人教版化學(xué)選修四反應(yīng)原理練習(xí)4.3電解池

第三節(jié)電解池基礎(chǔ)鞏固1在鐵制品上鍍一定厚度的鋅層,以下設(shè)計(jì)方案正確的是 ()A.鋅作陽極,鐵制品作陰極,溶液中含有鋅離子B.鋅作陰極,鐵制品作陽極,溶液中含有鋅離子C.鋅作陽極,鐵制品作陰極,溶液中含有亞鐵離子D.鋅作陰極,鐵制品作陽極,溶液中含有亞鐵離子答案A2取一張用飽和NaCl溶液浸濕的pH試紙,兩根鉛筆芯作電極,接通直流電源,一段時間后,發(fā)現(xiàn)a電極與試紙接觸處出現(xiàn)一個雙色同心圓,內(nèi)圓為白色,外圓呈淺紅色。下列說法錯誤的是()A.b電極是陰極B.a電極與電源的正極相連C.電解過程中水是氧化劑D.b電極附近溶液的pH變小答案D3下列描述中,不符合生產(chǎn)實(shí)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,用鋅作陽極答案A4火法煉銅得到的粗銅中含多種雜質(zhì)(如鋅、金、銀等),其性能遠(yuǎn)不能達(dá)到電氣工業(yè)的要求,工業(yè)上常使用電解精煉法將粗銅提純。在電解精煉時()A.粗銅接電源負(fù)極B.純銅作陽極C.雜質(zhì)都將以單質(zhì)形式沉淀到池底D.純銅片增重2.56g,電路通過電子為0答案D5Cu2O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的電解池示意圖如下,電解總反應(yīng)為2Cu+H2OCu2O+H2↑。下列說法正確的是()A.石墨電極上產(chǎn)生氫氣B.銅電極發(fā)生還原反應(yīng)C.銅電極接直流電源的負(fù)極D.當(dāng)有0.1mol電子轉(zhuǎn)移時,有0.1molCu2O生成解析石墨作陰極,陰極上是溶液中的H+反應(yīng),電極反應(yīng)為2H++2eH2↑,A正確;由電解總反應(yīng)可知,Cu參加了反應(yīng),所以Cu作電解池的陽極,發(fā)生氧化反應(yīng),B錯誤;陽極與電源的正極相連,C錯誤;陽極反應(yīng)為2Cu+2OH2eCu2O+H2O,當(dāng)有0.1mol電子轉(zhuǎn)移時,有0.05molCu2O生成,D錯誤。答案A6某學(xué)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氯化鈉溶液,通電時,為使Cl2被完全吸收,制得有較強(qiáng)殺菌能力的消毒液,設(shè)計(jì)了如圖的裝置,則對電源電極名稱和消毒液的主要成分判斷正確的是()A.a為正極,b為負(fù)極;NaClO和NaClB.a為負(fù)極,b為正極;NaClO和NaClC.a為陽極,b為陰極;HClO和NaClD.a為陰極,b為陽極;HClO和NaCl解析用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液發(fā)生的反應(yīng)是2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,副反應(yīng)為2NaOH+Cl2NaCl+NaClO+H2O,則可推知使Cl2被完全吸收制得有較強(qiáng)殺菌能力的消毒液的主要成分是NaClO和NaCl,其中起消毒作用的是NaClO。電解過程中陰極產(chǎn)生H2,結(jié)合圖示,消毒液發(fā)生器的液體上部空間充滿的是H2,故電源a極是負(fù)極,b極為正極。答案B7某學(xué)生設(shè)計(jì)了一個“黑筆寫紅字”的趣味實(shí)驗(yàn)。濾紙先用氯化鈉、無色酚酞的混合液浸濕,然后平鋪在一塊鉑片上,接通電源后,用鉛筆在濾紙上寫字,會出現(xiàn)紅色字跡。據(jù)此,下列敘述正確的是()A.鉛筆端作陽極,發(fā)生還原反應(yīng)B.鉑片端作陰極,發(fā)生氧化反應(yīng)C.鉛筆端有少量的氯氣產(chǎn)生D.a點(diǎn)是負(fù)極,b點(diǎn)是正極解析電解實(shí)驗(yàn)中陽極發(fā)生氧化反應(yīng),生成氯氣,陰極發(fā)生還原反應(yīng),生成氫氣。由電極反應(yīng)式可知,在陰極生成氫氧化鈉,出現(xiàn)紅色字跡,所以鉛筆作陰極,a點(diǎn)為電源負(fù)極。答案D8將Fe片和Zn片放在盛有NaCl溶液(其中滴有酚酞)的表面皿中,如圖所示。最先觀察到變?yōu)榧t色的區(qū)域?yàn)?()A.Ⅰ和Ⅲ B.Ⅰ和ⅣC.Ⅱ和Ⅲ D.Ⅱ和Ⅳ解析甲是原電池,Zn作負(fù)極,Fe作正極,正極上發(fā)生反應(yīng)O2+2H2O+4e4OH,c(OH)>c(H+),呈堿性,使酚酞變紅;乙池為電解池,Fe作陽極,Zn作陰極,在陰極上H+放電,產(chǎn)生大量OH,Ⅳ區(qū)域酚酞變紅。答案B9電解法處理酸性含鉻廢水(主要含有Cr2O72-)時,以鐵板作陰、陽極,處理過程中存在反應(yīng)Cr2O72-+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O,最后CrA.陽極反應(yīng)為Fe2eFe2+B.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12mol電子,最多有1molCr2O7解析鐵板作陽極,則陽極上Fe失電子,A正確;電解過程中有OH生成,所以pH變大,B錯誤;生成的OH會與Fe3+結(jié)合生成Fe(OH)3,C正確;電路中每轉(zhuǎn)移12mol電子,生成6molFe2+,則有1molCr2O72-答案B10以KCl和ZnCl2混合液為電鍍液在鐵制品上鍍鋅,下列說法正確的是()A.未通電前上述鍍鋅裝置可構(gòu)成原電池,電鍍過程是該原電池的充電過程B.因部分電能轉(zhuǎn)化為熱能,電鍍時通過的電量與鋅的析出量無確定關(guān)系C.電鍍時保持電流恒定,升高溫度不改變電解反應(yīng)速率D.鍍鋅層破損后對鐵制品失去保護(hù)作用解析電鍍過程中Zn與電源正極相連,若給原電池充電,則Zn應(yīng)接電源負(fù)極,A錯誤;導(dǎo)線中通過的電子,在陰極均被Zn2+得到,所以通過的電子與鋅析出的物質(zhì)的量成正比,B錯誤;只要電流恒定,陰陽極得失電子的速率不變,所以電解反應(yīng)速率不變,C正確;鍍鋅層破損后,Zn比鐵活潑,Zn作負(fù)極、Fe作正極,Fe被保護(hù),D錯誤。答案C11(2016天津理綜,節(jié)選)化工生產(chǎn)的副產(chǎn)氫也是氫氣的來源。電解法制取有廣泛用途的Na2FeO4,同時獲得氫氣:Fe+2H2O+2OHFeO42-+3H2↑。工作原理如圖所示。裝置通電后,鐵電極附近生成紫紅色FeO42-,鎳電極有氣泡產(chǎn)生。若氫氧化鈉溶液濃度過高,鐵電極區(qū)會產(chǎn)生紅褐色物質(zhì)。已知:Na2FeO(1)電解一段時間后,c(OH)降低的區(qū)域在(填“陰極室”或“陽極室”)。

(2)電解過程中,須將陰極產(chǎn)生的氣體及時排出,其原因?yàn)椤?/p>

解析(1)根據(jù)題意鎳電極有氣泡產(chǎn)生是氫離子放電生成氫氣,電極反應(yīng)式為2H++2eH2↑,鐵電極發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為Fe+8OH6eFeO42-+4H2O。溶液中的氫氧根離子減少,因此電解一段時間后,c(OH)降低的區(qū)域在陽極室;(2)根據(jù)題意Na2FeO4易被H2還原,電解過程中,須將陰極產(chǎn)生的氣體及時排出,防止Na2FeO4與H2答案(1)陽極室(2)防止Na2FeO4與H2反應(yīng)使產(chǎn)率降低12如圖所示,A、B、C三個裝置中的燒杯分別盛有足量的CuCl2溶液。(1)A、B、C三個裝置中屬于原電池的是(填標(biāo)號,下同),屬于電解池的是。

(2)A池中Zn發(fā)生(填“氧化”或“還原”)反應(yīng),Cu電極反應(yīng)式為。

(3)B池中石墨是極,Pt極發(fā)生的電極反應(yīng)為。

(4)C池中Cu是極,電極反應(yīng)為,反應(yīng)過程中,溶液濃度(填“變大”“變小”或“不變”)。

答案(1)AB、C(2)氧化Cu2++2eCu(3)陰2Cl2eCl2↑(4)陽Cu2eCu2+不變13如圖中的A為直流電源,B為浸透飽和氯化鈉溶液和酚酞溶液的濾紙,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)羁?(1)電源A的a為極。

(2)濾紙B上發(fā)生的總反應(yīng)方程式為。

(3)欲在電鍍槽中實(shí)現(xiàn)鐵上鍍鋅,接通K點(diǎn),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或(只要求填兩種電解質(zhì)溶液)。

解析(1)根據(jù)c點(diǎn)酚酞變紅,則該極的反應(yīng)為2H++2eH2↑,即該極為陰極,與電源的負(fù)極相連,所以a點(diǎn)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Zn2eZn2+。陰極上鍍鋅,則陰極反應(yīng)為Zn2++2eZn。電解液用含鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液,所以可用ZnSO4溶液或Zn(NO3)2溶液等。答案(1)正(2)2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH(3)Zn2eZn2+Zn2++2eZnZnSO4溶液Zn(NO3)2溶液能力提升1(2016全國丙)鋅—空氣燃料電池可用作電動車動力電源,電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液,反應(yīng)為2Zn+O2+4OH+2H2O2Zn(OH)42-。下列說法正確的是 A.充電時,電解質(zhì)溶液中K+向陽極移動B.充電時,電解質(zhì)溶液中c(OH)逐漸減小C.放電時,負(fù)極反應(yīng)為:Zn+4OH2eZn(OH)4D.放電時,電路中通過2mol電子,消耗氧氣22.解析充電時,陽離子移向陰極,A項(xiàng)錯誤;充電時的總反應(yīng)為2Zn(OH)42-2Zn+O2↑+4OH+2H2O,c(OH)增大,B項(xiàng)錯誤;放電時每消耗1molO2轉(zhuǎn)移4mol電子答案C2金屬鎳有廣泛的用途,粗鎳中含有少量的Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì),用電解法制備高純度的鎳,下列敘述中正確的是 ()A.陽極發(fā)生還原反應(yīng),其電極反應(yīng)式為Ni2++2eNiB.電解過程中,陽極減少的質(zhì)量與陰極增加的質(zhì)量相等C.電解后,溶液中存在的金屬陽離子只有Fe2+和Zn2+D.電解后,電解槽底部的陽極泥中只有Cu和Pt解析本題為“電解精煉銅”的遷移應(yīng)用。A項(xiàng),陽極應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng)。C項(xiàng),溶液中的陽離子主要為Ni2+,根據(jù)金屬原子的還原性和金屬陽離子的氧化順序,陽極反應(yīng)為Zn2eZn2+,Fe2eFe2+,Ni2eNi2+,Cu、Pt在該條件下不失電子,陰極反應(yīng)為Ni2++2eNi,Fe2+、Zn2+在該條件下不得電子。比較兩電極反應(yīng),因Zn、Fe、Ni的相對原子質(zhì)量不等,當(dāng)兩極通過相同的電量時,陽極減少的質(zhì)量與陰極增加的質(zhì)量不等。答案D3如下圖所示,圖乙是根據(jù)圖甲的電解池進(jìn)行電解時某個量(縱坐標(biāo)y)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y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示的變化。答案C4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(shí)驗(yàn)裝置示意圖,實(shí)驗(yàn)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+2H2O4OHB.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棄去D.如果實(shí)驗(yàn)用污水導(dǎo)電性不良,可加入少量Na2SO4固體以增強(qiáng)導(dǎo)電性解析A項(xiàng)中陰極反應(yīng)是H2O電離出的H+得電子,電極反應(yīng)式為2H2O+2e2OH+H2↑。答案A★5如圖,X和Y均為石墨電極。(1)若電解液為滴有酚酞的飽和食鹽水,電解反應(yīng)的離子方程式為;電解過程中(填“陰”或“陽”)極附近會出現(xiàn)紅色。

(2)若電解液為500mL含A溶質(zhì)的某藍(lán)色溶液,電解一段時間,觀察到X電極表面有紅色的固態(tài)物質(zhì)生成,Y電極有無色氣體生成。溶液中原有溶質(zhì)完全電解后,停止電解,取出X電極,洗滌、干燥、稱量,電極質(zhì)量增加1.①電解后溶液的pH為;要使電解后溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài),需加入一定量的(填加入物質(zhì)的化學(xué)式)。(假設(shè)電解前后溶液的體積不變)

②Y電極產(chǎn)生氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為L。

③請你推測原溶液中所含的酸根離子可能是;并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證你的推測,寫出實(shí)驗(yàn)的操作步驟、現(xiàn)象和結(jié)論:

。

解析(1)電解飽和食鹽水的離子方程式:2Cl+2H2O2OH+Cl2↑+H2↑,在陰極區(qū)生成NaOH,使酚酞溶液變紅。(2)藍(lán)色溶液中可能含有Cu2+,并且在電解過程中析出紅色固體,進(jìn)一步驗(yàn)證析出的是銅;Y電極上析出無色氣體,應(yīng)該是O2,電解離子方程式:2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+。①根據(jù)電解離子方程式得:n(H+)=2n(Cu2+)=2×1.6g64g·mol-1=0.05mol,故溶液中c(H+)=0