課時分層作業(yè)(五)電解池的工作原理及應(yīng)用(建議用時：40分鐘)基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練1能用電解原理說明的問題是()電解是把電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能電解是把化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能電解質(zhì)溶液導(dǎo)電是化學(xué)變化，金屬導(dǎo)電是物理變化不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，通過電解的原理可以實現(xiàn)任何溶液被電解時，必須導(dǎo)致氧化還原反應(yīng)的發(fā)生ABCDD本題主要考查了電解原理。從能量轉(zhuǎn)化的角度看，電解是把電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的過程，故對、錯；電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程，必將伴隨著兩個電極上氧化還原反應(yīng)的發(fā)生，同時生成新的物質(zhì)，故、對；某些不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，通過電解供給電能可以實現(xiàn)，故對。所以選項都符合題意。故正確答案為D。2如圖是電解飽和NaCl溶液的實驗裝置，其中c、d為石墨電極。則下列有關(guān)判斷中正確的是()Aa為正極、b為負(fù)極Bc為陰極、d為陽極C電解過程中，d電極質(zhì)量增加D電解過程中，Cl濃度不變A由電子流向可知，a為正極，b為負(fù)極，c為陽極，d為陰極，c極：2Cl2e=Cl2；d極：2H2e=H2，因此，B、C、D項均錯誤。3如圖為直流電源電解稀Na2SO4水溶液的裝置。通電后在石墨電極a和b附近分別滴加一滴石蕊溶液。下列實驗現(xiàn)象中正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號：73702058】A逸出氣體的體積，a電極的小于b電極的B一電極逸出無味氣體，另一電極逸出刺激性氣味氣體Ca電極附近呈紅色，b電極附近呈藍(lán)色Da電極附近呈藍(lán)色，b電極附近呈紅色Da、b電極分別為電解池的陰極和陽極，其電極反應(yīng)分別是4H4e=2H2和4OH4e=O22H2O，即a電極逸出氣體體積比b電極大。a電極和b電極溶液分別顯堿性和酸性，故可以看到a電極附近呈藍(lán)色，b電極附近呈紅色。4在冶金工業(yè)中，常用電解法得到鈉、鎂、鋁等金屬，其原因是()A都是輕金屬B都是活潑金屬C成本低廉D這些金屬的化合物熔點較低【答案】B5為使反應(yīng)Cu2H2O=Cu(OH)2H2能夠發(fā)生，下列設(shè)計方案正確的是()A用銅片作負(fù)極，石墨電極作正極，氯化鈉溶液為電解質(zhì)溶液構(gòu)成原電池B用銅片作電極，外接直流電源電解硫酸銅溶液C用銅片作陽極，鐵片作陰極，電解硫酸鈉溶液D用銅片作陰、陽電極，電解稀硫酸C該反應(yīng)為不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，必須設(shè)計為電解池才能發(fā)生。陽極為Cu放電，陰極為H放電，即用Cu作陽極，電解質(zhì)溶液中為H2O放電，選項C符合要求。6關(guān)于如圖所示、兩個裝置的敘述，正確的是()【導(dǎo)學(xué)號：73702059】A裝置名稱：是原電池，是電解池B硫酸濃度變化：增大，減小C電極反應(yīng)式：中陽極：4OH4e=2H2OO2中正極：Zn2e=Zn2D離子移動方向：中H向陰極方向移動，中H向負(fù)極方向移動B中有外加電源，為電解池，為原電池，A錯誤；中電解水，硫酸濃度增大，中負(fù)極材料消耗硫酸，硫酸濃度減小，B正確；中正極反應(yīng)為2H2e=H2，C錯誤；中H向正極移動，D錯誤。7下列各組中，每種電解質(zhì)溶液電解時只生成氫氣和氧氣的是()AHCl、CuCl2、Ba(OH)2BNaOH、CuSO4、H2SO4CNaOH、H2SO4、Ba(OH)2DNaBr、H2SO4、Ba(OH)2C電解時只生成氫氣和氧氣，則電解質(zhì)所含的陽離子在金屬活動性順序表中銅之前(不包括銅)，陰離子不能是簡單離子；電解HCl的方程式為：2HClCl2H2，A選項錯；電解CuSO4溶液的方程式為：2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2，B選項錯；電解NaBr的方程式為：2NaBr2H2O2NaOHH2Br2，D選項錯。8下列有關(guān)用惰性電極電解AgNO3溶液一段時間后的說法正確的是()A電解過程中陰極質(zhì)量不斷增加B電解過程中溶液的pH不斷升高C此時向溶液中加入適量的Ag2O固體不能使溶液恢復(fù)至電解前的狀況D電解后兩極產(chǎn)生的氣體體積比為21A用惰性電極電解AgNO3溶液，總的電解反應(yīng)式為：4AgNO32H2O4AgO24HNO3，則陰極上析出銀，陽極上放出氧氣，A項正確，D項錯誤；由于生成HNO3，溶液的pH應(yīng)不斷降低，B項錯誤；要使溶液恢復(fù)到電解前的狀況要看加入的物質(zhì)在溶液中的反應(yīng)：2Ag2O4HNO3=4AgNO32H2O，得到的物質(zhì)恰好是反應(yīng)掉的物質(zhì)，可使溶液恢復(fù)至電解前的狀況，C項錯誤；故選A。9利用如圖所示裝置模擬電解原理在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。下列說法正確的是()【導(dǎo)學(xué)號：73702060】A氯堿工業(yè)中，X電極上的反應(yīng)式是4OH4e=2H2OO2B電解精煉銅時，Z溶液中的Cu2濃度不變C在鐵片上鍍銅時，Y是純銅D制取金屬鎂時，Z是熔融的氯化鎂DX電極連接電源正極是陽極，Y電極連接電源負(fù)極是陰極。氯堿工業(yè)中陽極是Cl放電生成Cl2，A錯誤；電解精煉銅時陽極粗銅溶解，陰極Cu2放電析出Cu，但是粗銅中含有鋅、鐵、鎳等雜質(zhì)，使得溶液中Cu2濃度變小，B項錯誤；鐵片上鍍銅時，陰極應(yīng)該是鐵片，陽極是純銅，C項錯誤；鎂是活潑金屬，冶煉金屬鎂應(yīng)該電解熔融氯化鎂，D項正確。10根據(jù)如圖所示裝置回答： 【導(dǎo)學(xué)號：73702061】(1)當(dāng)X為Pt，Y為Fe，Z為AgNO3時，陽極反應(yīng)式為_，陰極反應(yīng)式為_，電解反應(yīng)式為_。(2)X為Cu，Y為Fe，Z為CuSO4時，陽極反應(yīng)式為_，陰極反應(yīng)式為_?！窘馕觥侩娊獬刂信c電源正極相連的是陽極(X)，與電源負(fù)極相連的是陰極(Y)。【答案】(1)4OH4e=2H2OO24Ag4e=4Ag2H2O4AgNO34AgO24HNO3(2)Cu2e=Cu2Cu22e=Cu11從NO、SO、H、Cu2、Ba2、Ag、Cl等離子中選出適當(dāng)?shù)碾x子組成電解質(zhì)，采用惰性電極對其溶液進(jìn)行電解。 【導(dǎo)學(xué)號：73702062】(1)若兩極分別放出H2和O2，電解質(zhì)的化學(xué)式是_。(2)若陰極析出金屬，陽極放出氧氣，電解質(zhì)的化學(xué)式為_。(3)若兩極分別放出氣體，且體積比為11，電解質(zhì)的化學(xué)式為_。【解析】題中提供的電解質(zhì)離子有七種，這些離子放電的順序是：陽極：Cl>OH(水電離出的)>(NO、SO)，陰極：Ag>Cu2>H>Ba2。(1)兩極分別放出H2和O2，即H和OH放電，實質(zhì)是電解H2O，水中的溶質(zhì)應(yīng)是起導(dǎo)電作用，它可以是HNO3、H2SO4、Ba(NO3)2中的任意一種，但不能是BaSO4。(2)陰極析出金屬，即Ag或Cu2放電；陽極放出O2，即OH放電。水中的溶質(zhì)可以是AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4中的任意一種。(3)兩極都生成氣體，且氣體體積比為11，則放電的離子應(yīng)是Cl和H。水中的溶質(zhì)可以是HCl、BaCl2中的任意一種?！敬鸢浮?1)HNO3或H2SO4、Ba(NO3)2(2)AgNO3或Cu(NO3)2、CuSO4(3)HCl或BaCl212工業(yè)品氫氧化鉀的溶液中含有某些含氧酸根雜質(zhì)，可用離子交換膜法電解提純。電解槽內(nèi)裝有陽離子交換膜(只允許陽離子通過)，其工作原理如圖所示。 【導(dǎo)學(xué)號：73702063】(1)該電解槽的陽極反應(yīng)式是_。(2)通電開始后，陰極附近溶液pH會增大，請簡述原因_。(3)除去雜質(zhì)后得氫氧化鉀溶液，液體從出口_(填寫“A”或“B”)導(dǎo)出。【解析】(1)陽極是左池，氫氧根放電；(2)H2O電離出的H放電，同時生成OH，OH濃度增大；(3)K經(jīng)陽離子交換膜進(jìn)入右池，右池中H2O電離出的H放電，剩下OH；除去雜質(zhì)后得到的氫氧化鉀溶液從B口導(dǎo)出。【答案】(1)4OH4e=O22H2O(2)H2O電離出的H放電，同時生成OH，OH濃度增大(3)B能力提升練13氯堿工業(yè)中電解飽和食鹽水的原理示意圖如圖所示(電極均為石墨電極)。下列說法中正確的是()AM為電子流出的一極B通電使氯化鈉發(fā)生電離C電解一段時間后，陰極區(qū)pH降低D電解時用鹽酸調(diào)節(jié)陽極區(qū)的pH在23，有利于氣體逸出D根據(jù)電解池中Na的移動方向可判斷出該裝置中左側(cè)是電解池的陽極，右側(cè)是電解池的陰極，故M連接的是電源的正極，N連接的是電源的負(fù)極。M連接電源正極，是電子流入的一極，A項錯誤；氯化鈉發(fā)生電離不需要通電，B項錯誤；電解一段時間后，陰極區(qū)H放電后，溶液中OH濃度升高，溶液pH升高，C項錯誤；陽極區(qū)產(chǎn)生Cl2，因Cl2H2OHClOHCl，用鹽酸調(diào)節(jié)陽極區(qū)的pH在23時，有利于Cl2逸出，D項正確。14下列敘述中正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號：73702064】圖一圖二ACu2O是一種半導(dǎo)體材料，基于綠色化學(xué)理念設(shè)計的制取Cu2O的電解池示意圖如圖一所示，石墨電極上產(chǎn)生氫氣，銅電極發(fā)生氧化反應(yīng)B圖一中當(dāng)有0.1 mol電子轉(zhuǎn)移時，有0.1 mol Cu2O生成C圖二裝置中發(fā)生反應(yīng)：Cu2Fe3=Cu22Fe2，X極是負(fù)極，Y極材料可以是銅D如圖二，鹽橋的作用是傳遞電荷以維持電荷平衡，F(xiàn)e3經(jīng)過鹽橋進(jìn)入左側(cè)燒杯中A根據(jù)電解總反應(yīng)：2CuH2O=Cu2OH2可知金屬銅為陽極材料，Cu失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，石墨為陰極材料，陰極上H得電子生成氫氣，故A正確；2 mol Cu失去2 mol電子生成1 mol Cu2O，所以當(dāng)有0.1 mol電子轉(zhuǎn)移時，有0.05 mol Cu2O生成，故B錯誤；已知Cu2Fe3=Cu22Fe2，則該原電池中Cu失電子作負(fù)極，即X為Cu，若Y為銅，會與Fe3直接反應(yīng)，故C錯誤；原電池中陽離子向正極移動，鹽橋的作用是傳遞電荷以維持電荷平衡，右側(cè)為正極，所以Fe3在右側(cè)燒杯中不向左移動，故D錯誤。15氫氧化鋰是制取鋰和鋰的化合物的原料，用電解法制備氫氧化鋰的工作原理如下圖所示：下列敘述不正確的是() Ab極附近溶液的pH增大Ba極發(fā)生的反應(yīng)為2H2O4e=O24HC該法制備LiOH還可得到硫酸和氫氣等產(chǎn)品D當(dāng)電路中通過1 mol電子時，可得到2 mol LiOHD從電解質(zhì)溶液中離子的移動方向可知，石墨a是陽極，石墨b是陰極；陽極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，即2H2O4e=O24H，結(jié)合移動過來的SO得硫酸；陰極H得電子放出氫氣，c(OH)增大，溶液的pH增大，結(jié)合移動過來的Li生成LiOH，故A、B、C均正確。由得失電子守恒可知，電路中通過1 mol電子時，得到1 mol LiOH，D錯誤。16A、B、C三種強電解質(zhì)，它們在水中電離出的離子如下表所示： 陽離子Na、K、Cu2陰離子SO、OH上圖所示裝置中，甲、乙、丙三個燒杯依次分別盛放足量的A溶液、足量的B溶液、足量的C溶液，電極均為石墨電極。接通電源，經(jīng)過一段時間后，測得乙中c電極質(zhì)量增加了16 g。常溫下各燒杯中溶液的pH與電解時間(t)的關(guān)系圖如上。據(jù)此回答下列問題：(1)M為電源的_極(填寫“正”或“負(fù)”)，電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)為_。(2)計算電極e上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積_。(3)寫出乙燒杯的電解反應(yīng)式_。(4)如果電解過程中B溶液中的金屬離子全部析出，此時電解能否繼續(xù)進(jìn)行，為什么？_。(5)若經(jīng)過一段時間后，測得乙中c電極質(zhì)量增加了16 g，要使丙恢復(fù)到原來的狀態(tài)，操作是_。【解析】根據(jù)溶液pH的變化情況，可知丙為硫酸鉀或者硫酸鈉，乙為硫酸銅，甲為氫氧化鈉或者氫氧化鉀，接通電源，經(jīng)過一段時間后，測得乙中c電極質(zhì)量增加了16 g，則c電極為陰極，M為電源負(fù)極，b為陽極，電極反應(yīng)式為4OH4e=2H2OO2；丙中e電極為陰極，生成的氣體為氫氣，根據(jù)16 g銅單質(zhì)，可以確定氫氣物質(zhì)的量為0.25 mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下為5.6 L；乙中為電解硫酸銅溶液，電解反應(yīng)式為：2CuSO42H2O2CuO22H2SO4；如果電解過程中B溶液中的金屬離子全部析出，此時電解硫酸溶液，電解反應(yīng)可繼續(xù)進(jìn)行，實質(zhì)為電解水；經(jīng)過一段時間后，測得乙中c電極質(zhì)量增加了16 g，丙實際上電解水，要使丙恢復(fù)到原來的狀態(tài)，需要添加水，其物質(zhì)的量(等于氫氣的物質(zhì)的量)為0.25 mol，質(zhì)量為4.5 g?！敬鸢浮?1)負(fù)4OH4e=2H2OO2(2)5.6 L(3)2CuSO42H2O2CuO22H2SO4(4)能；因為CuSO4溶液已轉(zhuǎn)變?yōu)镠2SO4溶液，反應(yīng)變?yōu)殡娊馑姆磻?yīng)(5)向丙燒杯中加4.5 g水