年人教版高二化學(xué)選修4課時(shí)跟蹤檢測(cè)（二十一）電解原理的應(yīng)用

課時(shí)跟蹤檢測(cè)(二十一)電解原理的應(yīng)用1．下列關(guān)于銅電極的敘述中，正確的是()A．銅鋅原電池中銅是正極B．用電解法精煉粗銅時(shí)粗銅作陰極C．在鍍件上電鍍銅時(shí)可用金屬銅作陰極D．電解稀硫酸制H2、O2時(shí)銅作陽(yáng)極2．欲在金屬表面鍍銀，應(yīng)把鍍件掛在電鍍池的陰極。下列各組中，選用的陽(yáng)極金屬和電鍍液均正確的是()A．Ag和AgCl溶液 B．Ag和AgNO3溶液C．Fe和AgNO3溶液 D．Pt和Ag2SO4溶液3．將一直流電源的正、負(fù)極(電極材料為Pt)，用玻璃片分別壓在一張用食鹽水、碘化鉀、淀粉溶液和石蕊試液浸透的濾紙上，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，兩極附近濾紙的顏色分別是()ABCD陽(yáng)極藍(lán)白紅藍(lán)陰極白藍(lán)藍(lán)藍(lán)4．用含有少量銀和鋅的粗銅片作陽(yáng)極，純銅片作陰極，CuSO4溶液作電解質(zhì)溶液，電解一段時(shí)間后，陽(yáng)極的質(zhì)量減少xg，則()A．電解質(zhì)溶液的質(zhì)量增加xgB．陰極的質(zhì)量增加xgC．陰極的質(zhì)量增加ag，a>xD．陰極的質(zhì)量增加bg，b<x5．(山東高考)以KCl和ZnCl2混合液為電鍍液在鐵制品上鍍鋅，下列說(shuō)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(guò)程是該原電池的充電過(guò)程B．因部分電能轉(zhuǎn)化為熱能，電鍍時(shí)通過(guò)的電量與鋅的析出量無(wú)確定關(guān)系C．電鍍時(shí)保持電流恒定，升高溫度不改變電解反應(yīng)速率D．鍍鋅層破損后即對(duì)鐵制品失去保護(hù)作用6．如圖甲為鋅銅原電池裝置，乙為電解熔融氯化鈉裝置。則下列說(shuō)法正確的是()A．甲裝置中鋅為負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)，銅為正極，發(fā)生氧化反應(yīng)B．甲裝置鹽橋的作用是使反應(yīng)過(guò)程中ZnSO4溶液和CuSO4溶液保持電中性C．乙裝置中鐵極的電極反應(yīng)式為：2Na－2e=2Na＋D．乙裝置中B是氯氣出口，A是鈉出口7．[雙選題](山東高考節(jié)選)以CuSO4溶液為電解質(zhì)溶液進(jìn)行粗銅(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等雜質(zhì))的電解精煉，下列說(shuō)法正確的是()A．電能全部轉(zhuǎn)化為化學(xué)能B．粗銅接電源正極，發(fā)生氧化反應(yīng)C．溶液中Cu2＋向陽(yáng)極移動(dòng)D．利用陽(yáng)極泥可回收Ag、Pt、Au等金屬8．電解硫酸銅溶液要達(dá)到如下三個(gè)要求：①陽(yáng)極質(zhì)量減小②陰極質(zhì)量增加③電解過(guò)程中Cu2＋濃度不變則可選用的電極是()A．石墨作陽(yáng)極，鐵作陰極B．粗銅(含F(xiàn)e、Ni、Zn)作陽(yáng)極，純銅作陰極C．純銅作陽(yáng)極，鐵作陰極D．鐵作陽(yáng)極，純銅作陰極9．某學(xué)生想制作一種家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器，用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液。通電時(shí)，為使Cl2被完全吸收，制得有較強(qiáng)殺菌能力的消毒液，設(shè)計(jì)了如圖裝置。以下對(duì)電源電極名稱和消毒液的主要成分判斷正確的是()A．a(chǎn)為正極，b為負(fù)極；NaClO和NaClB．a(chǎn)為負(fù)極，b為正極；NaClO和NaClC．a(chǎn)為陽(yáng)極，b為陰極；HClO和NaClD．a(chǎn)為陰極，b為陽(yáng)極；HClO和NaCl10．用石墨電極電解100mLH2SO4和CuSO4的混合溶液，通電一段時(shí)間后，兩極均收集到2.24L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，原混合溶液中Cu2＋A．1mol·L－1 B．2mol·L－1C．3mol·L－1 D．4mol·L－111．如圖為相互串聯(lián)的甲、乙兩個(gè)電解池，試回答下列問(wèn)題。(1)甲池若為用電解原理精煉銅的裝置，A極是電解池的________，材料是________，電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________；B極是電解池的________，材料是________，主要電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________________________________________。(2)乙池中若滴入少量酚酞溶液，開(kāi)始一段時(shí)間后，F(xiàn)e極附近呈________色。(3)若甲池陰極增重12.8g，則乙池陽(yáng)極放出氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為_(kāi)_______(12．工業(yè)上處理含Cr2Oeq\o\al(2－,7)的酸性工業(yè)廢水常用以下方法：①往工業(yè)廢水里加入適量的NaCl，攪拌均勻；②用Fe為電極進(jìn)行電解，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀產(chǎn)生；③過(guò)濾回收沉淀，廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。試回答：(1)電解時(shí)的電極反應(yīng)：陽(yáng)極________，陰極________。(2)Cr2Oeq\o\al(2－,7)轉(zhuǎn)變成Cr3＋的離子反應(yīng)方程式___________________________________________________________________________________________________________。(3)電解過(guò)程中Cr(OH)3、Fe(OH)3沉淀是怎么產(chǎn)生的？_______________________。(4)能否用Cu電極來(lái)代替Fe電極？________(填“能”或“不能”)，理由是________________________________________________________________________。13．某課外活動(dòng)小組用如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，試回答下列問(wèn)題。(1)若開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)K與a連接，則B極的電極反應(yīng)式為_(kāi)________________________________________________________________________________________________。(2)若開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)K與b連接，則B極的電極反應(yīng)式為_(kāi)_____________，總反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)___________________________________________________________________________________________________________________________________________。有關(guān)上述實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是(填序號(hào))________。①溶液中Na＋向A極移動(dòng)②從A極處逸出的氣體能使?jié)駶?rùn)的KI-淀粉試紙變藍(lán)③反應(yīng)一段時(shí)間后加適量鹽酸可恢復(fù)到電解前電解質(zhì)的濃度④若標(biāo)準(zhǔn)狀況下B極產(chǎn)生2.24L氣體，則溶液中轉(zhuǎn)移0.2(3)該小組同學(xué)認(rèn)為，如果模擬工業(yè)上離子交換膜法制燒堿的方法，那么可以設(shè)想用如圖裝置電解硫酸鉀溶液來(lái)制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鉀。①該電解槽的陽(yáng)極反應(yīng)式為_(kāi)_____________________。此時(shí)通過(guò)陰離子交換膜的離子數(shù)________(填“大于”、“小于”或“等于”)通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的離子數(shù)。②制得的氫氧化鉀溶液從出口________(填“A”、“B”、“C”或“D”)導(dǎo)出。③通電開(kāi)始后，陰極附近溶液pH會(huì)增大，請(qǐng)簡(jiǎn)述原因。________________________________________________________________________。④若將制得的氫氣、氧氣和氫氧化鉀溶液組合為氫氧燃料電池，則電池正極的電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案1．選AA敘述的是原電池，銅不如鋅活潑，銅應(yīng)為正極。B、C、D敘述的是電解池。電解池的陽(yáng)極發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生得到電子的還原反應(yīng)，所以精煉粗銅時(shí)，粗銅應(yīng)作為陽(yáng)極，鍍銅時(shí)銅也應(yīng)作為陽(yáng)極以提供Cu2＋，而電解稀硫酸時(shí)，如把銅作為陽(yáng)極，銅就會(huì)首先放電，陽(yáng)極就不能產(chǎn)生氧氣。2．選B電鍍槽中，要求鍍件作陰極，可用鍍層金屬作陽(yáng)極，電鍍液通常采用含有鍍層金屬離子的鹽溶液，A、D項(xiàng)中AgCl和Ag2SO4均為沉淀，只有B項(xiàng)符合要求。3．選D題中所述裝置相當(dāng)于電解食鹽水裝置。陽(yáng)極：2Cl－－2e－=Cl2↑，Cl2使?jié)駶?rùn)的KI淀粉變藍(lán)。陰極：2H＋＋2e－=H2↑陰極附近溶液呈堿性石蕊溶液變藍(lán)。4．選D粗銅作陽(yáng)極，發(fā)生的電極反應(yīng)有：Cu－2e－=Cu2＋，Zn－2e－=Zn2＋，同時(shí)銀沉積下來(lái)，陰極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－=Cu，陰極質(zhì)量增加，但增加的質(zhì)量小于陽(yáng)極減少的質(zhì)量。5．選C電鍍過(guò)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(fù)極，A錯(cuò)誤；導(dǎo)線中通過(guò)的電子，在陰極均被Zn2＋得到，所以通過(guò)的電子與鋅析出的物質(zhì)的量成正比，B錯(cuò)誤；只要電流恒定，陰陽(yáng)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(fù)極、Fe作正極，F(xiàn)e被保護(hù)，D錯(cuò)誤。6．選B甲裝置為原電池，Zn為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，Cu為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，A錯(cuò)；乙裝置中鐵為陰極，2Na＋＋2e－=Na，C錯(cuò)；石墨為陽(yáng)極，2Cl－－2e－=Cl2↑，A為Cl2出口，B是Na出口，D錯(cuò)。7．選BD電解精煉銅的過(guò)程中，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的同時(shí)，部分電能轉(zhuǎn)化為熱能，A項(xiàng)錯(cuò)誤；電解精煉銅時(shí)，粗銅作陽(yáng)極，與電源正極相連，發(fā)生氧化反應(yīng)，B項(xiàng)正確；電解過(guò)程中Cu2＋向陰極移動(dòng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；粗銅中Ag、Pt、Au放電能力比銅弱，形成陽(yáng)極泥，可以回收，D項(xiàng)正確。8．選C本題中所述的電解過(guò)程實(shí)際就是電鍍過(guò)程：陽(yáng)極質(zhì)量減少，必須用活性金屬電極作陽(yáng)極，則A選項(xiàng)不符合題意；由于Cu2＋的放電能力比H＋的大，陰極質(zhì)量增加，但是要使Cu2＋濃度不變，則陽(yáng)極必須用純銅，所以選C。9．選B此裝置為電解NaCl溶液的裝置，會(huì)產(chǎn)生H2、Cl2和NaOH。為制得有較強(qiáng)殺菌能力的消毒液，只需產(chǎn)物Cl2和NaOH充分接觸，相互反應(yīng)生成NaClO即可。所以，裝置下端產(chǎn)生的氣體應(yīng)為Cl2，則b為電源正極，a為負(fù)極，消毒液主要成分為NaClO和NaCl。10．選A根據(jù)題設(shè)條件，兩極上電極反應(yīng)式為：陰極：首先Cu2＋＋2e－=Cu，然后2H＋＋2e－=H2↑；陽(yáng)極4OH－－4e－=2H2O＋O2↑。既然陰極上收集到H2，說(shuō)明Cu2＋已完全放電，根據(jù)電子守恒，陰極上Cu2＋、H＋得電子總數(shù)應(yīng)等于OH－失電子總數(shù)。析出0.1molH2獲得0.2mol電子，析出0.1molO2失去0.4mol電子，所以有0.1molCu2＋放電，獲得0.2mol電子，c(Cu2＋)＝0.1mol/0.1L＝1mol·L11．解析：(2)Fe極電極反應(yīng)式為：2H＋＋2e－=H2↑，H＋放電后，溶液中生成OH－，顯堿性，遇酚酞呈紅色。(3)甲池陰極反應(yīng)為：Cu2＋＋2e－=Cu，生成n(Cu)＝eq\f(12.8g,64g·mol－1)＝0.2mol，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量n(e－)＝0.4mol；乙池陽(yáng)極反應(yīng)為：2Cl－－2e－=Cl2↑，由電子守恒知生成Cl2為：n(Cl2)＝0.2mol，故V(Cl2)＝4.48答案：(1)陰極純銅Cu2＋＋2e－=Cu陽(yáng)極粗銅Cu－2e－=Cu2＋(2)紅(3)4.4812．解析：由于Cr(Ⅵ)的化合物毒性遠(yuǎn)高于Cr(Ⅲ)化合物，故通過(guò)電解將Cr(Ⅵ)轉(zhuǎn)化為Cr(Ⅲ)，對(duì)廢水進(jìn)行處理是電化學(xué)知識(shí)在實(shí)際生活中的具體運(yùn)用。在處理有關(guān)問(wèn)題時(shí)，應(yīng)注意思維的有序性：首先應(yīng)考慮溶液中陰陽(yáng)離子在外電場(chǎng)作用下的定向遷移；然后再考慮陰陽(yáng)兩極按放電順序可能發(fā)生的電極反應(yīng)。陰極：2H＋＋2e－=H2↑，陽(yáng)極：Fe－2e－=Fe2＋，產(chǎn)生的Fe2＋在向陰極遷移的過(guò)程中與向陽(yáng)極遷移的Cr2Oeq\o\al(2－,7)相遇，發(fā)生氧化還原反應(yīng)：6Fe2＋＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋14H＋=6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O，使Cr2Oeq\o\al(2－,7)轉(zhuǎn)化為Cr3＋，同時(shí)Fe2＋也轉(zhuǎn)化為Fe3＋。在以上電解的陰極反應(yīng)及Fe2＋與Cr2Oeq\o\al(2－,7)的氧化還原反應(yīng)中都消耗了大量的H＋，溶液的pH不斷變大，有利于Fe3＋、Cr3＋生成相應(yīng)的Fe(OH)3、Cr(OH)3沉淀。若將Fe電極改成為Cu電極，由于產(chǎn)生的Cu2＋不具有還原性，不能將Cr2Oeq\o\al(2－,7)轉(zhuǎn)化為毒性較低的Cr3＋，顯然是不行的。在實(shí)際解題過(guò)程中，有許多同學(xué)會(huì)根據(jù)Cr2Oeq\o\al(2－,7)的氧化性強(qiáng)于H＋，簡(jiǎn)單地將陰極反應(yīng)當(dāng)作是Cr(OH)3得電子，這就會(huì)導(dǎo)致以后對(duì)試題中相關(guān)問(wèn)題的處理含糊不清。這主要是沒(méi)有將電解過(guò)程中的幾個(gè)不同層次的問(wèn)題有序地加以分析和處理所致。答案：(1)Fe－2e－=Fe2＋2H＋＋2e－=H2↑(2)6Fe2＋＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋14H＋=6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O(3)在陰極反應(yīng)及Cr2Oeq\o\al(2－,7)與Fe2＋反應(yīng)過(guò)程中，將消耗大量的H＋，使溶液pH上升，促使Fe3＋、Cr3＋水解并最終轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3、Cr(OH)3沉淀(4)不能因?yàn)殛?yáng)極產(chǎn)生的Cu2＋不能使Cr2Oeq\o\al(2－,7)還原到低價(jià)13．解析：(1)開(kāi)關(guān)K與a相連，裝置構(gòu)成原電池，F(xiàn)e失去電子，作原電池負(fù)極。(2)開(kāi)關(guān)K與b相連，裝置構(gòu)成電解NaCl溶液的電解池，B為電解池的陰極，溶液中的H＋在B極放電生成H2。電解過(guò)程中Na＋應(yīng)該向陰極B移動(dòng)；A極產(chǎn)生的氣體為Cl2，Cl2能將I－