422電解原理的應(yīng)用練習(xí)

4.2.2電解原理的應(yīng)用練習(xí)（解析版）1．海水提鎂的最后一步是將氯化鎂電解獲取金屬鎂，下列有關(guān)該電解過程的敘述中，正確的是()A．兩個電極必須都用惰性電極B．陽極可以用金屬電極，陰極必須是惰性電極C．電解熔融狀態(tài)的氯化鎂D．電解氯化鎂的水溶液【答案】C【解析】電解MgCl2獲取金屬鎂，也就是說鎂離子需要得電子，如果在水溶液中，水電離的氫離子會優(yōu)先得電子，因此只能在熔融狀態(tài)下進(jìn)行。在陰極發(fā)生的是鎂離子得到電子的反應(yīng)，對電極材料沒有要求，在陽極上發(fā)生失電子的反應(yīng)，如果使用活性電極時會優(yōu)先失電子，所以陽極必須用惰性電極。2．下列金屬只能用電解法冶煉獲得的是()A．Na B．CuC．Fe D．Au【答案】A【解析】Cu、Fe用熱還原法獲取，Au用富集獲??；2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up10(電解))2Na＋Cl2↑。3．某同學(xué)組裝了如圖所示的電化學(xué)裝置，電極Ⅰ為Zn，其他電極均為Cu，則下列說法正確的是()A．電子移動：電極Ⅰ→電極Ⅳ→電極Ⅲ→電極ⅡB．電極Ⅰ發(fā)生還原反應(yīng)C．電極Ⅳ逐漸溶解D．電極Ⅲ的電極反應(yīng)：Cu－2e－=Cu2＋【答案】D【解析】左池為原電池，右池為電解池。A項，電子不能通過電解質(zhì)溶液，即不能實現(xiàn)電極Ⅳ→電極Ⅲ；B項，電極Ⅰ發(fā)生氧化反應(yīng)：Zn－2e－=Zn2＋；C項，電極Ⅳ：Cu2＋＋2e－=Cu。4．金屬鎳有廣泛的用途，粗鎳中含有少量的Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì)，用電解法制備高純度的鎳，下列敘述中正確的是()A．陽極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為：Ni2＋＋2e－=NiB．電解過程中，陽極減少的質(zhì)量與陰極增加的質(zhì)量相等C．電解后，溶液中存在的金屬陽離子只有Fe2＋和Zn2＋D．電解后，電解槽底部的陽極泥中只有Cu和Pt【答案】D【解析】本題為“電解精煉銅”的遷移應(yīng)用，A項，陽極應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng)。C項，溶液中的陽離子主要為Ni2＋，根據(jù)金屬原子的還原性和金屬陽離子的氧化順序，陽極反應(yīng)為Zn－2e－=Zn2＋，F(xiàn)e－2e－=Fe2＋，Ni－2e－=Ni2＋，Cu、Pt在該條件下不失電子，陰極反應(yīng)為Ni2＋＋2e－=Ni，F(xiàn)e2＋、Zn2＋在該條件下不得電子。比較兩電極反應(yīng)，因Zn、Fe、Ni的相對原子質(zhì)量不等，當(dāng)兩極通過相同的電量時，陽極減少的質(zhì)量與陰極增加的質(zhì)量不等。5．關(guān)于電解氯化鈉水溶液(鐵做陰極、石墨做陽極)，下列敘述正確的是()A．若在陰極附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈無色B．若在陽極附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕黃色C．電解時在陽極得到氯氣，在陰極得到金屬鈉D．電解一段時間后，將全部電解液轉(zhuǎn)移到燒杯中，充分?jǐn)嚢韬笕芤撼手行浴敬鸢浮緽【解析】電解食鹽水時發(fā)生的反應(yīng)：陽極：2Cl－－2e－=Cl2↑陰極：2H＋＋2e－=H2↑總反應(yīng)：2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up10(電解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑對照分析選項，C錯誤；陽極附近的溶液中會溶有少量的Cl2，滴加KI溶液后發(fā)生反應(yīng)：Cl2＋2I－=I2＋2Cl－，溶液呈棕黃色，B正確；陰極附近產(chǎn)生大量的OH－，滴加酚酞后變紅色，A錯誤；電解后生成NaOH，溶液呈堿性，D錯誤。6．某學(xué)生按右圖裝置進(jìn)行實驗，下列說法不正確的是()A．A池為原電池，B池為電解池B．石墨棒C2為陰極，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑C．石墨棒C1附近可觀察到溶液呈紅色D．當(dāng)C2極析出224mL氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時，鋅電極的質(zhì)量減少0.65g【答案】C【解析】C2極附近溶液呈堿性，使酚酞顯紅色。7．某興趣小組設(shè)計如下圖微型實驗裝置。實驗時，先斷開K2，閉合K1，兩極均有氣泡產(chǎn)生；一段時間后，斷開K1，閉合K2，發(fā)現(xiàn)電流表A指針偏轉(zhuǎn)。下列有關(guān)描述正確的是()A．?dāng)嚅_K2，閉合K1時，總反應(yīng)的離子方程式為：2H＋＋2Cl－eq\o(=,\s\up10(電解))Cl2↑＋H2↑B．?dāng)嚅_K2，閉合K1時，石墨電極附近溶液變紅C．?dāng)嚅_K1，閉合K2時，銅電極上的電極反應(yīng)式為：Cl2＋2e－=2Cl－D．?dāng)嚅_K1，閉合K2時，石墨電極做正極【答案】D【解析】解答本題時應(yīng)特別注意，金屬Cu在電解池和原電池中作何種電極。當(dāng)斷開K2，閉合K1時為電解池，由于兩極都有氣泡冒出，故相當(dāng)于惰性電極電解飽和食鹽水，故銅作陰極而石墨作陽極，陽極反應(yīng)為2Cl－－2e－=Cl2↑，電池總反應(yīng)的離子方程式為2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up10(電解))H2↑＋Cl2↑＋2OH－，A、B都錯；當(dāng)斷開K1，閉合K2時組成原電池，銅作負(fù)極而石墨做正極，故C錯而D正確。8．用惰性電極電解硫酸銅溶液，整個過程轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量與產(chǎn)生氣體總體積的關(guān)系如圖所示(氣體體積均在相同狀況下測定)。欲使溶液恢復(fù)到起始狀態(tài)，可向溶液中加入()A．0.1molCuOB．0.1molCuCO3C．0.1molCu(OH)2D．0.05molCu2(OH)2CO3【答案】D【解析】根據(jù)圖像和電解原理，O～P段電解反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up10(電解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4，P～Q段電解反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2H2Oeq\o(=,\s\up10(電解))2H2↑＋O2↑，所以溶液中應(yīng)加入CuO：eq\f(0.2mol,2)＝0.1mol，H2O：eq\f(0.3－0.2mol,2)＝0.05mol，分析四個選項，加入0.05molCu2(OH)2CO3合適。9．將0.2molAgNO3、0.4molCu(NO3)2、0.6molKCl溶于水，配成100mL的溶液，用石墨做電極電解一段時間后，在一極析出0.3molCu，此時在另一極收集到氣體體積為(標(biāo)況)()A．4.48L B．5.6LC．6.72L D．7.84L【答案】D【解析】陰極反應(yīng)的先后順序為Ag＋＋e－=Ag、Cu2＋＋2e－=Cu，根據(jù)題意陽極生成0.2mol銀、0.3molCu，轉(zhuǎn)移電子0.8mol；陽極反應(yīng)的先后順序為2Cl－－2e－=Cl2↑、4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，生成氯氣0.3mol，轉(zhuǎn)移電子0.6mol，所以4OH－－4e－=2H2O＋O2↑反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子0.2mol，生成氧氣0.05mol；陽極生成氣體的總量為0.35mol，體積為(標(biāo)況)7.84L。10．用Pt電極電解含有0.1molCu2＋和0.1molX3＋的溶液，陰極析出固體物質(zhì)的質(zhì)量m(g)與電路中通過電子的物質(zhì)的量n(mol)的關(guān)系如圖所示。則離子的氧化能力由大到小的排列正確的是()A．Cu2＋>X3＋>H＋ B．H＋>X3＋>Cu2＋C．X3＋>H＋>Cu2＋ D．Cu2＋>H＋>X3＋【答案】D【解析】本題的解題信息在圖像中，開始通電就有固體析出，且通過0.2mol電子后，就再沒有固體析出了，說明是Cu2＋放電的結(jié)果，X3＋不放電。故正確答案為D。11．Cu2O是一種半導(dǎo)體材料，基于綠色化學(xué)理論設(shè)計的制取Cu2O的電解池示意圖如圖，電解總反應(yīng)為：2Cu＋H2Oeq\o(=,\s\up10(電解))Cu2O＋H2↑。下列說法正確的是()A．石墨電極上產(chǎn)生氫氣B．銅電極發(fā)生還原反應(yīng)C．銅電極連接直流電源的負(fù)極D．當(dāng)有0.1mol電子轉(zhuǎn)移時，有0.1molCu2O生成【答案】A【解析】由電解總反應(yīng)方程式可知，Cu參加了反應(yīng)，所以Cu做電解池的陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，B選項錯誤；石墨做陰極，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑，A選項正確；陽極與電源的正極相連，C選項錯誤；陽極反應(yīng)式為2Cu＋2OH－－2e－=Cu2O＋H2O，當(dāng)有0.1mol電子轉(zhuǎn)移時，有0.05molCu2O生成，D選項錯誤。12．三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如圖所示，采用惰性電極，ab、cd均為離子交換膜，在直流電場的作用下，兩膜中間的Na＋和SOeq\o\al(2－,4)可通過離子交換膜，而兩端隔室中離子被阻擋不能進(jìn)入中間隔室。下列敘述正確的是()A．通電后中間隔室的SOeq\o\al(2－,4)向正極遷移，正極區(qū)溶液pH增大B．該法在處理含Na2SO4廢水時可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品C．負(fù)極反應(yīng)為2H2O－4e－=O2＋4H＋，負(fù)極區(qū)溶液pH降低D．當(dāng)電路中通過1mol電子的電量時，會有0.5mol的O2生成【答案】B【解析】A項正極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，由于生成H＋，正極區(qū)溶液中陽離子增多，故中間隔室的SOeq\o\al(2－,4)向正極遷移，正極區(qū)溶液的pH減小。B項負(fù)極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，陰離子增多，中間隔室的Na＋向負(fù)極遷移，故負(fù)極區(qū)產(chǎn)生NaOH，正極區(qū)產(chǎn)生H2SO4。C項由B項分析可知，負(fù)極區(qū)產(chǎn)生OH－，負(fù)極區(qū)溶液的pH升高。D項正極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，當(dāng)電路中通過1mol電子的電量時，生成0.25molO2。13．用右圖所示裝置除去含CN－、Cl－廢水中的CN－時，控制溶液pH為9～10，陽極產(chǎn)生的ClO－將CN－氧化為兩種無污染的氣體，下列說法不正確的()A．用石墨做陽極，鐵做陰極B．陽極的電極反應(yīng)式：Cl－＋2OH－－2e－=ClO－＋H2OC．陰極的電極反應(yīng)式：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－D．除去CN－的反應(yīng)：2CN－＋5ClO－＋2H＋=N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O【答案】D【解析】A．若鐵做陽極，則鐵失電子生成Fe2＋，則CN－無法除去，故鐵只能作陰極，A項正確；B．陽極Cl－放電生成ClO－，Cl的化合價升高，故在陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，又已知該溶液呈堿性，B項正確；C．陽離子在電解池的陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，在堿性條件下，H2O提供陽離子(H＋)，C項正確；D．由于溶液呈堿性，故除去CN－，發(fā)生的反應(yīng)為2CN－＋5ClO－＋H2O=N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋2OH－，D項錯誤。14．用石墨電極電解100mLH2SO4和CuSO4的混合溶液，通電一段時間后，兩極均收集到2.24L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，原混合溶液中Cu2＋的物質(zhì)的量濃度為()A．1mol·L－1 B．2mol·L－1C．3mol·L－1 D．4mol·L－1【答案】A【解析】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↑；陽極：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑。既然陰極上收集到H2，說明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·L－1。15．體積為1L，物質(zhì)的量濃度均為0.1mol·L－1的CuSO4和NaCl混合溶液中，用石墨電極進(jìn)行電解。電解過程中，溶液pH隨時間t變化的曲線如圖。則下列說法正確的是()A．AB段pH增大是因為電解NaCl溶液生成NaOH的緣故B．BC段在陽極共析出3.2g銅C．整個過程中陽極先產(chǎn)生Cl2，后產(chǎn)生O2D．至C點陰極上共逸出氣體1.68L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)【答案】C【解析】CuSO4和NaCl的物質(zhì)的量均是0.1mol，電解分3個階段：AB段：陽極：0.1mol氯離子失0.1mol電子，陰極：0.05mol銅離子得0.1mol電子，由于銅離子水解使溶液酸性減弱，銅離子濃度逐漸減小，溶液pH值逐漸增大；BC段：陽極：0.1mol氫氧根離子失0.1mol電子(來源于水的電離)，陰極：0.05mol銅離子再得0.1mol電子，由于氫氧根離子消耗，溶液中氫離子濃度增大，溶液的pH值迅速減??；CD段：陽極：氫氧根離子失去電子，陰極：氫離子得到電子，開始電解水，溶液中氫離子濃度逐漸增大，pH值減小。根據(jù)以上分析可知AB段pH增大是因為電解氯化銅，銅離子水解使溶液酸性減弱，銅離子濃度逐漸減小，溶液pH值逐漸增大，A錯誤；BC段在陰極上析出銅的質(zhì)量是0.05mol×64g/mol＝3.2g，B錯誤；陽極先發(fā)生2Cl－－2e－=Cl2↑，后發(fā)生4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，C正確；根據(jù)以上分析可知至C點陰極上只有銅生成，沒有氣體放出，D錯誤。16．右圖中的A為直流電源，B為浸透飽和氯化鈉溶液和酚酞試液的濾紙，C為電鍍槽，接通電路后，發(fā)現(xiàn)B上的c點顯紅色。請?zhí)羁眨?1)電源A中a為________極。(2)濾紙B上發(fā)生的總反應(yīng)方程式為：______________。(3)欲在電鍍槽中實現(xiàn)鐵上鍍鋅，接通K點，使c、d兩點短路，則電極e上發(fā)生的反應(yīng)為：______________，電極f上發(fā)生的反應(yīng)為：______________________，槽中盛放的電鍍液可以是________或________(只要求填兩種電解質(zhì)溶液)?！敬鸢浮?1)正(2)2NaCl＋2H2O電解,H2↑＋Cl2↑＋2NaOH(3)Zn－2e－=Zn2＋；Zn2＋＋2e－=Zn；；ZnSO4溶液；Zn(NO3)2溶液【解析】(1)根據(jù)c點酚酞變紅，則該極的反應(yīng)為：2H＋＋2e－=H2↑，即該極為陰極，與電源的負(fù)極相連，所以a是正極。(2)濾紙B上發(fā)生的總反應(yīng)方程式為：2NaCl＋2H2O電解,H2↑＋Cl2↑＋2NaOH。(3)c、d兩點短路后，e為陽極，反應(yīng)為：Zn－2e－=Zn2＋，陰極上鍍鋅，則陰極反應(yīng)為Zn2＋＋2e－=Zn，電解液用含鍍層離子的電解質(zhì)溶液，所以可用ZnSO4溶液或Zn(NO3)2溶液等。17．用如下圖所示的裝置進(jìn)行電解，通電一會兒，發(fā)現(xiàn)濕潤的淀粉KI試紙的C端變?yōu)樗{(lán)色。(1)E為電源的________極，F(xiàn)為電源的________極。(2)A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________。(3)在B中觀察到的現(xiàn)象是____________________。(4)D端的電極反應(yīng)式為__________________________?！敬鸢浮?1)負(fù)；正(2)4AgNO3＋2H2Oeq\o(=,\s\up10(電解))4Ag＋4HNO3＋O2↑(3)銅片溶解，石墨電極上有氣體生成，溶液中有藍(lán)色沉淀生成(4)2H＋＋2e－=H2↑【解析】本題實質(zhì)上是三個電解裝置串聯(lián)，首先判斷電源的正、負(fù)極，E為負(fù)極，F(xiàn)為正極。A中是以Pt為陽極、Fe為陰極電解AgNO3溶液。B中Cu為陽極，發(fā)生的反應(yīng)為：Cu－2e－=Cu2＋，石墨為陰極，發(fā)生的電極反應(yīng)為：2H＋＋2e－=H2↑，由于水電離出的H＋放電，所以溶液中的c(OH－)>c(H＋)，故溶液中有氫氧化銅藍(lán)色沉淀生成。D端為陰極，發(fā)生電極反應(yīng)為：2H＋＋2e－=H2↑。18．如圖所示，U形管內(nèi)盛有100mL的溶液，按要求回答下列問題：(1)打開K2，閉合K1，若所盛溶液為CuSO4溶液：則A為________極，A極的電極反應(yīng)式為______________________。若所盛溶液為KCl溶液：則B極的電極反應(yīng)式為________________。(2)打開K1，閉合K2，若所盛溶液為滴有酚酞的NaCl溶液，則A電極附近可觀察到的現(xiàn)象是________________________，Na＋移向________極(填A(yù)、B)；總反應(yīng)化學(xué)方程式是____________________。(3)如果要用電解的方法精煉粗銅，打開K1，閉合K2，電解液選用CuSO4溶液，則A電極的材料應(yīng)換成是________(填“粗銅”或“純銅”)，反應(yīng)一段時間后電解質(zhì)溶液中Cu2＋的濃度將會________(填“增大”、“減小”、“不變”)?！敬鸢浮?1)負(fù)；Zn－2e－=Zn2＋；2H2O＋O2＋4e－=4OH－(2)A極上有氣泡，電極附近溶液變紅；A；2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up10(電解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑(3