陽離子只有Ni2和Zn2D電解后,電解槽底部的陽極泥中只有Cu和Pt解析:電解時,陽極上金屬按還原性由強(qiáng)到弱的順序(ZnFeNiCuPt)發(fā)生氧化反應(yīng),即Zn2e=Zn2;Fe2e=Fe2;Ni2e=Ni2。Cu、Pt還原性比Ni弱,不能失去電子溶解。當(dāng)陽極上Ni失電子溶解后,它們以單質(zhì)的形式沉積在電解槽底,形成陽極泥。陰極上金屬離子按氧化性由強(qiáng)到弱的順序(Ni2Fe2Zn2)發(fā)生還原反應(yīng),即Ni22e=Ni。Fe2、Zn2比Ni2氧化性弱,并不在陽極析出,而是留在電解液里。陰極發(fā)生氧化反應(yīng),A錯誤;電解過程中,陽極Zn、Fe、Ni溶解,陰極只有Ni析出,兩電極質(zhì)量的改變不等,B錯誤;電解液中除Zn2、Ni2外,還有Fe2,C錯誤。答案:D8(2012年潮州質(zhì)檢)Cu2O是一種半導(dǎo)體材料,用作制造整流器的材料,還可以用于制船底防污漆(殺死低級海生動物)、農(nóng)作物的殺菌劑。在實(shí)驗(yàn)室里可模擬工業(yè)過程制取Cu2O,總反應(yīng)式是2CuH2OCu2OH2,其裝置如上圖,下列有關(guān)說法不正確的是()A該實(shí)驗(yàn)符合綠色化學(xué)的設(shè)計理念B圖中的虛線框內(nèi)需連接直流電源,且正極與石墨相連CCuO高溫加熱分解也可以得到Cu2OD上述裝置中,陽級的電極反應(yīng)式是2Cu2OH2e=Cu2OH2O答案:B9(2012年安徽卷)某興趣小組設(shè)計如下微型實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)時,先斷開K2,閉合K1,兩極均有氣泡產(chǎn)生;一段時間后,斷開K1,閉合K2,發(fā)現(xiàn)電流表A指針偏轉(zhuǎn)。下列有關(guān)描述正確的是()A斷開K2,閉合K1時,總反應(yīng)的離子方程式為:2H2ClCl2H2B斷開K2,閉合K1時,石墨電極附近溶液變紅C斷開K1,閉合K2時,銅電極上的電極反應(yīng)式為:Cl22e2ClD斷開K1,閉合K2時,石墨電極作正極解析:斷開K2閉合K1時為電解池,由于兩極均有氣泡產(chǎn)生,故活潑電極銅應(yīng)為陰極,石墨為陽極。電極反應(yīng)(Cu):2H2O2e=H22OH、(石墨):2Cl2e=Cl2,總反應(yīng)為:2H2O2ClCl2H22OH,A項(xiàng)錯;Cu電極附近有OH生成,溶液變?yōu)榧t色,B項(xiàng)錯;斷開K1閉合K2時為原電池,Cu電極上收集了H2,做負(fù)極,電極反應(yīng)為H22e=2H。石墨電極上收集了Cl2,做正極,電極方程式為Cl22e=2Cl,故選項(xiàng)C錯,D對。答案:D10如圖所示的裝置,C、D、E、F、X、Y都是惰性電極。將電源接通后,向乙中滴入酚酞溶液,在F極附近溶液顯紅色。則以下說法正確的是()A電源B極是正極B甲、乙裝置的C、D、E、F電極均有單質(zhì)生成,其物質(zhì)的量之比為1 222C欲用丙裝置給銅鍍銀,H應(yīng)該是Ag,電鍍液是AgNO3溶液D裝置丁中看到的現(xiàn)象是X極附近紅褐色變深解析:由F極附近顯紅色可得F極作陰極,則電源中B為負(fù)極,A為正極,故A項(xiàng)錯誤;甲中C電極生成氧氣,D電極生成銅,乙中E電極生成氯氣,F(xiàn)電極生成氫氣,根據(jù)電子守恒可得四個電極上生成單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為1222,故B正確;用丙裝置給銅鍍銀,H應(yīng)該為銅,C錯誤;丁中氫氧化鐵膠體粒子帶正電荷,Y作陰極,故膠粒向Y極移動,應(yīng)在Y極附近看到紅褐色變深。答案:B11下圖是一個用鉑絲作電極,電解稀的MgSO4溶液的裝置,電解液中加有中性紅指示劑,此時溶液呈紅色。(指示劑的pH變色范圍:6.88.0,酸色紅色,堿色黃色)回答下列問題:(1)下列關(guān)于電解過程中電極附近溶液顏色變化的敘述正確的是_(填編號)A管溶液由紅變黃B管溶液由紅變黃A管溶液不變色B管溶液不變色(2)寫出A管中發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)式:_;(3)寫出B管中發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)式:_;(4)檢驗(yàn)a管中氣體的方法是_;(5)檢驗(yàn)b管中氣體的方法是_;(6)電解一段時間后,切斷電源,將電解液倒入燒杯內(nèi)觀察到的現(xiàn)象_。解析:該電解池中A為陰極,電極反應(yīng)式為2H2e=H2,B為陽極,電極反應(yīng)式為4OH4e=O22H2O,A管附近產(chǎn)生OH,故溶液由紅變黃,B管附近產(chǎn)生H溶液仍呈紅色,A管附近產(chǎn)生的OH與Mg2結(jié)合生成Mg(OH)2沉淀。但停止電解后,生成的Mg(OH)2與H反應(yīng),白色沉淀溶解,溶液仍呈紅色。檢驗(yàn)a管中產(chǎn)生的H2的方法是:用拇指按住管口,取出試管,靠近火焰,放開拇指,有爆鳴聲,管口有藍(lán)色火焰,證明是H2;檢測b管中產(chǎn)生的O2的方法是:用拇指按住管口,取出試管,放開拇指,將帶火星的木條伸入試管內(nèi)復(fù)燃,證明是O2。答案:(1)(2)2H2e=H2(寫2H2O2e=2OHH2也可)Mg22OH=Mg(OH)2(3)4OH4e=2H2OO2(寫2H2O4e=4HO2也可)(4)用拇指按住管口,取出試管,靠近火焰,放開拇指,有爆鳴聲,管口有藍(lán)色火焰(5)用拇指按住管口,取出試管,放開拇指,將帶有火星的木條伸入試管內(nèi)會復(fù)燃。(6)溶液呈紅色,白色沉淀溶解(或大部分溶解)12蓄電池是一種可以反復(fù)充電、放電的裝置,有一種蓄電池在充電和放電時發(fā)生的反應(yīng)是:NiO2Fe2H2OFe(OH)2Ni(OH)2。用該蓄電池電解(陰、陽極均為惰性電極)M(NO3)x溶液時,若此蓄電池工作一段時間后消耗0.36 g水。(1)電解時電解池的陽極應(yīng)連接_(填序號)。ANiO2 BFeCFe(OH)2 DNi(OH)2(2)電解M(NO3)x溶液時某一極質(zhì)量增加m g,金屬M(fèi)的相對原子質(zhì)量的計算式為_(用m、x表示)。(3)電解后溶液的pH_(填“升高”、“降低”或“不變”)。解析:(1)該蓄電池放電時,Ni4得電子,NiO2作正極,F(xiàn)e失電子作負(fù)極。根據(jù)電解池的構(gòu)造,陽極應(yīng)與蓄電池的正極NiO2相連,陰極應(yīng)與蓄電池的負(fù)極Fe相連;(2)M(NO3)x溶液中的Mx在陰極上放電析出金屬M(fèi):Mxxe=M;由蓄電池放電時發(fā)生的反應(yīng)可得到關(guān)系式:2H2OFe2eFe(OH)2,再根據(jù)串聯(lián)電極上通過電子的物質(zhì)的量相等,得到金屬M(fèi)與H2O的關(guān)系為:MxexH2O,結(jié)合析出金屬M(fèi)的質(zhì)量m g及消耗水的質(zhì)量0.36 g,可求出金屬M(fèi)的相對原子質(zhì)量表達(dá)式為18 xm/0.3650mx;(3)由于陽極是水電離出的OH放電生成O2,c(H)增大,所以電解后溶液的pH降低。答案:(1)A(2)50mx(3)降低13對金屬制品進(jìn)行抗腐蝕處理,可延長其使用壽命。(1)以下為鋁材表面處理的一種方法:堿洗的目的是除去鋁材表面的自然氧化膜,堿洗時常有氣泡冒出,原因是_(用離子方程式表示)。為將堿洗槽液中的鋁以沉淀形式回收,最好向槽液中加入下列試劑中的_。aNH3bCO2cNaOHdHNO3以鋁材為陽極,在H2SO4溶液中電解,鋁材表面形成氧化膜,陽極電極反應(yīng)式為_。取少量廢電解液,加入NaHCO3溶液后產(chǎn)生氣泡和白色沉淀,產(chǎn)生沉淀的原因是_。(2)鍍銅可防止鐵制品腐蝕,電鍍時用銅而不用石墨作陽極的原因是_。(3)利用如下圖所示裝置,可以模擬鐵的電化學(xué)防護(hù)。若X為碳棒,為減緩鐵的腐蝕,開關(guān)K應(yīng)置于_處。若X為鋅,開關(guān)K置于M處,該電化學(xué)防護(hù)法稱為_。解析:(1)Al能與NaOH反應(yīng)生成H2,Al2O3與NaOH反應(yīng)時不能生成H2,則根據(jù)氣泡冒出的現(xiàn)象斷定是Al與NaOH發(fā)生了化學(xué)反應(yīng);AlO轉(zhuǎn)化成Al(OH)3需加入酸,而Al(OH)3能溶于強(qiáng)酸,所以選擇CO2。Al在陽極失電子生成氧化膜(Al2O3),Al2O3中的氧是由水提供的,溶液顯酸性,所以有H生成;廢電解液中含有Al3,Al33H2OAl(OH)33H,NaHCO3水解顯堿性,兩者互相促進(jìn)水解。(2)電鍍時銅作陽極,失去電子生成Cu2,陰極Cu2得電子生成Cu。(3)碳的活動性小于鐵,則需用電解池原理,利用鐵作陰極與電源負(fù)極相連,從而保護(hù)鐵不受腐蝕;Zn的活動性大于鐵,則二者形成原電池時,Zn作負(fù)極,從而保護(hù)鐵不受腐蝕。答案:(1)2Al2OH2H2O=2AlO3H2;b2Al3H2O6e=Al2O36H;HCO與H反應(yīng)使H濃度減小,使Al3的水解平衡向右移動,產(chǎn)生Al(OH)3沉淀(2)補(bǔ)充溶液中的Cu2,保持溶液中的Cu2濃度恒定(3)N;犧牲陽極的陰極保護(hù)法。14(2012年山東濟(jì)南外國語學(xué)校質(zhì)檢)某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)對電化學(xué)原理進(jìn)行了一系列探究活動。(1)下圖為某實(shí)驗(yàn)小組依據(jù)氧化還原反應(yīng):(用離子方程式表示)_設(shè)計的原電池裝置,反應(yīng)前,電極質(zhì)量相等,一段時間后,兩電極質(zhì)量相差12 g,導(dǎo)線中通過_mol 電子。(2)其他條件不變,若將CuCl2溶液換為NH4Cl溶液,石墨電極反應(yīng)式為_,這是由于NH4Cl溶液顯_(填“酸性”“堿性”或“中性”),用離子方程式表示溶液顯此性的原因:_,用吸管吸出鐵片附近溶液少許于試管中,向其中滴加少量新制飽和氯水,寫出發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:_,然后滴加幾滴硫氰化鉀溶液,溶液變紅,繼續(xù)滴加過量新制飽和氯水,顏色褪去,同學(xué)們對此作出了多種假設(shè),某同學(xué)的假設(shè)是:“溶液中的3價鐵被氧化為更高的價態(tài)?!比绻?價鐵被氧化為FeO,試寫出該反應(yīng)的離子方程式:_。(3)如果其他條件不變,若將鹽橋換成彎銅導(dǎo)線與石墨相連成n型,如下圖所示,一段時間后,在甲裝置中的銅絲附近滴加酚酞試液,現(xiàn)象是_,電極反應(yīng)為_;乙裝置中石墨(1)為_極(填“正”“負(fù)”“陰”或“陽”),乙裝置中與銅線相連的石墨電極上發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_,產(chǎn)物常用_檢驗(yàn),反應(yīng)的離子方程式為_。解析:(1)從圖中可看出是依據(jù)FeCu2=Fe2Cu設(shè)計的原電池裝置,若1 mol Fe反應(yīng),石墨電極上析出1 mol Cu,轉(zhuǎn)移2 mol電子,兩電極的質(zhì)量差為5664120(g),則兩電極質(zhì)量相差12 g時,導(dǎo)線中通過0.2 mol電子。(2)NH4Cl溶液中由于NH發(fā)生水解NHH2ONH3·H2OH,故溶液呈酸性,石墨電極的電極反應(yīng)式為2H2e=H2,鐵片附近溶液中含有Fe2,加入氯水發(fā)生反應(yīng):2Fe2Cl2=2Fe32Cl,繼續(xù)被氧化的離子方程式為2Fe33Cl28H2O=2FeO6Cl16H。(3)換成銅線后甲構(gòu)成Cu­Fe原電池,乙是電解池。甲中銅為正極,電極反應(yīng)為O22H2O4e=4OH,滴加酚酞試液,溶液變紅,乙裝置中石墨(1)與原電池甲的負(fù)極相連,為陰極,與銅線相連的石墨電極為陽極,電極反應(yīng)式為2Cl2e=Cl2,Cl2常用濕潤的淀粉碘化鉀試紙檢驗(yàn),反應(yīng)的離子方程式為Cl22I=2ClI2。答案:(1)FeCu2=Fe2Cu;0.2(2)2H2e=H2;酸;NHH2ONH3·H2OH;2Fe2Cl2=2Fe32Cl;2Fe33Cl28H2O=2FeO6Cl16H(3)溶液變紅;O22H2O4e=4OH;陰;2Cl2e=Cl2;濕潤的淀粉碘化鉀試紙;Cl22I=2ClI2

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