人教版選修4 第4章第3節(jié) 電解池（第2課時） 作業(yè) (2).doc

第3節(jié) 電解池第2課時 電解原理的應(yīng)用(45分鐘100分)一、選擇題(本題包括8小題,每小題6分,共48分)1.如圖中x、y分別是直流電源的兩極,通電后發(fā)現(xiàn)a極板質(zhì)量增加,b極板處有無色無味氣體放出,符合這一情況的是()a電極b電極x電極溶液a鋅石墨負極cuso4b石墨石墨負極naohc銀鐵正極agno3d銅石墨負極cucl2【解析】選a。通電后發(fā)現(xiàn)a極板質(zhì)量增加,所以金屬陽離子在a極上得電子,a極是陰極,溶液中金屬元素在金屬活動性順序中處于氫元素后邊;b極是陽極,b極板處有無色無味氣體放出,即溶液中氫氧根離子放電生成氧氣,電極材料必須是不活潑的非金屬,電解質(zhì)溶液中的陰離子必須是氫氧根離子或含氧酸根離子。a.該選項符合條件,故正確;b.電解質(zhì)溶液中金屬陽離子在氫元素前邊,故錯誤;c.鐵是活潑金屬,作陽極失電子,所以在b極板處得不到氧氣,故錯誤;d.電解質(zhì)溶液中氯離子失電子,在b極板處得到有刺激性氣味的氣體,與題意不符,故錯誤。2.(2015四川高考)用如圖所示裝置除去含cn-、cl-廢水中的cn-時,控制溶液ph為910,陽極產(chǎn)生的clo-將cn-氧化為兩種無污染的氣體。下列說法不正確的是()a.用石墨作陽極,鐵作陰極b.陽極的電極反應(yīng)式:cl-+2oh-2e-clo-+h2oc.陰極的電極反應(yīng)式:2h2o+2e-h2+2oh-d.除去cn-的反應(yīng):2cn-+5clo-+2h+n2+2co2+5cl-+h2o【解析】選d。a選項石墨作陽極,為惰性電極,由溶液中的cl-放電,電極反應(yīng)式:cl-+2oh-2e-clo-+h2o,鐵作陰極,在堿性環(huán)境下發(fā)生2h2o+2e-h2+2oh-,故a、b、c正確;d選項ph為910的堿性溶液不可能是h+參加反應(yīng),離子反應(yīng)應(yīng)為2cn-+5clo-+h2on2+2co2+5cl-+2oh-?！狙a償訓(xùn)練】電解裝置如圖所示,電解槽內(nèi)裝有ki及淀粉溶液,中間用陰離子交換膜隔開。在一定的電壓下通電,發(fā)現(xiàn)左側(cè)溶液變藍色,一段時間后,藍色逐漸變淺。已知:3i2+6oh-io3-+5i-+3h2o下列說法不正確的是()a.右側(cè)發(fā)生的電極反應(yīng)式:2h2o+2e-h2+2oh-b.電解結(jié)束時,右側(cè)溶液中含有io3-c.電解槽內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的總化學方程式:ki+3h2okio3+3h2d.如果用陽離子交換膜代替陰離子交換膜,電解槽內(nèi)發(fā)生的總化學反應(yīng)不變【解析】選d。電解時左側(cè)溶液變藍,說明反應(yīng)中i-i2,則電極反應(yīng)為2i-2e-i2,該極為陽極。右側(cè)電極為陰極,發(fā)生還原反應(yīng),則應(yīng)該是水放電生成h2,電極反應(yīng)為2h2o+2e-h2+2oh-,a說法正確。電解過程中陰離子oh-可通過陰離子交換膜向陽極移動,因此oh-可從右側(cè)進入左側(cè),導(dǎo)致單質(zhì)i2與oh-反應(yīng):3i2+6oh-io3-+5i-+3h2o,因此左側(cè)溶液中產(chǎn)生io3-,io3-也可透過陰離子交換膜進入右側(cè),b說法正確。把兩電極反應(yīng)和i2與oh-的反應(yīng)合并,可得總反應(yīng)方程式:ki+3h2okio3+3h2,c說法正確。如果用陽離子交換膜代替陰離子交換膜,則右側(cè)產(chǎn)生的oh-不能進入左側(cè),則不會發(fā)生單質(zhì)i2與oh-的反應(yīng),因此電解槽內(nèi)的化學反應(yīng)不同,d說法錯誤。3.(2016洛陽高二檢測)用惰性電極電解agno3溶液,下列說法不正確的是()a.電解過程中陰極質(zhì)量不斷增加b.電解過程中溶液的ph不斷降低c.此時向溶液中加入適量的ag2o固體可使溶液恢復(fù)到電解前的狀況d.電解后兩極產(chǎn)生的氣體體積比為21【解析】選d。用惰性電極電解agno3溶液,總的電極反應(yīng)式為4agno3+2h2o 4ag+o2+4hno3?？芍?陰極上析出ag,陽極上放出o2,故a正確、d錯誤;由于生成硝酸溶液,ph應(yīng)不斷降低,b正確;要使溶液恢復(fù)電解前的狀況,要看加入的物質(zhì)在溶液中的反應(yīng):2ag2o+4hno34agno3+2h2o;得到的物質(zhì)恰好是反應(yīng)掉的物質(zhì),可以使溶液恢復(fù)電解前的狀況,c正確?！狙a償訓(xùn)練】(2016廈門高二檢測)以石墨為電極分別電解水和飽和食鹽水,關(guān)于兩個電解池反應(yīng)的說法正確的是()a.陽極反應(yīng)式相同b.電解結(jié)束后所得液體的ph相同c.陰極反應(yīng)式相同d.通過相同電量時生成的氣體總體積相等(同溫同壓)【解析】選c。a項,以石墨為電極電解水,陽極:4oh-4e-2h2o+o2,以石墨為電極電解飽和食鹽水,陽極:2cl-2e-cl2,二者陽極電極反應(yīng)式不同,故a錯誤;b項,電解水溶液的ph不變,電解飽和氯化鈉溶液生成氫氧化鈉、氯氣和氫氣,ph變大,所以電解結(jié)束后所得液體的ph不相同,故b錯誤;c項,以石墨為電極分別電解水和飽和食鹽水陰極上都是2h+2e-h2,所以陰極電極反應(yīng)式相同,故c正確;d項,設(shè)轉(zhuǎn)移電子數(shù)為4 mol,則依據(jù)電解方程式:2h2o2h2+o2,電解水生成3 mol氣體;依據(jù)電解方程式2nacl+2h2o2naoh+cl2+h2,電解食鹽水生成4 mol氣體,故d錯誤。4.近年來,加“碘”食鹽較多的使用了碘酸鉀(kio3),碘酸鉀在工業(yè)上可用電解法制取。以石墨和不銹鋼為電極,以ki溶液為電解液,在一定條件下電解,反應(yīng)方程式為ki + 3h2okio3+ 3h2。下列有關(guān)說法正確的是()a.電解時,石墨作陰極,不銹鋼作陽極b.電解時,陽極反應(yīng)是i-6e-+ 3h2oio3-+ 6h+c.溶液調(diào)節(jié)至強酸性,對生產(chǎn)有利d.電解前后溶液的ph增大【解析】選b。a.由電解方程式可知:在反應(yīng)中i-失去電子變?yōu)閕o3-,因此電解時,石墨作陽極,不銹鋼作陰極,a錯誤;b.由總反應(yīng)方程式可知:電解時,陽極反應(yīng)是i-6e-+ 3h2oio3-+6h+,b正確;c.溶液調(diào)節(jié)至強酸性,會與不銹鋼電極反應(yīng),對生產(chǎn)不利,c錯誤;d.電解反應(yīng)方程式為ki+3h2okio3+ 3h2,反應(yīng)不斷消耗水,但ki是強酸強堿鹽,溶液始終呈中性,ph=7,d錯誤。5.(2016北京海淀區(qū)高二檢測)電解池在生活和生產(chǎn)中有著廣泛應(yīng)用。下列有關(guān)判斷中錯誤的是()a.裝置研究的是電解cucl2溶液,b電極上有紅色固體析出b.裝置電解一段時間后,要使電解質(zhì)溶液恢復(fù),可加入適量的cucl2c.裝置研究的是電解飽和食鹽水,b電極發(fā)生的反應(yīng):2cl-2e-cl2d.兩個裝置中涉及的主要反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)【解析】選c。由電源正負極可知,b電極為陰極,發(fā)生得電子的還原反應(yīng),c選項錯誤。6.(2016海口高二檢測)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除去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】選a。a項中陰極h2o電離出的h+得電子,電極反應(yīng)式為2h2o+2e-2oh-+h2。7.(2016沈陽高二檢測)如下圖所示是根據(jù)圖甲的電解池進行電解時某個量(縱坐標x)隨時間變化的函數(shù)圖象(各電解池都用石墨作電極,不考慮電解過程中溶液濃度變化對電極反應(yīng)的影響),這個量x表示()a.各電解池析出氣體的體積b.各電解池陽極質(zhì)量的增加量c.各電解池陰極質(zhì)量的增加量d.各電極上放電的離子總數(shù)【解析】選c。電解nacl溶液時陰、陽極都產(chǎn)生氣體,電解agno3溶液時陰極上產(chǎn)生單質(zhì)銀,電解cuso4溶液時陰極上產(chǎn)生單質(zhì)銅,所以隨著電解的進行,陰極質(zhì)量的增加量有如題中圖示的變化。8.(2016全國卷)三室式電滲析法處理含na2so4廢水的原理如圖所示,采用惰性電極,ab、cd均為離子交換膜,在直流電場的作用下,兩膜中間的na+和so42-可通過離子交換膜,而兩端隔室中離子被阻擋不能進入中間隔室。下列敘述正確的是()a.通電后中間隔室的so42-離子向正極遷移,正極區(qū)溶液ph增大b.該法在處理含na2so4廢水時可以得到naoh和h2so4產(chǎn)品c.負極反應(yīng)為2h2o-4e-o2+4h+,負極區(qū)溶液ph降低d.當電路中通過1 mol電子的電量時,會有0.5 mol的o2生成【解析】選b。電解池中陰離子向陽極移動,所以通電后中間隔室的so42-向正極區(qū)遷移,陽極上氫氧根離子放電產(chǎn)生氧氣,溶液中氫離子濃度增大,ph減小,a項錯誤;電解時在負極區(qū)生成naoh,在正極區(qū)生成h2so4,b項正確;陰極反應(yīng)是氫離子得到電子生成氫氣,溶液中氫氧根離子濃度增大,ph升高,c項錯誤;當電路中通過1 mol電子的電量時,會有0.25 mol的o2生成,d項錯誤。二、非選擇題(本題包括3小題,共52分)9.(17分)(2016三亞高二檢測)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nio2+fe+2h2ofe(oh)2+ni(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)。a.nio2b.fec.fe(oh)2d.ni(oh)2(2)電解m(no3)x溶液時某一極質(zhì)量增至mg,金屬m的相對原子質(zhì)量的計算式為_(用m、x表示)。(3)此蓄電池電解含有0.01 mol cuso4和0.01 mol nacl的混合溶液100 ml,轉(zhuǎn)移相同量的電子時,陽極產(chǎn)生氣體_l(標準狀況),電解后溶液加水稀釋至1 l,溶液的ph為_?！窘馕觥?1)電解池的陽極應(yīng)連原電池的正極,故連nio2。(2)蓄電池工作時,消耗0.36 g水,通過0.02 mol電子,由得失電子守恒知mxm=0.02,解得m=50mx。(3)通過電子0.02 mol,首先產(chǎn)生0.005 mol cl2,轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.01 mol,然后發(fā)生4oh-4e-2h2o+o2,產(chǎn)生o2:0.02mol-0.01mol4=0.002 5 mol,v氣=(0.002 5 mol+0.005 mol)22.4 lmol-1=0.168 l。產(chǎn)生n(h+)=0.002 5 mol4=0.01 mol,c(h+)=0.01 moll-1,ph=2。答案:(1)a(2)50mx(3)0.168210.(17分)(1)(2016浙江高考節(jié)選)研究證實,co2也可在酸性水溶液中通過電解生成甲醇,則生成甲醇的反應(yīng)發(fā)生在_極,該電極反應(yīng)式是_ _。(2)(2015山東高考節(jié)選)利用lioh和鈷氧化物可制備鋰離子電池正極材料。lioh可由電解法制備,鈷氧化物可通過處理鈷渣獲得。利用如圖裝置電解制備lioh,兩電極區(qū)電解液分別為lioh和licl溶液。b極區(qū)電解液為_溶液(填化學式),陽極電極反應(yīng)式為_,電解過程中l(wèi)i+向_電極遷移(填“a”或“b”)。(3)(2015上海高考節(jié)選)氯堿工業(yè)以電解精制飽和食鹽水的方法制取氯氣、氫氣、燒堿和氯的含氧酸鹽等系列化工產(chǎn)品。下圖是離子交換膜法電解食鹽水的示意圖,圖中的離子交換膜只允許陽離子通過。完成下列填空:寫出電解飽和食鹽水的離子方程式:_。離子交換膜的作用為_。精制飽和食鹽水從圖中_位置補充,氫氧化鈉溶液從圖中_位置流出。(選填“a”“b”“c”或“d”)【解析】(1)二氧化碳變甲醇,碳元素的化合價降低,得到電子,說明其在陰極反應(yīng),其電極反應(yīng)式為co2+6h+6e-ch3oh+h2o。(2)b極區(qū)產(chǎn)生h2,同時生成lioh,則b極區(qū)電解液為lioh溶液;電極a為陽極,陽極區(qū)電解液為licl溶液,根據(jù)放電順序,陽極上cl-失去電子,則陽極電極反應(yīng)式為2cl-2e-cl2;根據(jù)電流方向,電解過程中l(wèi)i+向b電極遷移。(3)電解飽和食鹽水時,溶液中的陽離子h+在陰極得到電子變?yōu)閔2逸出,使附近的水溶液顯堿性,溶液中的陰離子cl-在陽極失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng),產(chǎn)生cl2。反應(yīng)的離子方程式是2cl-+2h2ocl2+h2+2oh-。圖中的離子交換膜只允許陽離子通過,是陽離子交換膜,不能使陰離子通過,這樣就可以阻止陰極溶液中的oh-進入陽極室,與氯氣發(fā)生反應(yīng),阻止cl-進入陰極室,使在陰極區(qū)產(chǎn)生的naoh純度更高。同時可以阻止陽極產(chǎn)生的cl2和陰極產(chǎn)生的h2混合發(fā)生爆炸。隨著電解的進行,溶質(zhì)nacl不斷消耗,所以應(yīng)該及時補充。精制飽和食鹽水從與陽極連接的圖中a位置補充,由于陰極h+不斷放電,附近的溶液顯堿性,氫氧化鈉溶液從圖中d位置流出;水不斷被消耗,所以從b口不斷加入蒸餾水,從c位置流出的是稀nacl溶液。答案:(1)陰co2+6h+6e-ch3oh+h2o(2)lioh2cl-2e-cl2b(3)2cl-+2h2ocl2+h2+2oh-阻止oh-進入陽極室,與cl2發(fā)生副反應(yīng):2naoh+cl2nacl+naclo+h2o阻止陽極產(chǎn)生的cl2和陰極產(chǎn)生的h2混合發(fā)生爆炸ad【補償訓(xùn)練】(2016開封高二檢測)鋁和氫氧化鉀都是重要的工業(yè)產(chǎn)品。請回答:(1)工業(yè)冶煉鋁的化學方程式是_。(2)鋁與氫氧化鉀溶液反應(yīng)的離子方程式是_。(3)工業(yè)級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。該電解槽的陽極反應(yīng)式是_。通電開始后,陰極附近溶液ph會增大,請簡述原因_。除去雜質(zhì)后的氫氧化鉀溶液從液體出口_(填寫“a”或“b”)導(dǎo)出?！窘馕觥?3)中根據(jù)電解原理,陽極應(yīng)是oh-失電子,所以電極反應(yīng)式為4oh-4e-2h2o+o2,而陰極為h+放電,促進水的電離,使oh-濃度增大,所以ph增大,根據(jù)陽離子交換膜的特點,k+可從陽極區(qū)進入陰極區(qū)和oh-組成koh,從而可在陰極區(qū)得到純的koh溶液,故液體應(yīng)從b口導(dǎo)出。答案:(1)2al2o3(熔融)4al+3o2(2)2al+2oh-+2h2o2alo2-+3h2(3)4oh-4e-2h2o+o2h+放電,促進水的電離,oh-濃度增大b11.(18分)(能力挑戰(zhàn)題)(2016陽泉高二檢測)課題式研究性學習是培養(yǎng)學生創(chuàng)造性思維的良好方法,某研究性學習小組將下列裝置如圖連接,c、d、e、f、x、y都是惰性電極。將電源接通后,向乙中滴入酚酞試液,在f極附近顯紅色。試回答下列問題:(1)電源a極的名稱是_。(2)甲裝置中電解反應(yīng)的總化學方程式:_。(3)如果收集乙裝置中產(chǎn)生的氣體,兩種氣體的體積比是_。(4)欲用丙裝置給銅鍍銀,g應(yīng)該是_(填“銅”或“銀”),電鍍液的主要成分是_(填化學式)。(5)裝置丁中的現(xiàn)象是_?！窘馕觥?