2024高中化学第四章电化学基础第三节电解池达标训练含解析新人教版选修4

PAGE6-第三节电解池1．下列描述不符合生产实际的是()A．电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极B．电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极C．电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极D．在镀件上电镀锌，用锌作阳极解析：电解池的阳极发生失电子的氧化反应、阴极发生得电子的还原反应。电解熔融的Al2O3制Al时，若用Fe作阳极，会发生反应：Fe－2e－=Fe2＋，Fe2＋移动到阴极上发生反应：Fe2＋＋2e－=Fe，使得到的Al不纯。答案：A2．在电解水制取H2和O2时，为了增加导电性，经常要加入一些电解质，最好选用()A．NaCl B．HClC．CuSO4 D．Na2SO4解析：加入NaCl和HCl时，阳极氯离子放电生成氯气，A、B错误；加入CuSO4时，阴极铜离子放电生成Cu，C错误。答案：D3．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，纯铜作阴极解析：本题中所述的电解过程实际就是电镀过程：阳极质量削减，必需用金属电极作阳极，则A选项不符合题意；由于Cu2＋的放电实力比H＋的大，阴极质量增加，但是要使Cu2＋浓度不变，则阳极必需用纯铜，所以选C。答案：C4．在铜片上镀银时，下列叙述错误的是()①将铜片接在电源的正极②将银片接在电源的正极③在铜片上发生的反应是Ag＋＋e－=Ag④在银片上发生的反应是4OH－－4e－=O2↑＋2H2O⑤可用CuSO4溶液作电解质溶液⑥可用AgNO3溶液作电解质溶液A．①③⑥ B．②③⑥C．①④⑤ D．②③④⑥解析：在铜片上镀银时，银作阳极：Ag－e－=Ag＋，铜作阴极：Ag＋＋e－=Ag；AgNO3溶液作电解质溶液。即②③⑥正确，①④⑤错误。答案：C5．用惰性电极电解下列溶液，电解一段时间后，阴极质量增加，电解液的pH下降的是()A．CuSO4 B．HClC．BaCl2 D．Na2SO4解析：电解硫酸铜属于放氧生酸，阴极析出Cu，pH下降，A符合题意；电解HCl溶液生成氢气、氯气，酸性减弱，B不符合题意；电解BaCl2溶液生成氢气、氯气，属于放氢生碱型，pH增大，C不符合题意；电解Na2SO4溶液生成氢气、氧气，pH不变，D不符合题意。答案：A6．某同学设计了一个燃料电池(如图所示)，目的是探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。甲乙丙依据要求回答相关问题：(1)通入氢气的电极为________(填“正极”或“负极”)，负极的电极反应式为_____________________________________________。(2)石墨电极为________(填“阳极”或“阴极”)，反应一段时间后，在乙装置中滴入酚酞溶液，________(填“铁极”或“石墨极”)区的溶液先变红。(3)假如粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将________(填“增大”“减小”或“不变”)。精铜电极上的电极反应式为_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)通入氢气的电极为负极，由于电解质溶液是碱性的，所以该电极反应式为H2－2e－＋2OH－=2H2O。(2)由于石墨电极与电源的正极连接，所以石墨电极为阳极，反应一段时间后，在乙装置中滴入酚酞溶液，溶液中的H＋在阴极(Fe电极)放电，破坏了旁边的水的电离平衡，该区域的溶液显碱性，因此铁极的溶液先变红。(3)假如粗铜中含有锌、银等杂质，因为粗铜中有活动性比Cu强的金属失去电子，而得到电子的只有Cu2＋，所以丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度会减小；精铜电极上的电极反应式为Cu2＋＋2e－=Cu。答案：(1)负极H2－2e－＋2OH－=2H2O(2)阳极铁极(3)减小Cu2＋＋2e－=Cu时间：40分钟[A级基础巩固]1．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，下列叙述正确的是()A．阳极发生还原反应，其电极反应式为Ni2＋＋2e－=NiB．电解过程中，阳极削减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Zn2＋D．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt答案：D2．用惰性电极电解下列各物质的水溶液时，发生的电极反应完全相同的是()A．NaOH、H2SO4 B．CuCl2、Cu(NO3)2C．Na2SO4、NaCl D．KNO3、AgNO3解析：用惰性电极电解NaOH、H2SO4的水溶液时实质均为电解水，电极反应均相同，A正确；电解B、C两组溶液时，阳极反应不同，阴极反应相同，B、C错误；电解KNO3、AgNO3两组溶液，阳极反应相同，阴极反应不同，D错误。答案：A3．海水提镁的最终一步是将氯化镁电解获得金属镁，下列有关该电解过程的叙述正确的是()A．两个电极必需都用惰性电极B．阳极可以用金属电极，阴极必需是惰性电极C．电解熔融状态的氯化镁D．电解氯化镁的水溶液解析：电解MgCl2获得金属镁，也就是说镁离子须要得电子，假如在水溶液中，水电离的氢离子会优先得电子，因此只能在熔融状态下进行。在阴极发生的是镁离子得到电子的反应，对电极材料没有要求，在阳极上发生失电子的反应，假如运用活性电极时会优先失电子，所以阳极必需用惰性电极。答案：C4．用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，加入肯定质量的另一种物质(中括号内)，溶液能与原来溶液完全一样的是()A．CuCl2[CuSO4] B．NaOH[NaOH]C．NaCl[HCl] D．CuSO4[Cu(OH)2]解析：电解NaCl溶液放出H2和Cl2，可通入HCl气体；A项应加CuCl2，B项应加水，D项应加CuO。答案：C5．以10L0.1mol·L－1铬酸钾(K2CrO4)溶液为原料，电化学法制备重铬酸钾(K2Cr2O7)的试验装置如图所示，下列说法不正确的是()A．在阳极室，通电后溶液渐渐由黄色变为橙色，是因为阳极区H＋浓度增大，使平衡2CrOeq\o\al(2－,4)＋2H＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2O向右移动B．在阴极室，通电后KOH溶液不断变浓，并产生气体H2C．CrOeq\o\al(2－,4)通过离子交换膜从阳极区域迁移到阴极区域D．电解一段时间后测定阳极液中K和Cr的物质的量之比为d，则此时铬酸钾的转化率为2－d解析：阳极电极反应为2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，阳极区氢离子浓度增大，A正确；阴极电极反应为：2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，通电后KOH溶液不断变浓，B正确；CrOeq\o\al(2－,4)为阴离子，无法通过阳离子交换膜，C错误；D中设加入反应容器内的K2CrO4为1mol，反应过程中有xmolK2CrO4转化为K2Cr2O7，阳极区剩余K2CrO4∶(1－x)mol，n(K)＝2(1－x)mol，n(Cr)＝(1－x)mol，生成的K2Cr2O7eq\f(x,2)mol，n(K)＝xmol，n(Cr)＝xmol，即eq\f(2（1－x）＋x,1－x＋x)＝d，解得x＝2－d，转化率为eq\f(2－d,1)＝2－d，D正确。答案：C6．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()甲乙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是钠出口解析：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，反应式为2Na＋＋2e－=2Na，C错；石墨为阳极，反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑，A是Cl2出口，B是Na出口，C、D错。答案：B[B级实力提升]7．用如图所示的装置进行电解，通电一会儿，发觉潮湿的淀粉­KI试纸的C端变为蓝色。(1)E为电源的________极，F为电源的________极。(2)A中发生反应的化学方程式为______________________________________________________________________________。(3)在B中视察到的现象是____________________________________________________________________________________。(4)D端的电极反应式为__________________________。解析：(1)本题实质上是三个电解装置串联，首先推断电源的正、负极，E为负极，F为正极。(2)A中是以Pt为阳极、Fe为阴极，电＋，石墨为阴极，发生的电极反应为2H＋＋2e－=H2↑，由于水电离出的H＋放电，所以溶液中的c(OH－)>c(H＋)，故溶液中有氢氧化铜蓝色沉淀生成。(4)D端为阴极，发生电极反应为2H＋＋2e－=H2↑。答案：(1)负正(2)4AgNO3＋2H2Oeq\o(=,\s\up14(电解))4Ag＋4HNO3＋O2↑(3)铜片溶解，石墨电极上有气体生成，溶液中有蓝色沉淀生成(4)2H＋＋2e－=H2↑8．如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。请按要求回答相关问题：甲乙丙(1)甲烷燃料电池负极反应式是_______________________________________________________________________________。(2)石墨(C)极的电极反应式为__________________________________________________________________________________。(3)若在标准状况下，有2.24L氧气参与反应，则乙装置中铁极上生成的气体体积为________L；丙装置中阴极析出铜的质量为________g。(4)某同学利用甲烷燃料电池设计电解法制取漂白液或Fe(OH)2的试验装置(如图所示)。若用于制漂白液，a为电池的________极，电解质溶液最好用________；若用于制Fe(OH)2，运用硫酸钠溶液作电解质溶液，阳极选用________作电极。解析：(1)甲烷在负极上被氧化。在KOH溶液中甲烷被氧化的产物为碳酸钾，负极反应式为CH4－8e－＋10OH－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O。(2)铁极为阴极，则C极为阳极，在C极上发生氧化反应，电极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑。(3)n(O2)＝eq\f(2.24L,22.4L·mol－1)＝0.1mol，甲池正极反应式为O2＋4e－＋2H2O=4OH－，由电子守恒知，经过甲、乙、丙装置的电子的物质的量为0.4mol。乙池中的铁极与甲池的负极相连，铁极为阴极，发生还原反应，电极反应式为2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，n(H2)＝eq\f(0.4mol,2)＝0.2mol，V(H2)＝0.2mol×22.4L·mol－1＝4.48L。丙池中精铜为阴极，发生还原反应，电极反应式为Cu2＋＋2e－=Cu，n(Cu)＝eq\f(0.4mol,2)＝0.2mol，m(Cu)＝0.2mol×64g·mol－1＝12.8g。(4)漂白液的有效成分是次氯酸盐，制备原理是2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up