2020-2021學(xué)年化學(xué)人教版選修4課時作業(yè)：4-3-2 電解原理的應(yīng)用 Word版含解析

1、課時作業(yè)21電解原理的應(yīng)用時間：45分鐘滿分：100分一、選擇題(每小題4分，共48分)1關(guān)于下列裝置說法正確的是(b)a裝置中，鹽橋中的k轉(zhuǎn)移znso4溶液b裝置工作一段時間后，a極附近溶液的ph增大c用裝置精煉銅時，c極為粗銅d裝置中電子由zn流向fe，裝置中有fe2生成解析：裝置原電池中，zn是負(fù)極，cu是正極，鹽橋中的陽離子k移向正極，即移向硫酸銅溶液，a錯誤；在裝置電解池中，陰極a極是氫離子發(fā)生得電子生成氫氣的還原反應(yīng)，該極附近堿性增強，所以a極附近溶液的ph增大，b正確；用裝置精煉銅時，陽極d極應(yīng)該是粗銅，陰極c極應(yīng)該是純銅，c錯誤；在裝置原電池中，電子從負(fù)極zn流向正極fe，在鐵

2、電極上氫離子得電子生成氫氣，反應(yīng)實質(zhì)是金屬鋅和氫離子之間的反應(yīng)，不會產(chǎn)生亞鐵離子，d錯誤。2下列描述中，不符合生產(chǎn)實際的是(a)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，用鋅作陽極解析：本題主要考查同學(xué)們對電解原理的掌握情況，側(cè)重考查同學(xué)們靈活運用知識，將理論知識與實際生活、生產(chǎn)相聯(lián)系的應(yīng)用能力，這是今后高考的命題方向?；顫婋姌O(除c、pt外的電極稱活潑電極)在陽極失電子被氧化，a中鐵放電，不能得到金屬鋁，d中陽極鋅放電產(chǎn)生zn2，補充zn2，b、c中陰極不參加反應(yīng)。在深刻理解電解原理的基礎(chǔ)上，熟記電解精煉

3、、電鍍的特點及電解中物質(zhì)的放電順序，是順利解答該類題目的關(guān)鍵。3將fe片和zn片放在盛有nacl溶液(其中滴入酚酞)的表面皿中，如圖所示，最先觀察到變紅的區(qū)域是(b)a和b和c和 d和解析：分析甲、乙兩圖的特點可以判斷出，甲圖是原電池，乙圖是電解池。甲圖中的電極反應(yīng)為：負(fù)極(zn)：zn2e=zn2，正極(fe)：o22h2o4e=4oh，所以甲圖中附近有oh生成，先變紅；乙圖中fe為陽極：fe2e=fe2，zn為陰極：2h2e=h2，h2o電離出的h放電變成h2，oh增多，所以乙中附近先變紅。4下列圖示中關(guān)于銅電極的連接錯誤的是(c)5將1 l含有0.4 mol cu(no3)2和0.2 m

4、ol kcl的水溶液用惰性電極電解一段時間后，在一個電極上析出0.3 mol cu，此時在另一電極上放出氣體的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)為(a)a4.48 l b6.72 lc2.8 l d3.36 l解析：在一個電極(陰極)上析出0.3 mol cu，由cu22e=cu可知，電路中轉(zhuǎn)移了0.6 mol電子；陽極有0.2 mol cl失電子，由2cl2e=cl2可知，失去0.2 mol電子，產(chǎn)生0.1 mol cl2，另外還有0.4 mol電子是oh失去的，由4oh4e=2h2oo2可知，產(chǎn)生0.1 mol o2，因此一共產(chǎn)生0.2 mol氣體，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為4.48 l。6工業(yè)上用電解法處理含鎳

5、酸性廢水并得到單質(zhì)ni的原理如圖所示。下列說法不正確的是已知：ni2在弱酸性溶液中發(fā)生水解，氧化性：ni2(高濃度)hni2(低濃度)(b)a碳棒上發(fā)生的電極反應(yīng)：4oh4e=o22h2ob電解過程中，b室中nacl溶液的物質(zhì)的量濃度將不斷減小c為了提高ni的產(chǎn)率，電解過程中需要控制廢水的phd若將圖中陽離子膜去掉，將a、b兩室合并，則電解反應(yīng)總方程式發(fā)生改變解析：陽極的電極反應(yīng)式為4oh4e=2h2oo2，陰極的電極反應(yīng)式為ni22e=ni、2h2e=h2，a項正確；由于c室中ni2、h不斷減少，cl通過陰離子膜從c室移向b室，a室中oh不斷減少，na通過陽離子膜從a室移向b室，所以b室中n

6、acl溶液的物質(zhì)的量濃度不斷增大，b項錯誤；由于h的氧化性大于ni2(低濃度)的氧化性，所以為了提高ni的產(chǎn)率，電解過程中需要控制廢水的ph，c項正確；若去掉陽離子膜，在陽極cl首先放電生成cl2，反應(yīng)總方程式發(fā)生改變，d項正確。7化學(xué)實驗小組在學(xué)習(xí)化學(xué)電源和氯堿工業(yè)相關(guān)知識后，在實驗室進(jìn)行實驗驗證。他們設(shè)計組裝了如圖所示裝置，已知a為石墨電極；b為鐵電極；c為鋁電極(已除去表面氧化膜)；d為多孔石墨電極，燒杯中是足量飽和食鹽水(滴有酚酞)，連好導(dǎo)線后，電流計指針發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)。下列判斷正確的是(d)ab為負(fù)極，d為陽極b一段時間后，a和d電極附近溶液變紅cb電極電極反應(yīng)式為：2cl2e=cl2

7、d當(dāng)電解一段時間，b中出現(xiàn)大量白色沉淀時，停止實驗，再將a中溶液倒入b中混合，充分振蕩，沉淀全部消失解析：右端裝置為原電池，左端裝置為電解池。在右端裝置中，通入o2的電極為電池的正極，其電極反應(yīng)為：o24e2h2o=4oh，所以在d電極附近，一段時間后出現(xiàn)紅色，al為原電池的負(fù)極，al失去電子生成al3，al3與溶液中的oh反應(yīng)生成白色al(oh)3沉淀，電池總反應(yīng)為：4al3o26h2o=4al(oh)3，a與電池的正極相連，故a為電解池的陽極，b與電池負(fù)極相連，故b為電解池的陰極，電解飽和nacl溶液時，溶液中的cl在a極放電生成cl2，溶液中的h在b極放電生成h2、naoh，根據(jù)得失電子

8、守恒，a中產(chǎn)生的naoh與b中al3結(jié)合的oh物質(zhì)的量相等，所以電解一段時間后，將a、b混合并充分振蕩，al(oh)3與naoh反應(yīng)而溶解。綜合上述知選項d正確。8如圖乙所示是根據(jù)圖甲的電解池進(jìn)行電解時，某個量(縱坐標(biāo)x)隨時間變化的函數(shù)圖像(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(c)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：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(jìn)行，陰極質(zhì)量的增加量有如題中圖

9、乙所示的變化。9用石墨電極電解1 l含硝酸銅和氯化鈉各0.1 mol的混合溶液，當(dāng)陽極上生成2.24 l(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體時，假設(shè)溶液的體積不變，下列說法正確的是(c)a電解過程中溶液中有藍(lán)色沉淀生成b陰極也產(chǎn)生2.24 l(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體c陰極增重6.4 gd所得溶液的ph大于7解析：含硝酸銅和氯化鈉各0.1 mol的混合溶液中，各離子的物質(zhì)的量分別為cu2 0.1 mol, na 0.1 mol、cl 0.1 mol、no 0.2 mol。陽極cl先放電：2cl2e=cl2，由于cl僅0.1 mol，故電子轉(zhuǎn)移了0.1 mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下放出cl2 0.05 mol，即1.12 l。根據(jù)題意

10、知，陽極生成2.24 l(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體，故oh繼續(xù)放電：4oh4e=2h2oo2，放出o2的體積為2.24 l1.12 l1.12 l，此時電子轉(zhuǎn)移了0.2 mol，消耗oh 0.2 mol，即在電解過程中共轉(zhuǎn)移0.3 mol電子。陰極上發(fā)生還原反應(yīng)：cu22e=cu，a項錯誤；因溶液中含cu20.1 mol，故陰極析出銅6.4 g，c項正確；此時消耗了0.2 mol電子，還有0.1 mol電子由h消耗：2h2e=h2，故標(biāo)準(zhǔn)狀況下放出h2 0.05 mol，即1.12 l，b項錯誤；需h 0.1 mol，故消耗oh的物質(zhì)的量大于h的，所得溶液的ph小于7，d項錯誤。10電解na2so4溶液

11、聯(lián)合生產(chǎn)硫酸和燒堿溶液的裝置如下圖所示，其中陰極和陽極均為惰性電極。測得同溫同壓下，氣體甲與氣體乙的體積比約為12，以下說法正確的是(b)aa極與電源的負(fù)極相連b產(chǎn)物丙為硫酸c離子交換膜d為陰離子交換膜da電極反應(yīng)式：2h2o2e=h22oh11電解法處理酸性含鉻廢水(主要含有cr2o)時，以鐵板作陰、陽極，處理過程中存在反應(yīng)cr2o6fe214h=2cr36fe37h2o，最后cr3以cr(oh)3形式除去，下列說法不正確的是(b)a陽極反應(yīng)為fe2e=fe2b電解過程中溶液ph不會變化c過程中有fe(oh)3沉淀生成d電路中每轉(zhuǎn)移12 mol電子，最多有1 mol cr2o被還原解析：由題

12、意知陽極反應(yīng)為fe2e=fe2，陰極反應(yīng)為2h2e=h2，且發(fā)生反應(yīng)cr2o6fe214h=2cr36fe37h2o，h濃度減小，溶液的ph會增大，從而可形成cr(oh)3和fe(oh)3沉淀。依據(jù)電極反應(yīng)式和離子方程式知電路中每轉(zhuǎn)移12 mol電子，有6 mol fe被氧化，最多有1 mol cr2o被還原。12如下圖所示的裝置，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。則下列說法正確的是(d)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1221c欲用(丙)裝置給銅鍍銀，h應(yīng)該是ag，電鍍液是agno3

13、溶液d裝置(丁)中y極附近紅褐色變深，說明fe(oh)3膠粒帶正電荷解析：由f極附近顯紅色知其為陰極，則電源b極是負(fù)極，從而知c、d、e、f電極生成的單質(zhì)分別是o2、cu、cl2、h2，其物質(zhì)的量之比為1222，欲用(丙)裝置給銅鍍銀，陽極g應(yīng)該是ag；裝置(丁)中y極是陰極，若附近紅褐色變深，說明fe(oh)3膠粒帶正電荷。二、非選擇題(52分)13(12分)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驗現(xiàn)象是電極表面產(chǎn)生氣體，附近溶液變紅，寫出y電極的電極反應(yīng)式2cl2e=cl2。(2)若要實

14、現(xiàn)cuh2so4=cuso4h2，則y電極材料是cu，寫出x電極的電極反應(yīng)式2h2e=h2。(3)若要利用該裝置在鐵制品表面鍍上一層銀，則a為agno3溶液，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0.01na(或6.021021)。(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增大(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h2o。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

15、子生成氯氣，電極反應(yīng)是2cl2e=cl2。(2)要實現(xiàn)cuh2so4=cuso4h2，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)2h2e=h2。(3)利用該裝置在鐵制品表面鍍上一層銀，銀作陽極y，鐵作陰極x，含銀離子的電解質(zhì)溶液硝酸銀溶液進(jìn)行電解，陽極電極反應(yīng)和電子守恒計算電子轉(zhuǎn)移數(shù)，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0.01na或6.021021。(4)

16、x、y均為惰性電極，a為naoh溶液，實質(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。14(12分)在如圖所示的裝置中，通電5 min后，銅電極的質(zhì)量增加2.16 g。試回答下列問題：(1)電源中x極為直流電源的負(fù)極。(2)溶液ph的變化情況：a增大，b減小，c不變。(均填“增大”“減小”或“不變”)(3)通電5 min后，b裝置中共收集224 ml(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)氣體，溶液體積為200 ml，則通電前該裝置溶液中cuso4的物質(zhì)的量濃度為0.025_moll1(設(shè)電解前后溶液體積無變化)。(4)若

17、a裝置中kcl足量且溶液的體積也是200 ml，則電解后恢復(fù)至常溫，溶液的ph為13(設(shè)電解前后溶液體積無變化)。解析：根據(jù)實驗現(xiàn)象分析出電源的正負(fù)極，進(jìn)而確定三個電解池中電極的名稱是解題的關(guān)鍵。(1)三個裝置是串聯(lián)的電解池。電解agno3溶液時，ag在陰極發(fā)生還原反應(yīng)生成ag，所以質(zhì)量增加的銅電極是陰極，則銀電極是陽極，故y極是電源的正極，x極是電源的負(fù)極。(2)電解kcl溶液生成koh，溶液的ph增大；電解cuso4溶液生成h2so4，溶液的ph減小；電解agno3溶液，銀為陽極，不斷溶解，ag的濃度基本不變，溶液的ph不變。(3)通電5 min后，c中析出0.02 mol ag，電路中通

18、過0.02 mol電子。b裝置中共收集0.01 mol氣體，若該氣體全為氧氣，則電路中需通過0.04 mol電子，與事實不符。因此，b裝置中的電解過程分為兩個階段，先電解cuso4溶液生成o2，然后實質(zhì)是電解水，生成o2和h2，即b裝置中收集到的氣體是o2和h2的混合物。設(shè)電解cuso4溶液時生成o2的物質(zhì)的量為x，電解h2o時生成o2的物質(zhì)的量為y，生成h2的物質(zhì)的量為2y，則4x4y0.02 mol(電子守恒)，x3y0.01 mol，解得xy0.002 5 mol，所以n(cuso4)20.002 5 mol0.005 mol，c(cuso4)0.005 mol0.2 l0.025 mo

19、ll1。(4)通電5 min后，a裝置中放出0.01 mol h2，溶液中生成0.02 mol koh，c(oh)0.02 mol0.2 l0.1 moll1，ph13。15(16分)如圖所示是用石墨和鐵作電極電解飽和食鹽水的裝置，請?zhí)羁眨?1)x的電極名稱是陽極，發(fā)生的電極反應(yīng)式為：2cl2e=cl2，y極的電極材料是fe，檢驗x極產(chǎn)物的方法是用濕潤的淀粉碘化鉀試紙放在x極附近，若試紙變藍(lán)，說明生成了cl2。(2)某同學(xué)在實驗時誤將兩種電極材料接反，導(dǎo)致x極上未收集到預(yù)期產(chǎn)物，一段時間后又將兩極的連接方式糾正過來，發(fā)現(xiàn)x極附近出現(xiàn)了白色沉淀，此沉淀是fe(oh)2(填化學(xué)式)，其形成原因是鐵作陽極時被氧化為fe2，糾正錯誤后，這一端又變?yōu)殛帢O，2h2e=h2，生成的oh與fe2結(jié)合成fe(oh)2，該沉淀在空氣中放置，現(xiàn)象是先變灰綠色，后變紅褐色。(3)工業(yè)上電解飽和食鹽水的方法之一是將兩個電極室用離子交換膜隔開(如圖所示)，其目