同步蘇教化學(xué)選修四新突破課時分層作業(yè)：5 電解池的工作原理及應(yīng)用 Word版含解析

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1、 課時分層作業(yè)(五)　 電解池的工作原理及應(yīng)用 (建議用時：45分鐘) [基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練] 1．下列敘述中錯誤的是(　　) A．電解池是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置 B．原電池跟電解池連接后，電子從原電池負(fù)極流向電解池陽極 C．電解時，陽極發(fā)生氧化反應(yīng) D．電解時，陽離子移向陰極 B　[電解池中電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，A正確；原電池跟電解池連接后，電子從原電池負(fù)極流向電解池陰極，因此B錯誤；電解時，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，C正確；電解池中陽離子移向陰極，D正確。] 2．如圖所示是電解CuCl2溶液的裝置，其中a、b為直流電源的兩極，c、d為石墨電極。則以下有關(guān)此電解池的判斷正確的是(　　)

2、 A．a(chǎn)為負(fù)極，b為正極 B．a(chǎn)為陽極，b為陰極 C．電解過程中，d電極質(zhì)量增加 D．電解過程中，氯離子濃度保持不變 C　[依據(jù)電流的方向可知，a為正極，b為負(fù)極，c為陽極，d為陰極。d極上的電極反應(yīng)：Cu2＋＋2e－===Cu，c極上的電極反應(yīng)：2Cl－－2e－===Cl2↑，溶液中的Cl－濃度減小。] 3．如圖為直流電源電解稀Na2SO4水溶液的裝置。通電后在石墨電極a和b附近分別滴加一滴石蕊溶液。下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中正確的是(　　) A．逸出氣體的體積，a電極的小于b電極的 B．一電極逸出無味氣體，另一電極逸出刺激性氣味氣體 C．a(chǎn)電極附近呈紅色，b電極附近呈藍(lán)色 D．a(chǎn)

3、電極附近呈藍(lán)色，b電極附近呈紅色 D　[a、b電極分別為電解池的陰極和陽極，其電極反應(yīng)分別是4H＋＋4e－===2H2↑和4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，即a電極逸出氣體體積比b電極大。a電極和b電極溶液分別顯堿性和酸性，故可以看到a電極附近呈藍(lán)色，b電極附近呈紅色。] 4．在鐵制品上鍍上一定厚度的鋅層，以下電鍍方案中正確的是 (　　) A．鋅作陽極，鍍件作陰極，溶液中含F(xiàn)e2＋ B．鋅作陰極，鍍件作陽極，溶液中含Zn2＋ C．鋅作陰極，鍍件作陽極，溶液中含F(xiàn)e3＋ D．鋅作陽極，鍍件作陰極，溶液中含Zn2＋ D　[在電鍍池中，鍍件作陰極，鍍層金屬作陽極，含鍍層金屬陽離子

4、的溶液作電解質(zhì)溶液。] 5．為使反應(yīng)Cu＋2H2O===Cu(OH)2↓＋H2↑能夠發(fā)生，下列設(shè)計(jì)方案正確的是(　　) A．用銅片作負(fù)極，石墨電極作正極，氯化鈉溶液為電解質(zhì)溶液構(gòu)成原電池 B．用銅片作電極，外接直流電源電解硫酸銅溶液 C．用銅片作陽極，鐵片作陰極，電解硫酸鈉溶液 D．用銅片作陰、陽電極，電解稀硫酸 C　[該反應(yīng)為不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，必須設(shè)計(jì)為電解池才能發(fā)生。陽極為Cu放電，陰極為H＋放電，即用Cu作陽極，電解質(zhì)溶液中為H2O放電，選項(xiàng)C符合要求。] 6．將一直流電源的正、負(fù)極(電極材料為Pt)，用玻璃片分別壓在一張用食鹽水、碘化鉀、淀粉溶液和石蕊試液浸透的

5、濾紙上，經(jīng)過一段時間后，兩極附近濾紙的顏色分別是(　　) A B C D 陽極 藍(lán) 白 紅 藍(lán) 陰極 白 藍(lán) 藍(lán) 藍(lán) D　[陽極上I－放電生成I2，使淀粉變藍(lán)，陰極上H＋放電后，使溶液中的 c(H＋)＜c(OH－)，呈堿性，使石蕊顯藍(lán)色，故D正確。] 7．如圖裝置分別通電一段時間后，溶液的質(zhì)量增加的是(　　) D　[A項(xiàng)實(shí)質(zhì)是電解水，2H2O2H2↑＋O2↑，溶液質(zhì)量減少；B項(xiàng)電解CuCl2，CuCl2Cu＋Cl2↑，溶液質(zhì)量減少；C項(xiàng)，陽極是活性電極Cu，電極反應(yīng)Cu－2e－===Cu2＋；陰極反應(yīng)：Cu2＋＋2e－===Cu溶液質(zhì)量無變化；D項(xiàng)陽

6、極是活性電極Ag，電極反應(yīng)2Ag－2e－===2Ag＋，陰極反應(yīng)Cu2＋＋2e－===Cu，總反應(yīng)2Ag＋Cu(NO3)22AgNO3＋Cu，溶液質(zhì)量增大。] 8．利用如圖所示裝置模擬電解原理在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。下列說法正確的是(　　) A．氯堿工業(yè)中，X電極上的反應(yīng)式是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ B．電解精煉銅時，Z溶液中的Cu2＋濃度不變 C．在鐵片上鍍銅時，Y是純銅 D．制取金屬鎂時，Z是熔融的氯化鎂 D　[X電極連接電源正極是陽極，Y電極連接電源負(fù)極是陰極。氯堿工業(yè)中陽極是Cl－放電生成Cl2，A錯誤；電解精煉銅時陽極粗銅溶解，陰極Cu2＋放電析出Cu，但是

7、粗銅中含有鋅、鐵、鎳等雜質(zhì)，使得溶液中Cu2＋濃度變小，B項(xiàng)錯誤；鐵片上鍍銅時，陰極應(yīng)該是鐵片，陽極是純銅，C項(xiàng)錯誤；鎂是活潑金屬，冶煉金屬鎂應(yīng)該電解熔融氯化鎂，D項(xiàng)正確。] 9．工業(yè)品氫氧化鉀的溶液中含有某些含氧酸根雜質(zhì)，可用離子交換膜法電解提純。電解槽內(nèi)裝有陽離子交換膜(只允許陽離子通過)，其工作原理如圖所示。 (1)該電解槽的陽極反應(yīng)式是______________________________________。 (2)通電開始后，陰極附近溶液pH會增大，請簡述原因 ______________________________________________________

8、__________ ______________________________________________________________。 (3)除去雜質(zhì)后得氫氧化鉀溶液，液體從出口________(填寫“A”或“B”)導(dǎo)出。 解析：(1)陽極是左池，氫氧根放電；(2)H2O電離出的H＋放電，同時生成OH－，OH－濃度增大；(3)K＋經(jīng)陽離子交換膜進(jìn)入右池，右池中H2O電離出的 H＋放電，剩下OH－；除去雜質(zhì)后得到的氫氧化鉀溶液從B口導(dǎo)出。 答案：(1)4OH－－4e－===O2↑＋2H2O (2)H2O電離出的H＋放電，同時生成OH－，OH－濃度增大　(3)B 10．

9、如圖所示中的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(diǎn)顯紅色，請?zhí)顚懴铝锌瞻祝? (1)電源A上的a為________極。 (2)濾紙B上發(fā)生的總化學(xué)反應(yīng)方程式為________________________。 (3)欲在電鍍槽中實(shí)現(xiàn)在鐵上鍍鋅，接通K，使c、d兩點(diǎn)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________溶液或________溶液(只要求填兩種電解質(zhì)溶液)。 解析：根據(jù)c點(diǎn)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

10、連，所以a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(diǎn)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)，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－===Zn ZnSO4　Zn(NO3)2 [能力提升練] 11．(雙選)用酸性氫氧燃料電池電解苦鹵水(含Cl－、Br－、Na＋、Mg2＋)的裝置如圖所示(a、b為石墨

11、電極)。下列說法中，正確的是(　　) A．電池工作時正極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－ B．電解時，a電極周圍首先放電的是Br－而不是Cl－，說明當(dāng)其他條件相同時前者的還原性強(qiáng)于后者 C．電解時，電子流動路徑是負(fù)極→外電路→陰極→溶液→陽極→正極 D．忽略能量損耗，當(dāng)電池中消耗0.02 g H2時，b極周圍會產(chǎn)生0.02 g H2 BD　[因?yàn)樗嵝詺溲跞剂想姵?，故其正極反應(yīng)為O2＋4H＋＋4e－===2H2O，A錯誤；可利用離子放電順序來判斷離子的還原性強(qiáng)弱，B正確；電子只在導(dǎo)線和電極中流動，C錯誤；據(jù)電子守恒，知D正確。] 12．下列敘述中正確的是(　　)

12、 　　 　圖一　　　　　　　圖二 A．Cu2O是一種半導(dǎo)體材料，基于綠色化學(xué)理念設(shè)計(jì)的制取Cu2O的電解池示意圖如圖一所示，石墨電極上產(chǎn)生氫氣，銅電極發(fā)生氧化反應(yīng) B．圖一中當(dāng)有0.1 mol電子轉(zhuǎn)移時，有0.1 mol Cu2O生成 C．圖二裝置中發(fā)生反應(yīng)：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，X極是負(fù)極，Y極材料可以是銅 D．如圖二，鹽橋的作用是傳遞電荷以維持電荷平衡，F(xiàn)e3＋經(jīng)過鹽橋進(jìn)入左側(cè)燒杯中 A　[根據(jù)電解總反應(yīng)：2Cu＋H2O===Cu2O＋H2↑可知金屬銅為陽極材料，Cu失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，石墨為陰極材料，陰極上H＋得電子生成氫氣，故A正確

13、；2 mol Cu失去2 mol電子生成1 mol Cu2O，所以當(dāng)有0.1 mol電子轉(zhuǎn)移時，有0.05 mol Cu2O生成，故B錯誤；已知Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，則該原電池中Cu失電子作負(fù)極，即X為Cu，若Y為銅，會與Fe3＋直接反應(yīng)，故C錯誤；原電池中陽離子向正極移動，鹽橋的作用是傳遞電荷以維持電荷平衡，右側(cè)為正極，所以Fe3＋在右側(cè)燒杯中不向左移動，故D錯誤。] 13．將等物質(zhì)的量濃度的CuSO4和NaCl等體積混合后，用石墨電極進(jìn)行電解，電解過程中，溶液pH隨時間t變化的曲線如圖，則下列說法正確的是(　　) A．陽極產(chǎn)物一定是Cl2，陰極產(chǎn)物一定是Cu

14、 B．BC段表示在陰極上是H＋放電產(chǎn)生了H2 C．整個過程中陽極先產(chǎn)生Cl2，后產(chǎn)生O2 D．CD段表示陽極上OH－放電破壞了水的電離平衡，產(chǎn)生了H＋ C　[設(shè)CuSO4和NaCl各n mol，電解分3個階段：AB段：陽極：n mol Cl－失n mol電子，陰極：n mol Cu2＋得n mol電子，由于Cu2＋水解使溶液呈酸性，Cu2＋濃度逐漸減小，溶液pH逐漸增大；BC段：陽極：n mol OH－失n mol電子(來源于水的電離)，陰極：n mol Cu2＋再得n mol電子，由于OH－消耗，溶液中H＋濃度增大，溶液的pH迅速減??；CD段：陽極：OH－失去電子，陰極：H＋得到電

15、子，開始電解水，溶液中H＋濃度逐漸增大，pH減小，選項(xiàng)A，電解開始時，陽極先發(fā)生2Cl－－2e－===Cl2↑，后發(fā)生4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，陰極反應(yīng)先發(fā)生Cu2＋＋2e－===Cu，后發(fā)生2H＋＋2e－===H2↑，故A錯誤；選項(xiàng)B，BC段陽極發(fā)生的電極反應(yīng)：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，陰極Cu2＋得到電子，生成銅單質(zhì)，故B錯誤；選項(xiàng)C，陽極先發(fā)生2Cl－－2e－===Cl2↑，后發(fā)生4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，故C正確；選項(xiàng)D，CD段發(fā)生2H＋＋2e－===H2↑、4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，即CD段電解的物質(zhì)是水，故D錯誤。] 14．

16、如圖為電解裝置，X、Y為電極材料，a為電解質(zhì)溶液。 (1)若a為含有酚酞的KCl溶液，X為Fe，Y為石墨，電解一段時間后：X電極附近可觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是________，寫出Y電極的電極反應(yīng)式________________。 (2)若要實(shí)現(xiàn)Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑，則Y電極材料是________，寫出X電極的電極反應(yīng)式__________________________________________________ __________________________________________________________________。 (3)若要利

17、用該裝置在鐵制品表面鍍上一層銀，則a為________，反應(yīng)前兩電極的質(zhì)量相等，反應(yīng)后兩電極質(zhì)量相差2.16 g則該過程理論上通過電流表的電子數(shù)為________。 (4)X、Y均為惰性電極，a為NaOH溶液，電解一段時間后，溶液的pH________(填“增大”“不變”或“減小”)，若要使溶液恢復(fù)原來的狀態(tài)，可往溶液中加入________。 解析：(1)若a為含有酚酞的KCl溶液，X為Fe，Y為石墨，X電極上氫離子得到電子生成氫氣，電極附近溶液中氫氧根離子濃度增大，遇酚酞變紅色；Y電極上氯離子失電子生成氯氣，電極反應(yīng)是2Cl－－2e－===Cl2↑。 (2)要實(shí)現(xiàn)Cu＋H2SO4===

18、CuSO4＋H2↑，需要利用電解原理，Y電極應(yīng)是銅作陽極，X電極上是氫離子得到電子生成氫氣，陰極電極反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑。 (3)利用該裝置在鐵制品表面鍍上一層銀，應(yīng)使銀作陽極Y，鐵作陰極X，硝酸銀溶液作電解液進(jìn)行電解完成；反應(yīng)前兩電極的質(zhì)量相等，反應(yīng)后兩電極質(zhì)量相差2.16 g，依據(jù)電子守恒可知，陽極質(zhì)量減小與陰極質(zhì)量增加的質(zhì)量相同，陰極析出銀的質(zhì)量＝陽極溶解減小的銀的質(zhì)量＝1.08 g，析出銀的物質(zhì)的量＝＝0.01 mol，則該過程理論上通過電流表的電子數(shù)為0.01 NA或6.02×1021。 (4)X、Y均為惰性電極，a為NaOH溶液，實(shí)質(zhì)是電解水 ，溶液濃度增大，溶液pH增大；氫氧根離子在陽極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，氫離子在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，故應(yīng)加入水恢復(fù)溶液濃度。 答案：(1)電極表面產(chǎn)生氣體，附近溶液變紅 2Cl－－2e－===Cl2↑ (2)Cu　2H＋＋2e－===H2↑ (3)AgNO3溶液　0.01NA或(6.02×1021)　(4)增大　H2O