2019版高中化学第四章电化学基础第3节电解池课时作业新人教版选修4.doc

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1、1第四章 第三节 电解池基 础 巩 固1欲在金属表面镀银，应把镀件挂在电镀池的阴极。下列各组中，选用的阳极金属和电镀液均正确的是( B )AAg 和 AgCl 溶液 BAg 和 AgNO3溶液CFe 和 AgNO3溶液 DPt 和 Ag2SO4溶液解析：电镀槽中，要求镀件作阴极，可用镀层金属作阳极，电镀液通常采用含有镀层金属离子的盐溶液，A、D 项中 AgCl 和 Ag2SO4均为沉淀，只有 B 项符合要求。2某同学为了使反应 2HCl2Ag= =2AgClH 2能进行，设计了如下所示的四个实验方案，你认为可行的方案是( C )解析：由题意知，以盐酸作电解质溶液，Ag 作阳极，设计成电解池可实

2、现该反应。3(2018山东潍坊)电解法可提纯含有某些含氧酸根杂质的粗 KOH 溶液，其工作原理如图所示。下列有关说法不正确的是( C )A阳极反应为 4OH4e =2H2OO 2B通电后阴极区附近溶液 pH 会增大C纯净的 KOH 溶液从 a 出口导出DK 通过交换膜从阳极区移向阴极区解析：A、电解过程相当于电解水，阳极反应式为：4OH 4e =2H2OO 2，故 A 正确；B、电解时阴极电极反应为：4H 4e =2H2，氢离子浓度减小，氢氧根浓度增大，溶液的 pH 增大，故 B 正确；C、在 b 电极附近产生氢氧根离子，钾离子向 b 电极移动，所以除去杂质后氢氧化钾溶液从液体出口 b 导出，

3、故 C 错误；D、用氯化钾制备氢氧化钾时，阴极上氢离子放电，阳极上氯离子放电，K 通过交换膜从阳极区移向阴极区，故 D 正确；故选 C。4(2017广东湛江一中高二月考)利用电解法可将含有 Fe、Zn、Ag、Pt 等杂质的粗2铜提纯，下列叙述正确的是( D )A电解时以精铜作阳极B电解时阴极发生氧化反应C粗铜连接电源负极，其电极反应式是 Cu2e =Cu2D电解后，电解槽底部会形成含少量 Ag、Pt 等金属的阳极泥解析：电解精炼铜时，粗铜应作阳极，精铜作阴极，故 A 错误；阳极与电池的正极相连，发生氧化反应，阴极与电池的负极相连，发生还原反应，故 B 错误；粗铜连接电源的正极，发生氧化反应，故

4、 C 错误；金属的活动性顺序为 ZnFeCuAgPt，因此 Ag、Pt 不会放电，以单质形式在阳极附近沉积下来，故 D 正确。5在水中加入等物质的量的 Ag 、Pb 2 、Na 、SO 、NO 、Cl ，该溶液放在用惰24 3性材料作电极的电解槽中，通电片刻，则氧化产物与还原产物的质量之比为( C )A35.5108 B16207C81 D10835.5解析：所得溶液为 NaNO3的水溶液，通电后，水电离产生的 OH 、H 在两极上反应，氧化产物为 O2，还原产物为 H2，其质量之比为 32(22)81。6将两个铂电极插入 500 mL CuSO4(aq)中进行电解，通电一段时间后，某一电极上

5、增重 0.064 g(设电解时无 H2放出，且不考虑水解和溶液体积的变化)，此时溶液中氢离子的物质的量浓度约为( B )A110 3 molL1 B410 3 molL1C210 3 molL1 D110 7 molL1解析：由于最后溶液的 H 主要由电解 CuSO4溶液产生，所以要计算 c(H )，可依据电解的离子方程式 2Cu2 2H 2O 2CuO 24H 进行解题。题中电极增重= = = = =通 电 0.064 g 必为阴极反应生成 Cu 所致，即 n(Cu)0.064 g64 gmol1 0.001 0 mol，然后依据离子方程式中各物质之间的化学计量数之比，求出生成的 c(H )

6、。2Cu2 2H 2O 2CuO 24H = = = = =通 电 2 mol 4 mol0.001 0 mol c(H )0.50 Lc(H ) 4.010 3 molL1 。4 mol0.001 0 mol2 mol0.50 L7用如图所示装置除去含 CN 、Cl 废水中的 CN 时，控制溶液 pH 为 910，阳极产生的 ClO 将 CN 氧化为两种无污染的气体。下列说法不正确的是( D )3A用石墨作阳极，铁作阴极B阳极的电极反应式：Cl 2OH 2e =ClO H 2OC阴极的电极反应式：2H 2O2e =H22OH D除去 CN 的反应：2CN 5ClO 2H =N22CO 25C

7、l H 2O解析：A阳极要产生 ClO ，则铁只能作阴极，不能作阳极，否则就是铁失电子，A正确；B阳极是 Cl 失电子产生 ClO ，电极反应式为 ：Cl 2OH 2e =ClO H2O，B 正确；C阴极是 H 产生 H2，碱性溶液，故阴极的电极反应式为：2H 2O2e =H22OH ，C 正确；D溶液为碱性，方程式应为2CN 5ClO H 2O=N2 2CO25Cl 2OH 。选 D。8(2018山东潍坊)电解在化工生产、金属冶炼及科学研究等方面有重要应用。(1)工业上用电解熔融氧化铝的方法来制取金属铝。纯净氧化铝的熔点很高(约 2 045)，在实际生产中，通过加入助熔剂冰晶石(Na 3Al

8、F6) 在 1 000左右就可以得到熔融体。写出电解时阳极的电极反应式：_2O 2 4e =O2_。电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是_石墨电极被阳极上产生的氧气氧化_。(2) 电解食盐水是氯碱工业的基础。电解所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去 Mg2 和 Ca2 ，要加入的试剂分别为_NaOH_、_Na 2CO3_。电解时，阴极反应的主要产物是_NaOH 和 H2_。电解时用盐酸控制阳极区的 pH 在 23，用必要的文字和反应方程式说明原因：_Cl2H 2OHCl HClO，增大 H 和 Cl 浓度，抑制氯气与水的反应，减少氯气的损失_。(3)Cu2O 是半导体材料，工业上常用电解

9、法制取。电解装置如下图所示。4电解装置中采用离了交换膜控制阳极区 OH 的浓度而制备纳米 Cu2O。该离子交换膜是_阴_(填“阴”或“阳”)离子交换膜，阳极生成 Cu2O 的电极反应式为_2Cu2e 2OH =Cu2O H2O_。解析：(1)由电解装置可知，阳极上氧离子失去电子，电极反应 2O2 4e =O2 ；阳极上产生氧气，石墨电极被阳极上产生的氧气氧化，故电解过程中作阳极的石墨易消耗。(2)食盐溶液中混有 Mg2 和 Ca2 ，可以利用过量 NaOH 溶液除去 Mg2 ，利用过量Na2CO3溶液除去 Ca2 ；电解时，阴极反应 2H2O2e =2OH H 2，阴极反应的主要产物是 NaO

10、H 和 H2；电解时用盐酸控制阳极区的 pH 在 23，用必要的文字和反应方程式说明原因：Cl 2H 2OHCl HClO，增大 H 和 Cl 浓度，抑制氯气与水的反应，减少氯气的损失。(3)用阴离子交换膜控制电解液中控制阳极区 OH 的浓度而制备纳米 Cu2O。在电解池中，当阳极是活泼电极时，该电极本身发生失电子得还原反应，在碱性环境下，金属铜失去电子的电极反应为 2Cu2e 2OH =Cu2OH 2O。9某课外活动小组的同学用如图装置进行实验，C、D、E、F 均为石墨电极，一段时间后在 C 电极表面有铜析出，试回答下列问题。(1)A 为电源的_负_极；(2)E 的电极反应式为：_2H 2e

11、 =H2_；(3)若甲、乙装置中的 C、D、E、F 电极均只有一种单质生成时，对应单质的物质的量之比为_2122_；(4)在常温下，现用丙装置给铁镀铜，则 H 电极材料应该是_铜_，当丙中铁表面析出铜的质量为 3.2 g 时，乙中溶液的 c(OH )为_0.1_molL 1 _(假设溶液体积为 1 L，且饱和食盐水足量)；(5)已知甲中硫酸铜溶液足量，在电解一段时间后向甲中加入适量_CuO 或 CuCO3固体_可以使溶液恢复到原来的浓度。解析：(1)由已知 C 电极表面有铜析出，则 C 电极发生的电极反应为：5Cu2 2e =Cu，则 C 为阴极，从而得知：A 为负极，B 为正极，D、F 均为

12、阳极，E 为阴极。(2)由(1)可得知 E 为阴极，又知乙装置中的溶液为饱和食盐水，溶液中存在Na 、Cl 、H 和 OH ，由放电顺序可知 E 的电极反应为：2H 2e =H2。(3)由前面分析可知 D 为阳极，则其电极反应式为：4OH 4e =O22H 2O；F 为阳极，其电极反应式为：2Cl 2e =Cl2，装置为三个电解池串联，因此各个电极上得失电子数目与线路中转移电子数均相同。假设线路中转移了 2 mol 电子，则由以上电极反应式可知 C、D、E、F 电极上分别会产生 1 mol 铜、0.5 mol 氧气、1 mol 氢气、1 mol 氯气，其物质的量之比为：2122。(4)H 电极

13、与电源的正极相连，则 H 为电镀池的阳极，其电极材料应为镀层金属，即为铜；3.2 g 铜的物质的量为 0.05 mol，又知丙中铁表面发生的反应为：Cu 2 2e =Cu，则得到 0.05 mol 铜需 0.1 mol 电子，又知 E 的电极反应为：2H 2e =H2，得到的电子也为 0.1 mol，可得以下关系：2H 2e 2 OH ，0.1 mol 0.1 mol所以反应后乙中溶液 c(OH )0.1 molL 1 。(5)由题可知甲中的电池反应为 2CuSO42H 2O 2Cu2H 2SO4O 2。则= = = = =通 电 应加入适量的 CuO 或 CuCO3固体。能 力 提 升1用惰

14、性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得溶液中加入 0.1 mol Cu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度和 pH。则电解过程中转移的电子( D )A0.1 mol B0.2 molC0.3 mol D0.4 mol解析：由电解 CuSO4溶液的化学方程式2CuSO42H 2O 2CuO 22H 2SO4知，电解过程中只析出 Cu 和放出 O2，故= = = = =电 解 电解后加入 CuO 就可以复原。但本题提示加入 0.1 mol Cu(OH)2可以复原，说明电解过程中不仅有 CuSO4被电解，还有 H2O 被电解。0.1 mol Cu(OH)2相当于 0.1 mol CuO

15、 和 0.1 mol H2O，由电子守恒 0.1 mol CuO0.1 mol Cu0.2 mol e ，0.1 mol H2O0.1 mol H20.2 mol e ，即共计 0.4 mol e 。2关于下列四个装置图的说法，正确的是( D )6A装置中阴极处产生的气体能够使湿润的淀粉 KI 试纸变蓝B装置中待镀铁制品应与电源正极相连C装置中电子由 b 极流向 a 极D装置中的离子交换膜可以避免生成的 Cl2与 NaOH 溶液反应解析：A 项，电极反应式分别为阳极：2Cl 2e =Cl2，阴极：Cu 2 2e =Cu，阳极产生的 Cl2能使湿润的淀粉 KI 试纸变蓝；B 项，电镀装置中待镀铁

16、制品(镀件)应与电源负极相连接；C 项，氢氧燃料电池工作时，负极上通入的 H2失电子，电子由 a 极流向 b极；D 项，氯碱工业中阳极产生 Cl2，阴极附近溶液中生成 NaOH，为防止 Cl2与 NaOH 发生反应 Cl22NaOH= =NaClNaClO H 2O，工业上常采用离子交换膜法电解装置。3按图所示实验，若 x 轴表示流入阴极的电子的物质的量，则 y 轴可表示( D ) c(Ag ) c(NO ) a 棒的质量 b 棒的质量 溶液的 pH 3A BC D解析：本题考查电镀知识，阳极：Age =Ag ，b 棒质量减小；阴极：Ag e =Ag，a 棒质量增大，电解质溶液浓度不变，故选

17、D。4(2017聊城市第三次模拟)用石墨作电极电解 KCl 和 CuSO4(等体积混合)混合溶液，电解过程中溶液 pH 随时间 t 的变化如图所示，下列说法正确的是( B )7Aab 段 H 被还原，溶液的 pH 增大Bcd 段相当于电解水Cc 点时加入适量 CuCl2固体，电解液可恢复原来浓度D原溶液中 KCl 和 CuSO4的物质的量浓度之比为 21解析：用惰性电极电解等体积的 KCl 和 CuSO4混合溶液，阴极离子放电顺序是Cu2 H ，阳极上离子放电顺序是 Cl OH ，电解过程中分三段：第一阶段：阳极上电极反应式为 2Cl 2e =Cl2 、阴极电极反应式为 Cu2 2e =Cu，

18、铜离子浓度减小，水解得到氢离子浓度减小，溶液 pH 上升；第二阶段：阳极上电极反应式为4OH 4e =2H2OO 2，阴极反应先发生 Cu2 2e =Cu，反应中生成硫酸，溶液 pH降低；第三阶段：阳极电极反应式为 4OH 4e =2H2OO 2、阴极电极反应式为2H 2e =H2，实质是电解水，溶液中硫酸浓度增大，pH 继续降低。Aab 段由于铜离子浓度减小，水解得到氢离子浓度减小，溶液 pH 上升，铜离子为被还原，A 错误；B由上述分析可知，cd 段相当于电解水，B 正确；C电解至 c 点时，溶液中溶质为硫酸、硫酸钾，往电解液中加入适量 CuCl2固体，不能使电解液恢复至原来的浓度，C 错

19、误；D图象中具体数量关系未知，不能计算原混合溶液中 KCl 和 CuSO4的浓度之比，D 错误，答案选B。5如图 X 为电源，Y 为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸，滤纸中央滴有一滴 KMnO4溶液，通电后 Y 中央的紫红色色斑向 d 端扩散。下列判断正确的是( A )A滤纸上 c 点附近会变红色BCu 电极质量减小，Pt 电极质量增大C烧杯中溶液的 pH 增大D烧杯中 SO 向 Cu 电极定向移动24解析：由图可知，该装置为电解装置，由通电后 Y 中央的紫红色色斑向 d 端扩散知，d 为阳极(MnO 向阳极移动)，b 为电源的正极，a 为电源的负极。Y 为浸透饱和食盐水和 4酚酞试液的滤纸，c

20、 点 H 放电，则 OH 浓度增大，所以滤纸上 c 点附近会变红色，故 A 项正确；Cu 电极上 Cu2 得到电子生成 Cu，Pt 电极上 OH 失去电子，故 Cu 电极质量增大，Pt电极质量不变，B 项错误；Pt 电极上 OH 失去电子，故烧杯中溶液的 pH 减小，C 项错误；Cu 电极为阴极，Pt 电极为阳极，烧杯中 SO 向 Pt 电极定向移动，D 项错误。2486金属镍有广泛的用途，粗镍中含有少量 Fe、Zn、Cu、Pt 等杂质，可用电解法制备高纯度的镍(已知：氧化性 Fe2 c(H )_。(4)_不能_(填“能”或“不能”)改用石墨电极，原因是_用石墨作电极无 Fe2 产生，不能还原 Cr2O _。27解析：本题除 Cr 的思路：Cr 2O Cr3 Cr(OH)3。电解时阳极被氧化而27 还 原 剂 OH 生成 Fe2 ，Fe 2 显然为还原剂，将 Cr2O 还原为 Cr3 ，本身被氧化为 Fe3 ，该反应的27离子方程式为：Cr 2O 6Fe 2 14H =2Cr3 6Fe 3 7H 2O，反应中消耗了 H ，另外27阳极 H 放电生成 H2，会使溶液中的 OH 浓度增大，完成了工业废水从弱酸性到碱性的转变，进而发生了如下的离子反应：Cr 3 3OH =Cr(OH)3，Fe 3 3OH =Fe(OH)3，即铬被除去。