2016_2017学年高中化学第4章电化学基础第3节电解池第2课时电解原理的应用学业分层测评新人教版选修.docx

电解原理的应用(建议用时：45分钟)学业达标1下列关于铜电极的叙述中，正确的是()A铜锌原电池中铜是正极B用电解法精炼粗铜时粗铜作阴极C在镀件上电镀铜时可用金属铜作阴极D电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极【解析】本题主要考查了原电池、电解池的区别。A叙述的是原电池，铜不如锌活泼，铜应为正极。B、C、D叙述的是电解池。电解池的阳极发生失去电子的氧化反应，阴极发生得到电子的还原反应，所以精炼粗铜时，粗铜应作为阳极，镀铜时铜也应作为阳极以提供Cu2，而电解稀硫酸时，如把铜作为阳极，铜就会首先放电，阳极就不能产生氧气。故选A。【答案】A2下列金属只能用电解法冶炼获得的是()ANaBCuCFeDAu【解析】Cu、Fe用热还原法获取，Au用富集获取；2NaCl(熔融)2NaCl2。【答案】A3(2016郑州高二检测)某同学组装了如图所示的电化学装置，电极为Zn，其他电极均为Cu，则下列说法正确的是()A电子移动：电极电极电极电极B电极发生还原反应C电极逐渐溶解D电极的电极反应：Cu2e=Cu2【解析】左池为原电池，右池为电解池。A项，电子不能通过电解质溶液，即不能实现电极电极；B项，电极 发生氧化反应：Zn2e=Zn2；C项，电极：Cu22e=Cu。【答案】D4金属镍有广泛的用途，粗镍中含有少量的Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，用电解法制备高纯度的镍，下列叙述中正确的是()A阳极发生还原反应，其电极反应式为：Ni22e=NiB电解过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量相等C电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2和Zn2D电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt【解析】本题为“电解精炼铜”的迁移应用，A项，阳极应发生氧化反应。C项，溶液中的阳离子主要为Ni2，根据金属原子的还原性和金属阳离子的氧化顺序，阳极反应为Zn2e=Zn2，Fe2e=Fe2，Ni2e=Ni2，Cu、Pt在该条件下不失电子，阴极反应为Ni22e=Ni，Fe2、Zn2在该条件下不得电子。比较两电极反应，因Zn、Fe、Ni的相对原子质量不等，当两极通过相同的电量时，阳极减少的质量与阴极增加的质量不等。【答案】D5关于电解氯化钠水溶液(铁作阴极、石墨作阳极)，下列叙述正确的是 ()A若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈无色B若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕黄色C电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠D电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性【解析】电解食盐水时发生的反应：阳极：2Cl2e=Cl2阴极：2H2e=H2总反应：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2对照分析选项，C错误；阳极附近的溶液中会溶有少量的Cl2，滴加KI溶液后发生反应：Cl22I=I22Cl，溶液呈棕黄色，B正确；阴极附近产生大量的OH，滴加酚酞后变红色，A错误；电解后生成NaOH，溶液呈碱性，D错误。【答案】B6(2016长沙高二检测)某学生按右图装置进行实验，下列说法不正确的是()AA池为原电池，B池为电解池B石墨棒C2为阴极，电极反应式为2H2e=H2C石墨棒C1附近可观察到溶液呈红色D当C2极析出224 mL气体(标准状况)时，锌电极的质量减少0.65 g【解析】C2极附近溶液呈碱性，使酚酞显红色。【答案】C7某兴趣小组设计如下图微型实验装置。实验时，先断开K2，闭合K1，两极均有气泡产生；一段时间后，断开K1，闭合K2，发现电流表A指针偏转。下列有关描述正确的是()A断开K2，闭合K1时，总反应的离子方程式为：2H2ClCl2H2B断开K2，闭合K1时，石墨电极附近溶液变红C断开K1，闭合K2时，铜电极上的电极反应式为：Cl22e=2ClD断开K1，闭合K2时，石墨电极作正极【解析】解答本题时应特别注意，金属Cu在电解池和原电池中作何种电极。当断开K2，闭合K1时为电解池，由于两极都有气泡冒出，故相当于惰性电极电解饱和食盐水，故铜作阴极而石墨作阳极，阳极反应为2Cl2e=Cl2，电池总反应的离子方程式为2Cl2H2OH2Cl22OH，A、B都错；当断开K1，闭合K2时组成原电池，铜作负极而石墨作正极，故C错而D正确。【答案】D8用惰性电极电解硫酸铜溶液，整个过程转移电子的物质的量与产生气体总体积的关系如图所示(气体体积均在相同状况下测定)。欲使溶液恢复到起始状态，可向溶液中加入()A0.1 mol CuOB0.1 mol CuCO3C0.1 mol Cu(OH)2D0.05 mol Cu2(OH)2CO3【解析】根据图像和电解原理，OP段电解反应的化学方程式为：2CuSO42H2O2CuO22H2SO4，PQ段电解反应的化学方程式为：2H2O2H2O2，所以溶液中应加入CuO：0.1 mol，H2O：0.05 mol，分析四个选项，加入0.05 mol Cu2(OH)2CO3合适。【答案】D9用惰性电极电解一定浓度的CuSO4溶液时，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.2 mol Cu2(OH)2CO3后恰好恢复到原电解前的浓度和pH(不考虑二氧化碳的溶解)，则电解过程中转移的电子的物质的量为()A0.4 molB0.8 molC1.2 molD1.6 mol【解析】加入0.2 mol Cu2(OH)2CO3使溶液恢复，相当于加入0.4 mol CuO和0.2 mol H2O，这说明CuSO4电解完后，又继续电解生成的H2SO4溶液。加入0.4 mol CuO，说明电解时转移0.8 mol电子，加入0.2 mol H2O，说明电解时转移0.4 mol电子，共转移1.2 mol电子。【答案】C10下图中的A为直流电源，B为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸，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中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，则该极的反应为：2H2e=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：2NaCl2H2O电解,H2Cl22NaOH。(3)c、d两点短路后，e为阳极，反应为：Zn2e=Zn2，阴极上镀锌，则阴极反应为Zn22e=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)2NaCl2H2O电解,H2Cl22NaOH(3)Zn2e=Zn2Zn22e=ZnZnSO4溶液Zn(NO3)2溶液11(2016沈阳高二检测)如图所示，U形管内盛有100 mL 的溶液，按要求回答下列问题：(1)打开K2，合并K1，若所盛溶液为CuSO4溶液：则A为_极，A极的电极反应式为_。若所盛溶液为KCl溶液：则B极的电极反应式为_。(2)打开K1，合并K2，若所盛溶液为滴有酚酞的NaCl溶液，则A电极附近可观察到的现象是_，Na移向_极(填A、B)；总反应化学方程式是_。(3)如果要用电解的方法精炼粗铜，打开K1，合并K2，电解液选用CuSO4溶液，则A电极的材料应换成是_(填“粗铜”或“纯铜”)，反应一段时间后电解质溶液中Cu2的浓度将会_(填“增大”、“减小”、“不变”)。【答案】(1)负Zn2e=Zn22H2OO24e=4OH(2)A极上有气泡电极附近溶液变红A2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2(3)纯铜减少能力提升12(2015四川高考)用下图所示装置除去含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()A用石墨作阳极，铁作阴极B阳极的电极反应式：Cl2OH2e=ClOH2OC阴极的电极反应式：2H2O2e=H22OHD除去CN的反应：2CN5ClO2H=N22CO25ClH2O【解析】A若铁作阳极，则铁失电子生成Fe2，则CN无法除去，故铁只能作阴极，A项正确；B.阳极Cl放电生成ClO，Cl的化合价升高，故在阳极发生氧化反应，又已知该溶液呈碱性，B项正确；C.阳离子在电解池的阴极得电子发生还原反应，在碱性条件下，H2O提供阳离子(H)，C项正确；D.由于溶液呈碱性，故除去CN，发生的反应为2CN5ClOH2O=N22CO25Cl2OH，D项错误。【答案】D13用石墨电极电解100 mL H2SO4和CuSO4的混合溶液，通电一段时间后，两极均收集到2.24 L气体(标准状况下)，原混合溶液中Cu2的物质的量浓度为()A1 mol/LB2 mol/LC3 mol/LD4 mol/L【解析】根据题设条件，两极上电极反应式为阴极：首先Cu22e=Cu，然后2H2e=H2；阳极：4OH4e=2H2OO2。既然阴极上收集到H2，说明Cu2已完全放电，根据电子守恒，阴极上Cu2、H得电子总数应等于OH失电子总数。析出0.1 mol H2获得0.2 mol电子，析出0.1 mol O2失去0.4 mol电子，所以有0.1 mol Cu2放电，获得0.2 mol电子，c(Cu2)0.1 mol/0.1 L1 mol/L。【答案】A14把物质的量均为0.1 mol的CuCl2和H2SO4溶于水制成100 mL的混合溶液，用石墨作电极电解混合溶液，并收集两电极所产生的气体，通电一段时间后在两极收集到的气体在相同条件下体积相同，则下列叙述正确的是 ()A电路中共转移0.6NA个电子B阳极得到的气体中O2的物质的量为0.2 molC阳极质量增加3.2 gD电解后剩余溶液中硫酸的浓度为1 mol/L【解析】根据两极均产生气体知，阴极电极反应有：Cu22e=Cu和2H2e=H2，阳极电极反应有：2Cl2e=Cl2和4OH4e=O22H2O，设阴极生成x mol H2，结合n(CuCl2)0.1 mol和电子守恒得：x0.1，解得x0.2。电路中共转移电子：(0.120.22)mol0.6 mol，A正确；阳极得到的气体中含O2：0.1 mol，B错误；阳极的质量不变，C错误；电解后溶质和水均减小，其溶液的体积减小，故c(H2SO4)1 mol/L，D错误。【答案】A15下图中电极a、b分别为Ag电极和Pt电极，电极c、d都是石墨电极。通电一段时间后，在c、d两极上共收集到336 mL(标准状态)气体。回答：【导学号：29910058】(1)直流电源中，M为_极。(2)Pt电极上生成的物质是_，其质量为_g。(3)电源输出的电子，其物质的量与电极b、c、d分别生成的物质的物质的量之比为2_。(4)AgNO3溶液的浓度_(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，AgNO3溶液的pH_，硫酸的浓度_，硫酸的pH_。(5)若硫酸的质量分数由5.00%变为5.02%，则原有5.00%的硫酸_g。【解析】(1)电解5.00%的稀硫酸，实际上是电解其中的水。因此在该电解池中发生反应：2H2O2H2O2，V(H2)V(O2)21。据此可确定d极为阴极，则电源的N极为负极，M极为正极。(2)在336 mL气体中，V(H2)336 mL224 mL，为0.01 mol；V(O2)336 mL112 mL，为0.005 mol。说明电路上有0.02 mol电子转移，因此在b极(Pt、阴极)产生Ag：0.02 mol108 gmol12.16 g，即0.02 mol的Ag。(3)n(e)n(Ag)n(O2)n(H2)0.020.020.0050.01221。(4)由Ag(阳)电极、Pt(阴)电极和AgNO3溶液组成