2019高中化學第一章化學反應與能量轉化1.2.2電解原理的應用精練魯科版.docx

電解原理的應用A組1.化學在生產(chǎn)和日常生活中有著重要的應用。下列說法正確的是()A.鐵表面鍍鋅,鐵作陽極B.工業(yè)上電解飽和食鹽水的陽極反應:2Cl-2e-Cl2C.電解法精煉粗銅,用精銅作陽極D.電解MgCl2飽和溶液,可制得金屬鎂解析:選項A,鐵作陽極,鐵要溶解,鐵應該作陰極。選項B,Cl-在陽極失電子能力大于OH-,電解飽和食鹽水時,Cl-在陽極失去電子變?yōu)镃l2。選項C,電解法精煉粗銅,應該用精銅作陰極,粗銅作陽極。選項D,電解MgCl2飽和溶液,發(fā)生的化學反應為MgCl2+2H2OMg(OH)2+Cl2+H2,不會產(chǎn)生金屬鎂,電解熔融的MgCl2能制取單質(zhì)鎂,發(fā)生的反應為MgCl2(熔融)Mg+Cl2。答案:B2.電鍍在工業(yè)上有著廣泛的應用,可以鍍鋅、鍍銅、鍍金等。利用如圖所示裝置可以將銅牌變?yōu)殂y牌,即在銅牌表面電鍍一層銀。下列有關說法中正確的是()A.通電后,Ag+向陽極移動B.銀片與電源負極相連C.該電解池的陰極反應可表示為Ag+e-AgD.當電鍍一段時間后,將電源反接,銅牌可恢復如初解析:銅牌上鍍銀,銀為陽極,Ag+向陰極移動,陰極反應為Ag+e-Ag。由于實驗中鍍層不可能非常均勻致密,所以將電源反接,陽極上Cu、Ag均能溶解,銅牌不可能恢復如初。答案:C3.利用電解原理制備物質(zhì)是常用的方法,某同學設計了一種電解法制取Fe(OH)2的實驗裝置(如圖所示)。通電后溶液中產(chǎn)生白色沉淀,且較長時間不變色。下列說法中正確的是()A.電源中b為正極,a為負極B.電解池中的電解液可以是NaOH溶液,但不能是NaCl溶液C.A、B兩端都必須使用鐵作電極D.B電極發(fā)生的反應:2H2O+2e-H2+2OH-解析:陽極產(chǎn)生Fe2+,陰極產(chǎn)生H2,由于產(chǎn)生的H2可以排出溶解在溶液中的少量O2,故應B極產(chǎn)生H2,所以A極為陽極,其電極材料為Fe,B極為陰極,其材料無條件限制,即a為正極,b為負極,故A、C項錯誤。電解質(zhì)溶液若為NaOH溶液,電解開始階段由于溶解在溶液中的O2尚未除去,會將生成的Fe(OH)2氧化而變色;電解質(zhì)溶液若為NaCl溶液,電解初期陽極產(chǎn)生的Fe2+進入溶液,此時不會生成Fe(OH)2,而陰極產(chǎn)生的H2可以排出溶液中溶解的少量氧氣,隨電解的進行,溶液堿性增強,將生成Fe(OH)2,故B項錯誤。答案:D4.觀察下列幾個裝置示意圖,有關敘述正確的是()A.裝置工業(yè)上可用于生產(chǎn)金屬鈉,電解過程中石墨電極產(chǎn)生金屬,此法也可用于生產(chǎn)活潑金屬鎂、鋁等B.裝置中隨著電解的進行左邊電極會產(chǎn)生紅色的銅,并且電流表示數(shù)不斷變小C.裝置中的陽離子交換膜只允許陽離子、陰離子和小分子水通過D.裝置的待鍍鐵制品應與電源正極相連解析:中石墨電極上產(chǎn)生Cl2,故A錯誤;中左側電極發(fā)生Cu2+2e-Cu,右側電極發(fā)生2Cl-2e-Cl2,電解質(zhì)CuCl2溶液的濃度減小,導電能力減弱,故B正確;中陰離子不能通過陽離子交換膜,故C錯誤;中待鍍鐵應與電源負極相連,故D錯誤。答案:B5.下列有關電化學知識的描述中正確的是()A.原電池的正極和電解池的陽極均發(fā)生氧化反應B.電解精煉銅時,粗銅作陽極C.銅、鋅和稀硫酸構成的原電池中銅為負極D.石墨作電極電解氯化鎂溶液的離子方程式為2Cl-+2H2O2OH-+H2+Cl2解析:原電池的正極發(fā)生還原反應,A錯誤。電解精煉銅時,粗銅作陽極,B正確。鋅比銅活潑,在與稀硫酸構成的原電池中鋅作負極,C錯誤。石墨作電極電解氯化鎂溶液的離子方程式為Mg2+2Cl-+2H2OMg(OH)2+H2+Cl2,D錯誤。答案:B6.串聯(lián)電路中四個電解池分別裝有0.5 molL-1的下列溶液,用惰性電極電解,連接直流電源一段時間后,溶液pH最小的是()A.KNO3溶液B.NaCl溶液C.AgNO3溶液D.CuCl2溶液解析:電解KNO3溶液一段時間后,溶液仍呈中性;電解NaCl溶液一段時間后,由于產(chǎn)生了NaOH,溶液呈堿性;電解AgNO3溶液一段時間后,由于產(chǎn)生了HNO3,溶液呈酸性;電解CuCl2溶液一段時間后,由于溶液中溶解了Cl2而使溶液呈酸性,故選C項。答案:C7.如圖為用惰性電極電解CuCl2溶液并驗證其產(chǎn)物的實驗裝置,則下列說法不正確的是()A.電源a極為負極B.KI淀粉溶液會變藍色C.若加入適量CuCl2可使電解后的溶液恢復原狀態(tài)D.電極上發(fā)生的電極反應為Cu-2e-Cu2+解析:用惰性電極電解CuCl2溶液,陽極上發(fā)生的反應為2Cl-2e-Cl2,故為陽極,電源b為正極,a為負極,陰極()上發(fā)生的反應為Cu2+2e-Cu。答案:D8.利用一種新型陶瓷(能傳遞H+),實現(xiàn)了氨的電化學合成。該過程N2和H2的轉化率遠高于現(xiàn)在工業(yè)上使用的氨合成法。對于電化學合成氨的有關敘述正確的是()A.N2在陰極上被氧化B.可選用鐵作為陽極材料C.陽極的電極反應式是N2+6H+6e-2NH3D.該過程的總方程式是N2+3H22NH3解析:由N02N-3H3,所以N2在陰極上被還原,A錯;鐵為活潑金屬,作陽極材料會被氧化,實現(xiàn)不了合成氨這個反應,B錯;陽極電極反應為H2-2e-2H+,陰極電極反應為N2+6H+6e-2NH3,C錯;由題意可知總方程式為N2+3H22NH3,D正確。答案:D9.在鐵制品上鍍上一定厚度的銅,用黃銅(銅鋅合金)作陽極,一定濃度CuSO4溶液作電解液,鐵制品作陰極,通直流電一段時間后,請你猜一猜CuSO4溶液的顏色會變(填“深”或“淺”),原因是,寫出電極反應式。解析:用黃銅作陽極,發(fā)生的反應有Zn-2e-Zn2+,Cu-2e-Cu2+,陰極上發(fā)生的反應為Cu2+2e-Cu,兩極上通過的電量相等,因此陽極上進入溶液中的Cu2+比陰極上發(fā)生反應的Cu2+少,Zn2+沒有顏色,CuSO4濃度減小,溶液顏色會變淺。答案:淺用黃銅作陽極,根據(jù)放電順序和電荷守恒,鋅先放電,有多少鋅進入溶液就有等物質(zhì)的量的銅從原CuSO4溶液中析出,CuSO4溶液的濃度變小陽極:Zn-2e-Zn2+,Cu-2e-Cu2+,陰極:Cu2+2e-CuB組1.如圖兩個電解槽中,A、B、C、D均為石墨電極。如果電解過程中共有0.02 mol電子通過,下列敘述中正確的是()A.甲燒杯中A極上最多可析出銅0.64 gB.甲燒杯中B極上電極反應式為4OH-4e-2H2O+O2C.乙燒杯中滴入酚酞溶液,D極附近變紅D.乙燒杯中C極上電極反應式為4H+4e-2H2解析:首先根據(jù)與電源正負極的連接判斷出A、C為陽極,而B、D為陰極,甲電解池中,A極發(fā)生4OH-4e-2H2O+O2,B極發(fā)生Cu2+2e-Cu,而乙電解池中C極發(fā)生2Cl-2e-Cl2,而D極發(fā)生2H+2e-H2,最終溶液呈堿性,能使酚酞變紅色。答案:C2.用鉑電極電解CuSO4和KNO3的混合溶液500 mL,經(jīng)過一段時間后,兩極均得到標準狀況下11.2 L的氣體,則原混合溶液中CuSO4的物質(zhì)的量濃度為()A.0.5 molL-1B.0.8 molL-1C.1.0 molL-1D.1.5 molL-1解析:陽極電極反應式為4OH-4e-2H2O+O2,失去電子的物質(zhì)的量=n(O2)4=11.2L22.4Lmol-14=2mol;陰極電極反應式為Cu2+2e-Cu,2H+2e-H2,陰極發(fā)生還原反應得到電子的物質(zhì)的量=n(Cu2+)2+n(H2)2=n(Cu2+)2+11.2L22.4Lmol-12,兩電極物質(zhì)得失電子數(shù)相等,即2mol=n(Cu2+)2+11.2L22.4Lmol-12。解得n(Cu2+)=0.5mol,n(CuSO4)=n(Cu2+)=0.5mol,所以其物質(zhì)的量濃度為0.5mol0.5L=1.0molL-1。答案:C3.CuI是一種不溶于水的白色固體,它可以由反應:2Cu2+4I-2CuI+I2而得到。如圖所示裝置中,a、b都是惰性電極,通電一段時間后,下列說法中正確的是()A.若a極變紅,則在Pt電極上:2I-2e-I2,淀粉遇碘變藍B.若b極變紅,則在Pt電極上:4OH-4e-2H2O+O2,O2將I-氧化為I2,淀粉遇碘變藍C.若a極變紅,則在Cu電極上:2Cu+4I-4e-2CuI+I2,淀粉遇碘變藍D.若b極變紅,則在Cu極上:Cu-2e-Cu2+,Cu2+顯藍色解析:若a極變紅,則a極為陰極,b極為陽極,Pt極為陰極,Cu極為陽極,X為負極,Y為正極。在Pt電極上反應為2H+2e-H2,A錯;在Cu極上反應為2Cu+4I-4e-2CuI+I2,淀粉遇碘變藍,C正確。若b極變紅,則b為陰極,a、Pt為陽極,X、Y分別為正極、負極,實現(xiàn)不了生成CuI的反應,B、D錯。答案:C4.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極附近顯紅色。則以下說法中不正確的是()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1222C.欲用丙裝置給銅鍍銀,G應該是Ag,電鍍液選AgNO3溶液D.裝置丁中X極附近紅褐色變淺,說明氫氧化鐵膠粒帶正電荷解析:接通電源后都是電解池。電解NaCl溶液時陽極:2Cl-2e-Cl2,陰極:2H+2e-H2,由乙中現(xiàn)象可知F為陰極,E為陽極,所以B為電源的負極,A為電源的正極,A錯誤;電解CuSO4溶液,陽極(C)反應:4OH-4e-O2+2H2O,陰極(D)反應:2Cu2+4e-2Cu,由電子守恒可知C、D、E、F電極上生成的單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為1222,B正確;X極附近紅褐色變淺,說明氫氧化鐵膠粒向陰極移動,膠粒帶正電荷,D正確。答案:A5.如圖所示,A為電源,B為浸透飽和食鹽水和酚酞溶液的濾紙,濾紙中央滴有一滴KMnO4溶液,C、D為電解槽,其電極材料及電解質(zhì)溶液如圖所示。(1)關閉K1,打開K2,通電后,B的KMnO4紫紅色液滴向c端移動,則電源b端為極,通電一段時間后,濾紙d端的電極反應式是。(2)已知C裝置中溶液的溶質(zhì)為Cu(NO3)2和X(NO3)3,且均為0.1 mol,打開K1,關閉K2,通電一段時間后,陰極析出固體質(zhì)量m(g)與通過電子的物質(zhì)的量n(mol)關系如圖所示。則Cu2+、X3+、H+氧化性由強到弱的順序是。(3)D裝置中溶液是稀硫酸,則石墨電極端從開始至一段時間后的實驗現(xiàn)象是。解析:(1)當打開K2,關閉K1時,B形成了一個電解池,由于紫紅色的MnO4-向c端移動,從而可以確定c為電解池的陽極,a為電源的正極,b為電源的負極。因此電解池中H+和K+向陰極d移動,由于H+放電能力強。故d端的電極反應式為2H+2e-H2。(2)由通過電子的物質(zhì)的量與陰極析出固體質(zhì)量圖示可以看出,當通過超過0.2mol電子時,陰極析出固體質(zhì)量不再發(fā)生變化,說明此過程中放電的為H+,而通過0.2mol電子時,溶液中某金屬陽離子完全放電。再結合Cu2+和X3+的電荷數(shù),可以確定通過00.2mol電子時,放電的為Cu2+,故Cu2+、H+、X3+的氧化性順序為Cu2+H+X3+。答案:(1)負2H+2e-H2(2)Cu2+H+X3+(3)在石墨電極一端開始時有無色無味氣體產(chǎn)生;一段時間后有紅色物質(zhì)析出6.如下圖所示,甲燒杯中盛有100 mL 0.50 molL-1 AgNO3溶液,乙燒杯中盛有100 mL 0.25 molL-1 CuCl2溶液,A、B、C、D均為質(zhì)量相同的石墨電極,如果電解一段時間后,發(fā)現(xiàn)A極比C極重1.9 g,則(1)電源E為極,F為極。(2)A極的電極反應式為,析出物質(zhì) mol。(3)B極的電極反應式為,析出氣體 mL(標準狀況)。(4)C極的電極反應式為,析出物質(zhì) mol。(5)D極的電極反應式為,析出氣體 mL(標準狀況)。(6)甲燒杯中滴入石蕊溶液,極附近變紅,如果繼續(xù)電解,在甲燒杯中最終得到溶液。解析:由電解一段時間后A極比C極重,可知A極上有Ag析出,C極上有Cu析出,若A極上析出銀的物質(zhì)的量為n(Ag),則C極上析出Cu的物質(zhì)的量為12n(Ag),有關系式108gmol-1n(Ag)-64gmol-1n(Ag)12=1.9g,n(Ag)=0.025mol。由此可知,兩電解池內(nèi)的電解質(zhì)均是足量的,分別寫出A、B、C、D四個電極的電極反應。A極:A