2019-2020年高二人教版化學選修4練習冊：4.3.2電解原理的應用.doc

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2019-2020年高二人教版化學選修4練習冊：4.3.2電解原理的應用 　　　知識點一　電解飽和食鹽水 1．圖L439中能驗證氯化鈉溶液(含酚酞)電解產(chǎn)物的裝置是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　 A　　　　　　　　　　　B 　　　　 C　　　　　　　　　　　D 圖L439 2．某學生想制作一種家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器，用石墨作電極電解飽和NaCl溶液。通電時，為使Cl2被完全吸收，制得有較強殺菌能力的消毒液，設計了如圖L4310所示的裝置，則對電源電極名稱和消毒液的主要成分判斷正確的是(　　) 圖L4310 A．a(chǎn)為正極，b為負極；NaClO和NaCl B．a(chǎn)為負極，b為正極；NaClO和NaCl C．a(chǎn)為陽極，b為陰極；HClO和NaCl D．a(chǎn)為陰極，b為陽極；HClO和NaCl 　　　知識點二　電鍍、電解精煉銅、電冶金 3．依據(jù)圖L4311判斷，下列敘述正確的是(　　) 圖L4311 A．Ⅰ是原電池，Ⅱ是電鍍裝置 B．Ⅰ、Ⅱ裝置中鋅極上均發(fā)生氧化反應 C．Ⅱ、Ⅲ裝置中，銅極均發(fā)生氧化反應而溶解 D．Ⅱ、Ⅲ裝置中Cu2＋濃度基本不變 4．下列關于銅電極的敘述正確的是(　　) A．銅鋅原電池中銅是負極 B．用電解法精煉銅時粗銅作陰極 C．在鍍件上電鍍銅時可用金屬銅作陽極 D．電解稀硫酸制H2、O2時銅作陽極 5．海水提鎂的最后一步是將氯化鎂電解獲取金屬鎂，下列有關該電解過程的敘述中，正確的是(　　) A．兩個電極必須都用惰性電極 B．陽極可以用金屬電極，陰極必須是惰性電極 C．電解熔融狀態(tài)的氯化鎂 D．電解氯化鎂的水溶液 6．按如圖L4312所示實驗，若x軸表示流入陰極的電子的物質(zhì)的量，則y可表示(　　) ①c(Ag＋)?、赾(NO)?、踑棒的質(zhì)量　④b棒的質(zhì)量?、萑芤旱膒H 圖L4312 A．①③ B．③④ C．①②④ D．①②⑤ 　　　知識點三　 有關電解的計算 7．Cu2O是一種半導體材料，基于綠色化學理念設計的制取Cu2O的電解池示意圖如圖L4313所示，電解總反應為2Cu＋H2OCuO2＋H2↑。下列說法正確的是(　　) 圖L4313 A．石墨電極上產(chǎn)生氫氣 B．銅電極發(fā)生還原反應 C．銅電極接直流電源的負極 D．當有0.1 mol電子轉移時，有0.1 mol Cu2O生成 8．用鉑作電極電解某種溶液，通電一段時間后，溶液的pH變小，并且在陽極得到0.56 L氣體，陰極得到1.12 L氣體(兩種氣體均在相同條件下測定)。由此可知溶液可能是(　　) A．稀鹽酸 B．KNO3溶液 C．CuSO4溶液 D．稀硫酸 9．電解CuCl2溶液時，如果陰極上有1.6 g銅析出，則陽極上產(chǎn)生氣體的體積(標準狀況)約為(　　) A．0.28 L B．0.56 L C．0.14 L D．11.2 L 10．在外界提供相同電量的條件下，Cu2＋和Ag＋分別按Cu2＋＋2e－===Cu和Ag＋＋e－===Ag在電極上放電，析出銅的質(zhì)量為1.92 g，則析出銀的質(zhì)量為(　　) A．1.62 g B．6.48 g C．3.24 g D．12.96 g 11．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 12．用惰性電極電解一定濃度的硫酸銅溶液，通電一段時間后，向所得的溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2后恰好恢復到電解前的濃度和pH。則電解過程中轉移的電子的物質(zhì)的量為(　　) A．0.1 mol B．0.2 mol C．0.3 mol D．0.4 mol 13．把兩支惰性電極插入500 mL AgNO3溶液中，通電電解。當電解液的pH從6.0變?yōu)?.0時(設電解時陰極沒有氫氣析出，且電解液在電解前后體積變化可以忽略)，電極上應析出銀的質(zhì)量是(　　) A．27 mg B．54 mg C．108 mg D．216 mg 14．在100 mL H2SO4和CuSO4的混合液中，用石墨作電極進行電解，兩極上均收集到2.24 L氣體(標準狀況下)，則原混合液中，Cu2＋的物質(zhì)的量濃度為(　　) A．1 molL－1 B．2 molL－1 C．3 molL－1 D．4 molL－1 15．0.4 mol CuSO4和0.4 mol NaCl溶于水，配成1 L溶液，用惰性電極進行電解，當一個電極得到0.3 mol Cu時，另一個電極上生成的氣體在標準狀況下的體積是(　　) A．5.6 L B．6.72 L C．1.344 L D．11.2 L 圖L4314 16．對某滴有酚酞的飽和NaCl溶液在如圖L4314裝置中進行電解，回答下列問題： (1)C極現(xiàn)象為____________________，F(xiàn)e極(含其周圍的溶液)現(xiàn)象為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)若電解一段時間以后，將電源反接，C極電極反應式為________________________________________________________________________， 溶液中可以觀察到的現(xiàn)象是________________________________________________________________________， 再向該溶液中通入O2，又會觀察到的現(xiàn)象是________________________________________________________________________。 圖L4315 17．圖L4315中的A為直流電源，B為浸透飽和氯化鈉溶液和酚酞試液的濾紙，C為電鍍槽，接通電路后，發(fā)現(xiàn)B上的c點顯紅色。請?zhí)羁眨? (1)電源A中a為________極。 (2)濾紙B上發(fā)生的總反應方程式為 ________________________________________________________________________。 (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)生的反應為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， 電極f上發(fā)生的反應為________________________________________________________________________， 槽中盛放的電鍍液可以是________________或________(只要求填兩種電解質(zhì)溶液)。 圖L4316 18．某課外活動小組用如圖L4316裝置進行實驗，試回答下列問題。 (1)若開始時開關K與a連接，則B極的電極反應式為________________________________________________________________________。 (2)若開始時開關K與b連接，則B極的電極反應式為________________________________________________________________________， 總反應的離子方程式為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 有關上述實驗，下列說法正確的是(填序號)________。 ①溶液中Na＋向A極移動?、趶腁極處逸出的氣體能使?jié)駶櫟腒I淀粉試紙變藍?、鄯磻欢螘r間后加適量鹽酸可恢復到電解前電解質(zhì)的濃度?、苋魳藴薁顩r下B極產(chǎn)生2.24 L 氣體，則溶液中轉移0.2 mol電子 (3)該小組同學認為，如果模擬工業(yè)上離子交換膜法制燒堿的方法，那么可以設想用如圖L4317裝置電解硫酸鉀溶液來制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鉀。 圖L4317 ①該電解槽的陽極反應式為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 此時通過陰離子交換膜的離子數(shù)________(填“大于”“小于”或“等于”)通過陽離子交換膜的離子數(shù)。 ②制得的氫氧化鉀溶液從出口(填“A”、“B”“C”或“D”)________導出。 ③通電開始后，陰極附近溶液pH會增大，請簡述原因。 ________________________________________________________________________。 ④若將制得的氫氣、氧氣和氫氧化鉀溶液組合為氫氧燃料電池，則電池正極的電極反應式為________________________________________________________________________。 第2課時　電解原理的應用 1．D　[解析] 電解飽和食鹽水時，陰極生成H2，收集時試管口向下；陽極生成Cl2，通入淀粉碘化鉀溶液時，溶液變藍色。電子從直流電源流向電解池陰極，故正確的選項是D。 2．B　[解析] 電解飽和NaCl溶液的化學方程式為2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，為使Cl2被完全吸收，制得有較強殺菌能力的消毒液，與電源b相連的電極為陽極，產(chǎn)生Cl2與溶液充分反應，反應的化學方程式為Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。 3．A　[解析] 仔細觀察三個裝置，Ⅰ為原電池，電極反應式為負極(Zn)：Zn－2e－===Zn2＋，正極(Cu)：Cu2＋＋2e－===Cu；Ⅱ為電鍍池，電極反應式為陽極(Cu)：Cu－2e－===Cu2＋，陰極(Zn)：Cu2＋＋2e－===Cu；Ⅲ為電解池，電極反應式為陽極(Zn)：Zn－2e－===Zn2＋，陰極Cu：Cu2＋＋2e－===Cu。 4．C　[解析] A敘述的是原電池，銅不如鋅活潑，銅應為正極。B、C、D敘述的是電解池。電解池的陽極發(fā)生失去電子的氧化反應，陰極發(fā)生得到電子的還原反應，所以精煉粗銅時，粗銅應作為陽極，鍍銅時銅也應作為陽極以提供Cu2＋，而電解稀硫酸時，如把銅作為陽極，銅就會首先放電，陽極就不能產(chǎn)生氧氣。 5．C　[解析] 電解MgCl2獲取金屬鎂，也就是說鎂離子需要得電子，如果在水溶液中，水電離的氫離子會優(yōu)先得電子，因此只能在熔融狀態(tài)下進行。在陰極發(fā)生的是鎂離子得到電子的反應，對電極材料沒有要求，在陽極上發(fā)生失電子的反應，如果使用活性電極時會優(yōu)先失電子，所以陽極必須用惰性電極。 6．D　[解析] 該裝置為電鍍池，陽極b棒的質(zhì)量減小，陰極a棒的質(zhì)量增加，電解質(zhì)溶液的濃度和pH均保持不變。 7．A　[解析] 綠色化學倡導無污染過程，本題結合電化學中電解原理涉及這一理念。從反應中得知Cu在通電時失電子在陽極放電，發(fā)生氧化反應，另一電極(石墨)作陰極，發(fā)生還原反應：2H＋＋2e－===H2↑，相應的CuCu2O，轉移0.1 mol電子生成0.05 mol Cu2O，故B、C、D項錯。 8．D　[解析] 陽極與陰極產(chǎn)生的氣體體積比為＝＝，相當于電解水，pH變小說明電解了含氧酸。 9．B　[解析] 陰極反應式：Cu2＋＋2e－===Cu，陽極反應式：2Cl－－2e－===Cl2↑，生成Cu的物質(zhì)的量：＝0.025 mol，生成Cl2的體積：0.025 mol22.4 Lmol－1＝0.56 L。 10．B　[解析] 電解過程中，電極上析出金屬的質(zhì)量與電子轉移數(shù)量成正比，析出1 mol銅需轉移2 mol電子，析出1 mol銀需轉移1 mol電子，外界提供電量相同時Cu～2Ag, ＝，x＝6.48 g。 11．A　[解析] A錯，用C作陽極；B正確，粗銅作陽極，純銅作陰極；C正確，用涂鎳碳鋼網(wǎng)作陰極；D正確，鍍件作陰極，Zn作陽極，選A。 12．D　[解析] 由電解CuSO4溶液的反應的化學方程式2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4知，電解過程中只析出Cu和放出O2，故電解后加入CuO就可以復原。但本題提示加入0.1 mol Cu(OH)2可以復原，說明電解過程中不僅有CuSO4被電解，還有H2O被電解。0.1 mol Cu(OH)2相當于0.1 mol CuO和0.1 mol H2O，由電子守恒0.1 mol CuO～0.1 mol Cu～0.2 mol e－，0.1 mol H2O～0.1 mol H2～0.2 mol e－，共計0.4 mol e－。 13．B　[解析] 由電子守恒知，e－～OH－～H＋～Ag，所以n(Ag)＝n(H＋)。AgNO3溶液電解后產(chǎn)生酸，產(chǎn)生的H＋的物質(zhì)的量可由pH差來計算：pH從6.0變?yōu)?.0，即c(H＋)＝10－3 molL－1－10－6 molL－1≈10－3 molL－1。 所以n(Ag)＝n(H＋)＝10－3 molL－10.5 L＝510－4 mol，m(Ag)＝n(Ag)M＝510－4 mol108 gmol－1＝0.054 g，即54 mg。 14．A　[解析] 分析電解H2SO4、CuSO4的混合液時陰、陽兩極的電極反應可知，兩極產(chǎn)生的氣體為H2、O2各0.1 mol，O2是由OH－失去0.4 mol電子而得到，H2是由H＋得到0.2 mol電子而生成。由得失電子守恒知，還有0.2 mol電子是Cu2＋得到的，故Cu2＋的物質(zhì)的量是0.1 mol，則Cu2＋的物質(zhì)的量濃度為＝1 molL－1。 15．A　[解析] 陰極有Cu2＋與H＋，Cu2＋放電，有0.3 mol Cu析出時，則得到0.32＝0.6 mol e－，陽極有Cl－、OH－，Cl－放電失去0.4 mol電子，則OH－放電失去0.2 mol電子，生成0.2 mol Cl2和0.05 mol O2，生成的氣體在標準狀況下的體積為(0.2＋0.05)mol22.4 L/mol＝5.6 L。 16．(1)有黃綠色氣體生成 有無色氣體生成且電極附近的溶液變紅 (2)2H＋＋2e－===H2↑　有白色沉淀生成　白色沉淀迅速變成灰綠色最后變成紅褐色 [解析] (1)如圖連接時，陽極為惰性電極，Cl－放電；陰極為H＋放電，打破了水的電離平衡，故陰極區(qū)OH－濃度增大，呈堿性。(2)反接時，陽極為活潑電極，F(xiàn)e溶解，與溶液中的OH－反應生成沉淀，通入O2以后，發(fā)生反應4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。 17．(1)正 (2)2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH (3) Zn－2e－===Zn2＋　Zn2＋＋2e－===Zn　ZnSO4溶液　Zn(NO3)2溶液 [解析] (1)根據(jù)c點酚酞變紅，則該極的反應為2H＋＋2e－===H2↑，即該極為陰極，與電源的負極相連，所以a是正極。(2)濾紙B上發(fā)生的總反應方程式為2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH。(3)c、d兩點短路后，e為陽極，反應為Zn－2e－===Zn2＋，陰極上鍍鋅，則陰極反應為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。 18．(1)Fe－2e－===Fe2＋ (2)2H＋＋2e－===H2↑　2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－　② (3)①4OH－－4e－===2H2O＋O2↑　小于 ②D ③H＋在陰極附近放電，引起水的電離平衡向右移動，使c(OH－)＞c(H＋) ④O2＋2H2O＋4e－===4OH－ [解析] (1)開關K與a相連，裝置構成原電池，F(xiàn)e失去電子，作原電池負極。 (2)開關K與b相連，裝置構成電解NaCl溶液的電解池，B為電解池的陰極，溶液中的H＋在B極放電生成H2。電解過程中Na＋應該向陰極B移動；A極產(chǎn)生的氣體為Cl2，Cl2能將I－氧化為I2，I2遇淀粉變藍；根據(jù)電解反應：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，電解一段時間后若加入鹽酸會增加H2O的質(zhì)量，應通入HCl氣體使其恢復到電解前電解質(zhì)的濃度；若標準狀況下B極產(chǎn)生2.24 L 氣體，即0.1 mol H2，則有0.2 mol電子發(fā)生轉移，但在溶液中轉移的不是電子，而是離子。 (3)①溶液中的OH－在陽極失電子產(chǎn)生O2：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，所以在B口放出O2，從A口導出H2SO4。溶液中的H＋在陰極得到電子產(chǎn)生H2：2H＋＋2e－===H2↑，則從C口放出H2，從D口導出KOH溶液。因SO通過陰離子交換膜，K＋通過陽離子交換膜，所以通過陽離子交換膜的離子數(shù)大于通過陰離子交換膜的離子數(shù)。O2、H2、KOH溶液構成燃料電池時，O2在電池正極放電：O2＋4e－＋2H2O===4OH－。