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2019-2020年高中化學(xué) 4.3電解池 第2課時(shí)練習(xí) 新人教版選修4 1．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 【解析】　電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁，用碳作陽極，如果用鐵作陽極，則鐵失電子而消耗，故A不對；B、C、D符合生產(chǎn)實(shí)際，正確。 【答案】　A 2．粗銅中除含有銅以外，還含有少量 鋅、鐵、銀，在如圖所示的裝置中，用純銅和粗銅分別作為兩極進(jìn)行電解，下列有關(guān)敘述中，正確的是(　　) A．可檢測到電解液中有Zn2＋、Fe2＋ B．可檢測到電解液中有Fe3＋、Zn2＋、Ag＋ C．電解過程中，溶液中的銅離子濃度保持不變 D．通電一段時(shí)間后，取出兩極，稱得粗銅極減小的質(zhì)量等于純銅極增加的質(zhì)量 【解析】　粗銅上發(fā)生反應(yīng)：Zn－2e－===Zn2＋，F(xiàn)e－2e－===Fe2＋，Cu－2e－===Cu2＋；銀以單質(zhì)形式沉積于陽極底部形成陽極泥，純銅上發(fā)生反應(yīng)：Cu2－＋2e－===Cu，結(jié)合電子守恒可知，溶液中的銅離子濃度略有減小，粗銅極減小的質(zhì)量不等于純銅極增加的質(zhì)量。 【答案】　A 3．電解硫酸銅溶液時(shí)，若要達(dá)到以下三個(gè)要求：①陽極質(zhì)量減少　②陰極質(zhì)量增加?、垭娊庖褐衏(Cu2＋)基本不變，則可選用的電極是(　　) A．純銅作陽極，含鋅、銀的銅合金作陰極 B．含鋅、銀的銅合金作陽極，純銅作陰極 C．純鐵作陽極，純銅作陰極 D．用石墨作陽極，用惰性電極作陰極 【解析】　根據(jù)題目的三個(gè)要求，很明顯為電鍍銅原理，則選擇純銅作陽極就能保證陽極質(zhì)量減少，陰極質(zhì)量增加，電解液中c(Cu2＋)基本不變。 【答案】　A 4.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(shí)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(chǎn)為正極，b為負(fù)極；NaClO和NaCl B．a(chǎn)為負(fù)極，b為正極；NaClO和NaCl C．a(chǎn)為陽極，b為陰極；HClO和NaCl D．a(chǎn)為陰極，b為陽極；HClO和NaCl 【解析】　有關(guān)反應(yīng)有2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，因陽極生成Cl2，陰極生成NaOH，為使二者充分作用，Cl2應(yīng)在下端產(chǎn)生，從而推知電源b為正極，a為負(fù)極，消毒液的主要成分是NaCl、NaClO。 【答案】　B 5．欲在金屬表面鍍銀，應(yīng)把鍍件掛在電鍍池的陰極。下列各組中，選用的陽極金屬和電鍍液均正確的是(　　) A．Ag和AgCl溶液 B．Ag和AgNO3溶液 C．Pt和Ag2CO3溶液 D．Pt和Ag2SO4溶液 【解析】　電鍍槽中，要求鍍件作陰極，可用鍍層金屬作陽極，利用其陽極溶解提供鍍層金屬，也可用惰性電極材料作陽極，鍍層金屬則由電鍍液提供；電鍍液通常采用含有鍍層金屬離子的鹽溶液，由于A、C、D中AgCl、Ag2CO3和Ag2SO4均為沉淀，只有B符合要求。 【答案】　B 6．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(shí)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2∶1 【解析】　解決有關(guān)電解問題首先應(yīng)注意電極材料，在此基礎(chǔ)上寫出電極反應(yīng)和總的電解反應(yīng)式，根據(jù)總的電解反應(yīng)式來分析電解前后的物質(zhì)變化和溶液濃度變化，分析溶液的pH變化必須注意原溶液的pH情況。用惰性電極電解AgNO3溶液，總的電極反應(yīng)式為4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3?？芍宏帢O上析出Ag，陽極上放出O2，故A正確、D錯(cuò)誤；由于生成HNO3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＋4HNO3===4AgNO3＋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。 【答案】　D 7．用石墨作電極電解CuCl2和KCl的混合溶液，電解初期陰極和陽極分別析出的物質(zhì)是(　　) A．H2、Cl2 B．Cu、Cl2 C．H2、O2 D．Cu、O2 【解析】　本題考查離子放電順序，溶液中的離子有Cu2＋、K＋、H＋及Cl－、OH－五種離子，得電子能力Cu2＋>H＋>K＋，失電子能力：Cl－>OH－，所以電解初期：陰極：Cu2＋＋2e－===Cu，陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑，故選B。 【答案】　B 8.某小組為研究電化學(xué)原理，設(shè)計(jì)如圖裝置。下列敘述不正確的是(　　) A．a(chǎn)和b不連接時(shí)，鐵片上會(huì)有金屬銅析出 B．a(chǎn)和b用導(dǎo)線連接時(shí)，銅片上發(fā)生的反應(yīng)為：Cu2＋＋2e－===Cu C．無論a和b是否連接，鐵片均會(huì)溶解，溶液均從藍(lán)色逐漸變成淺綠色 D．a(chǎn)和b分別連接直流電源正、負(fù)極，電壓足夠大時(shí)，Cu2＋向銅電極移動(dòng) 【解析】　a、b不連接，未形成原電池，Cu2＋與Fe在接觸面上直接反應(yīng)，A項(xiàng)正確；a、b用導(dǎo)線連接，銅片作正極，Cu2＋在該電極上得電子，B項(xiàng)正確；a、b連接與否，溶液中的Cu2＋均得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成Cu，F(xiàn)e均失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成Fe2＋，故溶液均從藍(lán)色逐漸變成淺綠色，C項(xiàng)正確；a與電源正極相連時(shí)，Cu片作陽極，Cu2＋向Fe電極移動(dòng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 【答案】　D 9．如圖是電解飽和食鹽水(含酚酞)的裝置。有毒氣體收集的氯化鈉裝置省略沒有畫出，兩電極均是惰性電極。 (1)a電極的名稱________。 (2)電解過程中觀察到的現(xiàn)象：____________________________ (3)確定N出口的氣體最簡單的方法是_____________________。 (4)電解的總反應(yīng)離子方程式為_________________________。 (5)若將b電極換成鐵作電極，寫出在電解過程中U形管底部出現(xiàn)的現(xiàn)象______________________________。 【解析】　根據(jù)電子的流向，可以判斷a極的名稱，a極連接的是直流電源電子流出的一極，為負(fù)極，因此，a極是電解池的陰極；那么b極為陽極，產(chǎn)物為Cl2，檢驗(yàn)Cl2的方法是用濕潤的淀粉KI試紙；當(dāng)將b極改為鐵電極時(shí)，鐵失去電子變成陽離子進(jìn)入溶液，與陰極放出H2后剩余的OH－結(jié)合，首先生成Fe(OH)2沉淀，然后轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀。 【答案】　(1)陰極　(2)兩極均有氣泡產(chǎn)生；a極區(qū)溶液變成紅色；b極液面上氣體變?yōu)辄S綠色；b極區(qū)溶液變?yōu)闇\黃綠色 (3)用濕潤的淀粉KI試紙檢驗(yàn)，若試紙變藍(lán)，則是Cl2 (4)2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－ (5)底部有白色沉淀產(chǎn)生，很快變?yōu)榛揖G色，最終變?yōu)榧t褐色 10．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(xué)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。 ①該電解槽的陽極反應(yīng)式是______________________________ ______________________________________________________。 ②通電開始后，陰極附近溶液pH會(huì)增大，請簡述原因 ______________________________________________________。 ③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。 【解析】　(1)、(2)問主要考查教材的基礎(chǔ)知識，應(yīng)該屬于得分的題目，(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(jìn)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(diǎn)，K＋可從陽極區(qū)進(jìn)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－＋2H2O===2AlO＋3H2↑ (3)①4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ ②H＋放電，促進(jìn)水的電離，OH－濃度增大 ③B 11．(xx廣東高考)某同學(xué)組裝了如圖所示的電化學(xué)裝置，電極Ⅰ為Al，其他均為Cu，則(　　) A．電流方向：電極Ⅳ→A→電極Ⅰ B．電極Ⅰ發(fā)生還原反應(yīng) C．電極Ⅱ逐漸溶解 D．電極Ⅲ的電極反應(yīng)：Cu2＋＋2e－===Cu 【解析】　當(dāng)多個(gè)池串聯(lián)時(shí)，兩電極材料活潑性相差大的作原電池，其他池作電解池，由此可知圖示中左邊兩池組成原電池，右邊組成電解池。A.電子移動(dòng)方向：電極Ⅰ→A→電極Ⅳ，電流方向與電子移動(dòng)方向相反，A正確。B.原電池負(fù)極在工作中失電子，被氧化，發(fā)生氧化反應(yīng)，B錯(cuò)誤。C.原電池正極為得電子極，銅離子在電極Ⅱ上得電子，生成銅單質(zhì)，該電極質(zhì)量逐漸增大，C錯(cuò)誤。D.電解池中陽極為非惰性電極時(shí)，電極本身失電子，形成離子進(jìn)入溶液中，因?yàn)殡姌OⅡ?yàn)檎龢O，因此電極Ⅲ為電解池的陽極，其電極反應(yīng)式為Cu－2e－===Cu2＋，D錯(cuò)誤。 【答案】　A 12．原電池與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(cuò)誤的是(　　) A．裝置①研究的是電解CuCl2溶液，b電極上有紅色固體析出 B．裝置②研究的是金屬的吸氧腐蝕，F(xiàn)e上的反應(yīng)為Fe－2e－===Fe2＋ C．裝置③研究的是電解飽和食鹽水，B電極發(fā)生的反應(yīng)：2Cl－－2e－===Cl2↑ D．三個(gè)裝置中涉及的主要反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng) 【解析】　裝置②中右邊導(dǎo)氣管中液面上升，說明左邊大試管中氧氣減少，B選項(xiàng)正確；由電源正負(fù)極可知B電極為陰極，發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，C選項(xiàng)錯(cuò)誤。 【答案】　C 13．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)的化學(xué)方程式為：KI＋3H2OKIO3＋3H2↑。下列有關(guān)說法中不正確的是(　　) A．電解時(shí)，石墨作陽極，不銹鋼作陰極 B．電解時(shí)的陽極電極反應(yīng)式：I－－6e－＋3H2O===IO＋6H＋ C．當(dāng)電解過程中轉(zhuǎn)移3 mol e－時(shí)，理論上可制得KIO3 107 g D．電解一段時(shí)間后，電解質(zhì)溶液的pH變小 【解析】　不銹鋼不屬于惰性電極，作陰極時(shí)不發(fā)生反應(yīng)，A選項(xiàng)正確；由總反應(yīng)方程式可知，B選項(xiàng)正確；生成1 mol (214 g) KIO3轉(zhuǎn)移6 mol電子，C選項(xiàng)正確；由電池反應(yīng)方程式可知溶液pH不變，D選項(xiàng)錯(cuò)誤。 【答案】　D 14．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－＋2H2O===4OH－ B．通電過程中燒杯內(nèi)產(chǎn)生可以吸附懸浮物的Fe(OH)3 C．通電過程中會(huì)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H2O電離出的H＋得電子，電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑。 【答案】　A 15．工業(yè)上處理含Cr2O的酸性工業(yè)廢水常用以下方法： ①往工業(yè)廢水里加入適量的NaCl，攪拌均勻；②用Fe為電極進(jìn)行電解，經(jīng)過一段時(shí)間有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀產(chǎn)生；③過濾回收沉淀，廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。試回答： (1)電解時(shí)的電極反應(yīng)：陽極_______________________， 陰極______________________。 (2)Cr2O轉(zhuǎn)變成Cr3＋的離子反應(yīng)方程式：____________________ ______________________________________________________。 (3)電解過程中Cr(OH)3、Fe(OH)3沉淀是怎樣產(chǎn)生的？ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ (4)能否用Cu電極來代替Fe電極？________(填“能”或“不能”)，理由是__________________________________________。 【解析】　由于Cr6＋的化合物毒性遠(yuǎn)高于Cr3＋化合物，故通過電解將Cr6＋轉(zhuǎn)化為Cr3＋，對廢水進(jìn)行處理是電化學(xué)知識在實(shí)際生活中的具體應(yīng)用。在處理有關(guān)問題時(shí)，應(yīng)注意思維的有序性：首先應(yīng)考慮溶液中陰陽離子在外電場作用下的定向遷移；然后再考慮陰陽兩極按放電順序可能發(fā)生的電極反應(yīng)。陰極：2H＋＋2e－===H2↑，陽極：Fe－2e－===Fe2＋，產(chǎn)生的Fe2＋在向陰極遷移的過程中與向陽極移動(dòng)的Cr2O相遇，發(fā)生氧化還原反應(yīng)：6Fe2＋＋Cr2O＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O，使Cr2O轉(zhuǎn)化為Cr3＋，同時(shí)Fe2＋也轉(zhuǎn)化為Fe3＋。在以上電解的陰極反應(yīng)及Fe2＋與Cr2O的氧化還原反應(yīng)中都消耗了大量的H＋，溶液的pH不斷變大，有利于Fe3＋、Cr3＋生成相應(yīng)的Fe(OH)3、Cr(OH)3沉淀。若將Fe電極改成為Cu電極，由于產(chǎn)生的Cu2＋不具有還原性，不能將Cr2O轉(zhuǎn)化為毒性較低的Cr3＋，顯然是不行的。 【答案】　(1)Fe－2e－===Fe2＋　2H＋＋2e－===H2↑ (2)6Fe2＋＋Cr2O＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O (3)在陰極反應(yīng)及Cr2O與Fe2＋反應(yīng)過程中，將消耗大量的H＋，使溶液pH上升，促使Fe3＋、Cr3＋水解并最終轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3、Cr(OH)3沉淀 (4)不能　因?yàn)殛帢O產(chǎn)生的Cu2＋，不能使Cr2O還原到低價(jià) 16．按照下圖接通線路，反應(yīng)一段時(shí)間后，回答下列問題(假設(shè)所提供的電能可以保證電解反應(yīng)的順利進(jìn)行)： (1)U形管內(nèi)可觀察到________，寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：__________________________________________________________。 (2)在小燒杯a、b中分別產(chǎn)生什么現(xiàn)象？___________________________________________________________ ______________________________________________________。 (3)如果小燒杯中有0.508 g碘析出，那么燒杯c中負(fù)極的質(zhì)量減輕________g。 【解析】　圖中左圖是原電池，鋅為負(fù)極，鉑為正極，所以U形管的左邊電極為電解池的陽極，右邊電極為陰極，電解KCl溶液：2KCl＋2H2O2KOH＋H2↑＋Cl2↑，左邊產(chǎn)生氯氣，使淀粉KI溶液變藍(lán)，U形管右邊酚酞溶液變紅，0.508 g碘的物質(zhì)的量為0.002 mol，所以燒杯中減少的鋅的物質(zhì)的量為0.002 mol，質(zhì)量為0.13 g。 【答案】　(1)兩極上均有氣泡產(chǎn)生，U形管右邊酚酞溶液變紅　2KCl＋2H2O2KOH＋H2↑＋Cl2↑ (2)a燒杯中溶液變?yōu)樗{(lán)色，b燒杯中有無色氣泡產(chǎn)生 (3)0.13