2024-2025學(xué)年高中化學(xué)第四章電化學(xué)基礎(chǔ)3-2電解原理的應(yīng)用課后作業(yè)含解析新人教版選修4

PAGEPAGE8電解原理的應(yīng)用eq\o(\s\up7(作業(yè)時限：45分鐘作業(yè)滿分：100分),\s\do15())一、選擇題(每小題4分，每小題有1個正確選項，共44分)1．下列敘述正確的是(C)A．電鍍時，通常把待鍍的金屬制品作陽極B．氯堿工業(yè)是電解熔融的NaCl，在陽極能得到Cl2C．氫氧燃料電池(酸性電解質(zhì))中O2通入正極，電極反應(yīng)為O2＋4H＋＋4e－=2H2OD．下圖中電子由Zn極流向Cu，鹽橋中的Cl－移向CuSO4溶液解析：電鍍時，鍍層金屬作陽極，鍍件作陰極；氯堿工業(yè)電解的是飽和食鹽水而不是熔融的NaCl；氫氧燃料電池，O2為氧化劑作正極；D中的裝置為原電池，電子由負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極，鹽橋為內(nèi)電路，陰離子移向負(fù)極。2.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被完全汲取，制得有較強(qiáng)殺菌實力的消毒液，設(shè)計了如圖所示的裝置，則對電源電極名稱和消毒液的主要成分推斷正確的是(B)A．a(chǎn)為正極，b為負(fù)極；NaClO和NaClB．a(chǎn)為負(fù)極，b為正極；NaClO和NaClC．a(chǎn)為陽極，b為陰極；HClO和NaClD．a(chǎn)為陰極，b為陽極；HClO和NaCl3．電解CuSO4溶液時，若要達(dá)到以下三點要求：①陽極質(zhì)量削減；②陰極質(zhì)量增加；③溶液中c(Cu2＋)不變?？蛇x用的電極是(A)A．純銅作陽極，含Zn、Ag的銅合金作陰極B．含Zn、Ag的銅合金作陽極，純銅作陰極C．用純鐵作陽極，用純銅作陰極D．用石墨作陽極，用惰性電極(Pt)作陰極4．下列關(guān)于銅電極的敘述正確的是(C)A．銅鋅原電池中銅是負(fù)極B．用電解法精煉粗銅時，粗銅作陰極C．在鍍件上電鍍銅時可用金屬銅作陽極D．電解稀硫酸制H2和O2時銅作陽極解析：銅鋅原電池中鋅活潑，鋅作負(fù)極；電解精煉銅時，粗銅中的銅失去電子，作陽極；電鍍銅時，應(yīng)選用銅片作陽極，鍍件作陰極，含有銅離子的溶液作電鍍液；電解稀硫酸時，銅作陽極，失電子的是銅而不是溶液中的OH－，因而得不到氧氣。5．下列有關(guān)電化學(xué)裝置完全正確的是(C)A．裝置①是原電池，總反應(yīng)是：Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋B．裝置①中，鐵作負(fù)極，電極反應(yīng)式為：Fe3＋＋e－=Fe2＋C．裝置②通電一段時間后石墨Ⅱ電極旁邊溶液紅褐色加深D．若用裝置③精煉銅，則d極為粗銅，c極為純銅，電解質(zhì)溶液為CuSO4溶液解析：裝置①是原電池，F(xiàn)e比Cu活潑，所以Fe為負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)為：Fe－2e－=Fe2＋，電池總反應(yīng)為：Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋，A、B項均錯誤；裝置②是膠體的電泳現(xiàn)象，氫氧化鐵膠體粒子帶正電荷，通電后，氫氧化鐵膠體粒子向陰極移動，即向石墨Ⅱ移動，因此石墨Ⅱ電極旁邊溶液紅褐色加深，C項正確；由電流方向可知，c是陽極，d是陰極，電解精煉銅時粗銅作陽極，即c為粗銅，d為純銅，D項錯誤。6．用石墨電極電解100mLH2SO4與CuSO4的混合液，通電一段時間后，兩極均收集到2.24L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體，則原混合液中Cu2＋的物質(zhì)的量濃度為(A)A．1mol/L B．2mol/LC．3mol/L D．4mol/L7．1L0.1mol/LAgNO3溶液在以Ag作陽極，F(xiàn)e作陰極的電解槽中電解，當(dāng)陰極增重2.16g時。下列推斷(設(shè)電解按理論進(jìn)行，溶液不蒸發(fā))正確的是(C)A．溶液的濃度變?yōu)?.08mol/LB．陽極上產(chǎn)生112mLO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)C．轉(zhuǎn)移的電子數(shù)是1.204×1022個D．反應(yīng)中有0.01mol的Ag被氧化8．用如圖所示的裝置進(jìn)行試驗，反應(yīng)一段時間后斷開K，向燒杯中加入0.1molCuO后CuSO4溶液恰好復(fù)原到反應(yīng)前的濃度和pH。下列說法中不正確的是(C)A．銅棒為正極，其電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑B．燒杯右側(cè)碳棒為陰極，其電極表面有紅色物質(zhì)析出C．反應(yīng)中消耗鋅的質(zhì)量為13gD．導(dǎo)線中通過電子的物質(zhì)的量為0.2mol解析：圖中左側(cè)裝置為原電池，銅棒為正極，其電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑，鋅為負(fù)極；右側(cè)裝置為電解池，右側(cè)碳棒為陰極，電極反應(yīng)式Cu2＋＋2e－=Cu，該極析出0.1molCu時，向燒杯中加入0.1molCuO后CuSO4溶液恰好復(fù)原到反應(yīng)前的濃度和pH，電路中通過的電子為0.2mol。則Zn－2e－=Zn2＋，鋅溶解6.5g。9.取一張用飽和的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)覺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(D)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電極旁邊溶液的pH變小解析：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，說明a極旁邊產(chǎn)生了Cl2，所以a極與電源的正極相連，即a為陽極，電極反應(yīng)式為2Cl－－2e－=Cl2↑，b為陰極，電極反應(yīng)式為2H2O－4e－=H2↑＋2OH－，所以b極旁邊的pH增大。10.某化學(xué)愛好小組的同學(xué)用如圖所示裝置探討電化學(xué)問題。當(dāng)閉合該裝置的開關(guān)時，視察到電流計的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。下列有關(guān)說法錯誤的是(D)A．甲裝置是原電池，乙裝置是電解池B．當(dāng)甲中產(chǎn)生0.1mol氣體時，乙中析出固體的質(zhì)量為6.4gC．試驗一段時間后，甲燒杯中溶液的pH增大D．將乙中的C電極換成銅電極，則乙裝置可變成電鍍裝置解析：乙中兩個電極均為惰性電極，乙裝置為電解池，甲為原電池，A項正確；甲中Cu為正極，電極反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑，n(e－)＝2n(H2)＝2×0.1mol＝0.2mol，乙中C與甲中的負(fù)極相連為陰極，陰極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－=Cu，n(Cu)＝eq\f(1,2)n(e－)＝0.1mol，m(Cu)＝6.4g，B項正確；甲燒杯中H＋不斷被消耗，溶液中的酸性減弱，溶液的pH增大，C項正確；若將乙裝置變成電鍍裝置，銅電極應(yīng)為陽極，而乙中的C電極為陰極，故換成銅電極也不能構(gòu)成電鍍裝置，D項錯誤。11．將含有KCl、CuBr2、Na2SO4三種物質(zhì)的水溶液用鉑電極進(jìn)行電解，且電解時間足夠長。有以下結(jié)論：①溶液中幾乎沒有Br－；②電解質(zhì)溶液為無色；③最終溶液顯堿性；④K＋、Na＋和SOeq\o\al(2－,4)的濃度幾乎沒有改變。其中正確的是(設(shè)Cl2、Br2全部從溶液中逸出)(A)A．①②③B．③C．①④D．全部解析：本題考查對陰、陽離子放電依次的駕馭。溶液中存在的陰離子有：Cl－、Br－、SOeq\o\al(2－,4)、OH－，陽離子有：K＋、Cu2＋、Na＋、H＋。因用Pt電極電解足夠長的時間，陰離子首先放電的是Br－，其次是Cl－，最終是OH－，SOeq\o\al(2－,4)在溶液中不放電；陽離子先放電的是Cu2＋，其次是H＋。所以先電解CuBr2，陽極逸出Br2，陰極析出Cu，當(dāng)CuBr2電解完畢時，相當(dāng)于接著電解HCl(H＋來自于水中)，當(dāng)Cl－被消耗盡時，則接著電解水。由于Cu2＋轉(zhuǎn)化為單質(zhì)銅，電解液變?yōu)闊o色；Cl－放電時，水電離出的H＋放電，使溶液中的c(OH－)增大；由于水被消耗，c(K＋)、c(Na＋)和c(SOeq\o\al(2－,4))會增大。二、非選擇題(共56分)12．(14分)某課外活動小組用如圖所示裝置進(jìn)行試驗，請回答下列問題：(1)若起先試驗時開關(guān)K與a連接，則B極的電極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋。(2)若起先試驗時開關(guān)K與b連接，則下列說法正確的是②(填序號)。①溶液中Na＋向A極移動②從A極逸出的氣體能使潮濕的淀粉-KI試紙變藍(lán)③反應(yīng)一段時間后向電解液中加適量鹽酸可使其復(fù)原到電解前的濃度(3)該小組運(yùn)用工業(yè)上離子交換膜法制燒堿的原理，用如下圖所示裝置電解K2SO4溶液。①該電解槽的陽極反應(yīng)式為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋(或4OH－－4e－=2H2O＋O2↑)，通過陰離子交換膜的離子數(shù)<(填“>”“<”或“＝”)通過陽離子交換膜的離子數(shù)。②圖中a、b、c、d分別表示有關(guān)溶液的pH，則a、b、c、d由小到大的依次為b<a<c<d。③電解一段時間后，B口與C口產(chǎn)生氣體的質(zhì)量比為8∶1。解析：(1)開關(guān)K與a連接時，是原電池裝置，B極是負(fù)極，電極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋。(2)若K與b連接，是電解池裝置，且A是陽極、B是陰極；陽離子向陰極移動；陽極是Cl－失電子生成Cl2，它能使潮濕的淀粉-KI試紙變藍(lán)；陰極產(chǎn)生H2，故由陰、陽兩極逸出的氣體可知，要使電解液復(fù)原到電解前的濃度需通入HCl氣體而非加入鹽酸。(3)①由圖示加入的物質(zhì)可知，陽極是OH－失e－，陰極是H＋得e－，據(jù)電荷守恒，則通過陽離子交換膜的K＋數(shù)大于通過陰離子交換膜的SOeq\o\al(2－,4)數(shù)。②電解后生成的硫酸和KOH溶液的濃度均比原來的大，則b<a，d>c，又因為堿溶液的pH大于酸溶液的pH，則：b<a<c<d。③B口產(chǎn)生O2，C口產(chǎn)生H2，依據(jù)得失電子守恒知兩者物質(zhì)的量之比為1∶2，則質(zhì)量之比為8∶1。13．(14分)電解原理在化學(xué)工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。(1)如圖，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2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up15(通電))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)溶液恰好復(fù)原到電解前的濃度和pH，則電解過程中轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為0.4_mol；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Cu－2e－=Cu2＋。(2)已知＋2價的鐵的化合物通常具有較強(qiáng)的還原性，易被氧化。試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兩電極材料分別為鐵和石墨。①a電極上的反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋。②電解液d最好選C(填字母，下同)。A．純水B.CuSO4溶液C.NaOH溶液D.H2SO4溶液③液體c為C。A．四氯化碳B．硝基苯C．苯D．乙醇解析：(1)本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＋2H2Oeq\o(=,\s\up15(通電))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)溶液恰好復(fù)原到電解前的濃度和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)本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。14．(12分)新型高效的甲烷燃料電池采納鉑為電極材料，兩電極上分別通入CH4和O2，電解質(zhì)為KOH溶液。某探討小組將兩個甲烷燃料電池串聯(lián)后作為電源，進(jìn)行飽和氯化鈉溶液電解試驗，如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：(1)甲烷燃料電池正極、負(fù)極的電極反應(yīng)分別為2O2＋4H2O＋8e－=8OH－、CH4－8e－＋10OH－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O。(2)閉合K開關(guān)后，a、b電極上均有氣體產(chǎn)生。其中b電極上得到的是H2，電解氯化鈉溶液的總反應(yīng)方程式為2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up15(通電))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。(3)若每個電池甲烷通入量為1L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，且反應(yīng)完全，則理論上通過電解池的電量為3.45×104_C(法拉第常數(shù)F＝9.65×104C·mol－1列式計算)，最多能產(chǎn)生的氯氣體積為解析：(1)在堿性溶液中，甲烷燃料電池的總反應(yīng)式為：CH4＋2O2＋2OH－=COeq\o\al(2－,3)＋3H2O，正極發(fā)生還原反應(yīng)：2O2＋4H2O＋8e－=8OH－，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)：CH4－8e－＋10OH－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O。(2)b電極與通入甲烷的負(fù)極相連，作陰極，陰極上H＋放電生成H2。電解氯化鈉溶液的總反應(yīng)方程式為：2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up15(通電))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。(3)兩個甲烷燃料電池串聯(lián)，電路中電流與其中一個燃燒電池的電流相等，依據(jù)電子守恒可得：1molCH4～8mole－～4molCl2，故若每個電池甲烷通入量為1L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，生成4LCl2。電解池通過的電量為eq\f(1L,22.4L·mol－1)×8×9.65×104C·mol－1＝3.45×104C15．(16分)課題式探討性學(xué)習(xí)是培育學(xué)生創(chuàng)建性思維的良好方法，某探討性學(xué)習(xí)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極旁邊顯紅色。試回答下列問題：(1)電源A極的名稱是正極。(2)甲裝置中電解反應(yīng)的總化學(xué)方程式：2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up15(通電))2Cu＋O2↑＋2H2SO4。(3)假如收集乙裝置中產(chǎn)生的氣體，兩種氣體的體積比是1∶1。(4)欲用丙裝置給銅鍍銀，G應(yīng)當(dāng)是銀(填“銅”或“銀”)，電鍍液的主要成分是AgNO3(填化學(xué)式)。(5)