高中化学第四章电化学基础第三节第2课时《电解原理的应用》习题专训新人教版选修4.docx
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高中化学第四章电化学基础第三节第2课时《电解原理的应用》习题专训新人教版选修4
第二课时 电解原理的应用
[随堂基础巩固]
1.下列有关电化学的示意图中正确的是( )
解析:
选项A,Zn应为原电池负极,Cu为原电池正极。
选项B,盐桥两边的烧杯中盛装的电解质溶液应互换。
选项C,粗铜应连接电源正极。
选项D,电解饱和NaCl溶液,Cl-在阳极放电产生Cl2,溶液中的H+在阴极获得电子而产生H2,正确。
答案:
D
2.关于电解饱和NaCl水溶液,下列叙述正确的是( )
A.电解时在阳极得到氯气,在阴极得到金属钠
B.若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液,溶液呈棕色
C.若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液,溶液呈无色
D.电解一段时间后,将全部电解液转移到烧杯中,充分搅拌后溶液呈中性
解析:
电解饱和NaCl水溶液,阳极析出氯气,阴极析出氢气,A不对;若在阳极附近滴入KI溶液,将析出I2,得到I2的水溶液,故显棕色,B正确;阴极附近由于显碱性,加酚酞显红色;电解一段时间后,搅拌得到的是含有NaOH的溶液,显碱性。
答案:
B
3.金属镍有广泛的用途,粗镍中含有少量的Fe、Zn、Cu、Pt杂质,用电解法制备高纯度的镍,下列叙述中正确的是( )
A.阳极发生还原反应,其电极反应式为:
Ni2++2e-===Ni
B.电解过程中,阳极减少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
解析:
A项,阳极应发生氧化反应。
C项,溶液中的阳离子主要为Ni2+,根据金属原子的还原性和金属阳离子的氧化顺序,阳极反应为Zn-2e-===Zn2+,Fe-2e-===Fe2+,Ni-2e-===Ni2+,Cu、Pt在该条件下不失电子,阴极反应为Ni2++2e-===Ni,Fe2+、Zn2+在该条件下不得电子。
比较两电极反应,因Zn、Fe、Ni的相对原子质量不等,当两极通过相同的电量时,阳极减少的质量与阴极增加的质量不等。
答案:
D
4.判断下列描述的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)在镀件上电镀铜时,可用金属铜作阳极。
( )
(2)电解精炼铜时,电解质溶液的浓度不变。
( )
(3)电解精炼铜时,用纯铜作阳极,粗铜作阴极。
( )
(4)工业上用电解熔融氧化镁的方法制取Mg。
( )
(5)用U形管作电解饱和食盐水的实验,通电前在U形管的两端滴加几滴石蕊试液,通电后阳极处溶液变蓝。
( )
答案:
(1)√
(2)× (3)× (4)× (5)×
5.如图为相互串联的甲、乙两个电解池,试回答下列问题。
(1)甲池若为用电解原理精炼铜的装置,A极是电解池的________,材料是________,电极反应式为________________________;B极是电解池的________,材料是________,主要电极反应式为________________________________________________________。
(2)乙池中若滴入少量酚酞溶液,开始一段时间后,Fe极附近呈________色。
(3)若甲池阴极增重12.8g,则乙池阳极放出气体在标准状况下的体积为________(不考虑气体不溶解情况)。
解析:
(2)Fe极电极反应式为:
2H++2e-===H2↑,H+放电后,溶液中生成OH-,显碱性,遇酚酞呈红色。
(3)甲池阴极反应为:
Cu2++2e-===Cu,
生成n(Cu)=
=0.2mol,
转移电子的物质的量n(e-)=0.4mol;
乙池阳极反应为:
2Cl--2e-===Cl2↑,
由电子守恒知生成Cl2为:
n(Cl2)=0.2mol,
故V(Cl2)=4.48L。
答案:
(1)阴极 纯铜 Cu2++2e-===Cu
阳极 粗铜 Cu-2e-===Cu2+
(2)红 (3)4.48L
[课时跟踪训练]
(时间45分钟 满分60分)
一、选择题(本题包括7小题,每小题3分,共21分)
1.下列关于铜电极的叙述中,正确的是( )
A.铜锌原电池中铜是正极
B.用电解法精炼粗铜时粗铜作阴极
C.在镀件上电镀铜时可用金属铜作阴极
D.电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极
解析:
本题主要考查了原电池、电解池的区别。
A叙述的是原电池,铜不如锌活泼,铜应为正极。
B、C、D叙述的是电解池。
电解池的阳极发生失去电子的氧化反应,阴极发生得到电子的还原反应,所以精炼粗铜时,粗铜应作为阳极,镀铜时铜也应作为阳极以提供Cu2+,而电解稀硫酸时,如把铜作为阳极,铜就会首先放电,阳极就不能产生氧气。
答案:
A
2.欲在金属表面镀银,应把镀件挂在电镀池的阴极。
下列各组中,选用的阳极金属和电镀液均正确的是( )
A.Ag和AgCl溶液 B.Ag和AgNO3溶液
C.Fe和AgNO3溶液D.Pt和Ag2SO4溶液
解析:
电镀槽中,要求镀件作阴极,可用镀层金属作阳极,电镀液通常采用含有镀层金属离子的盐溶液,A、D项中AgCl和Ag2SO4均为沉淀,只有B项符合要求。
答案:
B
3.海水提镁的最后一步是将氯化镁电解获取金属镁,下列有关该电解过程的叙述中,正确的是( )
A.两个电极必须都用惰性电极
B.阳极可以用金属电极,阴极必须是惰性电极
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获取金属镁,也就是说镁离子需要得电子,如果在水溶液中,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,如果使用活性电极时会优先失电子,所以阳极必须用惰性电极。
答案:
C
4.[双选题]利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯,下列叙述正确的是( )
A.电解时以精铜作阳极
B.电解时阴极发生还原反应
C.粗铜连接电源负极,其电极反应是Cu===Cu2++2e-
D.电解后,电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥
解析:
电解精炼铜时,粗铜作阳极,精铜作阴极,活泼性比铜弱的金属沉积在电解糟底部形成阳极泥。
答案:
BD
5.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:
阳极质量减少,必须用活性金属电极作阳极,则A选项不符合题意;由于Cu2+的放电能力比H+的大,阴极质量增加,但是要使Cu2+浓度不变,则阳极必须用纯铜,所以选C。
答案:
C
6.如图中能验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置是( )
解析:
与直流电源的正极相连接的为阳极,阳极上发生氧化反应,失去的电子回到正极;与直流电源的负极相连接的为阴极,阴极上发生还原反应,接受负极输出的电子。
据此判断,D图右电极为阳极,发生反应:
2Cl--2e-===Cl2↑,可观察到碘化钾淀粉溶液变蓝,证明有Cl2生成;左电极为阴极,发生反应:
2H2O+2e-===H2↑+2OH-,可观察到阴极区溶液变红,证明有NaOH生成,收集的气体经点燃可证明为氢气。
答案:
D
7.[双选题]三氧化二镍(Ni2O3)可用于制造高能电池,其电解法制备过程如下:
用NaOH调NiCl2溶液pH至7.5,加入适量硫酸钠后进行电解。
电解过程中产生的Cl2在弱碱性条件下生成ClO-,把二价镍氧化为三价镍。
以下说法正确的是( )
A.可用铁作阳极材料
B.电解过程中阳极附近溶液的pH升高
C.阳极反应方程式为:
2Cl--2e-===Cl2↑
D.1mol二价镍全部转化为三价镍时,外电路中通过了1mol电子
解析:
由题意知电极反应,阳极:
2Cl--2e-===Cl2↑,阴极:
2H++2e-===H2↑,阴极溶液呈碱性,pH升高,故A、B错误;由Ni2+―→Ni3+,失去1mole-,外电路中转移1mole-,即Cl-失去1mole-,H+得到1mole-。
答案:
CD
二、非选择题(本题包括4小题,共39分)
8.(12分)电解原理在化学工业中有广泛应用。
右图表示一个电解池,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:
(1)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试液,则:
①电解池中X极上的电极反应式为________________,在X极附近观察到的现象是______________________________________________________________________。
②Y电极上的电极反应式是________________,检验该电极反应产物的方法是________________________。
(2)如果用电解法精炼粗铜,电解液a选用CuSO4溶液,则:
①X电极的材料是________,
电极反应式是________________。
②Y电极的材料是________,
电极反应式是________________。
(说明:
杂质发生的电极反应不必写出)
解析:
(1)用惰性电极电解饱和食盐水时,阳极反应:
2Cl--2e-===Cl2↑;阴极反应:
2H++2e-===H2↑。
与电源正极相连的为阳极,反之为阴极,所以X为阴极,Y为阳极。
X极在反应过程中消耗了H2O电离出的H+,溶液呈碱性,加入酚酞试液变成红色,Y极产生Cl2,能使湿润的淀粉碘化钾试纸变为蓝色。
(2)电解精炼粗铜时,用含杂质的Cu为阳极,纯Cu为阴极。
反应过程中,阳极上的Cu以及比Cu活泼的金属失去电子,成为离子,进入溶液,活泼性比Cu差的金属形成阳极泥;在阴极只有Cu2+能得电子成为单质,其他较活泼的金属对应的离子不能得电子。
根据装置图,X为阴极,Y为阳极,所以,X电极的材料是纯铜,电极反应式为Cu2++2e-===Cu;Y电极的材料是粗铜,电极反应式为Cu-2e-===Cu2+。
答案:
(1)①2H++2e-===H2↑
有气泡冒出,溶液变红
②2Cl--2e-===Cl2↑
把湿润的淀粉碘化钾试纸放在Y电极附近,试纸变蓝色
(2)①纯铜 Cu2++2e-===Cu
②粗铜 Cu-2e-===Cu2+
9.(9分)如图所示,甲、乙为相互串联的两个电解池.
(1)甲池若为用电解原理精炼铜的装置,则A电极名称为________极,电极材料是________,电极反应式为________________,电解质溶液可以是__________________.
(2)乙池中铁极电极反应式为____________,若在乙池中滴入少量酚酞试液,开始电解一段时间后,铁极附近呈________色.
(3)若将乙中的石墨电极改为银电极,则乙池为________装置,电解一段时间后,溶液的浓度________,现象___________________________________________________________
________________________________________________________________________.
解析:
精炼铜时,粗铜作阳极,精铜作阴极,含Cu2+的溶液作电解质溶液;铁电极是电解池的阴极,溶液中Ag+得电子生成Ag,阳极OH-放电,溶液呈酸性,滴入酚酞试液无变化;若银电极作阳极,AgNO3溶液作电解液,形成电镀池,溶液的浓度不变.
答案:
(1)阴 精铜 Cu2++2e-===Cu
含Cu2+的溶液
(2)Ag++e-===Ag 无
(3)电镀 不变 铁表面附着一层光亮的金属
10.(9分)图中的A为直流电源,B为渗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中a点为________极。
(2)滤纸B上发生的总反应方程式为________________
________________________________________________________________________。
(3)欲在电镀槽中实现铁上镀锌,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________或________(只要求填两种电解质溶液)。
解析:
(1)根据c点酚酞试液变红,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+2H2O
H2↑+Cl2↑+2NaOH。
(3)c、d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,电解液应为含镀层离子的电解质溶液,所以可用ZnSO4溶液或ZnCl2溶液等。
答案:
(1)正
(2)2NaCl+2H2O
H2↑+Cl2↑+2NaOH
(3)Zn-2e-===Zn2+
Zn2++2e-===Zn
ZnSO4溶液 ZnCl2溶液
11.(9分)对某滴有酚酞的饱和NaCl溶液在如图装置中进行电解,回答下列问题:
(1)C极现象为__________________,Fe极(含其周围的溶液)现象为________________________________。
(2)若电解一段时间以后,将电源反接,C极电极反应式为________________,溶液中可以观察到的现象是________________________,再向该溶液中通入O2,又会观察到的现象是_____________________________________________。
解析:
(1)如图连接时,阳极为惰性电极,Cl-放电;阴极为H+放电,打破了水的电离平衡,故阴极区OH-浓度增大,呈碱性。
(2)反接时,阳极为活泼电极,Fe溶解,与溶液中的OH-反应生成沉淀,通入O2以后,发生反应4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3。
答案:
(1)有黄绿色气体生成
有无色气体生成且电极附近的溶液变红
(2)2H++2e-===H2↑ 有白色沉淀生成
白色沉淀迅速变成灰绿色最后变成红褐色
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- 电解原理的应用 高中化学 第四 电化学 基础 三节 课时 电解 原理 应用 习题 新人 选修