年人教版高二化学选修4课时跟踪检测（二十一）电解原理的应用

课时跟踪检测(二十一)电解原理的应用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2．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()A．Ag和AgCl溶液 B．Ag和AgNO3溶液C．Fe和AgNO3溶液 D．Pt和Ag2SO4溶液3．将一直流电源的正、负极(电极材料为Pt)，用玻璃片分别压在一张用食盐水、碘化钾、淀粉溶液和石蕊试液浸透的滤纸上，经过一段时间后，两极附近滤纸的颜色分别是()ABCD阳极蓝白红蓝阴极白蓝蓝蓝4．用含有少量银和锌的粗铜片作阳极，纯铜片作阴极，CuSO4溶液作电解质溶液，电解一段时间后，阳极的质量减少xg，则()A．电解质溶液的质量增加xgB．阴极的质量增加xgC．阴极的质量增加ag，a>xD．阴极的质量增加bg，b<x5．(山东高考)以KCl和ZnCl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是()A．未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程B．因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系C．电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率D．镀锌层破损后即对铁制品失去保护作用6．如图甲为锌铜原电池装置，乙为电解熔融氯化钠装置。则下列说法正确的是()A．甲装置中锌为负极，发生还原反应，铜为正极，发生氧化反应B．甲装置盐桥的作用是使反应过程中ZnSO4溶液和CuSO4溶液保持电中性C．乙装置中铁极的电极反应式为：2Na－2e=2Na＋D．乙装置中B是氯气出口，A是钠出口7．[双选题](山东高考节选)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是()A．电能全部转化为化学能B．粗铜接电源正极，发生氧化反应C．溶液中Cu2＋向阳极移动D．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属8．电解硫酸铜溶液要达到如下三个要求：①阳极质量减小②阴极质量增加③电解过程中Cu2＋浓度不变则可选用的电极是()A．石墨作阳极，铁作阴极B．粗铜(含Fe、Ni、Zn)作阳极，纯铜作阴极C．纯铜作阳极，铁作阴极D．铁作阳极，纯铜作阴极9．某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液。通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图装置。以下对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是()A．a为正极，b为负极；NaClO和NaClB．a为负极，b为正极；NaClO和NaClC．a为阳极，b为阴极；HClO和NaClD．a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl10．用石墨电极电解100mLH2SO4和CuSO4的混合溶液，通电一段时间后，两极均收集到2.24L气体(标准状况下)，原混合溶液中Cu2＋A．1mol·L－1 B．2mol·L－1C．3mol·L－1 D．4mol·L－111．如图为相互串联的甲、乙两个电解池，试回答下列问题。(1)甲池若为用电解原理精炼铜的装置，A极是电解池的________，材料是________，电极反应式为________________________；B极是电解池的________，材料是________，主要电极反应式为________________________________________________________。(2)乙池中若滴入少量酚酞溶液，开始一段时间后，Fe极附近呈________色。(3)若甲池阴极增重12.8g，则乙池阳极放出气体在标准状况下的体积为________(12．工业上处理含Cr2Oeq\o\al(2－,7)的酸性工业废水常用以下方法：①往工业废水里加入适量的NaCl，搅拌均匀；②用Fe为电极进行电解，经过一段时间有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀产生；③过滤回收沉淀，废水达到排放标准。试回答：(1)电解时的电极反应：阳极________，阴极________。(2)Cr2Oeq\o\al(2－,7)转变成Cr3＋的离子反应方程式___________________________________________________________________________________________________________。(3)电解过程中Cr(OH)3、Fe(OH)3沉淀是怎么产生的？_______________________。(4)能否用Cu电极来代替Fe电极？________(填“能”或“不能”)，理由是________________________________________________________________________。13．某课外活动小组用如图装置进行实验，试回答下列问题。(1)若开始时开关K与a连接，则B极的电极反应式为_________________________________________________________________________________________________。(2)若开始时开关K与b连接，则B极的电极反应式为______________，总反应的离子方程式为____________________________________________________________________________________________________________________________________________。有关上述实验，下列说法正确的是(填序号)________。①溶液中Na＋向A极移动②从A极处逸出的气体能使湿润的KI­淀粉试纸变蓝③反应一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度④若标准状况下B极产生2.24L气体，则溶液中转移0.2(3)该小组同学认为，如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，那么可以设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。①该电解槽的阳极反应式为______________________。此时通过阴离子交换膜的离子数________(填“大于”、“小于”或“等于”)通过阳离子交换膜的离子数。②制得的氢氧化钾溶液从出口________(填“A”、“B”、“C”或“D”)导出。③通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因。________________________________________________________________________。④若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池，则电池正极的电极反应式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案1．选AA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。2．选B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。3．选D题中所述装置相当于电解食盐水装置。阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑，Cl2使湿润的KI淀粉变蓝。阴极：2H＋＋2e－=H2↑阴极附近溶液呈碱性石蕊溶液变蓝。4．选D粗铜作阳极，发生的电极反应有：Cu－2e－=Cu2＋，Zn－2e－=Zn2＋，同时银沉积下来，阴极反应为Cu2＋＋2e－=Cu，阴极质量增加，但增加的质量小于阳极减少的质量。5．选C电镀过程中Zn与电源正极相连，若给原电池充电，则Zn应接电源负极，A错误；导线中通过的电子，在阴极均被Zn2＋得到，所以通过的电子与锌析出的物质的量成正比，B错误；只要电流恒定，阴阳极得失电子的速率不变，所以电解反应速率不变，C正确；镀锌层破损后，Zn比铁活泼，Zn作负极、Fe作正极，Fe被保护，D错误。6．选B甲装置为原电池，Zn为负极，发生氧化反应，Cu为正极，发生还原反应，A错；乙装置中铁为阴极，2Na＋＋2e－=Na，C错；石墨为阳极，2Cl－－2e－=Cl2↑，A为Cl2出口，B是Na出口，D错。7．选BD电解精炼铜的过程中，电能转化为化学能的同时，部分电能转化为热能，A项错误；电解精炼铜时，粗铜作阳极，与电源正极相连，发生氧化反应，B项正确；电解过程中Cu2＋向阴极移动，C项错误；粗铜中Ag、Pt、Au放电能力比铜弱，形成阳极泥，可以回收，D项正确。8．选C本题中所述的电解过程实际就是电镀过程：阳极质量减少，必须用活性金属电极作阳极，则A选项不符合题意；由于Cu2＋的放电能力比H＋的大，阴极质量增加，但是要使Cu2＋浓度不变，则阳极必须用纯铜，所以选C。9．选B此装置为电解NaCl溶液的装置，会产生H2、Cl2和NaOH。为制得有较强杀菌能力的消毒液，只需产物Cl2和NaOH充分接触，相互反应生成NaClO即可。所以，装置下端产生的气体应为Cl2，则b为电源正极，a为负极，消毒液主要成分为NaClO和NaCl。10．选A根据题设条件，两极上电极反应式为：阴极：首先Cu2＋＋2e－=Cu，然后2H＋＋2e－=H2↑；阳极4OH－－4e－=2H2O＋O2↑。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0.1molH2获得0.2mol电子，析出0.1molO2失去0.4mol电子，所以有0.1molCu2＋放电，获得0.2mol电子，c(Cu2＋)＝0.1mol/0.1L＝1mol·L11．解析：(2)Fe极电极反应式为：2H＋＋2e－=H2↑，H＋放电后，溶液中生成OH－，显碱性，遇酚酞呈红色。(3)甲池阴极反应为：Cu2＋＋2e－=Cu，生成n(Cu)＝eq\f(12.8g,64g·mol－1)＝0.2mol，转移电子的物质的量n(e－)＝0.4mol；乙池阳极反应为：2Cl－－2e－=Cl2↑，由电子守恒知生成Cl2为：n(Cl2)＝0.2mol，故V(Cl2)＝4.48答案：(1)阴极纯铜Cu2＋＋2e－=Cu阳极粗铜Cu－2e－=Cu2＋(2)红(3)4.4812．解析：由于Cr(Ⅵ)的化合物毒性远高于Cr(Ⅲ)化合物，故通过电解将Cr(Ⅵ)转化为Cr(Ⅲ)，对废水进行处理是电化学知识在实际生活中的具体运用。在处理有关问题时，应注意思维的有序性：首先应考虑溶液中阴阳离子在外电场作用下的定向迁移；然后再考虑阴阳两极按放电顺序可能发生的电极反应。阴极：2H＋＋2e－=H2↑，阳极：Fe－2e－=Fe2＋，产生的Fe2＋在向阴极迁移的过程中与向阳极迁移的Cr2Oeq\o\al(2－,7)相遇，发生氧化还原反应：6Fe2＋＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋14H＋=6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O，使Cr2Oeq\o\al(2－,7)转化为Cr3＋，同时Fe2＋也转化为Fe3＋。在以上电解的阴极反应及Fe2＋与Cr2Oeq\o\al(2－,7)的氧化还原反应中都消耗了大量的H＋，溶液的pH不断变大，有利于Fe3＋、Cr3＋生成相应的Fe(OH)3、Cr(OH)3沉淀。若将Fe电极改成为Cu电极，由于产生的Cu2＋不具有还原性，不能将Cr2Oeq\o\al(2－,7)转化为毒性较低的Cr3＋，显然是不行的。在实际解题过程中，有许多同学会根据Cr2Oeq\o\al(2－,7)的氧化性强于H＋，简单地将阴极反应当作是Cr(OH)3得电子，这就会导致以后对试题中相关问题的处理含糊不清。这主要是没有将电解过程中的几个不同层次的问题有序地加以分析和处理所致。答案：(1)Fe－2e－=Fe2＋2H＋＋2e－=H2↑(2)6Fe2＋＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋14H＋=6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O(3)在阴极反应及Cr2Oeq\o\al(2－,7)与Fe2＋反应过程中，将消耗大量的H＋，使溶液pH上升，促使Fe3＋、Cr3＋水解并最终转化为Fe(OH)3、Cr(OH)3沉淀(4)不能因为阳极产生的Cu2＋不能使Cr2Oeq\o\al(2－,7)还原到低价13．解析：(1)开关K与a相连，装置构成原电池，Fe失去电子，作原电池负极。(2)开关K与b相连，装置构成电解NaCl溶液的电解池，B为电解池的阴极，溶液中的H＋在B极放电生成H2。电解过程中Na＋应该向阴极B移动；A极产生的气体为Cl2，Cl2能将I－