2018-2019学年高中化学 课时分层作业5 电解池的工作原理及应用 苏教版选修4.doc

课时分层作业(五)电解池的工作原理及应用(建议用时：40分钟)基础达标练1能用电解原理说明的问题是()电解是把电能转变成化学能电解是把化学能转变成电能电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理可以实现任何溶液被电解时，必须导致氧化还原反应的发生ABCDD本题主要考查了电解原理。从能量转化的角度看，电解是把电能转变成化学能的过程，故对、错；电解质溶液的导电过程，必将伴随着两个电极上氧化还原反应的发生，同时生成新的物质，故、对；某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解供给电能可以实现，故对。所以选项都符合题意。故正确答案为D。2如图是电解饱和NaCl溶液的实验装置，其中c、d为石墨电极。则下列有关判断中正确的是()Aa为正极、b为负极Bc为阴极、d为阳极C电解过程中，d电极质量增加D电解过程中，Cl浓度不变A由电子流向可知，a为正极，b为负极，c为阳极，d为阴极，c极：2Cl2e=Cl2；d极：2H2e=H2，因此，B、C、D项均错误。3如图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是() 【导学号：73702058】A逸出气体的体积，a电极的小于b电极的B一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体Ca电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色Da电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色Da、b电极分别为电解池的阴极和阳极，其电极反应分别是4H4e=2H2和4OH4e=O22H2O，即a电极逸出气体体积比b电极大。a电极和b电极溶液分别显碱性和酸性，故可以看到a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色。4在冶金工业中，常用电解法得到钠、镁、铝等金属，其原因是()A都是轻金属B都是活泼金属C成本低廉D这些金属的化合物熔点较低【答案】B5为使反应Cu2H2O=Cu(OH)2H2能够发生，下列设计方案正确的是()A用铜片作负极，石墨电极作正极，氯化钠溶液为电解质溶液构成原电池B用铜片作电极，外接直流电源电解硫酸铜溶液C用铜片作阳极，铁片作阴极，电解硫酸钠溶液D用铜片作阴、阳电极，电解稀硫酸C该反应为不能自发进行的氧化还原反应，必须设计为电解池才能发生。阳极为Cu放电，阴极为H放电，即用Cu作阳极，电解质溶液中为H2O放电，选项C符合要求。6关于如图所示、两个装置的叙述，正确的是()【导学号：73702059】A装置名称：是原电池，是电解池B硫酸浓度变化：增大，减小C电极反应式：中阳极：4OH4e=2H2OO2中正极：Zn2e=Zn2D离子移动方向：中H向阴极方向移动，中H向负极方向移动B中有外加电源，为电解池，为原电池，A错误；中电解水，硫酸浓度增大，中负极材料消耗硫酸，硫酸浓度减小，B正确；中正极反应为2H2e=H2，C错误；中H向正极移动，D错误。7下列各组中，每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是()AHCl、CuCl2、Ba(OH)2BNaOH、CuSO4、H2SO4CNaOH、H2SO4、Ba(OH)2DNaBr、H2SO4、Ba(OH)2C电解时只生成氢气和氧气，则电解质所含的阳离子在金属活动性顺序表中铜之前(不包括铜)，阴离子不能是简单离子；电解HCl的方程式为：2HClCl2H2，A选项错；电解CuSO4溶液的方程式为：2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2，B选项错；电解NaBr的方程式为：2NaBr2H2O2NaOHH2Br2，D选项错。8下列有关用惰性电极电解AgNO3溶液一段时间后的说法正确的是()A电解过程中阴极质量不断增加B电解过程中溶液的pH不断升高C此时向溶液中加入适量的Ag2O固体不能使溶液恢复至电解前的状况D电解后两极产生的气体体积比为21A用惰性电极电解AgNO3溶液，总的电解反应式为：4AgNO32H2O4AgO24HNO3，则阴极上析出银，阳极上放出氧气，A项正确，D项错误；由于生成HNO3，溶液的pH应不断降低，B项错误；要使溶液恢复到电解前的状况要看加入的物质在溶液中的反应：2Ag2O4HNO3=4AgNO32H2O，得到的物质恰好是反应掉的物质，可使溶液恢复至电解前的状况，C项错误；故选A。9利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产中的应用。下列说法正确的是()【导学号：73702060】A氯碱工业中，X电极上的反应式是4OH4e=2H2OO2B电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2浓度不变C在铁片上镀铜时，Y是纯铜D制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁DX电极连接电源正极是阳极，Y电极连接电源负极是阴极。氯碱工业中阳极是Cl放电生成Cl2，A错误；电解精炼铜时阳极粗铜溶解，阴极Cu2放电析出Cu，但是粗铜中含有锌、铁、镍等杂质，使得溶液中Cu2浓度变小，B项错误；铁片上镀铜时，阴极应该是铁片，阳极是纯铜，C项错误；镁是活泼金属，冶炼金属镁应该电解熔融氯化镁，D项正确。10根据如图所示装置回答： 【导学号：73702061】(1)当X为Pt，Y为Fe，Z为AgNO3时，阳极反应式为_，阴极反应式为_，电解反应式为_。(2)X为Cu，Y为Fe，Z为CuSO4时，阳极反应式为_，阴极反应式为_。【解析】电解池中与电源正极相连的是阳极(X)，与电源负极相连的是阴极(Y)。【答案】(1)4OH4e=2H2OO24Ag4e=4Ag2H2O4AgNO34AgO24HNO3(2)Cu2e=Cu2Cu22e=Cu11从NO、SO、H、Cu2、Ba2、Ag、Cl等离子中选出适当的离子组成电解质，采用惰性电极对其溶液进行电解。 【导学号：73702062】(1)若两极分别放出H2和O2，电解质的化学式是_。(2)若阴极析出金属，阳极放出氧气，电解质的化学式为_。(3)若两极分别放出气体，且体积比为11，电解质的化学式为_。【解析】题中提供的电解质离子有七种，这些离子放电的顺序是：阳极：ClOH(水电离出的)(NO、SO)，阴极：AgCu2HBa2。(1)两极分别放出H2和O2，即H和OH放电，实质是电解H2O，水中的溶质应是起导电作用，它可以是HNO3、H2SO4、Ba(NO3)2中的任意一种，但不能是BaSO4。(2)阴极析出金属，即Ag或Cu2放电；阳极放出O2，即OH放电。水中的溶质可以是AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4中的任意一种。(3)两极都生成气体，且气体体积比为11，则放电的离子应是Cl和H。水中的溶质可以是HCl、BaCl2中的任意一种。【答案】(1)HNO3或H2SO4、Ba(NO3)2(2)AgNO3或Cu(NO3)2、CuSO4(3)HCl或BaCl212工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜(只允许阳离子通过)，其工作原理如图所示。 【导学号：73702063】(1)该电解槽的阳极反应式是_。(2)通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因_。(3)除去杂质后得氢氧化钾溶液，液体从出口_(填写“A”或“B”)导出。【解析】(1)阳极是左池，氢氧根放电；(2)H2O电离出的H放电，同时生成OH，OH浓度增大；(3)K经阳离子交换膜进入右池，右池中H2O电离出的H放电，剩下OH；除去杂质后得到的氢氧化钾溶液从B口导出。【答案】(1)4OH4e=O22H2O(2)H2O电离出的H放电，同时生成OH，OH浓度增大(3)B能力提升练13氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如图所示(电极均为石墨电极)。下列说法中正确的是()AM为电子流出的一极B通电使氯化钠发生电离C电解一段时间后，阴极区pH降低D电解时用盐酸调节阳极区的pH在23，有利于气体逸出D根据电解池中Na的移动方向可判断出该装置中左侧是电解池的阳极，右侧是电解池的阴极，故M连接的是电源的正极，N连接的是电源的负极。M连接电源正极，是电子流入的一极，A项错误；氯化钠发生电离不需要通电，B项错误；电解一段时间后，阴极区H放电后，溶液中OH浓度升高，溶液pH升高，C项错误；阳极区产生Cl2，因Cl2H2OHClOHCl，用盐酸调节阳极区的pH在23时，有利于Cl2逸出，D项正确。14下列叙述中正确的是() 【导学号：73702064】图一图二ACu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如图一所示，石墨电极上产生氢气，铜电极发生氧化反应B图一中当有0.1 mol电子转移时，有0.1 mol Cu2O生成C图二装置中发生反应：Cu2Fe3=Cu22Fe2，X极是负极，Y极材料可以是铜D如图二，盐桥的作用是传递电荷以维持电荷平衡，Fe3经过盐桥进入左侧烧杯中A根据电解总反应：2CuH2O=Cu2OH2可知金属铜为阳极材料，Cu失电子发生氧化反应，石墨为阴极材料，阴极上H得电子生成氢气，故A正确；2 mol Cu失去2 mol电子生成1 mol Cu2O，所以当有0.1 mol电子转移时，有0.05 mol Cu2O生成，故B错误；已知Cu2Fe3=Cu22Fe2，则该原电池中Cu失电子作负极，即X为Cu，若Y为铜，会与Fe3直接反应，故C错误；原电池中阳离子向正极移动，盐桥的作用是传递电荷以维持电荷平衡，右侧为正极，所以Fe3在右侧烧杯中不向左移动，故D错误。15氢氧化锂是制取锂和锂的化合物的原料，用电解法制备氢氧化锂的工作原理如下图所示：下列叙述不正确的是() Ab极附近溶液的pH增大Ba极发生的反应为2H2O4e=O24HC该法制备LiOH还可得到硫酸和氢气等产品D当电路中通过1 mol电子时，可得到2 mol LiOHD从电解质溶液中离子的移动方向可知，石墨a是阳极，石墨b是阴极；阳极失去电子，发生氧化反应，即2H2O4e=O24H，结合移动过来的SO得硫酸；阴极H得电子放出氢气，c(OH)增大，溶液的pH增大，结合移动过来的Li生成LiOH，故A、B、C均正确。由得失电子守恒可知，电路中通过1 mol电子时，得到1 mol LiOH，D错误。16A、B、C三种强电解质，它们在水中电离出的离子如下表所示： 阳离子Na、K、Cu2阴离子SO、OH上图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的A溶液、足量的B溶液、足量的C溶液，电极均为石墨电极。接通电源，经过一段时间后，测得乙中c电极质量增加了16 g。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间(t)的关系图如上。据此回答下列问题：(1)M为电源的_极(填写“正”或“负”)，电极b上发生的电极反应为_。(2)计算电极e上生成的气体在标准状况下的体积_。(3)写出乙烧杯的电解反应式_。(4)如果电解过程中B溶液中的金属离子全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？_。(5)若经过一段时间后，测得乙中c电极质量增加了16 g，要使丙恢复到原来的状态，操作是_。【解析】根据溶液pH的变化情况，可知丙为硫酸钾或者硫酸钠，乙为硫酸铜，甲为氢氧化钠或者氢氧化钾，接通电源，经过一段时间后，测得乙中c电极质量增加了16 g，则c电极为阴极，M为电源负极，b为阳极，电极反应式为4OH4e=2H2OO2；丙中e电极为阴极，生成的气体为氢气，根据16 g铜单质，可以确定氢气物质的量为0.25 mol，标准状况下为5.6 L；乙中为电解硫酸铜溶液，电解反应式为：2CuSO42H2O2CuO22H2SO4；如果电解过程中B溶液中的金属离子全部析出，此时电解硫酸溶液，电解反应可继续进行，实质为电解水；经过一段时间后，测得乙中c电极质量增加了16 g，丙实际上电解水，要使丙恢复到原来的状态，需要添加水，其物质的量(等于氢气的物质的量)为0.25 mol，质量为4.5 g。【答案】(1)负4OH4e=2H2OO2(2)5.6 L(3)2CuSO42H2O2CuO22H2SO4(4)能；因为CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液，反应变为电解水的反应(5)向丙烧杯中加4.5 g水