2023春新教材高中化学第4章化学反应与电能第2节电解池第2课时电解原理的应用课后提能训练新人教版选择性必修1

第四章第二节第2课时A组·基础达标1．某同学设计如图所示装置，探究氯碱工业原理，下列说法正确的是()A．石墨电极与直流电源负极相连B．用湿润淀粉－KI试纸在铜电极附近检验气体，试纸变蓝色C．氢氧化钠在石墨电极附近产生，Na＋向石墨电极迁移D．铜电极的反应式为2H＋＋2e－=H2↑【答案】D2．关于镀铜和电解精炼铜，下列说法中正确的是()A．都用粗铜作阳极、纯铜作阴极B．电解液的成分都保持不变C．阳极反应都只有Cu－2e－=Cu2＋D．阴极反应都只有Cu2＋＋2e－=Cu【答案】D3．(2020·广东中山纪念中学高二检测)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，设计了如图的装置，则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；消毒液主要成分为NaClO和NaClB．a为负极，b为正极；消毒液主要成分为NaClO和NaClC．a为阳极，b为阴极；消毒液主要成分为HClO和NaClD．a为阴极，b为阳极；消毒液主要成分为HClO和NaCl【答案】B【解析】制取消毒液的有关反应有2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O，因阳极生成Cl2，阴极生成NaOH，为使二者充分反应，Cl2应在下端产生，从而推知电源b为正极，a为负极，消毒液的主要成分是NaClO和NaCl。4．某同学欲在铜钥匙上镀锌，有关说法正确的是()A．用铜钥匙作阳极，石墨棒作阴极，CuSO4溶液做电解质溶液B．Zn与铜钥匙用导线相连插入ZnSO4溶液中C．Zn作阳极，铜钥匙作阴极，ZnSO4溶液作电镀液电解D．在电镀过程中溶液中的Zn2＋浓度减小，Cu2＋浓度增大【答案】C5．(2020·河北邢台第八中学高二检测)两个装置中，液体体积均为200mL，开始工作前电解质溶液的浓度均为0.5mol·L－1，工作一段时间后，测得有0.2mol电子通过，若忽略溶液体积的变化，下列叙述正确的是()A．产生气体体积①＝②B．①中阴极质量增加，②中正极质量减小C．①中阳极反应式为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，②中负极反应式为2H＋＋2e－=H2↑D．溶液的pH变化：①减小，②增大【答案】D【解析】①为电解池，阳极反应为2H2O－4e－=4H＋＋O2↑(或4OH－－4e－=2H2O＋O2↑)，阴极反应为2Cu2＋＋4e－=2Cu；②为原电池，负极反应为Zn－2e－=Zn2＋，正极反应为2H＋＋2e－=H2↑。两个装置中的CuSO4和H2SO4的物质的量都是0.1mol，当通过0.2mol电子时两种物质正好完全反应，①生成0.05molO2，②生成0.1molH2，由此可知只有D正确。6．Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如下，电解总反应为2Cu＋H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))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【答案】A【解析】石墨作阴极，电极反应为2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，A正确；由电解总反应可知，Cu参加了反应，所以Cu作电解池的阳极，发生氧化反应，B错误；阳极与电源的正极相连，C错误；阳极反应为2Cu＋2OH－－2e－=Cu2O＋H2O，当有0.1mol电子转移时，有0.05molCu2O生成，D错误。7．电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题。若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞溶液，则：(1)电解池中X电极上的电极反应式是______________________，在X电极附近观察到的现象是___________________________________________________________________。(2)Y电极上的电极反应式是________________________，检验该电极反应产物的方法是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。【答案】(1)2H＋＋2e－=H2↑有气体放出，溶液变红(2)2Cl－－2e－=Cl2↑把湿润的淀粉碘化钾试纸放在Y电极附近，试纸变蓝8．如图，甲烧杯中盛有100mL0.50mol·L－1AgNO3溶液，乙烧杯中盛有100mL0.25mol·L－1CuCl2溶液，A、B、C、D均为质量相同的石墨电极，如果电解一段时间后，发现A极比C极重1.9g。(1)发现A极比C极重，说明A极和C极上分别析出什么物质？说明电源E为正极还是负极？(2)A极比C极重1.9g，则A极上析出单质的质量为多少？C极上析出单质的质量为多少？(3)写出B极的电极反应式；计算B极析出气体的体积。(标准状况)【答案】(1)A极比C极重，说明A极上有Ag析出，说明电源E极是负极，则C极为阴极，C极上有铜析出。(2)设A极析出的Ag为xmol，则对应析出的铜为eq\f(x,2)mol(电子守恒)，即得108x－64×eq\f(x,2)＝1.9，x＝0.025，则析出Ag的质量为2.7g，析出铜的质量为0.8g。(3)B极的电极反应式：4OH－－4e－=O2↑＋2H2O；根据(2)可知，该过程转移0.025mol电子，则B极生成O2的体积V＝22.4L·mol－1×eq\f(0.025,4)mol＝0.14L。B组·能力提升9．以等质量的铂棒和铜棒作电极，电解硫酸铜溶液，通电一段时间后，其中一极增加质量为ag，此时两极的质量差为()①ag②2ag③eq\f(a,2)g④无法判断A．① B．①②C．①②③ D．④【答案】B【解析】有两种可能：①如果电解池中，Cu作阴极，Pt作阳极，本实验为电解硫酸铜溶液，Cu棒增重，而Pt棒的质量不变，因此二者的质量差为ag。②如果电解池中，Cu作阳极，Cu是活性电极，Cu棒本身参与反应，即Cu－2e=Cu2＋，因此Cu极减重，Pt作阴极，阴极受保护，阴极本身不参与反应，此时溶液中的Cu2＋被还原而使阴极增重，即Cu2＋＋2e=Cu，综合两极情况后，可得出阴极增加质量的数值应等于阳极铜棒失重的数值，因此两极质量相差2ag。10．电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法，如图是电解污水的实验装置示意图，实验用污水中主要含有可被吸附的悬浮物(不导电)。下列有关推断明显不合理的是()A．阴极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O=4OH－B．通电过程中烧杯内产生可以吸附悬浮物的Fe(OH)3C．通电过程中会产生气泡，把悬浮物带到水面形成浮渣弃去D．如果实验用污水导电性不良，可加入少量Na2SO4固体以增强导电性【答案】A【解析】A项是阴极H2O电离出的H＋得电子，电极反应式为2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑。11．(2020·山西太原第五中学高二检测)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na＋和SOeq\o\al(2－,4)可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是()A．通电后中间隔室的SOeq\o\al(2－,4)离子向正极区迁移，正极区溶液pH增大B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品C．负极区反应为2H2O－4e－=O2＋4H＋，负极区溶液pH降低D．当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.5mol的O2生成【答案】B【解析】在负极区发生的电极反应为4H2O＋4e－=2H2↑＋4OH－，在正极区发生的电极反应为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，故正极区pH减小，A错误；Na＋移向负极区，生成NaOH,SOeq\o\al(2－,4)移向正极区，生成H2SO4，B正确；根据负极区电极反应可知C错误；每通过1mol电子，有0.25molO2生成，D错误。12．电解原理在化学工业中有着广泛的应用。(1)如图，其中a是电解质溶液，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__________。若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，但是用电解的方法可以制得纯净的Fe(OH)2沉淀。制备装置如图所示，其中a、b两电极材料分别为铁和石墨。①a电极上的电极反应式为____________________________________________________________________________________________________