2018-2019學(xué)年高中化學(xué) 第四章 電化學(xué)基礎(chǔ) 第三節(jié) 第1課時《電解原理》習(xí)題跟蹤演練 新人教版選修4.doc

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第1課時 電解原理 [隨堂基礎(chǔ)鞏固] 1．如圖所示裝置中，屬于電解池的是(　　) 解析：構(gòu)成電解池時要有與外直流電源相連的電極，A、B錯誤；電極插入電解質(zhì)溶液或熔化的電解質(zhì)中，且要形成閉合回路，C正確、D錯誤。 答案：C 2．右圖是電解CuCl2溶液的裝置，其中c、d為石墨電極。則以下有關(guān)此電解池的判斷正確的是(　　) A．a(chǎn)為負(fù)極，b為正極 B．a(chǎn)為陽極，b為陰極 C．電解過程中，d電極質(zhì)量增加 D．電解過程中，氯離子濃度保持不變 解析：依據(jù)電流的方向可知，a為正極，b為負(fù)極，c為陽極，d為陰極。d極上的電極反應(yīng)：Cu2＋＋2e－===Cu，c極上的電極反應(yīng)：2Cl－－2e－===Cl2↑，溶液中的Cl－濃度減小。 答案：C 3．用石墨作電極，電解1 mol/L下列物質(zhì)的溶液，則電解前后溶液的pH保持不變的是(　　) A．H2SO4 B．NaOH C．Na2SO4 D．NaCl 解析：A、B、C實(shí)質(zhì)上是電解水，濃度增大，A的pH減小，B的pH增大，C的pH不變；用石墨作電極電解NaCl(aq)時，生成NaOH，溶液中c(OH－)增大，pH增大。 答案：C 4．用惰性電極電解下列溶液，下列說法正確的是(　　) A．電解稀硫酸溶液，實(shí)質(zhì)上是電解水，故溶液pH不變 B．電解稀氫氧化鈉溶液，要消耗OH－，故溶液pH減小 C．電解硫酸鈉溶液，在陰極上和陽極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1∶2 D．電解氯化銅溶液，在陰極上和陽極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1∶1 解析：電解稀H2SO4，實(shí)質(zhì)上是電解水，硫酸的物質(zhì)的量不變，但溶液體積減少，濃度增大，故溶液pH減??；電解稀NaOH溶液，陽極消耗OH－，陰極消耗H＋，實(shí)質(zhì)也是電解水，NaOH溶液濃度增大，故溶液的pH增大；電解Na2SO4溶液時，在陽極發(fā)生反應(yīng)：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，在陰極發(fā)生反應(yīng)：2H＋＋2e－===H2↑，由于兩電極通過電量相等，故放出H2與O2的物質(zhì)的量之比為2∶1；電解CuCl2溶液時，陰極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－===Cu，陽極反應(yīng)為2Cl－－2e－===Cl2↑，兩極通過電量相等，Cu和Cl2的物質(zhì)的量之比為1∶1，故D項(xiàng)正確。 答案：D 5．某研究性學(xué)習(xí)小組的學(xué)生為了從含有FeCl3、FeCl2、CuCl2的廢液中回收Cu，設(shè)計(jì)了兩種方案并進(jìn)行評價。請回答有關(guān)問題。 方案1：向廢液中加入過量的鐵粉，充分反應(yīng)后，________________。在所得濾渣中加入足量的鹽酸，充分反應(yīng)后，再過濾即得到銅。 方案2：在廢液中加入適量的鹽酸調(diào)節(jié)溶液的pH＝1，用銅和石墨作電極進(jìn)行電解。當(dāng)觀察到____________________時，即停止電解，這時要回收的Cu已全部析出。 (1)方案1中涉及的四種陽離子的氧化性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)開___________________，過濾操作時，需要用到的玻璃儀器是________________________。 (2)方案2在電極上直接回收銅，操作上比方案1簡便，但方案2也有不足之處，主要表現(xiàn)為：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：方案1是根據(jù)鐵的還原性比銅強(qiáng)，用鐵把銅置換出來，分離固體與液體的混合物時應(yīng)該用過濾的方法。 方案2是利用電解原理，使銅在電解池的陰極析出。氧化性強(qiáng)弱順序?yàn)椋篎e3＋＞Cu2＋＞H＋＞Fe2＋，所以電解時在陰極上首先發(fā)生的反應(yīng)是2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，然后是Cu2＋＋2e－===Cu，當(dāng)銅全部析出后即發(fā)生反應(yīng)2H＋＋2e－===H2↑，所以當(dāng)看到陰極上有氣體放出時，說明銅已經(jīng)全部析出，在陽極上首先放電的是Cl－，Cl－失電子產(chǎn)生氯氣，而氯氣有毒會污染環(huán)境，同時方案2用了電解的方法，成本較高。 答案：方案1：過濾　方案2：陰極上有氣泡產(chǎn)生 (1)Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞Fe2＋　漏斗、燒杯、玻璃棒 (2)有污染性氣體Cl2產(chǎn)生，使用了電解裝置，成本較高 [課時跟蹤訓(xùn)練] (時間45分鐘　滿分60分) 一、選擇題(本題包括7小題，每小題3分，共21分) 1．下列有關(guān)電解池的說法正確的是(　　) A．在電解池中與外接電源負(fù)極相連的電極是陽極 B．電解任何物質(zhì)陽極上失電子數(shù)與陰極上得電子數(shù)相等 C．電解氯化銅溶液時在陰極上有氣體生成 D．電解NaCl、CuCl2兩種溶液參加反應(yīng)的物質(zhì)是相同的 解析：與負(fù)極相連的是陰極；電解氯化銅時陽極上有氯氣生成，陰極上有銅析出；電解NaCl溶液時水參加了反應(yīng)，而電解CuCl2溶液水沒有參加反應(yīng)。 答案：B 2．用鉑電極電解下列溶液時，陰極和陽極的主要產(chǎn)物分別為H2和O2的是(　　) A．稀NaOH溶液 B．HCl溶液 C．CuCl2溶液 D．酸性AgNO3溶液 解析：電解NaOH溶液，實(shí)質(zhì)就是電解水，陰極、陽極產(chǎn)物分別為H2和O2。 答案：A 3．為使反應(yīng)Cu＋2H2O===Cu(OH)2↓＋H2↑能夠發(fā)生，下列設(shè)計(jì)方案正確的是(　　) A．用銅片作負(fù)極，石墨電極作正極，氯化鈉溶液為電解質(zhì)溶液構(gòu)成原電池 B．用銅片作電極，外接直流電源電解硫酸銅溶液 C．用銅片作陽極，鐵片作陰極，電解硫酸鈉溶液 D．用銅片作陰、陽電極，電解稀硫酸 解析：該反應(yīng)為不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，必須設(shè)計(jì)為電解池才能發(fā)生。陽極為Cu放電，陰極為H＋放電，即用Cu作陽極，電解質(zhì)溶液中為H2O放電，選項(xiàng)C符合要求。 答案：C 4．關(guān)于下圖所示①、②兩個裝置的敘述，正確的是(　　) A．裝置名稱：①是原電池，②是電解池 B．硫酸濃度變化：①增大，②減小 C．電極反應(yīng)式：①中陽極：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑②中正極：Zn－2e－===Zn2＋ D．離子移動方向：①中H＋向陰極方向移動，②中H＋向負(fù)極方向移動 解析：①中有外加電源為電解池，②為原電池，A錯誤；①中電解水，硫酸濃度增大， ②中負(fù)極材料消耗硫酸，硫酸濃度減小，B正確；②中正極反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑，C錯誤；②中H＋向正極移動，D錯誤。 答案：B 5．[雙選題]下列有關(guān)用惰性電極電解AgNO3溶液一段時間后的說法，正確的是(　　) A．電解過程中陰極的質(zhì)量不斷增加 B．電解過程中溶液的pH不斷升高 C．此時向溶液中加入適量的Ag2O固體可使溶液恢復(fù)電解前的狀況 D．電解后兩極產(chǎn)生的氣體體積比為2∶ 1 解析：用惰性電極電解AgNO3溶液，總的電解反應(yīng)式為：4AgNO3＋2H2O電解,4Ag＋O2↑＋4HNO3，陰極上析出Ag，陽極上放出O2，故A正確，D錯誤；由于生成HNO3，溶液的pH降低，B錯誤；要使溶液恢復(fù)電解前的狀況要加入的物質(zhì)應(yīng)是4Ag＋O2，即Ag2O，C正確。 答案：AC 6．電解CuCl2溶液時，如果陰極上有1.6 g銅析出，則陽極上產(chǎn)生氣體的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)約為(　　) A．0.28 L B．0.56 L C．0.14 L D．11.2 L 解析：陰極反應(yīng)式：Cu2＋＋2e－===Cu， 陽極反應(yīng)式：2Cl－－2e－===Cl2↑， 生成Cu的物質(zhì)的量：＝0.025 mol， 生成Cl2的體積：0.025 mol22.4 Lmol－1＝0.56 L。 答案：B 7．用惰性電極電解飽和Na2CO3溶液，若保持溫度不變，則一段時間后(　　) A．溶液的pH變大 B．c(Na＋)與c(CO)的比值變大 C．溶液濃度變大，有晶體析出 D．溶液濃度不變，有晶體析出 解析：用惰性電極電解飽和Na2CO3溶液，實(shí)際是電解水，故Na2CO3會結(jié)晶析出，若保持溫度不變，則仍為原溫度下的飽和溶液，故溶液濃度不變，pH不變，c(Na＋)∶c(CO)不變，故選D。 答案：D 二、非選擇題(本題包括4小題，共39分) 8．(9分)從NO、SO、H＋、Cu2＋、Ba2＋、Ag＋、Cl－等離子中選出適當(dāng)?shù)碾x子組成電解質(zhì)，采用惰性電極對其溶液進(jìn)行電解。 (1)若兩極分別放出H2和O2，電解質(zhì)的化學(xué)式是________________________。 (2)若陰極析出金屬，陽極放出氧氣，電解質(zhì)的化學(xué)式為__________________________。 (3)若兩極分別放出氣體，且體積比為1∶1，電解質(zhì)的化學(xué)式為____________________。 解析：題中提供的電解質(zhì)離子有七種，這些離子放電的順序是：陽極：Cl－＞OH－(水電離出的)＞(NO、SO)，陰極：Ag＋＞Cu2＋＞H＋＞Ba2＋。 (1)兩極分別放出H2和O2，即H＋和OH－放電，實(shí)質(zhì)是電解H2O，水中的溶質(zhì)應(yīng)是起導(dǎo)電作用，它可以是HNO3、H2SO4、Ba(NO3)2中的任意一種，但不能是BaSO4。 (2)陰極析出金屬，即Ag＋或Cu2＋放電；陽極放出O2，即OH－放電。水中的溶質(zhì)可以是AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4中的任意一種。 (3)兩極都生成氣體，且氣體體積比為1∶1，則放電的離子應(yīng)是Cl－和H＋。水中的溶質(zhì)可以是HCl、BaCl2中的任意一種。 答案：(1)HNO3、H2SO4、Ba(NO3)2中的任意一種 (2)AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4中的任意一種 (3)HCl或BaCl2 9．(12分)如下圖所示的裝置進(jìn)行電解。通電一會兒，發(fā)現(xiàn)濕潤的淀粉KI試紙的C端變?yōu)樗{(lán)色。 (1)E為電源的________極，F(xiàn)為電源的________極。 (2)A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________。 (3)在B中觀察到的現(xiàn)象是___________________________________________________。 (4)D端的電極反應(yīng)式為___________________________________________________。 解析：本題實(shí)質(zhì)上是三個電解裝置串聯(lián)，首先判斷電源的正、負(fù)極，E為負(fù)極，F(xiàn)為正極；A中是以Pt為陽極、Fe為陰極電解AgNO3溶液。B中Cu為陽極，發(fā)生的反應(yīng)為：Cu－2e－===Cu2＋，石墨為陰極發(fā)生的電極反應(yīng)為：2H＋＋2e－===H2↑，由于水電離出的H＋放電，所以溶液中的c(OH－)>c(H＋)，故溶液中有氫氧化銅藍(lán)色沉淀生成。D端為陰極，發(fā)生電極反應(yīng)為：2H＋＋2e－===H2↑。 答案：(1)負(fù)　正 (2)4AgNO3＋2H2O4Ag＋4HNO3＋O2↑ (3)銅片溶解，石墨電極上有氣體生成，溶液中有藍(lán)色沉淀生成 (4)2H＋＋2e－===H2↑ 10．(6分)工業(yè)廢水中常含有一定量的Cr2O，它對人類及生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生很大損害，可用電解法進(jìn)行處理。該法用 Fe 做電極電解含Cr2O的酸性廢水，隨著電解的進(jìn)行，在陰極附近溶液 pH 升高，產(chǎn)生 Cr(OH)3 沉淀。 (1)用Fe做電極的原因?yàn)開___________________________________________________。 (2)在陰極附近溶液 pH 升高的原因是(用電極反應(yīng)解釋)__________________，溶液中同時生成的沉淀還有________。 解析：(1)用鐵做陽極，反應(yīng)中生成Fe2＋，提供還原劑。 (2)陰極 H＋ 得電子生成 H2，隨著電解的進(jìn)行，溶液的 pH逐漸增大，溶液中還會生成 Fe(OH)3 沉淀。 答案：(1)陽極反應(yīng)為： Fe－2e－===Fe2＋，提供還原劑Fe2＋ (2)2H＋＋2e－===H2↑，使溶液中c(OH－)＞c(H＋) Fe(OH)3 11．(12分)如圖所示，E為沾有Na2SO4溶液的濾紙，并加入幾滴酚酞。A、B分別為Pt片，壓在濾紙兩端，R、S為電池的電極。M、N是用多微孔的Ni作電極材料，它在堿溶液中可以視為惰性電極。G為電流計(jì)，K為開關(guān)。C、D和電解池中都充滿濃KOH溶液。若在濾紙中央點(diǎn)上一滴紫色的KMnO4溶液，K打開，接通電源一段時間后，C、D中有氣體產(chǎn)生。 (1)外電源的正、負(fù)極分別是R為 ______，S為 ______。 (2)A附近溶液的現(xiàn)象是 ________________________，B附近發(fā)生的電極反應(yīng)式為 ____________________。 (3)濾紙上的紫色點(diǎn)向哪方移動： ________(填“A”或“B”)。 (4)當(dāng)C、D里的氣體產(chǎn)生到一定量時，切斷外電源并接通開關(guān)K，經(jīng)過一段時間，C、D中氣體逐漸減少，C中的電極為 ________(填“正”或“負(fù)”)極，有關(guān)的電極反應(yīng)式為 ________________________________。 解析：(1)C、D產(chǎn)生氣體的體積是不相同的，由此可以判斷C端的氣體是氫氣，D端產(chǎn)生的氣體是氧氣，所以確定R為負(fù)極而S端是正極。 (2)因?yàn)镈端放氧氣，N端為陽極，A端為陰極，吸引陽離子，陽離子放電2H＋＋2e－===H2↑，因?yàn)殡娊馄茐牧怂碾婋x平衡，所以，此處OH－濃度增大，溶液顯紅色。而在B端OH－放電，其反應(yīng)為：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。 (3)因?yàn)锽端是陽極，所以高錳酸根離子向B端移動，而顯示紫色。 (4)當(dāng)C、D里的氣體產(chǎn)生到一定量時，切斷外電源并接通開關(guān)K，此時裝置變?yōu)槿剂想姵亍＝?jīng)過一段時間，C、D中氣體逐漸減少，氫氣和氧氣反應(yīng)生成水，在堿性條件下，C中氫氣發(fā)生氧化反應(yīng)，電極方程式為：2H2＋4OH－－4e－===4H2O。 答案：(1)負(fù)極　正極　(2)A附近的溶液變?yōu)榧t色(或顏色變淺)　4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ (3)B　(4)負(fù)極　2H2＋4OH－－4e－===4H2O