高中化学 4-3-2电解原理的应用课时达标作业 新人教版选修4

【成才之路】-学年高中化学4-3-2电解原理的应用课时达标作业新人教版选修4一、选择题1．(·经典习题选萃)有关原电池和电解池的说法正确的是()A．铅蓄电池放电时铅电极发生还原反应B．电解池的外接电源可以是直流电也可以是交流电C．燃料电池的负极都是氧气得电子发生还原反应D．利用电解池可以使反应Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑发生解析：铅蓄电池放电时铅电极发生氧化反应：Pb－2e－＋SOeq\o\al(2－,4),PbSO4，A错；电解池的外接电源不可以是交流电，B错；燃料电池的负极都是燃料失电子发生氧化反应，C错。答案：D2．关于电解法精炼铜的下列说法正确的是()A．粗铜作阳极，纯铜作阴极，硫酸铜为电解质溶液B．纯铜作阳极，粗铜作阴极，硫酸铜为电解质溶液C．电解结束后，溶液中Cu2＋浓度不变D．电解结束后，溶液中Cu2＋浓度变大解析：电解精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，CuSO4为电解质溶液，因粗铜中活泼金属失电子形成的阳离子如Zn2＋，会逐渐代替Cu2＋，故c(Cu2＋)将会有所减小。答案：A3．(双选)下列图示中关于铜电极的连接错误的是()解析：铜锌原电池中锌作负极，铜作正极，A正确；电解精炼铜时，粗铜作阳极，精铜作阴极，B正确；镀件上镀铜时，铜作阳极，镀件作阴极，C错误；电解氯化铜溶液时，石墨作阳极，铜作阴极，D错误。答案：CD4．学生欲完成反应Cu＋H2SO4=CuSO4＋H2↑而设计了下列四个实验，你认为可行的是()解析：Cu＋H2SO4=CuSO4＋H2↑是非自发氧化还原反应，为使该反应能发生，应采用电解装置。Cu被腐蚀，应接电源的正极作为阳极。电解质溶液选用H2SO4溶液。答案：C5．(·潍坊模拟)如图所示a、b是两根石墨棒。下列叙述正确的是()A．a是正极，发生还原反应B．b是阳极，发生氧化反应C．稀硫酸中硫酸根离子的物质的量不变D．往滤纸上滴加酚酞试液，a极附近颜色变红解析：a是阳极，发生氧化反应；b是阴极，发生还原反应；在反应过程中，硫酸根离子没有参与反应，因此稀硫酸中硫酸根离子的物质的量不变；往滤纸上滴加酚酞试液，b极附近颜色变红。答案：C6．(·太原调研)某小组为研究电化学原理，设计甲、乙、丙三种装置(C1、C2、C3均为石墨)。下列叙述正确的是()A．甲、丙中是化学能转变为电能，乙中是电能转变为化学能B．C1、C2分别是阳极、阴极，锌片、铁片上都发生氧化反应C．C1上和C3上放出的气体相同，铜片上和铁片上放出的气体也相同D．甲中溶液的pH逐渐升高，丙中溶液的pH逐渐减小解析：本题考查原电池的电解池，考查考生结合实验装置判断电池类型和根据电极反应式分析问题的思维能力。难度中等。A项，甲图为原电池，将化学能转化为电能，乙、丙为电解池，将电能转化为化学能；B项，C1、C2分别做电解池的阳极和阴极，原电池中Zn和Cu分别为负极和正极，分别发生氧化反应和还原反应；C项，C1和C3上均为Cl－失电子被氧化生成Cl2，甲中Cu片和丙中Fe片上均生成H2；D项，甲中不断消耗H＋，溶液的pH升高，丙中生成NaOH溶液，pH也逐渐升高。答案：C7．(·济南调研)如图所示，将两烧杯用导线如图相连，Pt、Cu、Zn、C分别为四个电极，当闭合开关后，则以下叙述正确的是()A．C电极为电解池的阳极B．Cu电极附近OH－浓度增大C．Na＋移向Pt电极D．Pt电极上有O2生成解析：本题考查原电池、电解池的组成，考查考生分析、运用原电池、电解池原理的能力。难度较大。A项，C电极是原电池的正极；B项，Cu电极是电解池的阴极，氢离子得电子生成氢气，电极附近由水电离出的OH－浓度增大；C项，为了保持电荷平衡，Na＋向Cu电极移动；D项，Pt电极为电解池的阳极，Cl－失电子被氧化为Cl2。答案：B8．(·太原调研)Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如图所示，电解总反应为2Cu＋H2O===Cu2O＋H2↑。下列说法正确的是()A．石墨电极上产生氢气B．铜电极发生还原反应C．铜电极接直流电源的负极D．当有0.1mol电子转移时，有0.1molCu2O生成解析：本题考查电解原理的应用，考查考生接受、处理信息和分析作答的能力。难度中等。A项，石墨电极上发生还原反应，即2H＋＋2e－,H2↑；B项，由总反应可知Cu发生氧化反应，即Cu为阳极，发生氧化反应；C项，Cu电极为阳极，与直流电源的正极相连；D项，根据2Cu－2e－＋2OH－==Cu2O＋H2O可知，每生成0.1molCu2O，转移0.2mol电子。答案：A9．用铂电极分别电解KCl溶液和K2SO4溶液时，都会出现的现象或实验结果是()A．溶液中K＋离子浓度都不变B．溶液的pH都不变C．阳极上都生成能使湿润的碘化钾淀粉试纸变成蓝色的无色气体D．阴极上都生成可燃的气体解析：用Pt电极电解KCl溶液，反应为2KCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up17(电解))2KOH＋H2↑＋Cl2↑，溶液的pH将增加，B错。用惰性电极电解K2SO4溶液，相当于电解水，K＋浓度将增加，A错。电解KCl溶液，阴极上产生H2，阳极上产生黄绿色气体Cl2，电解K2SO4溶液，阴极上产生H2，阳极上产生O2，所以C错。二者阴极均产生的可燃气体H2，D对。答案：D10．(·北京顺义二模)一种碳纳米管能够吸附氢气，可作二次电池(如下图所示)的碳电极。该电池的电解质溶液为6mol·L－1的KOH溶液，下列说法中正确的是()A．充电时阴极发生氧化反应B．充电时将碳电极与电源的正极相连C．放电时碳电极反应为：H2－2e－===2H＋D．放电时镍电极反应为：NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－解析：A项，充电时阴极发生还原反应，阳极发生氧化反应；B项，充电时碳电极作阴极，应与电源的负极相连；C项，电解质溶液是碱性溶液，放电时碳电极反应为：H2＋2OH－－2e－===2H2O。答案：D11．(·金华十校联考)工业上采用的一种污水处理方法如下：保持污水的pH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe(OH)3。Fe(OH)3具有吸附性，可吸附污物而沉积下来，有净化水的作用。某科研小组用该原理处理污水，设计的装置如图所示。下列说法正确的是()A．为了增加污水的导电能力，应向污水中加入适量的H2SO4溶液B．甲装置中Fe电极的反应为Fe－3e－===Fe3＋C．为了使燃料电池乙长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定，电池工作时，循环的物质A为CO2D．当乙装置中有1.6gCH4参加反应时，C电极理论上生成气体的体积在标准状况下为4.48L解析：A选项加入硫酸，不利于Fe(OH)3的生成，错误；B选项Fe电极的反应为Fe－2e－===Fe2＋，错误；D选项1.6gCH4参加反应，转移0.8mol电子，则C电极理论上生成0.4molH2，在标准状况下为8.96L，错误。答案：C二、非选择题12．(·西安市质检一)一种新型锂电池是将化学式为Li4Ti5O12的物质作为电池的正极材料，在放电的过程中变为化学式为Li7Ti5O12的物质。(1)Li4Ti5O12中Ti元素的化合价为________，锂电池的突出优点是________。(2)该锂电池是一种二次电池，放电时的负极反应式为________，充电时的阳极反应式为________。解析：(1)由正负化合价代数和为0的原则进行计算，Li为＋1价，O为－2价，故Ti为＋4价。(2)由题意知：放电时，负极材料为Li，失去电子发生氧化反应：2Li－2e－===2Li＋，正极材料为Li4Ti5O12，得到电子发生还原反应：Li4Ti5O12＋3Li＋＋3e－===Li7Ti5O12；充电时，阳极发生氧化反应，其电极反应是放电时正极反应的逆反应。答案：(1)＋4价体积小，比能量高，携带方便(2)Li－e－,Li＋Li7Ti5O12－3e－===Li4Ti5O12＋3Li＋13．(·黄冈质检)电解原理在化学工业中有着广泛的应用。(1)如右图，其中a是电解液，X、Y是两块电极板。若X、Y是惰性电极，a是CuSO4溶液，则电解时的化学方程式为________。通电一段时间后，向烧杯中的电解质溶液中加入0.2molCuO粉末，电解质溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH，则电解过程中转移的电子的物质的量为________；当X、Y分别是铁和铜，a仍是CuSO4溶液，则Y极的电极反应式为_____________________。(2)已知＋2价的铁的化合物通常具有较强的还原性，易被氧化。实验室用亚铁盐溶液与烧碱反应很难制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀，但是若用电解的方法却可以较易制得纯净的Fe(OH)2沉淀。制备装置如右图所示，其中a、b的电极材料分别为铁和石墨。①a电极上的反应式为________________。②电解液d最好选________(填编号)。A．纯水 B．CuSO4溶液C．NaOH溶液 D．H2SO4溶液③液体c为________(填编号)。A．四氯化碳 B．硝基苯C．苯 D．乙醇解析：(1)该题主要考查用不同的电极电解CuSO4溶液，先用惰性电极电解时的化学方程式为：2CuSO4＋2H2O===2Cu＋O2↑＋2H2SO4，通电一段时间后，向烧杯中的电解质溶液中加入0.2molCuO粉末，电解质溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH，说明在电解的过程中刚好生成了0.2molCu和0.1molO2，所以转移的电子的物质的量为0.4mol。当X、Y分别是铁和铜时，此反应为电镀，所以Y极的电极反应式为Cu－2e－,Cu2＋。(2)该题主要考查在无氧环境下制备Fe(OH)2沉淀，所以液体c应选择密度比水小且与水不互溶的物质，所以选C。答案：(1)2CuSO4＋2H2O====2Cu＋O2↑＋2H2SO40.4molCu－2e－===Cu2＋(2)①Fe－2e－===Fe2＋②C③C点拨：电解原理分析中注意阳极材料，若是金属材料(除惰性金属Pt)如Fe、Cu、Ag等；则该金属必会失去电子形成阳离子进入溶液，阳极质量减少。14．(·济南调研)(1)高铁电池是一种新型二次电池，电解液为碱溶液，其反应式：3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOHeq\o(,\s\up17(充电),\s\do15(放电))3Zn＋2K2FeO4＋8H2O放电时电池的负极反应式为________。充电时电解液的pH________(填“增大”“不变”或“减小”)。(2)H2O2是一种绿色氧化剂。电解KHSO4溶液制H2O2的原理如下：①电解池总反应：2SOeq\o\al(2－,4)＋2H＋===S2Oeq\o\al(2－,8)＋H2↑②电解生成的S2Oeq\o\al(2－,8)水解：S2Oeq\o\al(2－,8)＋2H2O===H2O2＋2H＋＋2SOeq\o\al(2－,4)电解池中阴极反应式：_____________________。解析：高铁电池放电时是原电池，活泼金属Zn失电子生成Zn(OH)2做负极；充电时反应正向进行，发生电解，OH－浓度降低，pH减小。(3)电解池阴极发生还原反应，由总反应式可知H＋得电子被还原，生成H2。答案：(1)Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2[或3Zn＋6OH－－6e－===3Zn(OH)2或Zn＋2OH－===Zn(OH)2＋2e－均合理]减小(2)2H＋＋2e－===H2↑15．如右图所示中的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上的a为________极。(2)滤纸B上发生的总化学反应方程式为：________________。(3)欲在电镀槽中实现在铁上镀锌，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________溶液或________溶液(只要求填两种电解质溶液)。解析：根据c点酚酞变红，则该极的反应为2H＋＋2e－=H2↑，即该极为阴极，与电源的负极相连，所以a点是正极。(2)滤纸B上发生的总反应方程式为2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up17(电解))H2↑＋Cl2↑＋2NaOH。(3)c、d两点短路后，e为阳极，反应为Zn－2e－=Zn2＋。阴极上镀锌，则阴极反应为Zn2＋＋2e－=Zn。电解液用含镀层离子的电解质，所以可用ZnSO4溶液或Zn(NO3)2溶液等。答案：(1)正(2)2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up17(电解))H2↑＋Cl2↑＋2NaOH(3)Zn－2e－=Zn2＋Zn2＋＋2e－=ZnZnSO4Zn(NO3)216．工业上为了处理含有Cr2Oeq\o\al(2－,7)的酸性工业废水，采用下面的处理方法：往工业废水中加入适量的NaCl，以Fe为电极进行电解，经过一段时间，有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成，工业废水中铬的含量已低于排放标准。请回答下列问题。(1)两极发生的电极反应式eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(阳极：。,阴极：。))(2)写出Cr2Oeq\o\al(2－,7)变为Cr3＋的离子方程式：___________。(3)工业废水由酸性变为碱性的原因是__________________________________________。(4)________(填“能”或“不能”)改用石墨电极，原因是___________。