電解原理及其應用綜合能力測試參考答案

1、電解原理及其應用綜合能力測試參考答案編稿：顧振海 審稿：潘廷宏 責編：顧振海一、選擇題1D分析：所給4個選項中能較好吸收Cl2有A：NaOH，C：KBr，D：Na2CO3；其中A的NaOH有強烈腐蝕性，且吸收氯氣后生成強氧化性的NaClO不宜直接與人口鼻接觸；C中KBr吸收氯氣后生成刺激性、腐蝕性的Br2；而D中Na2CO3吸收氯氣后生成CO2對人體無害。2C 由上圖知，電極反應式為：陽極：Ag-e=Ag+陰極：Ag+e=Ag有如下對應關(guān)系：Ag e 陰極增重1mol 6.02×1023個 108gn (Ag) N 2.16g解得：n (Ag)0.02mol N1.204×

2、1023所以選項C正確；D錯誤。由上圖知：這是一個電渡銀裝置，陽極銀溶解，陰極析出銀，溶液中硝酸銀濃度不變。所以A、B錯誤。3B 陽極：Cu2eCu2+陰極：2Ag+2e2Ag即：陽極每溶解64g銅，對應陰極增加216g銀，兩電極質(zhì)量相關(guān)為280g所以Cu 2Ag m64g 216g280gm(Cu) m(Ag) 28g解得：m(Cu)6.4g m(Ag)21.6g所以陽極的質(zhì)量為100g6.4g93.6g陰極的質(zhì)量為100g21.6g121.6g4D 從各選項的電解方程式可得到結(jié)論：A2HClH2+Cl2 HCl濃度減小，pH升高。B4AgNO3+2H2O4Ag+4HNO3+O2生成硝酸，所

3、以溶液的pH下降。CBaCl2+2H2OBa(OH)2+H2+Cl2 生成強堿Ba(OH)2所以溶液pH升高。D2H2OH2+O2 由于水減小，KOH溶液濃度增大，所以pH升高。5D 電解H2SO4時：陽極 4OH4e2H2OO2電解HCl時：陰極 2H2eH2陽極 2Cl2eCl2所以O(shè)2 （2H22Cl2）25mL  100mL6B 由電解方程式 2CuSO4+2H2O2Cu + 2H2SO4+O2128g 2mol0.016g n (H2SO4)n (H2SO4)=2.5×104mol所以n (H+)=5×104mol c (H+)=1×103mo

4、l/L由硫酸形成的pHlg(1×103)=3 由于是硫酸的酸性環(huán)境，所以Cu2+的水解產(chǎn)生H可忽略，所以選B。7B A相當電解水，會使NaOH溶液濃度增大，再加入固體NaOH溶液濃度會更大，不能恢復原甲溶液。B相當于電解水，可再加入水恢復原溶液。C電解的是水和NaCl，不能靠加入NaOH恢復原溶液。D是粗銅的精煉，溶液中硫酸銅的溶液不變，不用加入Cu(OH)2恢復。8A 2Cu2+2H2O2Cu+O2+4H+ 轉(zhuǎn)移電子4mol 4moln (H+) 0.002moln (H+)=0.002mol c (H+)=0.02mol/LZn+2H+Zn2+H2 轉(zhuǎn)移電子 2mol 2mol

5、n (H+) 0.002moln (H+)=0.002mol余H物質(zhì)的量為：0.2L×0.005mol/L×20.0020 表明溶液變?yōu)榱肆蛩徜\溶液CuCl2Cu+Cl2 轉(zhuǎn)移電子 1mol 2mol n (Cl2)0.002moln (Cl2)=0.002mol 生成的Cl2有少量與水反應生成少量HCl和HClO。2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2 轉(zhuǎn)移電子2mol 2moln (NaOH) 0.002moln (NaOH)=0.002mol由上面的分析可知，溶液中由大到小的順序為，pH的順序與之相反。9B此題要求電解的物質(zhì)是水才行，要求電解為含氧酸、強堿、強堿

6、的含氧酸鹽等。只有B符合。10A根據(jù)電解方程式分析2Cu2+2H2O4H+ +2Cu + O24mol 128gn (H+) 0.064gn (H+)=0.002molc(H+)=0.002mol÷0. 5L0.004mol/L11答案：C解析：用惰性電極電解飽和硫酸鈉溶液相當于電解水，陽極產(chǎn)生氧氣。 2 12amol amol當飽和溶液減少2amol水即36a g水時，有晶體析出溶液仍為飽和溶液。用換位思考：若將Wg Na2SO4·10H2O晶體加入到36a g水中所得溶液仍為飽和溶液。該溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)為 12答案：A分析：根據(jù)原電池原理，由“金屬X和Z用導線連接放

7、入稀硫酸中時，X溶解，Z極上有氫氣析出；”可知活潑性XZ；由電解時電極放電順序及“電解了Y2+離子和Z2+離子共存的溶液時，Y先析出；”知活潑性ZY；根據(jù)金屬單質(zhì)的還原性與對應離子氧化性的關(guān)系及“M2+離子的氧化性強于Y2+離子”可知活潑性YM。綜合有A成立。13答案：AC放電時負極失電子被氧化。所以A錯誤。充電時陰極與電源的負極相連、被還原。由于充電時鈉被還原，所以B錯。對于C，電解AgNO3時，陽極析出O2，電子由電池的鈉提供。由O2 4Na22.4L92g1.12Lm (Na)m (Na)=4.6g C正確充電時，陰極得電子被還原。所以D錯誤。注意放電、充電時的反應方向；Na2Sx中S的

8、化合價。14B此題可參照電解CuSO4進行分析。電解時產(chǎn)生H物質(zhì)的量為0.01V mol設(shè)金屬用M表示，則電解方程式為：2M2+2H2O M4H+O22Ar(M)g 4molW g 0.01V mol解得Ar(M) 15D電解方程式為Fe+2H2OFe(OH)2+H2生成的Fe(OH)2又進一步被氧化4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 所以2Fe(OH)3 5H2O 2mol5mol16答案：O2十2CO2十4e=2CO32。2CO十O2=2CO2。解析：熔融鹽燃料電池工作原理跟其它電池相同，在陽極上(電源的負極)還原劑失去電子，2CO十2CO324e4CO2，陰極上氧化劑得到

9、電子，根據(jù)題意，氧化劑是O2，CO2也參加反應(但不可能是作為氧化劑)，由于陽極上消耗CO32，所以在陰極上有CO32生成，維持CO32的濃度(如果陰極上不生成CO32，則需要補充大量的CO32)，所以陰極上的反應O2十4e十2CO22CO32，把陰極或陽極上發(fā)生的反應方程式 相加(在得失電子數(shù)相等時才能相加)得2CO十O2=2CO2。17答案：(1)2Cl2e Cl2； ； 。(2)陽極產(chǎn)生的Cl2不易腐蝕金屬鈦；既能防止陰極產(chǎn)生的H2和陽極產(chǎn)生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaCl而影響燒堿的質(zhì)量。(3)a、b、d；(4)；當電解時的電壓增大到原來的2倍時，

10、電解池的電阻可能會發(fā)生變化，電流強度不一定為原來的2倍；當電解時的溫度從30提高到60時，電解他的內(nèi)阻會有所降低，但并不一定恰好降低為原來的一半；當電解時的電流強度增大到原來的2倍時，單位時間內(nèi)流過電路的電量恰好為原來的2倍，發(fā)生反應的物質(zhì)的物質(zhì)的量也恰好為原來的2倍，即反應速率為原來的2倍。解析：電解氯化鈉的速率與單位時間通過的電量、離子遷移的速率有關(guān)。在解答(3)、(4)兩問時，要結(jié)合物理電學知識來分析。18答案：(1)Fe2eFe2+；2H+十2e=H2；(2) 6Fe2+十Cr2O72十14H+6Fe3+十2Cr3+十H2O；(3)在陰極反應及Cr2O72與Fe2+反應過程中，將大量的

11、消耗H+使溶液pH升高，促使Fe3+、Cr3+水解并最終轉(zhuǎn)化為Cr(OH)3和Fe(OH)2沉淀；(4)不能；因陽極產(chǎn)生的Cu2+不能使Cr2O72還原到低價態(tài)。解析：Cr()的化合物的毒性遠遠高于Cr()化合物，將Cr()轉(zhuǎn)化為Cr()，對廢水進行處理是電化學知識在實際生活中的具體運用。首先應考慮溶液中，陰、陽離子在外電場作用下的定向遷移；然后再考慮陰、陽兩極按放電順序可能發(fā)生的電極反應。陰極：2H+十2eH2，陽極：Fe2eFe2+，產(chǎn)生的Fe2+在向陰極遷移的過程中與向陽極遷移的Cr2O72相遇，發(fā)生氧化還原反應：6Fe2+十Cr2O72十14H+6Fe3+十2Cr3+十H2O，使Cr2

12、O72轉(zhuǎn)化為Cr3+，同時Fe2+也轉(zhuǎn)化為Fe3+，在以上電解的陰極反應及Cr2O72與Fe2+的氧化還原反應過程中都消耗了大量的H+，溶液的pH不斷變大，有利于Cr3+、Fe3+生成相應的Cr(OH)3、Fe(OH)3沉淀。若將Fe電極改換成Cu電極，由于產(chǎn)生的Cu2+不具有還原性，不能將Cr2O72轉(zhuǎn)化為毒性較低的Cr3+。19答案：(1)電流對時間的變化關(guān)系圖如圖419： 氧化；電極反應為：2Cl十2e=Cl2；還原；2H+十2eH2，電解總方程式為：2H2O+CaCl2Ca(OH)2+Cl2+H2(2)電解池中產(chǎn)生的現(xiàn)象：有白色沉淀生成；白色沉淀又溶解；兩極有氣體放出，F(xiàn)極附近得黃綠色

13、氣體，E極產(chǎn)生無色氣體，在E極附近溶液變?yōu)榧t色。解析：(1)根據(jù)電源的正負極可知，F(xiàn)為陽極，發(fā)生氧化反應：電極反應為：2Cl十2eCl2；E為陰極，發(fā)生還原反應：電極反應為：2H+十2e=H2(Ca2+氧化性較H+弱)；總的電解反應方程式為：2H2O+CaCl2 Ca(OH)2+Cl2+H2 (類似于電解NaCl溶液)。(2)當連續(xù)將CO2通入電解液時，CO2與Ca(OH)2反應先生成CaCO3，然而由于CO2過量，CaCO3進一步轉(zhuǎn)變成可溶的Ca(HCO3)2。反應為CO2十2OH十Ca2+CaCO3十H2O，此時消耗Ca2+離子，Ca2+離子濃度下降，溶液導電性減弱，即電流減小。但電流不會

14、減小到0，因CaCO3溶于水的部分能電離：CaCO3(s)=Ca2+(aq)十CO32(aq)。然后發(fā)生反應：CaCO3(s)十CO2十H2O=Ca2+(aq)+2HCO3(aq)，此時離子數(shù)增加，導電性增強。注意第1個反應消耗的離子數(shù)量等于第2個反應增加的離子數(shù)量，總體積又不變，所以開始與后來溶液的導電能力相同，即電流相等。由于CaCl2溶液中加入酚酞，電解過程中陰極附近c (OH)增大，陰極附近(E處)溶液變成紅色。20答案：(1) ，使氧氣與二氧化錳充分接觸，發(fā)生氧化還原反應。(2)2H+十2e=H2，2MnO422e=2MnO4； 。解析：以O(shè)2為氧化劑，MnO2為還原劑，另有氫氧化鉀

15、作反應物，在熔化狀態(tài)下發(fā)生氧化還原反應來制取K2MnO4。K2MnO4濃溶液中，陽離子有H+和K+，而H+在K+之前得電子，所以陰極反應為H+得電子還原為H2；根據(jù)題給信息，陽極得到KMnO4，則陽極反應為MnO42失電子，氧化為MnO4。21答案：(1)金屬的相對原子質(zhì)量為：64，及x2，n3。(2)電解后溶液的pH1。解析：電解M(NO3)x溶液時，陰極析出金屬M，陽極放出O2，根據(jù)電解槽通過的電子物質(zhì)的量可得： ，電解反應的關(guān)系式：M(NO3)x M xH+ xe0.005mol0.005mol 0.005xmol 0.005xmol根據(jù)題意，通過的電子的物質(zhì)的量為0.01mol，即0.

16、005xmol0.01mol，x2 64+2×62+18n=242，n=3（2） 22答案：(1)鐵Fe，F(xiàn)e2eFe2+ (2)B、C(3)隔絕空氣，防止Fe(OH)2被空氣氧化；加熱一段時間；(4)B、C；(5)白色沉淀迅速變?yōu)榛揖G色，最終變?yōu)榧t褐色。提示：以鐵做陽極、石墨做陰極電解Na2SO4溶液時，電解方程式為：Fe+2H2OH2+Fe(OH)2 在陰極（石墨）處生成白色沉淀當反應電源后，鐵做陰極被保護，電解方程式為：2H2O2H2+O2 在陽極（石墨）處生成O2，把上一步生成的Fe(OH)2氧化生成紅褐色的Fe(OH)3，方程式如下：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe

17、(OH)323答案： 1：2解析：首先寫出陰極、陽極反應式和總的電解反應。由柯爾貝反應式推出陽極反應式為：2RCOOK2e=RR十2CO2十2K+，陰極反應式為：2H2O十2eH2+2OH，電解方程式為： 。在相同條件下，H2和CO2的體積之比是1：2。24答案：(1)O2；467；(2)0.0966解析：（1）被電解的物質(zhì)為水；陽極放出氧氣；電解后KOH的濃度增大2%，變?yōu)?%?？稍O(shè)電解后溶液的質(zhì)量為m，則由溶質(zhì)守恒有：2000mL×1.05g/mL×6%m ×8% 解得m1575g.。所以電解的水的質(zhì)量為2000mL×1.05g/mL1575g525g，放出O2