高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第5節(jié) 電解原理及其應(yīng)用測(cè)試 大綱人教

第五節(jié)電解原理及其應(yīng)用1．用石墨作電極，分別電解下列各物質(zhì)的溶液①CuCl2②CuSO4③NaBr④NaNO3⑤鹽酸⑥H2SO4⑦KOH。其中只有水被電解的有()A．①②⑤B．③④⑥⑦C．④⑥⑦D．③⑤⑥⑦解析：只有水被電解即是在陰極上H＋放電(溶液中陽離子是較活潑的金屬離子)，同時(shí)在陽極上OH－放電(溶液中含有含氧酸根離子或F－。)答案：C2．(·南京調(diào)研)能夠使反應(yīng)Cu＋2H2O=Cu(OH)2＋H2↑發(fā)生的是()A．用銅片作陰、陽電極，電解氯化銅溶液B．用銅片作陰、陽電極，電解硫酸鉀溶液C．銅鋅合金在潮濕空氣中發(fā)生電化學(xué)腐蝕D．銅片作原電池的負(fù)極，碳棒作原電池的正極，氯化鈉作電解質(zhì)溶液解析：本題考查電化學(xué)知識(shí)，綜合運(yùn)用電化學(xué)原理和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。由于該反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，因此只能將該反應(yīng)設(shè)計(jì)成電解池，排除C、D兩項(xiàng)，A項(xiàng)中用CuCl2溶液相當(dāng)于電鍍。答案：B3．用惰性電極電解一定濃度的硫酸銅溶液，通電一段時(shí)間后，向所得溶液中加入0.4mol氧化銅后恰好恢復(fù)至電解前的濃度。則電解過程中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是()A．1.6molB．1.2molC．0.8molD．0.4mol解析：根據(jù)電解CuSO4的方程式2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2Cu＋O2↑＋2H2SO4可知若加入2molCuO可以復(fù)原，則對(duì)應(yīng)說明電解過程中轉(zhuǎn)移4mol電子，現(xiàn)加入0.4molCuO恰如復(fù)原，則說明轉(zhuǎn)移了0.8mol電子。答案：C4．已知蓄電池在充電時(shí)作電解池，放電時(shí)作原電池。鉛蓄電池上有兩個(gè)接線柱，一個(gè)接線柱旁標(biāo)有“＋”，另一個(gè)接線柱旁標(biāo)有“－”。關(guān)于標(biāo)有“＋”的接線柱，下列說法中正確的是()A．充電時(shí)作陽極，放電時(shí)作正極B．充電時(shí)作陽極，放電時(shí)作負(fù)極C．充電時(shí)作陰極，放電時(shí)作負(fù)極D．充電時(shí)作陰極，放電時(shí)作正極解析：對(duì)于蓄電池，充電和放電過程中發(fā)生的電極反應(yīng)相反。鉛蓄電池標(biāo)有“＋”的接線柱，表示原電池的正極，放電時(shí)該極發(fā)生還原反應(yīng)，當(dāng)充電時(shí)，該極發(fā)生氧化反應(yīng)，因此標(biāo)有“＋”的接線柱，充電時(shí)作陽極。答案：A5．個(gè)別電解水設(shè)備推銷商進(jìn)行下列電解水實(shí)驗(yàn)：將純凈水與自來水進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)電解器插入純凈水和自來水中通電數(shù)分鐘后，純凈水顏色無變化或略顯黃色，而自來水中卻冒出氣泡并生成紅褐色或灰綠色的絮狀物。推銷商趁此解釋說自來水中含有對(duì)人體有毒有害的物質(zhì)，長(zhǎng)期飲用對(duì)身體有害。有關(guān)專家解釋說，推銷商用科學(xué)知識(shí)誘騙消費(fèi)者，推銷商做實(shí)驗(yàn)時(shí)用鐵棒和鋁棒作電極。下列判斷錯(cuò)誤的是()A．推銷商做實(shí)驗(yàn)時(shí)，用鐵棒作陽極B．電解純凈水和自來水時(shí)的現(xiàn)象不同是因?yàn)榧儍羲妥詠硭娊赓|(zhì)溶液濃度不同C．鋁棒電極發(fā)生的電極反應(yīng)為Al－3e－=Al3＋D．電解自來水時(shí)出現(xiàn)“紅褐色或灰綠色的絮狀物”是因?yàn)楫a(chǎn)生了鐵的氫氧化物解析：自來水與純凈水的差異在于自來水導(dǎo)電性強(qiáng)，電解現(xiàn)象明顯；鐵棒連接電源的正極，F(xiàn)e失去2個(gè)電子成為亞鐵離子，發(fā)生氧化反應(yīng)，而鋁棒連接電源負(fù)極，鋁不參加反應(yīng)，該電極發(fā)生的反應(yīng)為：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，產(chǎn)物為氫氣和氫氧根離子，氫氧根離子與陽極產(chǎn)生的亞鐵離子形成Fe(OH)2沉淀，該沉淀不穩(wěn)定，易被氧氣氧化為紅褐色的Fe(OH)3沉淀。答案：C6．某學(xué)生欲完成反應(yīng)2HCl＋2Ag=2AgCl↓＋H2↑而設(shè)計(jì)了下列四個(gè)實(shí)驗(yàn)，你認(rèn)為可行的是()解析：題給反應(yīng)是一個(gè)不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，必須借助電解手段才能使之發(fā)生。B、D兩裝置不是電解池，顯然不能使之發(fā)生；A裝置是電解池，但Ag棒作陰極而不參與反應(yīng)，其電解池反應(yīng)不是題給反應(yīng)，A裝置不能使題給反應(yīng)發(fā)生；C裝置是電解池，Ag棒作陽極而參與反應(yīng)，其電解池反應(yīng)是題給的反應(yīng)，C裝置能使題給的反應(yīng)發(fā)生。答案：C7．(·全國理綜Ⅱ)右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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中正確的是()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C．a(chǎn)電極附近呈紅色，b電極附近呈藍(lán)色D．a(chǎn)電極附近呈藍(lán)色，b電極附近呈紅色解析：電解Na2SO4溶液其實(shí)質(zhì)是電解水，a與電源負(fù)極相連為電解池的陰極，H2O電離產(chǎn)生的H＋在該極獲得電子產(chǎn)生H2,同時(shí)生成OH－：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，產(chǎn)生的OH－與石蕊作用呈藍(lán)色。b與電源正極相連為電解池的陽極，H2O電離產(chǎn)生的OH－在該極失去電子產(chǎn)生O2，同時(shí)生成H＋：H2O－2e－=eq\f(1,2)O2↑＋2H＋，產(chǎn)生的H＋與石蕊作用呈紅色。答案：D8．(·南京期末)用惰性電極電解2L1.0mol/LCuSO4溶液，在電路中通過0.5mol電子后，調(diào)換正負(fù)極繼續(xù)電解，電路中通過了1mol電子，此時(shí)溶液中c(H＋)為(假設(shè)體積不變)()A．1.5mol/LB．0.75mol/LC．0.5mol/LD．0.25mol/L解析：調(diào)換正負(fù)極前后電極反應(yīng)式如下：前eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(陽：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑,陰：2Cu2＋＋4e－=2Cu))后eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(陽：\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(2Cu－4e－=2Cu2＋(先),4OH－－4e－=2H2O＋O2↑(后))),陰：2Cu2＋＋4e－=2Cu))故電路中轉(zhuǎn)移的1.5mol電子中，只有1mol由OH－放電產(chǎn)生，即消耗的n(OH－)＝1mol，即溶液中積累的n(H＋)＝1mol，則c(H＋)＝0.5mol/L。答案：C9．按圖甲裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，若圖乙中橫坐標(biāo)x表示通過電極的電子的物質(zhì)的量，下列敘述正確的是()A.F表示反應(yīng)生成Cu的物質(zhì)的量B．E表示反應(yīng)實(shí)際消耗H2O的物質(zhì)的量C.E表示反應(yīng)生成O2的物質(zhì)的量D．F表示反應(yīng)生成H2SO4的物質(zhì)的量解析：電解實(shí)質(zhì)為2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2Cu＋O2↑＋2H2SO4，則每通過4mole－，生成Cu2mol，O21mol，耗H2O2mol，生成H2SO42mol。答案：B10．下列關(guān)于銅電極的敘述，不正確的是()A．電池反應(yīng)為2Ag＋＋Cu=2Ag＋Cu2＋的原電池中，銅作負(fù)極B．電解法精煉粗銅時(shí)，精銅作陰極C．電解飽和食鹽水制H2、Cl2、NaOH時(shí)，銅作陽極D．在鍍件上鍍銅時(shí)，銅作陽極解析：銅和銀離子組成的原電池中，銅作負(fù)極，被氧化，A正確；電解精煉銅時(shí)，粗銅作陽極，精銅作陰極，B正確；電解飽和食鹽水時(shí)用銅作陽極，銅會(huì)被氧化生不成Cl2；電鍍銅時(shí)，銅作陽極，鍍件作陰極，D正確。答案：C11．工業(yè)上為了處理含有Cr2O72－的酸性工業(yè)廢水，采用下面的處理方法：往工業(yè)廢水中加入適量的NaCl，以Fe為電極進(jìn)行電解，經(jīng)過一段時(shí)間，有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成，工業(yè)廢水中鉻的含量已低于排放標(biāo)準(zhǔn)。請(qǐng)回答下列問題。(1)兩極發(fā)生的電極反應(yīng)式eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(陽極；,陰極。))(2)寫出Cr2O72－變?yōu)镃r3＋的離子方程式______________________________________。(3)工業(yè)廢水由酸性變?yōu)閴A性的原因是_______________________________________。(4)________(填“能”或“不能”)改用石墨電極，原因是______________________。解析：本題除鉻的思路：Cr2O72－eq\o(→,\s\up7(還原劑))Cr3＋eq\o(→,\s\up7(OH－))Cr(OH)3↓。電解時(shí)陽極被氧化而生成Fe2＋，F(xiàn)e2＋顯然是還原劑，將Cr2O72－還原為Cr3＋,本身被氧化為Fe3＋；反應(yīng)式為：Cr2O72－＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。該反應(yīng)消耗了溶液中的H＋,另外陰極H＋放電生成氫氣，又會(huì)使溶液中的OH－濃度增大。完成了工業(yè)廢水從弱酸性到堿性的轉(zhuǎn)變,進(jìn)而發(fā)生了如下的離子反應(yīng)：Cr3＋＋3OH－=Cr(OH)3↓(鉻被除去)，F(xiàn)e3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓。答案：(1)Fe－2e－=Fe2＋2H＋＋2e－=H2↑(2)Cr2O72－＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O(3)H＋不斷放電，Cr2O72－與Fe2＋反應(yīng)時(shí)消耗H＋，打破了水的電離平衡，使溶液中c(OH－)>c(H＋)Cr3＋→Cr3＋→Cr(OH)3↓而除去鉻12．在如圖用石墨作電極的電解池中，放入500mL含一種溶質(zhì)的某藍(lán)色溶液進(jìn)行電解，觀察到A電極表面有紅色的固態(tài)物質(zhì)生成，B電極有無色氣體生成；當(dāng)溶液中的原有溶質(zhì)完全電解后，停止電解，取出A電極、洗滌、干燥、稱量，電極增重1.6g。請(qǐng)回答下列問題：(1)B電極發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式_________________________。(2)寫出電解時(shí)反應(yīng)的離子方程式_________________________________________。(3)電解后溶液的pH為________，要使電解后溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，則需加入________，其質(zhì)量為________g。(假設(shè)電解前后溶液的體積不變)(4)請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)確定原溶液中可能含有的酸根離子，要求：提出兩種可能的假設(shè)，分別寫出論證這兩種假設(shè)的操作步驟，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)論。①假設(shè)一：____________________________________________________________；②假設(shè)二：____________________________________________________________。解析：(1)藍(lán)色溶液含Cu2＋，A電極有紅色固體物質(zhì)生成，則析出Cu，為陰極；B電極為陽極，析出O2，電極反應(yīng)式為：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑。(2)2Cu2＋＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2Cu＋O2↑＋4H＋(3)當(dāng)溶液中溶質(zhì)完全電解時(shí)，得n(Cu)＝eq\f(1.6g,64g·mol)＝0.025mol。此時(shí)溶液中c(H＋)＝0.1mol/L，pH＝1。要使溶液恢復(fù)原狀，應(yīng)加入CuO0.025mol，即2g。(4)因?yàn)榭扇苄喳}，電解時(shí)得O2，酸根只有常見的SO42－和NO3－，應(yīng)從這兩個(gè)角度去鑒定。答案：(1)4OH－－4e－=2H2O＋O2↑(2)2Cu2＋＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2Cu＋O2↑＋4H＋(3)1CuO2(4)①假設(shè)原溶液中的酸根離子是SO42－。取電解后的溶液，向其中加入BaCl2溶液，若有白色沉淀生成，則原溶液中所含的酸根離子是SO42－②假設(shè)原溶液中的酸根離子是NO3－。取電解后的溶液，向其中加入銅，微熱，若銅溶解，并有無色氣體生成,且在空氣中變?yōu)榧t棕色,則原溶液中所含的陰離子是NO3－13．(·敦煌期末)X、Y、Z、W為按原子序數(shù)由小到大排列的四種短周期元素。已知：①X可分別與Y、W形成X2Y、X2Y2、XW等共價(jià)化合物；②Z可分別與Y、W形成Z2Y、Z2Y2、ZW等離子化合物。請(qǐng)回答：(1)Z2Y的化學(xué)式是________。(2)Z2Y2與X2Y反應(yīng)的化學(xué)方程式______________________。(3)如圖所示裝置，兩玻璃管中盛滿滴有酚酞溶液的ZW飽和溶液，C(Ⅰ)、C(Ⅱ)為多孔石墨電極。接通S1后，C(Ⅰ)附近溶液變紅，兩玻璃管中有氣體生成。一段時(shí)間后(兩玻璃管中液面未脫離電極)，斷開S1，接通S2，電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。此時(shí)：C(Ⅰ)的電極名稱是________(填“正極”或“負(fù)極”)，C(Ⅱ)的電極反應(yīng)式是______________。(4)銅屑放入稀H2SO4中不發(fā)生反應(yīng)，若在稀H2SO4中放入X2Y2，銅屑逐漸溶解，該反應(yīng)的離子方程式是__________________________________________________。解析：由X、Y、Z、W為原子序數(shù)由小到大的四種短周期元素和①②知，X為H，Y為O，Z為Na，W為Cl。則Z2Y為Na2O，Z2Y2與X2Y的反應(yīng)方程式為2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑；接通S1后電解飽和NaCl溶液，C(Ⅰ)附近變紅說明發(fā)生反應(yīng)2H＋＋2e－=H2↑，c(OH－)增大。而C(Ⅱ)極應(yīng)為2Cl－－2e－=Cl2↑。當(dāng)斷開S1接通S2后，構(gòu)成了由H2和Cl2及溶液形成的原電池，H2失電子為負(fù)極，Cl2所在極C(Ⅱ)為正極，電極式為Cl2＋2e－=2Cl－；銅屑與稀H2SO4不反應(yīng)，加入X2Y2，即H2O2后由于H2O2具有強(qiáng)氧化性，所以銅屑溶解。答案：(1)Na2O(2)2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑(3)負(fù)極Cl2＋2e－=2Cl－(4)Cu＋H2O2＋2H＋=Cu2＋＋2H2O14．如下圖，通電5min后，電極5質(zhì)量增加2.16g，回答：(1)電源：a是________極，b是________極；A池電極反應(yīng)，電極1：__________；電極2：____________________________________________________________。C池電極反應(yīng)，電極5：________________________________________________；電極6：______________________________________________________________。(2)如果B池中共收集到224mL氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，且溶液體積為200mL(設(shè)電解過程中溶液體積不變)，則通電前溶液中Cu2＋的物質(zhì)的量濃度為________。解析：(1)因C池中電極5質(zhì)量增加，說明電極5為陰極，Ag＋得電子；電極6為陽極，又為Cu電極，故Cu失電子。電源a極為負(fù)極，b極為正極，A池中電極1為陰極，H＋得電子，電極2為陽極，且為惰性電極，故Cl－失去電子。(2)流經(jīng)電路的電子的物質(zhì)的量為：eq\f(2.16g,108g·mol－1)＝0.02mol，若B池中CuSO4足量，其電極反應(yīng)方程式為：2CuSO4＋2H2O4e－eq\o(=,\s\up7(通電))2Cu＋O2↑＋2H2SO4可知每轉(zhuǎn)移0.02mol電子，生成O2標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為：eq\f(0.02,4)mol×22.4L·mol－1＝0.112L＝112mL，而實(shí)得氣體224mL，說明B池中CuSO4不足，電極3上除生成Cu外，還有112mLH2生成，根據(jù)電子得失守恒關(guān)系列式如下：n(Cu)×2＋eq\f