2019-2020年高中化学 4.3.2电解原理的应用练习 新人教版选修4.doc

2019-2020年高中化学 4.3.2电解原理的应用练习 新人教版选修41.关于电解NaCl水溶液,下列叙述正确的是()A.电解时在阳极得到氯气,在阴极得到金属钠B.若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液,溶液呈黄色C.若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液,溶液呈无色D.电解一段时间后,将全部电解液转移到烧杯中,充分搅拌后溶液呈中性解析:用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液,发生的反应是2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2,故电解一段时间后电解液呈碱性。电解时,阳极发生氧化反应:2Cl-2e-Cl2,在阳极附近的溶液中滴入KI溶液时,发生反应2I-+Cl22Cl-+I2,故溶液呈黄色;阴极发生还原反应:2H+2e-H2,因而阴极附近的溶液呈碱性,滴入酚酞溶液变红。答案:B2.取一张用饱和的NaCl溶液浸湿的pH试纸,两根铅笔芯作电极,接通直流电源,一段时间后,发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆,内圆为白色,外圆呈浅红色。下列说法错误的是()A.b电极是阴极B.a电极与电源的正极相连C.电解过程中水是氧化剂D.b电极附近溶液的pH变小解析:a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆,内圆为白色,外圆呈浅红色,说明a极附近产生了Cl2,所以a极与电源的正极相连,即a为阳极,电极反应式为2Cl-2e-Cl2,b为阴极,电极反应式为2H2O-4e-H2+2OH-,所以b极附近的pH增大。答案:D3.下列描述中,不符合生产实际的是()A.电解熔融的氧化铝制取金属铝,用铁作阳极B.电解法精炼粗铜,用纯铜作阴极C.电解饱和食盐水制烧碱,用涂镍碳钢网作阴极D.在镀件上电镀锌,用锌作阳极解析:电解熔融的氧化铝制取金属铝,用碳作阳极,如果用铁作阳极,则铁失电子而消耗,故A不对。B、C、D符合生产实际,正确。答案:A4.某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器,用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液,通电时,为使Cl2被完全吸收,制得有较强杀菌能力的消毒液,设计了如图的装置,则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是()A.a为正极,b为负极;NaClO和NaClB.a为负极,b为正极;NaClO和NaClC.a为阳极,b为阴极;HClO和NaClD.a为阴极,b为阳极;HClO和NaCl解析:用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液发生的反应是2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2,副反应为2NaOH+Cl2NaCl+NaClO+H2O,则可推知使Cl2被完全吸收制得有较强杀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。电解过程中阴极产生H2,结合图示,消毒液发生器的液体上部空间充满的是H2,故电源a极是负极,b极为正极。答案:B5.某工厂以碳棒为阳极材料电解熔于熔融冰晶石(NaAlF6)中的Al2O3,每产生1 mol Al,同时消耗1 mol 阳极材料C,则阳极收集得到的气体为()A.CO与CO2物质的量之比为12B.CO与CO2物质的量之比为11C.CO2与O2物质的量之比为21D.F2与O2物质的量之比为11解析:根据电解Al2O3,每产生1 mol Al,同时产生1.5 mol O;再根据C守恒和O守恒列式可解出CO和CO2物质的量。答案:B6.Cu2O是一种半导体材料,基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如下,电解总反应为2Cu+H2OCu2O+H2。下列说法正确的是()A.石墨电极上产生氢气B.铜电极发生还原反应C.铜电极接直流电源的负极D.当有0.1 mol电子转移时,有0.1 mol Cu2O生成解析:石墨作阴极,阴极上是溶液中的H+反应,电极反应为2H+2e-H2,A选项正确;由电解总反应可知,Cu参加了反应,所以Cu作电解池的阳极,发生氧化反应,B选项错误;阳极与电源的正极相连,C选项错误;阳极反应为2Cu+2OH-2e-Cu2O+H2O,当有0.1 mol 电子转移时,有0.05 mol Cu2O生成,D选项错误。答案:A7.某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿,然后平铺在一块铂片上,接通电源后,用铅笔在滤纸上写字,会出现红色字迹。据此,下列叙述正确的是()A.铅笔端作阳极,发生还原反应B.铂片端作阴极,发生氧化反应C.铅笔端有少量的氯气产生D.a点是负极,b点是正极解析:本题考查的是电解饱和食盐水实验。电解实验中阳极发生氧化反应,生成氯气,阴极发生还原反应,生成氢气。由电极反应式可知,在阴极生成氢氧化钠,出现红色字迹,所以铅笔作阴极,a点为电源负极。答案:D8.下面有关电化学的图示,完全正确的是()解析:锌作负极,铜作正极,A项错误;粗铜精炼时,精铜作阴极,粗铜作阳极,B项错误;铁片镀锌时,铁作阴极,锌作阳极,C项错误。答案:D9.用惰性电极电解CuSO4溶液。若阳极上产生气体的物质的量为0.010 0 mol,则阴极上析出Cu的质量为()A.0.64 gB.1.28 gC.2.56 gD.5.12 g解析:用惰性电极电解CuSO4溶液,在阳极产生的气体为O2,由4OH-4e-2H2O+O2知,产生0.010 0 mol的O2转移0.040 0 mol电子,则根据Cu2+2e-Cu可推出应析出0.020 0 mol的铜,其质量为1.28 g。答案:B10.用石墨作电极电解+n价金属的硝酸盐溶液,当阴极上析出m g金属时,阳极上产生560 mL(标准状况)气体,此金属的相对原子质量应为()A.10mnB.10mC.10nD.40mn解析:阳极反应:4OH-4e-O2+2H2O,当生成560 mL O2时转移0.1 mol电子,阴极为Mn+得电子,即Mn+ne-M,根据反应中转移0.1 mol电子和生成m g金属,则,解得Mr(M)=10mn。答案:A11.电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电解池,装有电解液a;X、Y是两块电极板,通过导线与直流电源相连。请回答以下问题。若X、Y都是惰性电极,a是饱和NaCl溶液,实验开始时,同时在两边各滴入几滴酚酞溶液,则:(1)电解池中X极上的电极反应式是,在X极附近观察到的现象是。(2)Y电极上的电极反应式是,检验该电极反应产物的方法是。解析:本题通过电解饱和NaCl溶液实验来考查电极反应式的书写问题。由题意或图像可知,此池为电解池,X极为阴极,Y极为阳极。电极为惰性电极,饱和NaCl溶液中存在Na+、Cl-、H+、OH-,在阴极上,H+放电能力强于Na+,故阴极上发生的电极反应式为2H+2e-H2,因而导致X极附近有气体放出,溶液呈碱性,溶液颜色由无色变为红色;在阳极上,Cl-放电能力强于OH-,故阳极上发生的电极反应式为2Cl-2e-Cl2。答案:(1)2H+2e-H2放出气体,溶液变红(2)2Cl-2e-Cl2把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近,试纸变蓝12.如图中的A为直流电源,B为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞溶液的滤纸,C为电镀槽,接通电路后,发现B上的c点显红色。请填空:(1)电源A的a为极。(2)滤纸B上发生的总反应方程式为。(3)欲在电镀槽中实现铁上镀锌,接通K点,使c、d两点短路,则电极e上发生的反应为,电极f上发生的反应为,槽中盛放的电镀液可以是或(只要求填两种电解质溶液)。解析:(1)根据c点酚酞变红,则该极的反应为2H+2e-H2,即该极为阴极,与电源的负极相连,所以a点是正极。(2)滤纸B上发生的总反应方程式为2NaCl+2H2OH2+Cl2+2NaOH。(3)c、d两点短路后,e为阳极,反应为Zn-2e-Zn2+。阴极上镀锌,则阴极反应为Zn2+2e-Zn。电解液用含镀层离子的电解质溶液,所以可用ZnSO4溶液或Zn(NO3)2溶液等。答案:(1)正(2)2NaCl+2H2OH2+Cl2+2NaOH(3)Zn-2e-Zn2+Zn2+2e-ZnZnSO4溶液Zn(NO3)2溶液B组1.电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法,如图是电解污水的实验装置示意图,实验用污水中主要含有可被吸附的悬浮物(不导电)。下列有关推断明显不合理的是()A.阴极的电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-B.通电过程中烧杯内产生可以吸附悬浮物的Fe(OH)3C.通电过程中会产生气泡,把悬浮物带到水面形成浮渣弃去D.如果实验用污水导电性不良,可加入少量Na2SO4固体以增强导电性解析:A项中是阴极H2O电离出的H+得电子,电极反应式为2H2O+2e-2OH-+H2。答案:A2.臭氧是常见的强氧化剂,广泛用于水处理系统。制取臭氧的方法很多,其中高压放电法和电解纯水法原理如下图所示,下列有关说法不正确的是()A.高压放电法,反应的原理为3O22O3B.高压放电出来的空气中,除含臭氧外还含有氮的氧化物C.电解时,电极b周围发生的电极反应有3H2O-6e-O3+6H+和2H2O-4e-O2+4H+D.电解时,H+由电极a经聚合固体电解质膜流向电极b解析:高压放电法与闪电条件下氧气部分转化为臭氧类似,其反应的原理为:3O22O3,因空气中还含有氮气,放电条件下,氮气也能与氧气反应,故有氮氧化物生成,A、B两项均正确;观察题图电解法制臭氧,可发现有氢气放出,必由水还原生成,发生还原反应,故a为阴极;同理,由水生成氧气和臭氧,发生氧化反应,C项正确;因b为阳极,电解质中的阳离子移向阴极,故D项错误。答案:D3.如图,X和Y均为石墨电极。(1)若电解液为滴有酚酞的饱和食盐水,电解反应的离子方程式为;电解过程中(填“阴”或“阳”)极附近会出现红色。(2)若电解液为500 mL含A溶质的某蓝色溶液,电解一段时间,观察到X电极表面有红色的固态物质生成,Y电极有无色气体生成。溶液中原有溶质完全电解后,停止电解,取出X电极,洗涤、干燥、称量,电极质量增加1.6 g。电解后溶液的pH为;要使电解后溶液恢复到电解前的状态,需加入一定量的(填加入物质的化学式)。(假设电解前后溶液的体积不变)Y电极产生气体的体积为L。请你推测原溶液中所含的酸根离子可能是;并设计实验验证你的推测,写出实验的操作步骤、现象和结论:。解析:(1)电解饱和食盐水的离子方程式:2Cl-+2H2O2OH-+Cl2+H2,在阴极区生成NaOH,使酚酞溶液变红。(2)蓝色溶液中可能含有Cu2+,并且在电解过程中析出红色固体,进一步验证析出的是铜;Y电极上析出无色气体,应该是O2,电解离子方程式:2Cu2+2H2O2Cu+O2+4H+。根据电解离子方程式得:n(H+)=2n(Cu2+)=2=0.05 mol,故溶液中c(H+)=0.1 molL-1,溶液的pH=1。要使溶液恢复到以前,可以加入CuO或CuCO3。根据电解方程式得:n(O2)=n(Cu)=0.012 5 mol,在标准状况下的体积V(O2)=22.4 Lmol-10.012 5 mol=0.28 L。溶液中存在的必须是含氧酸根离子,可以是S或N;然后利用实验进行检验。答案:(1)2Cl-+2H2O2OH-+Cl2+H2阴(2)1CuO(或CuCO3)0.28硫酸根离子取少量待测液于试管中,滴加盐酸无明显现象,继续加入氯化钡溶液,若有白色沉淀产生,则证明是硫酸根离子(或:硝酸根离子取少量待测液于试管中,加热浓缩后加入铜粉,若有红棕色气体产生,则证明是硝酸根离子)