高中化學(xué) 4-3-2電解原理的應(yīng)用課時達標(biāo)作業(yè) 新人教版選修4

【成才之路】-學(xué)年高中化學(xué)4-3-2電解原理的應(yīng)用課時達標(biāo)作業(yè)新人教版選修4一、選擇題1．(·經(jīng)典習(xí)題選萃)有關(guān)原電池和電解池的說法正確的是()A．鉛蓄電池放電時鉛電極發(fā)生還原反應(yīng)B．電解池的外接電源可以是直流電也可以是交流電C．燃料電池的負極都是氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)D．利用電解池可以使反應(yīng)Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑發(fā)生解析：鉛蓄電池放電時鉛電極發(fā)生氧化反應(yīng)：Pb－2e－＋SOeq\o\al(2－,4),PbSO4，A錯；電解池的外接電源不可以是交流電，B錯；燃料電池的負極都是燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，C錯。答案：D2．關(guān)于電解法精煉銅的下列說法正確的是()A．粗銅作陽極，純銅作陰極，硫酸銅為電解質(zhì)溶液B．純銅作陽極，粗銅作陰極，硫酸銅為電解質(zhì)溶液C．電解結(jié)束后，溶液中Cu2＋濃度不變D．電解結(jié)束后，溶液中Cu2＋濃度變大解析：電解精煉銅時，粗銅作陽極，純銅作陰極，CuSO4為電解質(zhì)溶液，因粗銅中活潑金屬失電子形成的陽離子如Zn2＋，會逐漸代替Cu2＋，故c(Cu2＋)將會有所減小。答案：A3．(雙選)下列圖示中關(guān)于銅電極的連接錯誤的是()解析：銅鋅原電池中鋅作負極，銅作正極，A正確；電解精煉銅時，粗銅作陽極，精銅作陰極，B正確；鍍件上鍍銅時，銅作陽極，鍍件作陰極，C錯誤；電解氯化銅溶液時，石墨作陽極，銅作陰極，D錯誤。答案：CD4．學(xué)生欲完成反應(yīng)Cu＋H2SO4=CuSO4＋H2↑而設(shè)計了下列四個實驗，你認為可行的是()解析：Cu＋H2SO4=CuSO4＋H2↑是非自發(fā)氧化還原反應(yīng)，為使該反應(yīng)能發(fā)生，應(yīng)采用電解裝置。Cu被腐蝕，應(yīng)接電源的正極作為陽極。電解質(zhì)溶液選用H2SO4溶液。答案：C5．(·濰坊模擬)如圖所示a、b是兩根石墨棒。下列敘述正確的是()A．a(chǎn)是正極，發(fā)生還原反應(yīng)B．b是陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)C．稀硫酸中硫酸根離子的物質(zhì)的量不變D．往濾紙上滴加酚酞試液，a極附近顏色變紅解析：a是陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)；b是陰極，發(fā)生還原反應(yīng)；在反應(yīng)過程中，硫酸根離子沒有參與反應(yīng)，因此稀硫酸中硫酸根離子的物質(zhì)的量不變；往濾紙上滴加酚酞試液，b極附近顏色變紅。答案：C6．(·太原調(diào)研)某小組為研究電化學(xué)原理，設(shè)計甲、乙、丙三種裝置(C1、C2、C3均為石墨)。下列敘述正確的是()A．甲、丙中是化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽抑惺请娔苻D(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能B．C1、C2分別是陽極、陰極，鋅片、鐵片上都發(fā)生氧化反應(yīng)C．C1上和C3上放出的氣體相同，銅片上和鐵片上放出的氣體也相同D．甲中溶液的pH逐漸升高，丙中溶液的pH逐漸減小解析：本題考查原電池的電解池，考查考生結(jié)合實驗裝置判斷電池類型和根據(jù)電極反應(yīng)式分析問題的思維能力。難度中等。A項，甲圖為原電池，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，乙、丙為電解池，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能；B項，C1、C2分別做電解池的陽極和陰極，原電池中Zn和Cu分別為負極和正極，分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)；C項，C1和C3上均為Cl－失電子被氧化生成Cl2，甲中Cu片和丙中Fe片上均生成H2；D項，甲中不斷消耗H＋，溶液的pH升高，丙中生成NaOH溶液，pH也逐漸升高。答案：C7．(·濟南調(diào)研)如圖所示，將兩燒杯用導(dǎo)線如圖相連，Pt、Cu、Zn、C分別為四個電極，當(dāng)閉合開關(guān)后，則以下敘述正確的是()A．C電極為電解池的陽極B．Cu電極附近OH－濃度增大C．Na＋移向Pt電極D．Pt電極上有O2生成解析：本題考查原電池、電解池的組成，考查考生分析、運用原電池、電解池原理的能力。難度較大。A項，C電極是原電池的正極；B項，Cu電極是電解池的陰極，氫離子得電子生成氫氣，電極附近由水電離出的OH－濃度增大；C項，為了保持電荷平衡，Na＋向Cu電極移動；D項，Pt電極為電解池的陽極，Cl－失電子被氧化為Cl2。答案：B8．(·太原調(diào)研)Cu2O是一種半導(dǎo)體材料，基于綠色化學(xué)理念設(shè)計的制取Cu2O的電解池示意圖如圖所示，電解總反應(yīng)為2Cu＋H2O===Cu2O＋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極D．當(dāng)有0.1mol電子轉(zhuǎn)移時，有0.1molCu2O生成解析：本題考查電解原理的應(yīng)用，考查考生接受、處理信息和分析作答的能力。難度中等。A項，石墨電極上發(fā)生還原反應(yīng)，即2H＋＋2e－,H2↑；B項，由總反應(yīng)可知Cu發(fā)生氧化反應(yīng)，即Cu為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)；C項，Cu電極為陽極，與直流電源的正極相連；D項，根據(jù)2Cu－2e－＋2OH－==Cu2O＋H2O可知，每生成0.1molCu2O，轉(zhuǎn)移0.2mol電子。答案：A9．用鉑電極分別電解KCl溶液和K2SO4溶液時，都會出現(xiàn)的現(xiàn)象或?qū)嶒灲Y(jié)果是()A．溶液中K＋離子濃度都不變B．溶液的pH都不變C．陽極上都生成能使?jié)駶櫟牡饣浀矸墼嚰堊兂伤{色的無色氣體D．陰極上都生成可燃的氣體解析：用Pt電極電解KCl溶液，反應(yīng)為2KCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up17(電解))2KOH＋H2↑＋Cl2↑，溶液的pH將增加，B錯。用惰性電極電解K2SO4溶液，相當(dāng)于電解水，K＋濃度將增加，A錯。電解KCl溶液，陰極上產(chǎn)生H2，陽極上產(chǎn)生黃綠色氣體Cl2，電解K2SO4溶液，陰極上產(chǎn)生H2，陽極上產(chǎn)生O2，所以C錯。二者陰極均產(chǎn)生的可燃氣體H2，D對。答案：D10．(·北京順義二模)一種碳納米管能夠吸附氫氣，可作二次電池(如下圖所示)的碳電極。該電池的電解質(zhì)溶液為6mol·L－1的KOH溶液，下列說法中正確的是()A．充電時陰極發(fā)生氧化反應(yīng)B．充電時將碳電極與電源的正極相連C．放電時碳電極反應(yīng)為：H2－2e－===2H＋D．放電時鎳電極反應(yīng)為：NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－解析：A項，充電時陰極發(fā)生還原反應(yīng)，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)；B項，充電時碳電極作陰極，應(yīng)與電源的負極相連；C項，電解質(zhì)溶液是堿性溶液，放電時碳電極反應(yīng)為：H2＋2OH－－2e－===2H2O。答案：D11．(·金華十校聯(lián)考)工業(yè)上采用的一種污水處理方法如下：保持污水的pH在5.0～6.0之間，通過電解生成Fe(OH)3。Fe(OH)3具有吸附性，可吸附污物而沉積下來，有凈化水的作用。某科研小組用該原理處理污水，設(shè)計的裝置如圖所示。下列說法正確的是()A．為了增加污水的導(dǎo)電能力，應(yīng)向污水中加入適量的H2SO4溶液B．甲裝置中Fe電極的反應(yīng)為Fe－3e－===Fe3＋C．為了使燃料電池乙長時間穩(wěn)定運行，電池的電解質(zhì)組成應(yīng)保持穩(wěn)定，電池工作時，循環(huán)的物質(zhì)A為CO2D．當(dāng)乙裝置中有1.6gCH4參加反應(yīng)時，C電極理論上生成氣體的體積在標(biāo)準狀況下為4.48L解析：A選項加入硫酸，不利于Fe(OH)3的生成，錯誤；B選項Fe電極的反應(yīng)為Fe－2e－===Fe2＋，錯誤；D選項1.6gCH4參加反應(yīng)，轉(zhuǎn)移0.8mol電子，則C電極理論上生成0.4molH2，在標(biāo)準狀況下為8.96L，錯誤。答案：C二、非選擇題12．(·西安市質(zhì)檢一)一種新型鋰電池是將化學(xué)式為Li4Ti5O12的物質(zhì)作為電池的正極材料，在放電的過程中變?yōu)榛瘜W(xué)式為Li7Ti5O12的物質(zhì)。(1)Li4Ti5O12中Ti元素的化合價為________，鋰電池的突出優(yōu)點是________。(2)該鋰電池是一種二次電池，放電時的負極反應(yīng)式為________，充電時的陽極反應(yīng)式為________。解析：(1)由正負化合價代數(shù)和為0的原則進行計算，Li為＋1價，O為－2價，故Ti為＋4價。(2)由題意知：放電時，負極材料為Li，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)：2Li－2e－===2Li＋，正極材料為Li4Ti5O12，得到電子發(fā)生還原反應(yīng)：Li4Ti5O12＋3Li＋＋3e－===Li7Ti5O12；充電時，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，其電極反應(yīng)是放電時正極反應(yīng)的逆反應(yīng)。答案：(1)＋4價體積小，比能量高，攜帶方便(2)Li－e－,Li＋Li7Ti5O12－3e－===Li4Ti5O12＋3Li＋13．(·黃岡質(zhì)檢)電解原理在化學(xué)工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。(1)如右圖，其中a是電解液，X、Y是兩塊電極板。若X、Y是惰性電極，a是CuSO4溶液，則電解時的化學(xué)方程式為________。通電一段時間后，向燒杯中的電解質(zhì)溶液中加入0.2molCuO粉末，電解質(zhì)溶液恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH，則電解過程中轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為________；當(dāng)X、Y分別是鐵和銅，a仍是CuSO4溶液，則Y極的電極反應(yīng)式為_____________________。(2)已知＋2價的鐵的化合物通常具有較強的還原性，易被氧化。實驗室用亞鐵鹽溶液與燒堿反應(yīng)很難制得白色純凈的Fe(OH)2沉淀，但是若用電解的方法卻可以較易制得純凈的Fe(OH)2沉淀。制備裝置如右圖所示，其中a、b的電極材料分別為鐵和石墨。①a電極上的反應(yīng)式為________________。②電解液d最好選________(填編號)。A．純水 B．CuSO4溶液C．NaOH溶液 D．H2SO4溶液③液體c為________(填編號)。A．四氯化碳 B．硝基苯C．苯 D．乙醇解析：(1)該題主要考查用不同的電極電解CuSO4溶液，先用惰性電極電解時的化學(xué)方程式為：2CuSO4＋2H2O===2Cu＋O2↑＋2H2SO4，通電一段時間后，向燒杯中的電解質(zhì)溶液中加入0.2molCuO粉末，電解質(zhì)溶液恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH，說明在電解的過程中剛好生成了0.2molCu和0.1molO2，所以轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為0.4mol。當(dāng)X、Y分別是鐵和銅時，此反應(yīng)為電鍍，所以Y極的電極反應(yīng)式為Cu－2e－,Cu2＋。(2)該題主要考查在無氧環(huán)境下制備Fe(OH)2沉淀，所以液體c應(yīng)選擇密度比水小且與水不互溶的物質(zhì)，所以選C。答案：(1)2CuSO4＋2H2O====2Cu＋O2↑＋2H2SO40.4molCu－2e－===Cu2＋(2)①Fe－2e－===Fe2＋②C③C點撥：電解原理分析中注意陽極材料，若是金屬材料(除惰性金屬Pt)如Fe、Cu、Ag等；則該金屬必會失去電子形成陽離子進入溶液，陽極質(zhì)量減少。14．(·濟南調(diào)研)(1)高鐵電池是一種新型二次電池，電解液為堿溶液，其反應(yīng)式：3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOHeq\o(,\s\up17(充電),\s\do15(放電))3Zn＋2K2FeO4＋8H2O放電時電池的負極反應(yīng)式為________。充電時電解液的pH________(填“增大”“不變”或“減小”)。(2)H2O2是一種綠色氧化劑。電解KHSO4溶液制H2O2的原理如下：①電解池總反應(yīng)：2SOeq\o\al(2－,4)＋2H＋===S2Oeq\o\al(2－,8)＋H2↑②電解生成的S2Oeq\o\al(2－,8)水解：S2Oeq\o\al(2－,8)＋2H2O===H2O2＋2H＋＋2SOeq\o\al(2－,4)電解池中陰極反應(yīng)式：_____________________。解析：高鐵電池放電時是原電池，活潑金屬Zn失電子生成Zn(OH)2做負極；充電時反應(yīng)正向進行，發(fā)生電解，OH－濃度降低，pH減小。(3)電解池陰極發(fā)生還原反應(yīng)，由總反應(yīng)式可知H＋得電子被還原，生成H2。答案：(1)Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2[或3Zn＋6OH－－6e－===3Zn(OH)2或Zn＋2OH－===Zn(OH)2＋2e－均合理]減小(2)2H＋＋2e－===H2↑15．如右圖所示中的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點顯紅色，請?zhí)羁眨?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)欲在電鍍槽中實現(xiàn)在鐵上鍍鋅，接通K點，使c、d兩點短路，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，與電源的負極相連，所以a點是正極。(2)濾紙B上發(fā)生的總反應(yīng)方程式為2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up17(電解))H2↑＋Cl2↑＋2NaOH。(3)c、d兩點短路后，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＋2H2Oeq\o(=,\s\up17(電解))H2↑＋Cl2↑＋2NaOH(3)Zn－2e－=Zn2＋Zn2＋＋2e－=ZnZnSO4Zn(NO3)216．工業(yè)上為了處理含有Cr2Oeq\o\al(2－,7)的酸性工業(yè)廢水，采用下面的處理方法：往工業(yè)廢水中加入適量的NaCl，以Fe為電極進行電解，經(jīng)過一段時間，有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成，工業(yè)廢水中鉻的含量已低于排放標(biāo)準。請回答下列問題。(1)兩極發(fā)生的電極反應(yīng)式eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(陽極：。,陰極：。))(2)寫出Cr2Oeq\o\al(2－,7)變?yōu)镃r3＋的離子方程式：___________。(3)工業(yè)廢水由酸性變?yōu)閴A性的原因是__________________________________________。(4)________(填“能”或“不能”)改用石墨電極，原因是___________。