2019-2020年高中化學(xué) 第四章 第3節(jié) 電解池 電解原理的應(yīng)用練習(xí) 新人教版選修4.doc

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2019-2020年高中化學(xué) 第四章 第3節(jié) 電解池 電解原理的應(yīng)用練習(xí) 新人教版選修4 1．電解飽和食鹽水 (1)電極反應(yīng)式 陽極：發(fā)生________反應(yīng)， ________________________________________________________________________。 陰極：發(fā)生________反應(yīng)， ________________________________________________________________________。 (2)總反應(yīng)式 化學(xué)方程式： ______________________________________________________。 離子方程式： _____________________________________________________。 2．電鍍 (1)定義：電鍍是應(yīng)用________原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他________或________的方法。 (2)電鍍池的構(gòu)成 (3)電鍍目的：使金屬增強(qiáng)________能力，增加美觀和表面硬度。 (1)氧化　2Cl－－2e－===Cl2↑ 還原　2H＋＋2e－===H2↑ (2)2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－ 2．(1)電解　金屬　合金 (2)①鍍層金屬?、诖兊慕饘僦破贰、酆绣儗咏饘匐x子的溶液 (3)抗腐蝕 　　　　1.若在電解飽和食鹽水時(shí)滴入幾滴酚酞試液，為什么陰極附近變紅色？提示：電解飽和食鹽水時(shí)，由于H＋在陰極上得到電子而生成H2，破壞了附近的水的電離平衡，促進(jìn)了水繼續(xù)電離，結(jié)果陰極區(qū)溶液里OH－的濃度增大而呈現(xiàn)堿性。 2．在某鍍件上鍍銅時(shí)，電鍍液中CuSO4的濃度如何變化？ 解析：電鍍銅，陽極：Cu－2e－===Cu2＋；陰極：Cu2＋＋2e－===Cu，故電鍍液CuSO4的濃度保持不變。 1．電解精煉銅 2．電冶金 (1)金屬冶煉的本質(zhì)：使礦石中的________獲得電子，從它們的化合物中________出來。如Mn＋＋ne－===M。 (2)電冶金：電解是最強(qiáng)有力的氧化還原手段，適用于一些________單質(zhì)的制取，如冶煉__________等活潑金屬。 (3)電解熔融的氯化鈉 陽極反應(yīng)： ________________________________________________________________________； 陰極反應(yīng)： ________________________________________________________________________； 總反應(yīng)： ________________________________________________________________________。 1．純銅　粗銅　Cu－2e－===Cu2＋　CuSO4溶液 2．(1)金屬離子　還原 (2)活潑金屬　鈉、鈣、鎂、鋁 (3)2Cl－－2e－===Cl2↑　2Na＋＋2e－===2Na 2NaCl(熔解)2Na＋Cl2↑ 　　　　3.電解精煉銅時(shí)，電解液中CuSO4的濃度如何變化？提示：電解精煉銅時(shí)，陰極：Cu2＋＋2e－===Cu，陽極：Cu－2e－===Cu2＋(主要)，Zn－2e－===Zn2＋，F(xiàn)e－2e－===Fe2＋(雜質(zhì)失電子)。因此陽極溶解的銅比陰極析出的銅少，故c(CuSO4)減小。 ?基礎(chǔ)訓(xùn)練 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，用鐵做陽極 B．電解法精煉粗銅，用純銅做陰極 C．電解飽和食鹽水制燒堿，用涂鎳碳鋼網(wǎng)做陰極 D．在鍍件上電鍍鋅，用鋅做陽極 解析：電解冶煉金屬鋁時(shí)，若鐵做陽極，則鐵將失電子而溶解，不符合生產(chǎn)實(shí)際。 答案：A 2．(雙選)利用電解法可將含有Fe、Zn、Ag、Pt等雜質(zhì)的粗銅提純，下列敘述正確的是(　　) A．電解時(shí)以精銅作陽極 B．電解時(shí)陰極發(fā)生還原反應(yīng) C．粗銅連接電源負(fù)極，其電極反應(yīng)是Cu===Cu2＋＋2e－ D.電解后，電解槽底部會(huì)形成含少量Ag、Pt等金屬的陽極泥 解析：粗銅精煉只能以精銅作陰極，粗銅作陽極；電解時(shí)陰極Cu2＋得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，B正確；粗銅連接電源正極；粗銅中的Ag、Pt等金屬不及Cu活潑，不能失電子被氧化，形成陽極泥，D正確。 答案：BD 3．關(guān)于電解NaCl水溶液，下列敘述正確的是(　　) A．電解時(shí)在陽極得到氯氣，在陰極得到金屬鈉 B．若在陽極附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色 C．若在陰極附近的溶液中滴入酚酞試液，溶液呈無色 D．電解一段時(shí)間后，將全部電解液轉(zhuǎn)移到燒杯中，充分?jǐn)嚢韬笕芤撼手行? 解析：陽極Cl－失電子生成Cl2，滴入KI溶液，溶液呈棕色；陰極H＋得電子生成H2，溶液中c(OH－)增大，滴入酚酞顯紅色，電解后電解質(zhì)最終變成NaOH溶液。 答案：B 4．(xx重慶市模擬)下列有關(guān)電化學(xué)裝置完全正確的是(　　) A B C D 銅的精煉 鐵上鍍銀 防止Fe被 腐蝕 構(gòu)成銅鋅 原電池 解析：解析電解精煉銅時(shí)，應(yīng)該用粗銅作陽極，純銅作陰極，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；鐵上鍍銀時(shí)，應(yīng)該用銀作陽極，鐵作陰極，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；C項(xiàng)是外加電流的陰極保護(hù)法，正確；銅鋅原電池中，鋅應(yīng)插入硫酸鋅溶液中，銅應(yīng)插入硫酸銅溶液中，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案選C項(xiàng)。 答案：C 5.(xx珠海一中高三聯(lián)考)下列有關(guān)用惰性電極電解AgNO3溶液的說法不正確的是(　　) A．電解過程中陰極質(zhì)量不斷增大 B．電解過程中陽極附近的pH不斷降低 C．電解一段時(shí)間后，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．電解過程中，溶液中電子由陰極遷向陽極 解析：電解過程中Ag在陰極析出，故陰極質(zhì)量不斷增大，A正確；電解過程中陽極附近的OH－不斷放電生成氧氣，使pH不斷降低，B正確；電解一段時(shí)間后，溶液產(chǎn)生HNO3，故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，C正確；電解過程中，溶液中沒有電子移動(dòng)，D錯(cuò)；答案為D。 答案：D 6．現(xiàn)有陽離子交換膜、陰離子交換膜、石墨電極，請(qǐng)用氯堿工業(yè)中的膜技術(shù)原理回答下列問題。 (1)寫出氯堿工業(yè)中電解飽和食鹽水的離子方程式： ________________________________________________________________________； (2)請(qǐng)利用交換膜技術(shù)，根據(jù)下圖框架，設(shè)計(jì)一個(gè)電解硫酸鈉溶液制氫氧化鈉溶液和硫酸溶液的裝置，標(biāo)出進(jìn)出物質(zhì)的化學(xué)式： A________；C________；E________；膜b為________離子交換膜(填“陽”或“陰”)。 解析：(1)氯堿工業(yè)中電解飽和食鹽水的離子方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋Cl2↑＋H2↑。 (2)陽離子交換膜只能讓陽離子通過，類推陰離子交換膜也應(yīng)該只能讓陰離子通過。氯堿工業(yè)中H2O參與放電而產(chǎn)生NaOH，電解Na2SO4溶液時(shí)陰極區(qū)H＋放電(陰極：2H＋＋2e－===H2↑)破壞水的電離平衡而使溶液呈堿性，所以C出來的物質(zhì)為NaOH；陽極區(qū)OH－放電(4OH－－4e－===2H2O＋O2↑)破壞水的電離平衡而使溶液呈酸性，A處出來的物質(zhì)為O2。③氯堿工業(yè)中為了得到純凈的NaOH產(chǎn)品，陰極區(qū)加入水(含少量NaOH增強(qiáng)導(dǎo)電性)。類推：電解Na2SO4溶液要得到“純凈”的產(chǎn)品，在陰極區(qū)、陽極區(qū)也只能加入水，在電解池的中央部分加入Na2SO4溶液，即E處加Na2SO4溶液。根據(jù)分析膜b只能讓陽離子通過，為陽離子交換膜。 答案：(1)2Cl－＋2H2O2OH－＋Cl2↑＋H2↑ (2)O2　NaOH　Na2SO4(溶液)　陽 ?能力提升 7．(xx浙江重點(diǎn)中學(xué)協(xié)作體高三摸底考)高鐵酸鹽在能源環(huán)保領(lǐng)域有廣泛用途。用鎳(Ni)、鐵作電極電解濃NaOH溶液制備高鐵酸鹽Na2FeO4的裝置如圖所示，下列推斷合理的是(　　) A．鐵是陽極，電極反應(yīng)為Fe－6e－＋4H2O===FeO＋8H＋ B．電解時(shí)電子的流動(dòng)方向?yàn)椋贺?fù)極→Ni電極→溶液→Fe電極→正極 C．若隔膜為陰離子交換膜，則OH－自右向左移動(dòng) D．電解時(shí)陽極區(qū)pH降低、陰極區(qū)pH升高，撤去隔膜混合后，與原溶液比較pH降低(假設(shè)電解前后體積變化忽略不計(jì)) 解析：A項(xiàng)，依據(jù)裝置圖分析可知鐵與電源正極相連做電解池陽極，堿性溶液不能生成氫離子，電極反應(yīng)為Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；B項(xiàng)，電解過程中電子流向負(fù)極流向Ni電極，不能通過電解質(zhì)溶液，是通過電解質(zhì)溶液中離子定向移動(dòng)實(shí)現(xiàn)閉合電路，通過Fe電極回到正極，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；C項(xiàng)，陰離子交換膜只允許陰離子通過；陰離子移向陽極，應(yīng)從左向右移動(dòng)，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；D項(xiàng)，陽極區(qū)域，鐵失電子消耗氫氧根離子，溶液pH減小，陰極區(qū)氫離子得到電子生成氫氣，溶液中氫氧根離子濃度增大，溶液pH增大；生成氫氧根離子物質(zhì)的量消耗，在陽極電極反應(yīng)Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O，陰極氫氧根離子增大，電極反應(yīng)2H＋＋2e－===H2↑，依據(jù)電子守恒分析，氫氧根離子消耗的多，生成的少，所以溶液pH降低，故D正確；故選D。 答案：D 8．關(guān)于鍍銅和電解精煉銅，下列說法中正確的是(　　) A．都用粗銅作陽極、純銅作陰極 B．電解液的成分都保持不變 C．陽極反應(yīng)都只有Cu－2e－===Cu2＋ D．陰極反應(yīng)都只有Cu2＋＋2e－===Cu 解析：A項(xiàng)電鍍時(shí)鍍件作陰極；B項(xiàng)電解精煉銅時(shí)電解液成分改變；C項(xiàng)電解精煉銅時(shí)，雜質(zhì)若有比銅活潑的金屬(如鋅)，則還會(huì)發(fā)生Zn－2e－===Zn2＋的反應(yīng)。 答案：D 9．ZnMnO2干電池應(yīng)用廣泛，其電解質(zhì)溶液是ZnCl2NH4Cl混合溶液。 (1)該電池的負(fù)極材料是__________。電池工作時(shí)，電子流向__________(填“正極”或“負(fù)極”)。 (2)若ZnCl2NH4Cl混合溶液中含有雜質(zhì)Cu2＋，會(huì)加速某電極的腐蝕，其主要原因是________________________________________________________________________。 欲除去Cu2＋，最好選用下列試劑中的__________(填代號(hào))。 a．NaOH b．Zn c．Fe d．NH3H2O (3)MnO2的生產(chǎn)方法之一是以石墨為電極，電解酸化的MnSO4溶液。陰極的電極反應(yīng)式是______________。若電解電路中通過2 mol電子，MnO2的理論產(chǎn)量為__________。 解析：(1)負(fù)極上是失電子的一極，Zn失去的電子由負(fù)極經(jīng)外電路流向正極。 (2)鋅與還原出來的Cu構(gòu)成銅鋅原電池而加快鋅的腐蝕。除雜的基本要求是不能引入新雜質(zhì)，所以應(yīng)選Zn將Cu2＋ 置換為單質(zhì)而除去。 (3)陰極上得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，H＋得電子生成氫氣。因?yàn)镸nSO4～MnO2～2e－，通過2 mol電子產(chǎn)生1 mol MnO2，質(zhì)量為87 g。 答案：(1)Zn(或鋅)　正極 (2)鋅與還原出來的Cu構(gòu)成銅鋅原電池而加快鋅的腐蝕　b (3)2H＋＋2e－===H2↑　87 g 10．(xx高考山東卷)離子液體是一種室溫熔融鹽，為非水體系，由有機(jī)陽離子、Al2Cl和AlCl組成的離子液體作電解液時(shí)，可在鋼制品上電鍍鋁。 (1)鋼制品應(yīng)接電源的________極，已知電鍍過程中不產(chǎn)生其他離子且有機(jī)陽離子不參與電極反應(yīng)，陰極電極反應(yīng)式為________________________。若改用AlCl3水溶液作電解液，則陰極產(chǎn)物為__________。 (2)為測定鍍層厚度，用NaOH溶液溶解鋼制品表面的鋁鍍層，當(dāng)反應(yīng)轉(zhuǎn)移6 mol電子時(shí)，所得還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量為________mol。 (3)用鋁粉和Fe2O3做鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，需要的試劑還有____________。 a．KCl b．KClO3 c．MnO2 d．Mg 取少量鋁熱反應(yīng)所得到的固體混合物，將其溶于足量稀H2SO4，滴加KSCN溶液無明顯現(xiàn)象，________(填“能”或“不能”)說明固體混合物中無Fe2O3，理由是____________________________________(用離子方程式說明)。 解析：(1)鋼制品為鍍件，電鍍時(shí)作陰極，連接電源的負(fù)極；電鍍鋁陰極應(yīng)生成單質(zhì)鋁，所以陰極電極反應(yīng)式為4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl；若改用AlCl3水溶液作電解液，H2O電離產(chǎn)生的H＋放電生成H2。 (2)用NaOH溶液溶解鋼制品表面的鋁鍍層的化學(xué)方程式為2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑還原產(chǎn)物為H2，與轉(zhuǎn)移電子的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：H2～2e－，n(H2)＝n(e－)＝6 mol＝3 mol。 (3)鋁熱反應(yīng)需要用Mg燃燒提供反應(yīng)條件，KClO3提供O2，所以b、d正確；H2SO4與Fe2O3反應(yīng)可生成Fe3＋，但鋁熱反應(yīng)生成的Fe可將Fe3＋還原為Fe2＋，發(fā)生反應(yīng)：Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，加入KSCN，無明顯現(xiàn)象。 答案：(1)負(fù)　4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl　H2 (2)3 (3)b、d　不能　Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O　Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋(或只寫Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋)