2019-2020年高中化學 第4章 電化學基礎(chǔ) 第3節(jié) 電解池（第2課時）電解原理的應(yīng)用習題 新人教版選修4一、選擇題1關(guān)于電解NaCl水溶液，下列敘述正確的是()A電解時在陽極得到氯氣，在陰極得到金屬鈉B若在陽極附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈黃色C若在陰極附近的溶液中滴入酚酞試液，溶液呈無色D電解一段時間后，將全部電解液轉(zhuǎn)移到燒杯中，充分攪拌后溶液呈中性解析：用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液，發(fā)生的反應(yīng)是2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2，故電解一段時間后電解液呈堿性。電解時，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)：2Cl2e=Cl2，在陽極附近的溶液中滴入KI溶液時，發(fā)生反應(yīng)2ICl2=2ClI2，故溶液呈黃色；陰極發(fā)生還原反應(yīng)：2H2e=H2，因而陰極附近的溶液呈堿性，滴入酚酞試液變紅。答案：B2關(guān)于電解法精煉銅的下列說法正確的是()A粗銅作陽極，純銅作陰極，硫酸銅為電解質(zhì)溶液B純銅作陽極，粗銅作陰極，硫酸銅為電解質(zhì)溶液C電解結(jié)束后，溶液中Cu2濃度不變D電解結(jié)束后，溶液中Cu2濃度變大解析：電解精煉銅時，粗銅作陽極，純銅作陰極，CuSO4為電解質(zhì)溶液，因粗銅中活潑金屬失電子形成的陽離子如Zn2，會逐漸代替Cu2，故c(Cu2)將會有所減小。答案：A3某小組為研究電化學原理，設(shè)計甲、乙、丙三種裝置(C1、C2、C3均為石墨)。下列敘述正確的是()A甲、丙中是化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，乙中是電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W能BC1、C2分別是陽極、陰極，鋅片、鐵片上都發(fā)生氧化反應(yīng)CC1上和C3上放出的氣體相同，銅片上和鐵片上放出的氣體也相同D甲中溶液的pH逐漸升高，丙中溶液的pH逐漸減小解析：本題考查原電池和電解池，考查考生結(jié)合實驗裝置判斷電池類型和根據(jù)電極反應(yīng)式分析問題的思維能力。難度中等。A項，甲圖為原電池，將化學能轉(zhuǎn)化為電能，乙、丙為電解池，將電能轉(zhuǎn)化為化學能；B項，C1、C2分別做電解池的陽極和陰極，原電池中Zn和Cu分別為負極和正極，分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)；C項，C1和C3上均為Cl失電子被氧化生成Cl2，甲中Cu片和丙中Fe片上均生成H2；D項，甲中不斷消耗H，溶液的pH升高，丙中生成NaOH溶液，pH也逐漸升高。答案：C4Cu2O是一種半導體材料，基于綠色化學理念設(shè)計的制取Cu2O的電解池示意圖如圖所示，電解總反應(yīng)為2CuH2OCu2OH2。下列說法正確的是()A石墨電極上產(chǎn)生氫氣B銅電極發(fā)生還原反應(yīng)C銅電極接直流電源的負極D當有0.1 mol電子轉(zhuǎn)移時，有0.1 mol Cu2O生成解析：石墨作陰極，陰極上是溶液中的H反應(yīng)，電極反應(yīng)為2H2e=H2，A選項正確；由電解總反應(yīng)可知，Cu參加了反應(yīng)，所以Cu作電解池的陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，B選項錯誤；陽極與電源的正極相連，C選項錯誤；陽極反應(yīng)為2Cu2OH2e=Cu2OH2O，當有0.1 mol電子轉(zhuǎn)移時，有0.05 mol Cu2O生成，D選項錯誤。答案：A5以KCl和ZnCl2混合液為電鍍液在鐵制品上鍍鋅，下列說法正確的是()A未通電前上述鍍鋅裝置可構(gòu)成原電池，電鍍過程是該原電池的充電過程B因部分電能轉(zhuǎn)化為熱能，電鍍時通過的電量與鋅的析出量無確定關(guān)系C電鍍時保持電流恒定，升高溫度不改變電解反應(yīng)速率D鍍鋅層破損后對鐵制品失去保護作用解析：電鍍過程中Zn與電源正極相連，若給原電池充電，則Zn應(yīng)接電源負極，A錯誤；導線中通過的電子，在陰極均被Zn2得到，所以通過的電子與鋅析出的物質(zhì)的量成正比，B錯誤；只要電流恒定，陰陽極得失電子的速率不變，所以電解反應(yīng)速率不變，C正確；鍍鋅層破損后，Zn比鐵活潑，Zn作負極，F(xiàn)e作正極，F(xiàn)e被保護，D錯誤。答案：C6取一張用飽和NaCl溶液浸濕的pH試紙，兩根鉛筆芯作電極，接通直流電源，一段時間后，發(fā)現(xiàn)a電極與試紙接觸處出現(xiàn)一個雙色同心圓，內(nèi)圓為白色，外圓呈淺紅色。下列說法錯誤的是()Ab電極是陰極Ba電極與電源的正極相連接C電解過程中，水是氧化劑Db電極附近溶液的pH變小解析：a電極與試紙接觸處出現(xiàn)一個雙色同心圓，內(nèi)圓為白色，外圓呈淺紅色，說明a極附近產(chǎn)生了Cl2，所以a極與電源的正極相連，即a為陽極，電極反應(yīng)式為2Cl2e=Cl2，b為陰極，電極反應(yīng)式為2H2O2e=H22OH，所以b極附近的pH增大。答案：D7(xx全國大聯(lián)考)Cu2O是一種半導體材料，用作制造整流器的材料，還可以用于制船底防污漆(殺死低級海生動物)、農(nóng)作物的殺菌劑。在實驗室里可模擬工業(yè)過程制取Cu2O，總反應(yīng)式是2CuH2OCu2OH2，其裝置如圖，下列有關(guān)說法不正確的是()A該實驗符合綠色化學的設(shè)計理念B圖中的虛線框內(nèi)需連接直流電源，且正極與石墨相連CCuO高溫加熱分解也可以得到Cu2OD上述裝置中，陽極的電極反應(yīng)式是2Cu2OH2e=Cu2OH2O解析：利用電解反應(yīng)制取Cu2O時，銅被氧化，應(yīng)用銅作陽極，連直流電源的正極；石墨是電解池的陰極，與電源的負極相連。答案：B8如下圖所示是根據(jù)圖甲的電解池進行電解時某個量(縱坐標x)隨時間變化的函數(shù)圖象(各電解池都用石墨作電極，不考慮電解過程中溶液濃度變化對電極反應(yīng)的影響)，這個量x表示 ()A各電解池析出氣體的體積B各電解池陽極質(zhì)量的增加量C各電解池陰極質(zhì)量的增加量D各電極上放電的離子總數(shù)解析：電解NaCl溶液時陰、陽極都產(chǎn)生氣體，電解AgNO3溶液時陰極上產(chǎn)生單質(zhì)銀，電解CuSO4溶液時陰極上產(chǎn)生單質(zhì)銅，所以隨著電解的進行，陰極質(zhì)量的增加量有如題中圖示的變化。答案：C9某溶液中含有溶質(zhì)NaCl和H2SO4，它們的物質(zhì)的量之比為31。用石墨作電極電解溶液時，根據(jù)電極產(chǎn)物，可明顯分為三個階段。下列敘述不正確的是()A陰極只析出H2B陽極先析出Cl2，后析出O2C電解最后階段為電解水D溶液pH不斷增大，最后為7解析：電解質(zhì)溶液中，n(Na)n(Cl)n(SO)331，開始電解產(chǎn)生H2和Cl2，同時生成OH中和H2SO4，且生成OH多，最后相當于電解水，因而pH>7，陰極只生成H2。三個階段分別為電解HCl、NaCl、H2O。答案：D10(xx山東19所名校調(diào)研)某興趣小組設(shè)計如圖實驗裝置。實驗時，先斷開K2，閉合K1，兩極均有氣泡產(chǎn)生；一段時間后，斷開K1，閉合K2，發(fā)現(xiàn)電流表指針偏轉(zhuǎn)。下列有關(guān)描述正確的是 ()A斷開K2，閉合K1時，銅電極為陽極B斷開K2，閉合K1時，石墨電極附近溶液變紅C斷開K1，閉合K2時，銅電極發(fā)生還原反應(yīng)D斷開K1，閉合K2時，石墨電極作正極解析：由題意斷開K2，閉合K1時，兩極均有氣泡生成，確定電源左側(cè)為正極，右側(cè)為負極，石墨為陽極，Cu為陰極，陽極的電極反應(yīng)為2Cl2e=Cl2，不能使酚酞變紅，故A、B選項都錯；斷開K1，閉合K2時，形成原電池，Cu為負極，發(fā)生氧化反應(yīng)，H22e2OH=2H2O，石墨為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，Cl22e=2Cl，故C項錯誤，D項正確。答案：D二、非選擇題11如圖所示中的A為直流電源，B為浸透飽和氯化鈉溶液和酚酞試液的濾紙，C為電鍍槽，接通電路后，發(fā)現(xiàn)B上的c點顯紅色，請?zhí)羁眨?1)電源A上的a為_極。(2)濾紙B上發(fā)生的總化學反應(yīng)方程式為：_。(3)欲在電鍍槽中實現(xiàn)在鐵上鍍鋅，接通K點，使c、d兩點短路，則電極e上發(fā)生的反應(yīng)為_，電極f上發(fā)生的反應(yīng)為_，槽中盛放的電鍍液可以是_溶液或_溶液(只要求填兩種電解質(zhì)溶液)。解析：根據(jù)c點酚酞變紅，則該極的反應(yīng)為2H2e=H2，即該極為陰極，與電源的負極相連，所以a點是正極。(2)濾紙B上發(fā)生的總反應(yīng)方程式為2NaCl2H2OH2Cl22NaOH。(3)c、d兩點短路后，e為陽極，反應(yīng)為Zn2e=Zn2。陰極上鍍鋅，則陰極反應(yīng)為Zn22e=Zn。電解液用含鍍層離子的電解質(zhì)，所以可用ZnSO4溶液或Zn(NO3)2溶液等。答案：(1)正(2)2NaCl2H2OH2Cl22NaOH(3)Zn2e=Zn2Zn22e=ZnZnSO4Zn(NO3)212現(xiàn)在工業(yè)上主要采用離子交換膜法電解飽和食鹽水制取H2、Cl2、NaOH。請回答下列問題：(1)在電解過程中，與電源正極相連的電極的電極反應(yīng)式為_。(2)電解之前食鹽水需要精制，目的是除去粗鹽中含有的Ca2、Mg2、SO等雜質(zhì)離子，使用的試劑有：aNa2CO3溶液bBa(OH)2溶液c稀鹽酸其合理的加入順序為_(填試劑序號)。(3)如果在容積為10 L的離子交換膜電解槽中，1 min內(nèi)在陽極可產(chǎn)生11.2 L(標準狀況)Cl2，這時溶液的pH是(設(shè)體積維持不變)_。解析：(1)與電源正極相連的電極為陽極，Cl放電。(2)為了除盡雜質(zhì)，除雜劑要稍過量，所以要考慮后加的試劑能夠?qū)⑶懊婕尤氲倪^量試劑也除去，最后加入的物質(zhì)可依靠其特性如揮發(fā)性而除去。(3)由2NaCl2H2O2NaOHCl2H2可知：n(NaOH)2n(Cl2)21 mol，c(OH)c(NaOH)0.1 mol/L所以溶液的pH13。答案：(1)2Cl2e=Cl2(2)bac(3)131325 時，用石墨電極電解2.0 L 0.5 molL1 CuSO4溶液。5 min后，在一個石墨電極上有6.4 g Cu生成。試回答下列問題：(1)發(fā)生氧化反應(yīng)的是_極，電極反應(yīng)為_。(2)若電解后溶液的體積不變，則電解后溶液的pH為_。(3)若將溶液恢復到與電解前一樣，則需加入_mol的_。(4)若用等質(zhì)量的兩塊銅片代替石墨作電極，電解后兩銅片的質(zhì)量相差_g，電解液的pH_(填“變小”、“變大”或“不變”)。解析：(1)n(CuSO4)2.0 L0.5 molL11.0 mol，而在陰極析出的Cu為0.1 mol，故CuSO4未完全電解，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為4OH4e=2H2OO2。(2)總反應(yīng)：2CuSO42H2O2CuO22H2SO42 2 2 1 20.1 mol 0.1 mol 0.1 mol 0.05 mol 0.1 mol所以電解后c(H)0.1 molL1。故pHlg0.11。(3)電解后生成的0.1 mol Cu和0.05 mol O2脫離該體系，即相當于0.1 mol CuO，因此若將溶液復原，則應(yīng)加入0.1 mol CuO。(4)此時為電鍍池，陽極：Cu2e=Cu2，陰極：Cu22e=Cu，因此若陰極上析出6.4 g銅，則陽極溶解6.4 g銅，電解后兩銅片質(zhì)量差為6.4 g6.4 g12.8 g，而電解液的pH不變。答案：(1)陽4OH4e=2H2OO2(2)1(3)0.1CuO(4)12.8不變14(xx溫州中學測試)右圖由莫菲滴管改裝成的微型電解裝置。(1)若用該裝置來電解含3 mol NaCl和1 mol H2SO4的混合溶液，已知a、b兩極均為石墨。當從導管口收集到44.8 L(標準狀況下)氫氣時，陽極生成的氣體及對應(yīng)的物質(zhì)的量_。(2)若b極是銅鋅合金，a極是純銅，電解質(zhì)溶液中含有足量的Cu2，通電一段時間后，若b極恰好全部溶解，此時a極質(zhì)量增加7.68 g，溶液質(zhì)量增加0.03 g，則合金中Cu、Zn的物質(zhì)的量之比為_。解析：(1)生成44.8 L H2，轉(zhuǎn)移4 mol電子，則陽極將生成1.5 mol Cl2和0.25 mol O2。(2)a極增加7.68 g Cu，其物質(zhì)的量為0.12 mol，由得失電子守恒可知，b極Cu、Zn的物質(zhì)的量之和為0.12 mol，溶液中部分Cu2變成Zn2，即：Cu2Zn2m64 g 65 g 1 g溶液質(zhì)量增加0.03 g，可知Zn的物質(zhì)的量為0.03 mol，所以Cu、Zn的物質(zhì)的量之比為0.090.03，即31。答案：(1)1.5 mol Cl2,0.25 mol O2(2)3115(xx江門模擬)蓄電池是一種可以反復充電、放電的裝置，有一種蓄電池在充電和放電時發(fā)生的反應(yīng)是NiO2Fe2H2OFe(OH)2Ni(OH)2，用該蓄電池電解(陰、陽極均為惰性電極)M(NO3)x溶液時，若此蓄電池工作一段時間后消耗0.36 g水。(1)電解時，電解池的陽極應(yīng)連接_(填序號)。ANiO2BFeCFe(OH)2 DNi(OH)2(2)電解M(NO3)x溶液時某一極質(zhì)量增加了m g，金屬M的相對原子質(zhì)量的計算式為_(用m、x表示)。(3)此蓄電池電解含有0.01 mol CuSO4和0.01 mol NaCl的混合溶液100 mL，轉(zhuǎn)移相同量的電子時，陽極產(chǎn)生氣體_L(標準狀況)，電解后溶液加水稀釋至1 L，溶液的pH為_。解析：(1)電解池的陽極應(yīng)連原電池的正極，故連NiO2。(2)蓄電池工作時，消耗0.36 g水，通過0.02 mol電子，由電子守恒知0.02，M50mx。(3)通過電子0.02 mol，首先產(chǎn)生0.005 mol Cl2，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.01 mol，然后發(fā)生4OH4e=2H2OO2，產(chǎn)生O2為0.0025 mol，V氣(0.002 5 mol0.005 mol)22.4 L/mol0.168 L。產(chǎn)生n(H)0.0025 mol40.01 mol，c(H)0.01 mol/L，pH2。答案：(1)A(2)50mx(3)0.1682