2019-2020年高二人教版化學(xué)選修4練習(xí)冊(cè)：4.3.2電解原理的應(yīng)用.doc

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2019-2020年高二人教版化學(xué)選修4練習(xí)冊(cè)：4.3.2電解原理的應(yīng)用 　　　知識(shí)點(diǎn)一　電解飽和食鹽水 1．圖L439中能驗(yàn)證氯化鈉溶液(含酚酞)電解產(chǎn)物的裝置是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　 A　　　　　　　　　　　B 　　　　 C　　　　　　　　　　　D 圖L439 2．某學(xué)生想制作一種家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器，用石墨作電極電解飽和NaCl溶液。通電時(shí)，為使Cl2被完全吸收，制得有較強(qiáng)殺菌能力的消毒液，設(shè)計(jì)了如圖L4310所示的裝置，則對(duì)電源電極名稱和消毒液的主要成分判斷正確的是(　　) 圖L4310 A．a(chǎn)為正極，b為負(fù)極；NaClO和NaCl B．a(chǎn)為負(fù)極，b為正極；NaClO和NaCl C．a(chǎn)為陽(yáng)極，b為陰極；HClO和NaCl D．a(chǎn)為陰極，b為陽(yáng)極；HClO和NaCl 　　　知識(shí)點(diǎn)二　電鍍、電解精煉銅、電冶金 3．依據(jù)圖L4311判斷，下列敘述正確的是(　　) 圖L4311 A．Ⅰ是原電池，Ⅱ是電鍍裝置 B．Ⅰ、Ⅱ裝置中鋅極上均發(fā)生氧化反應(yīng) C．Ⅱ、Ⅲ裝置中，銅極均發(fā)生氧化反應(yīng)而溶解 D．Ⅱ、Ⅲ裝置中Cu2＋濃度基本不變 4．下列關(guān)于銅電極的敘述正確的是(　　) A．銅鋅原電池中銅是負(fù)極 B．用電解法精煉銅時(shí)粗銅作陰極 C．在鍍件上電鍍銅時(shí)可用金屬銅作陽(yáng)極 D．電解稀硫酸制H2、O2時(shí)銅作陽(yáng)極 5．海水提鎂的最后一步是將氯化鎂電解獲取金屬鎂，下列有關(guān)該電解過(guò)程的敘述中，正確的是(　　) A．兩個(gè)電極必須都用惰性電極 B．陽(yáng)極可以用金屬電極，陰極必須是惰性電極 C．電解熔融狀態(tài)的氯化鎂 D．電解氯化鎂的水溶液 6．按如圖L4312所示實(shí)驗(yàn)，若x軸表示流入陰極的電子的物質(zhì)的量，則y可表示(　　) ①c(Ag＋)　②c(NO)?、踑棒的質(zhì)量?、躡棒的質(zhì)量?、萑芤旱膒H 圖L4312 A．①③ B．③④ C．①②④ D．①②⑤ 　　　知識(shí)點(diǎn)三　 有關(guān)電解的計(jì)算 7．Cu2O是一種半導(dǎo)體材料，基于綠色化學(xué)理念設(shè)計(jì)的制取Cu2O的電解池示意圖如圖L4313所示，電解總反應(yīng)為2Cu＋H2OCuO2＋H2↑。下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖L4313 A．石墨電極上產(chǎn)生氫氣 B．銅電極發(fā)生還原反應(yīng) C．銅電極接直流電源的負(fù)極 D．當(dāng)有0.1 mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，有0.1 mol Cu2O生成 8．用鉑作電極電解某種溶液，通電一段時(shí)間后，溶液的pH變小，并且在陽(yáng)極得到0.56 L氣體，陰極得到1.12 L氣體(兩種氣體均在相同條件下測(cè)定)。由此可知溶液可能是(　　) A．稀鹽酸 B．KNO3溶液 C．CuSO4溶液 D．稀硫酸 9．電解CuCl2溶液時(shí)，如果陰極上有1.6 g銅析出，則陽(yáng)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 10．在外界提供相同電量的條件下，Cu2＋和Ag＋分別按Cu2＋＋2e－===Cu和Ag＋＋e－===Ag在電極上放電，析出銅的質(zhì)量為1.92 g，則析出銀的質(zhì)量為(　　) A．1.62 g B．6.48 g C．3.24 g D．12.96 g 11．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，用鐵作陽(yáng)極 B．電解法精煉粗銅，用純銅作陰極 C．電解飽和食鹽水制燒堿，用涂鎳碳鋼網(wǎng)作陰極 D．在鍍件上電鍍鋅，用鋅作陽(yáng)極 12．用惰性電極電解一定濃度的硫酸銅溶液，通電一段時(shí)間后，向所得的溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2后恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH。則電解過(guò)程中轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為(　　) A．0.1 mol B．0.2 mol C．0.3 mol D．0.4 mol 13．把兩支惰性電極插入500 mL AgNO3溶液中，通電電解。當(dāng)電解液的pH從6.0變?yōu)?.0時(shí)(設(shè)電解時(shí)陰極沒(méi)有氫氣析出，且電解液在電解前后體積變化可以忽略)，電極上應(yīng)析出銀的質(zhì)量是(　　) A．27 mg B．54 mg C．108 mg D．216 mg 14．在100 mL H2SO4和CuSO4的混合液中，用石墨作電極進(jìn)行電解，兩極上均收集到2.24 L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，則原混合液中，Cu2＋的物質(zhì)的量濃度為(　　) A．1 molL－1 B．2 molL－1 C．3 molL－1 D．4 molL－1 15．0.4 mol CuSO4和0.4 mol NaCl溶于水，配成1 L溶液，用惰性電極進(jìn)行電解，當(dāng)一個(gè)電極得到0.3 mol Cu時(shí)，另一個(gè)電極上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是(　　) A．5.6 L B．6.72 L C．1.344 L D．11.2 L 圖L4314 16．對(duì)某滴有酚酞的飽和NaCl溶液在如圖L4314裝置中進(jìn)行電解，回答下列問(wèn)題： (1)C極現(xiàn)象為_(kāi)___________________，F(xiàn)e極(含其周圍的溶液)現(xiàn)象為_(kāi)_______________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)若電解一段時(shí)間以后，將電源反接，C極電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________________________________________________________， 溶液中可以觀察到的現(xiàn)象是________________________________________________________________________， 再向該溶液中通入O2，又會(huì)觀察到的現(xiàn)象是________________________________________________________________________。 圖L4315 17．圖L4315中的A為直流電源，B為浸透飽和氯化鈉溶液和酚酞試液的濾紙，C為電鍍槽，接通電路后，發(fā)現(xiàn)B上的c點(diǎn)顯紅色。請(qǐng)?zhí)羁眨? (1)電源A中a為_(kāi)_______極。 (2)濾紙B上發(fā)生的總反應(yīng)方程式為 ________________________________________________________________________。 (3)欲在電鍍槽中實(shí)現(xiàn)鐵上鍍鋅，接通K點(diǎn)，使c、d兩點(diǎn)短路，則電極e上發(fā)生的反應(yīng)為_(kāi)_______________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， 電極f上發(fā)生的反應(yīng)為_(kāi)_______________________________________________________________________， 槽中盛放的電鍍液可以是________________或________(只要求填兩種電解質(zhì)溶液)。 圖L4316 18．某課外活動(dòng)小組用如圖L4316裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，試回答下列問(wèn)題。 (1)若開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)K與a連接，則B極的電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________________________________________________________。 (2)若開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)K與b連接，則B極的電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________________________________________________________， 總反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 有關(guān)上述實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是(填序號(hào))________。 ①溶液中Na＋向A極移動(dòng)?、趶腁極處逸出的氣體能使?jié)駶?rùn)的KI淀粉試紙變藍(lán)?、鄯磻?yīng)一段時(shí)間后加適量鹽酸可恢復(fù)到電解前電解質(zhì)的濃度?、苋魳?biāo)準(zhǔn)狀況下B極產(chǎn)生2.24 L 氣體，則溶液中轉(zhuǎn)移0.2 mol電子 (3)該小組同學(xué)認(rèn)為，如果模擬工業(yè)上離子交換膜法制燒堿的方法，那么可以設(shè)想用如圖L4317裝置電解硫酸鉀溶液來(lái)制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鉀。 圖L4317 ①該電解槽的陽(yáng)極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 此時(shí)通過(guò)陰離子交換膜的離子數(shù)________(填“大于”“小于”或“等于”)通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的離子數(shù)。 ②制得的氫氧化鉀溶液從出口(填“A”、“B”“C”或“D”)________導(dǎo)出。 ③通電開(kāi)始后，陰極附近溶液pH會(huì)增大，請(qǐng)簡(jiǎn)述原因。 ________________________________________________________________________。 ④若將制得的氫氣、氧氣和氫氧化鉀溶液組合為氫氧燃料電池，則電池正極的電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________________________________________________________。 第2課時(shí)　電解原理的應(yīng)用 1．D　[解析] 電解飽和食鹽水時(shí)，陰極生成H2，收集時(shí)試管口向下；陽(yáng)極生成Cl2，通入淀粉碘化鉀溶液時(shí)，溶液變藍(lán)色。電子從直流電源流向電解池陰極，故正確的選項(xiàng)是D。 2．B　[解析] 電解飽和NaCl溶液的化學(xué)方程式為2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，為使Cl2被完全吸收，制得有較強(qiáng)殺菌能力的消毒液，與電源b相連的電極為陽(yáng)極，產(chǎn)生Cl2與溶液充分反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。 3．A　[解析] 仔細(xì)觀察三個(gè)裝置，Ⅰ為原電池，電極反應(yīng)式為負(fù)極(Zn)：Zn－2e－===Zn2＋，正極(Cu)：Cu2＋＋2e－===Cu；Ⅱ?yàn)殡婂兂兀姌O反應(yīng)式為陽(yáng)極(Cu)：Cu－2e－===Cu2＋，陰極(Zn)：Cu2＋＋2e－===Cu；Ⅲ為電解池，電極反應(yīng)式為陽(yáng)極(Zn)：Zn－2e－===Zn2＋，陰極Cu：Cu2＋＋2e－===Cu。 4．C　[解析] A敘述的是原電池，銅不如鋅活潑，銅應(yīng)為正極。B、C、D敘述的是電解池。電解池的陽(yáng)極發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生得到電子的還原反應(yīng)，所以精煉粗銅時(shí)，粗銅應(yīng)作為陽(yáng)極，鍍銅時(shí)銅也應(yīng)作為陽(yáng)極以提供Cu2＋，而電解稀硫酸時(shí)，如把銅作為陽(yáng)極，銅就會(huì)首先放電，陽(yáng)極就不能產(chǎn)生氧氣。 5．C　[解析] 電解MgCl2獲取金屬鎂，也就是說(shuō)鎂離子需要得電子，如果在水溶液中，水電離的氫離子會(huì)優(yōu)先得電子，因此只能在熔融狀態(tài)下進(jìn)行。在陰極發(fā)生的是鎂離子得到電子的反應(yīng)，對(duì)電極材料沒(méi)有要求，在陽(yáng)極上發(fā)生失電子的反應(yīng)，如果使用活性電極時(shí)會(huì)優(yōu)先失電子，所以陽(yáng)極必須用惰性電極。 6．D　[解析] 該裝置為電鍍池，陽(yáng)極b棒的質(zhì)量減小，陰極a棒的質(zhì)量增加，電解質(zhì)溶液的濃度和pH均保持不變。 7．A　[解析] 綠色化學(xué)倡導(dǎo)無(wú)污染過(guò)程，本題結(jié)合電化學(xué)中電解原理涉及這一理念。從反應(yīng)中得知Cu在通電時(shí)失電子在陽(yáng)極放電，發(fā)生氧化反應(yīng)，另一電極(石墨)作陰極，發(fā)生還原反應(yīng)：2H＋＋2e－===H2↑，相應(yīng)的CuCu2O，轉(zhuǎn)移0.1 mol電子生成0.05 mol Cu2O，故B、C、D項(xiàng)錯(cuò)。 8．D　[解析] 陽(yáng)極與陰極產(chǎn)生的氣體體積比為＝＝，相當(dāng)于電解水，pH變小說(shuō)明電解了含氧酸。 9．B　[解析] 陰極反應(yīng)式：Cu2＋＋2e－===Cu，陽(yáng)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。 10．B　[解析] 電解過(guò)程中，電極上析出金屬的質(zhì)量與電子轉(zhuǎn)移數(shù)量成正比，析出1 mol銅需轉(zhuǎn)移2 mol電子，析出1 mol銀需轉(zhuǎn)移1 mol電子，外界提供電量相同時(shí)Cu～2Ag, ＝，x＝6.48 g。 11．A　[解析] A錯(cuò)，用C作陽(yáng)極；B正確，粗銅作陽(yáng)極，純銅作陰極；C正確，用涂鎳碳鋼網(wǎng)作陰極；D正確，鍍件作陰極，Zn作陽(yáng)極，選A。 12．D　[解析] 由電解CuSO4溶液的反應(yīng)的化學(xué)方程式2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4知，電解過(guò)程中只析出Cu和放出O2，故電解后加入CuO就可以復(fù)原。但本題提示加入0.1 mol Cu(OH)2可以復(fù)原，說(shuō)明電解過(guò)程中不僅有CuSO4被電解，還有H2O被電解。0.1 mol Cu(OH)2相當(dāng)于0.1 mol CuO和0.1 mol H2O，由電子守恒0.1 mol CuO～0.1 mol Cu～0.2 mol e－，0.1 mol H2O～0.1 mol H2～0.2 mol e－，共計(jì)0.4 mol e－。 13．B　[解析] 由電子守恒知，e－～OH－～H＋～Ag，所以n(Ag)＝n(H＋)。AgNO3溶液電解后產(chǎn)生酸，產(chǎn)生的H＋的物質(zhì)的量可由pH差來(lái)計(jì)算：pH從6.0變?yōu)?.0，即c(H＋)＝10－3 molL－1－10－6 molL－1≈10－3 molL－1。 所以n(Ag)＝n(H＋)＝10－3 molL－10.5 L＝510－4 mol，m(Ag)＝n(Ag)M＝510－4 mol108 gmol－1＝0.054 g，即54 mg。 14．A　[解析] 分析電解H2SO4、CuSO4的混合液時(shí)陰、陽(yáng)兩極的電極反應(yīng)可知，兩極產(chǎn)生的氣體為H2、O2各0.1 mol，O2是由OH－失去0.4 mol電子而得到，H2是由H＋得到0.2 mol電子而生成。由得失電子守恒知，還有0.2 mol電子是Cu2＋得到的，故Cu2＋的物質(zhì)的量是0.1 mol，則Cu2＋的物質(zhì)的量濃度為＝1 molL－1。 15．A　[解析] 陰極有Cu2＋與H＋，Cu2＋放電，有0.3 mol Cu析出時(shí)，則得到0.32＝0.6 mol e－，陽(yáng)極有Cl－、OH－，Cl－放電失去0.4 mol電子，則OH－放電失去0.2 mol電子，生成0.2 mol Cl2和0.05 mol O2，生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為(0.2＋0.05)mol22.4 L/mol＝5.6 L。 16．(1)有黃綠色氣體生成 有無(wú)色氣體生成且電極附近的溶液變紅 (2)2H＋＋2e－===H2↑　有白色沉淀生成　白色沉淀迅速變成灰綠色最后變成紅褐色 [解析] (1)如圖連接時(shí)，陽(yáng)極為惰性電極，Cl－放電；陰極為H＋放電，打破了水的電離平衡，故陰極區(qū)OH－濃度增大，呈堿性。(2)反接時(shí)，陽(yáng)極為活潑電極，F(xiàn)e溶解，與溶液中的OH－反應(yīng)生成沉淀，通入O2以后，發(fā)生反應(yīng)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。 17．(1)正 (2)2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH (3) Zn－2e－===Zn2＋　Zn2＋＋2e－===Zn　ZnSO4溶液　Zn(NO3)2溶液 [解析] (1)根據(jù)c點(diǎn)酚酞變紅，則該極的反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑，即該極為陰極，與電源的負(fù)極相連，所以a是正極。(2)濾紙B上發(fā)生的總反應(yīng)方程式為2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH。(3)c、d兩點(diǎn)短路后，e為陽(yáng)極，反應(yīng)為Zn－2e－===Zn2＋，陰極上鍍鋅，則陰極反應(yīng)為Zn2＋＋2e－===Zn，電解液用含鍍層離子的電解質(zhì)溶液，所以可用ZnSO4溶液或Zn(NO3)2溶液等。 18．(1)Fe－2e－===Fe2＋ (2)2H＋＋2e－===H2↑　2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－　② (3)①4OH－－4e－===2H2O＋O2↑　小于 ②D ③H＋在陰極附近放電，引起水的電離平衡向右移動(dòng)，使c(OH－)＞c(H＋) ④O2＋2H2O＋4e－===4OH－ [解析] (1)開(kāi)關(guān)K與a相連，裝置構(gòu)成原電池，F(xiàn)e失去電子，作原電池負(fù)極。 (2)開(kāi)關(guān)K與b相連，裝置構(gòu)成電解NaCl溶液的電解池，B為電解池的陰極，溶液中的H＋在B極放電生成H2。電解過(guò)程中Na＋應(yīng)該向陰極B移動(dòng)；A極產(chǎn)生的氣體為Cl2，Cl2能將I－氧化為I2，I2遇淀粉變藍(lán)；根據(jù)電解反應(yīng)：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，電解一段時(shí)間后若加入鹽酸會(huì)增加H2O的質(zhì)量，應(yīng)通入HCl氣體使其恢復(fù)到電解前電解質(zhì)的濃度；若標(biāo)準(zhǔn)狀況下B極產(chǎn)生2.24 L 氣體，即0.1 mol H2，則有0.2 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，但在溶液中轉(zhuǎn)移的不是電子，而是離子。 (3)①溶液中的OH－在陽(yáng)極失電子產(chǎn)生O2：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，所以在B口放出O2，從A口導(dǎo)出H2SO4。溶液中的H＋在陰極得到電子產(chǎn)生H2：2H＋＋2e－===H2↑，則從C口放出H2，從D口導(dǎo)出KOH溶液。因SO通過(guò)陰離子交換膜，K＋通過(guò)陽(yáng)離子交換膜，所以通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的離子數(shù)大于通過(guò)陰離子交換膜的離子數(shù)。O2、H2、KOH溶液構(gòu)成燃料電池時(shí)，O2在電池正極放電：O2＋4e－＋2H2O===4OH－。