2020-2021学年新教材化学人教版选择性必修第一册课后提升训练：第四章　第二节　第2课时　电解原理的应用 WORD版含解析.docx

1、第四章化学反应与电能第二节电解池第2课时电解原理的应用课后篇素养形成夯实基础轻松达标1.某同学设计如图所示装置,探究氯碱工业原理,下列说法正确的是()A.石墨电极与直流电源负极相连B.用湿润淀粉KI试纸在铜电极附近检验气体,试纸变蓝色C.氢氧化钠在石墨电极附近产生,Na+向石墨电极迁移D.铜电极的反应式为2H+2e-H2解析若Cu电极所连的是直流电源的正极,则Cu是阳极,电极反应式为Cu-2e-Cu2+,不符合氯碱工业原理,故石墨电极与直流电源正极相连,A项错误;阴极(Cu极)反应为2H+2e-H2,阳极(石墨极)反应为2Cl-2e-Cl2,故用湿润淀粉KI试纸在石墨电极附近检验气体,试纸变蓝

2、,发生反应Cl2+2KI2KCl+I2,故B项错误、D项正确;Cu电极附近H+减少生成OH-,Na+向Cu电极迁移,故C项错误。答案D2.关于电镀铜和电解精炼铜,下列说法中正确的是()A.都用粗铜作阳极、纯铜作阴极B.电解液的成分都保持不变C.阳极反应都只有Cu-2e-Cu2+D.阴极反应都只有Cu2+2e-Cu解析A项,电镀时镀件作阴极;B项,电解精炼铜时电解液成分改变;C项,电解精炼铜时,杂质若有比铜活泼的金属Zn等,则还会发生Zn-2e-Zn2+等反应。答案D3.某同学为了使反应2HCl+2Ag2AgCl+H2能进行,设计了下列四个方案,你认为可行的方案是()解析要使反应2HCl+2Ag

3、2AgCl+H2能进行,需通过电解装置来实现。B是原电池装置(Fe作原电池的负极,Ag作原电池的正极),其总反应为Fe+2HClFeCl2+H2;D既不是原电池,也不是电解池;A是电解池装置,但Ag连接在电源的负极上,不会溶解,其实质是电解HCl(2HClH2+Cl2);C是电解池装置,与电源正极连接的Ag失去电子(Ag-e-Ag+),产生的Ag+立即与溶液中的Cl-结合生成AgCl沉淀,溶液中的H+在阴极上获得电子产生H2(2H+2e-H2),其总反应为2HCl+2Ag2AgCl+H2。答案C4.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

4、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;消毒液主要成分为NaClO和NaClB.a为负极,b为正极;消毒液主要成分为NaClO和NaClC.a为阳极,b为阴极;消毒液主要成分为HClO和NaClD.a为阴极,b为阳极;消毒液主要成分为HClO和NaCl解析制取消毒液的有关反应有2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2,Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O,因阳极生成Cl2,阴极生成NaOH,为使二者充分反应,Cl2应在下端产生,从而推知电源b为正极,a为负极,消毒液的主要成分是NaClO和NaC

5、l。答案B5.某同学欲在铜钥匙上镀锌,有关说法正确的是()A.用铜钥匙作阳极,石墨棒作阴极,CuSO4溶液做电解质溶液B.Zn与铜钥匙用导线相连插入ZnSO4溶液中C.Zn作阳极,铜钥匙作阴极,ZnSO4溶液作电镀液电解D.在电镀过程中溶液中的Zn2+浓度减小,Cu2+浓度增大解析锌为镀层金属,需作阳极,铜钥匙为镀件,需作阴极,含有镀层金属离子的溶液作电解液。答案C6.如图所示的A、B两个电解池中的电极均为金属铂,在A池中加入足量的0.05 molL-1的CuCl2溶液,在B池中加入足量的0.1 molL-1的AgNO3溶液,进行电解。a、b、c、d四个电极上所析出的物质的物质的量之比是()A

6、.2241B.1121C.2111D.2121解析由电解原理可知:a、c为阴极,b、d为阳极。a极上析出Cu,b极上析出Cl2,c极上析出Ag,d极上析出O2。由电子守恒可得出:2e-CuCl22Ag12O2,所以a、b、c、d四个电极上所析出物质的物质的量之比为2241。答案A7.两个装置中,液体体积均为200 mL,开始工作前电解质溶液的浓度均为0.5 molL-1,工作一段时间后,测得有0.2 mol电子通过,若忽略溶液体积的变化,下列叙述正确的是()A.产生气体体积=B.中阴极质量增加,中正极质量减小C.中阳极反应式为4OH-4e-2H2O+O2,中负极反应式为2H+2e-H2D.溶液

7、的pH变化:减小,增大解析为电解池,阳极反应为2H2O-4e-4H+O2(或4OH-4e-2H2O+2O2),阴极反应为2Cu2+4e-2Cu;为原电池,负极反应为Zn-2e-Zn2+,正极反应为2H+2e-H2。两个装置中的CuSO4和H2SO4的物质的量都是0.1mol,当通过0.2mol电子时两种物质正好完全反应,生成0.05molO2,生成0.1molH2,由此可知只有D正确。答案D8.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

8、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,电极反应为2H2O+2e-2OH-+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0.1mol电子转移时,有0.05molCu2O生成,D选项错误。答案A9.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

9、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。解析由题意或图像可知,此池为电解池,X极为阴极,Y极为阳极。两电极为惰性电极,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为2H+2e-H2,因而导致X极附近有气体放出,溶液呈碱性,遇无色酚酞变为红色;在阳极上,Cl-放电能力强于OH-,故阳极上发生的电极反应为2Cl-2e-Cl2。答案(1)2H+2e-H2有气体放出,溶液变红(2)2Cl-2e-Cl2把湿润的淀粉碘化钾试纸放在Y电极附近,试纸变蓝提升能

10、力跨越等级1.下列有关电化学装置的示意图中正确的是()解析选项A,Zn应为原电池负极,Cu为原电池正极;选项B,盐桥两边的烧杯中盛装的电解质溶液应互换;选项C,粗铜应连接电源正极,纯铜应接在电源的负极;选项D,电解饱和NaCl溶液,Cl-在阳极放电产生Cl2,溶液中的H+在阴极获得电子而产生H2。答案D2.(双选)(2020江苏南通高二调研)常温下用石墨作电极,电解100 mL 0.1 molL-1的Cu(NO3)2和0.1 molL-1的AgNO3组成的混合溶液,当某一电极上生成的气体在标准状况下体积为1.12 L时,假设溶液体积不变,下列说法正确的是()A.阴极增重1.4 gB.所得溶液p

11、H1解析阴极可以放电的离子依次为0.01molAg+、0.01molCu2+,阳极可以放电的阴离子只有OH-;当阳极生成1.12LO2时,电路中通过电子:n(e-)=0.05mol4=0.2mol,此时Ag+、Cu2+已全部析出,阴极增重:0.01mol108gmol-1+0.01mol64gmol-1=1.72g;溶液中生成的c(H+)=0.3molL-1,故溶液pH1。答案BC3.如图为电解饱和食盐水的简单装置,下列有关说法正确的是()A.电解一段时间后,向蛋壳内的溶液中滴加几滴酚酞,呈红色B.蛋壳表面缠绕的铁丝上发生氧化反应C.铁丝表面生成的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝D.蛋壳可阻止

12、生成的氯气与氢气、氢氧化钠溶液接触解析石墨棒在蛋壳内,溶液中的Cl-在该极失电子被氧化生成Cl2,溶液不会呈红色,故A项错误;蛋壳表面缠绕的铁丝作阴极,H+在该极发生还原反应得到氢气,B项错误;铁丝表面生成的气体是氢气,不能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝,C项错误;蛋壳在该实验中的作用是阻止氯气与氢气及氢氧化钠溶液接触,D项正确。答案D4.在100 mL H2SO4和CuSO4的混合液中,用石墨作电极进行电解,两极上均收集到2.24 L气体(标准状况),则原混合液中Cu2+的物质的量浓度为()A.1 molL-1B.2 molL-1C.3 molL-1D.4 molL-1解析分析电解H2SO4、C

13、uSO4的混合液时阴、阳两极的电极反应可知,两极产生的气体分别为H2、O2各0.1mol,O2是由OH-失去0.4mol电子而得到,H2是由H+得到0.2mol电子而生成。由电子得失守恒知,还有0.2mol电子是Cu2+得到的,故Cu2+的物质的量是0.1mol,则Cu2+的物质的量浓度为0.1mol10010-3L=1molL-1。答案A5.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(O

14、H)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A6.三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示,采用惰性电极,ab、cd均为离子交换膜,在直流电场的作用下,两膜中间的Na+和SO42-可通过离子交换膜,而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是()A.通电后中间隔室的SO42-离子向正极迁移,正极区溶液pH增大B.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品C.负极反应为2H2O-4e

15、-O2+4H+,负极区溶液pH降低D.当电路中通过1 mol电子的电量时,会有0.5 mol的O2生成解析在负极区发生的电极反应为4H2O+4e-2H2+4OH-,在正极区发生的电极反应为2H2O-4e-O2+4H+,故正极区pH减小,A选项错误;Na+移向负极区,生成NaOH,SO42-移向正极区,生成H2SO4,B选项正确;根据负极区电极反应可知C选项错误;每通过1mol电子,有0.25molO2生成,D选项错误。答案B7.如图所示,通电5 min后,第极增重2.16 g,此时CuSO4恰好电解完。设A池中原溶液的体积为200 mL。(1)电源F为极;第极为极;B池为池。(2)A池中第极上

16、的电极反应式为。(3)通电前A池中原溶液中Cu2+的浓度为。解析(1)由第极增重2.16g可知,是电解池的阴极,是电解池的阳极,E是电源的负极,F是电源的正极。又因为B池的阳极是银,电解质是硝酸银,故该池是电镀池。(2)A池中,第极发生反应2H2O-4e-4H+O2。(3)因为第极增重的2.16g是银的质量,即电路中转移电子2.16g108gmol-1=0.02mol,而第极反应为Cu2+2e-Cu,故原溶液中Cu2+物质的量为0.02mol12=0.01mol,故Cu2+的物质的量浓度为0.05molL-1。答案(1)正阳电镀(2)2H2O-4e-4H+O2(3)0.05 molL-18.如

17、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,则该极发生的电极反应为2H+2e-H2,即该极为阴极,与电源的负极相连,所以a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

18、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溶液贴近生活拓展创新电解原理在化学工业中有着广泛的应用。(1)如图,其中a是电解质溶液,X、Y是两块电极板。若X、Y是惰性电极,a是CuSO4溶液,则电解时的化学方程式为;通电一段时间后,向烧杯中的电解质溶液中加入0.2 mol CuO粉末,电解质溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH,则电解过程中转移的电子的物质的量为。若X、Y分别是铁和铜,a仍是CuSO

19、4溶液,则Y极的电极反应式为。(2)已知+2价的铁的化合物通常具有较强的还原性,易被氧化。实验室用亚铁盐溶液与烧碱反应很难制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀,但是用电解的方法可以制得纯净的Fe(OH)2沉淀。制备装置如图所示,其中a、b两电极材料分别为铁和石墨。a电极上的电极反应式为。电解质溶液d最好选(填编号)。A.纯水B.CuSO4溶液C.NaOH溶液D.H2SO4溶液液体c为(填编号)。A.四氯化碳B.硝基苯C.苯D.乙醇解析(1)用惰性电极电解CuSO4溶液的化学方程式为2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4;通电一段时间后,向烧杯中的电解质溶液中加入0.2molCuO粉末,电解质溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH,说明在电解的过程中刚好生成了0.2molCu和0.1molO2,所以转移的电子的物质的量为0.4mol。当X、Y分别是铁和铜时,Y极的电极反应式为Cu-2e-Cu2+。(2)该小题主要考查在无氧环境下制备Fe(OH)2沉淀,所以液体c应选择密度比水小且与水不互溶的物质,故选C。答案(1)2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO40.4 molCu-2e-Cu2+(2)Fe-2e- Fe2+CC