2022-2023学年高中化学（课堂同步系列二）每日一题 电解精炼铜（含解析）新人教版选修4

2022-2023学年高中化学（课堂同步系列二）每日一题 电解精炼铜（含解析）新人教版选修4 以硫酸铜溶液作电解液，对含有杂质Fe、Zn、Ag的粗铜进行电解精炼。下列叙述正确的是粗铜与直流电源的负极相连阴极发生的反应为Cu2+2e-Cu电路中每通过3.011023个电子，得到的精铜质量为16 g杂质Ag以Ag2SO4的形式沉入电解槽底部形成阳极泥ABCD 【参考答案】D 1电解精炼铜的原理是粗铜中比铜活泼的金属Zn、Fe等失去电子，产生的阳离子残留在溶液中，不比铜活泼的金属Ag、Au等以金属单质的形式沉积在电解池的底部，形成阳极泥，粗铜中的铜在阴极上析出。2装置 1利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是A电解时以精铜作阳极B粗铜接电源的负极，其电极反应是Cu-2e-Cu2+C电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥D以CuSO4溶液为电解质溶液，电解一段时间后，CuSO4溶液的浓度保持不变2某同学设计一个燃料电池(如下图所示)，目的是探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。 根据要求回答相关问题：（1）通入氢气的电极为_(填“正极”或“负极”)，负极的电极反应式为_。（2）石墨电极为_(填“阳极”或“阴极”)，反应一段时间后，在乙装置中滴入酚酞溶液，_(填“铁极”或“石墨极”)区的溶液先变红。（3）如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将_(填“增大”“减小”或“不变”)。精铜电极上的电极反应式为_。3冶炼铜矿石所获得的铜通常含有锌、铁、镍、银、金和铂等微量杂质，俗称粗铜。工业上通常通过电解法除去这些杂质制得精铜，以提高铜的使用价值，扩大铜的应用范围。(几种金属的相对原子质量是：Fe56，Ni59，Cu64，Zn65，Ag108，Au197。)请完成下列问题：（1）一般来说，电解精炼铜的初始电解质溶液里的阳离子是_，写出铜的电解精炼过程中的阴极反应式_。（2）如果转移0.020 mol e，下列说法中一定正确的是_。阴极质量增加0.64 g阳极质量减少0.64 g电解质溶液的质量保持不变电解质溶液的温度保持不变4如图所示，U形管内盛有100 mL 的溶液，按要求回答下列问题： （1）打开K2，闭合K1，若所盛溶液为CuSO4溶液：则A为_极，A极的电极反应式为_。若所盛溶液为KCl溶液，则B极的电极反应式为_。（2）打开K1，闭合K2，若所盛溶液为滴有酚酞的NaCl溶液，则A电极附近可观察到的现象是_，Na移向_极(填A、B)；总反应化学方程式是_。（3）如果要用电解的方法精炼粗铜，打开K1，闭合K2，电解液选用CuSO4溶液，则A电极的材料应换成是_(填“粗铜”或“纯铜”)，反应一段时间后电解质溶液中Cu2的浓度将会_(填“增大”、“减小”、“不变”)。 1【答案】C 2【答案】（1）负极 H22e2OH=2H2O（2）阳极 铁极（3）减小 Cu22e=Cu【解析】（1）通入氢气的电极为负极，由于电解质溶液是碱性的，所以该电极反应式为H22e2OH=2H2O。（2）由于石墨电极与电源的正极连接，所以石墨电极为阳极，反应一段时间后，在乙装置中滴入酚酞溶液，溶液中的H在阴极(Fe电极)放电，破坏了附近的水的电离平衡，该区域的溶液显碱性，因此铁极的溶液先变红。（3）如果粗铜中含有锌、银等杂质，因为粗铜中有活动性比Cu强的金属失去电子，而得到电子的只有Cu2+，所以丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度会减小；精铜电极上的电极反应式为Cu22e=Cu。3【答案】（1）H和Cu2 Cu22e=Cu （2）【解析】电解精炼铜的电解质溶液一般为用硫酸酸化了的硫酸铜溶液，其中的阳离子是H和Cu2。粗铜中Fe、Zn、Ni均有可能放电转化为Fe2、Zn2、Ni2，Fe2、Zn2、Ni2、H和Cu2中放电能力Cu2最强，所以在阴极上放电的只有Cu2，当有0.020 mol e转移时阴极质量增加64 gmol10.64 g。Ag和Au都不能放电，只是以固态单质的形式沉积于电解糟的底部。Fe、Zn、Ni中，有相对原子质量比Cu大的，也有相对原子质量比Cu小的，且Fe、Zn、Ni的放电能力都强于Cu，首先在阳极上被溶解，因此阳极上放电的不只是铜，阳极质量减少量不固定，电解质溶液的质量也不会保持不变。在电解精炼铜的过程中，能量转化的形式主要是电能转化为化学能，但也有电能转化为热能，电解质溶液的温度肯定会变化。4【答案】（1）负 Zn2e=Zn2 2H2OO24e=4OH（2）A极上有气泡，电极附近溶液变红 A2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2（3）纯铜 减小