2025版高中化學(xué)課時(shí)分層作業(yè)22電解原理的應(yīng)用新人教版選修4

PAGEPAGE1課時(shí)分層作業(yè)(二十二)(建議用時(shí)：40分鐘)[基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練]1．下列圖示中關(guān)于銅電極的連接錯(cuò)誤的是()ABCD[答案]C2．利用電解法可將含有Fe、Zn、Ag、Pt等雜質(zhì)的粗銅提純，下列敘述正確的是()A．電解時(shí)以精銅作陽(yáng)極B．電解時(shí)陰極發(fā)生氧化反應(yīng)C．粗銅連接電源負(fù)極，其電極反應(yīng)式是Cu－2e－=Cu2＋D．電解后，電解槽底部會(huì)形成含少量Ag、Pt等金屬的陽(yáng)極泥[答案]D3．在鐵制品上鍍一層肯定厚度的鋅層，以下方案設(shè)計(jì)正確的是()A．鋅作陽(yáng)極，鍍件作陰極，溶液中含有鋅離子B．鉑作陰極，鍍件作陽(yáng)極，溶液中含有鋅離子C．鐵作陽(yáng)極，鍍件作陰極，溶液中含有亞鐵離子D．鋅作陰極，鍍件作陽(yáng)極，溶液中含有亞鐵離子A[本題考查的是電鍍的原理。電鍍?cè)硎清儗咏饘僮麝?yáng)極、鍍件作陰極，含有鍍層金屬陽(yáng)離子的電解質(zhì)溶液作電鍍液。]4．用LiOH可制備鋰離子電池的正極材料。LiOH可由電解法制備，如圖所示，兩極區(qū)電解質(zhì)溶液分別為L(zhǎng)iOH和LiCl溶液。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．B極區(qū)電解質(zhì)溶液為L(zhǎng)iOH溶液B．陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為2Cl－－2e－=Cl2↑C．電解過(guò)程中主要是H＋通過(guò)陽(yáng)離子交換膜向B極區(qū)遷移D．電極A連接電源的正極C[B極區(qū)生成H2，同時(shí)生成LiOH，則B極區(qū)電解液為L(zhǎng)iOH溶液，故A正確；電極A為陽(yáng)極，陽(yáng)極區(qū)電解液為L(zhǎng)iCl溶液，依據(jù)放電依次，陽(yáng)極上Cl－失去電子，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為2Cl－－2e－=Cl2↑，故B正確；在電解池中陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，所以電解過(guò)程中主要是Li＋向B極區(qū)遷移，故C錯(cuò)誤；電極A為陽(yáng)極，所以電極A連接電源的正極，故D正確。]5．用惰性電極電解M(NO3)x的水溶液，當(dāng)陰極上增重ag時(shí)，在陽(yáng)極上同時(shí)產(chǎn)生bL氧氣(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，從而可知M的相對(duì)原子質(zhì)量是()A.eq\f(22.4ax,b) B.eq\f(11.2ax,b)C.eq\f(5.6ax,b) D.eq\f(2.5ax,b)C[生成bLO2轉(zhuǎn)移電子為eq\f(b×4,22.4)mol，據(jù)電子守恒得到M的物質(zhì)的量為：eq\f(4b,22.4x)mol＝eq\f(b,5.6x)mol，則M的摩爾質(zhì)量為a÷eq\f(b,5.6x)＝eq\f(5.6xa,b)g/mol，M的相對(duì)原子質(zhì)量為eq\f(5.6ax,b)。]6．某小組運(yùn)用工業(yè)上離子交換膜法制燒堿的原理，用如圖所示裝置電解K2SO4溶液。(1)該電解槽的陽(yáng)極反應(yīng)式為_(kāi)_________________，通過(guò)陰離子交換膜的離子數(shù)________(填“>”“<”或“＝”)通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的離子數(shù)。(2)圖中a、b、c、d分別表示有關(guān)溶液的pH，則a、b、c、d由小到大的依次為_(kāi)_____________________________________________________________。[解析](1)依據(jù)電解池工作原理，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋；陰極放電的是H＋，因?yàn)槿芤撼孰娭行?，所以透過(guò)陽(yáng)離子交換膜的K＋數(shù)目大于透過(guò)陰離子交換膜的SOeq\o\al(2－,4)數(shù)目。(2)因?yàn)殡娊夂笊傻牧蛩岷蜌溲趸浫芤簼舛染龃?，故b<a、c<d，結(jié)合堿溶液的pH大于酸溶液的pH，可得b<a<c<d。[答案](1)2H2O－4e－=O2↑＋4H＋<(2)b<a<c<d[實(shí)力提升練]7．用惰性電極電解硫酸銅溶液，整個(gè)過(guò)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(cè)定)。欲使溶液復(fù)原到起始狀態(tài)，可向溶液中加入()A．0.1molCuOB．0.1molCuCO3C．0.1molCu(OH)2D．0.05molCu2(OH)2CO3D[依據(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(gè)選項(xiàng)，加入0.05molCu2(OH)2CO3合適。]8．高鐵酸鹽在能源環(huán)保領(lǐng)域有廣泛用途，用鎳(Ni)、鐵作電極電解濃NaOH溶液制備高鐵酸鹽Na2FeO4的裝置如圖所示。下列說(shuō)法合理的是()A．鎳電極上的電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－B．鐵是陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為Fe－2e－＋2OH－=Fe(OH)2C．若隔膜為陰離子交換膜，則OH－自右向左移動(dòng)D．電解時(shí)陽(yáng)極區(qū)pH降低、陰極區(qū)pH上升，最終溶液pH不變A[用鎳(Ni)、鐵作電極電解濃NaOH溶液制備高鐵酸鈉(Na2FeO4)，鐵失電子生成高鐵酸鈉，則鐵作陽(yáng)極，鎳作陰極，溶液中的H＋在陰極放電生成氫氣，則電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，故A正確；依據(jù)分析，鐵是陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為Fe＋8OH－－6e－=FeOeq\o\al(2－,4)＋4H2O，故B錯(cuò)誤；若隔膜為陰離子交換膜，則OH－自左(陰極區(qū))向右(陽(yáng)極區(qū))移動(dòng)，故C錯(cuò)誤；電解時(shí)，陽(yáng)極區(qū)的電極反應(yīng)式為Fe＋8OH－－6e－=FeOeq\o\al(2－,4)＋4H2O，pH降低，陰極區(qū)電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，pH上升，電池的總反應(yīng)式為Fe＋2H2O＋2OH－eq\o(=,\s\up10(電解))FeOeq\o\al(2－,4)＋3H2↑，最終溶液pH降低，故D錯(cuò)誤。]9．如圖所示裝置，C、D、E、F、X、Y都是惰性電極，甲、乙中溶液的體積和濃度都相同(假設(shè)通電前后溶液體積不變)，A、B為外接直流電源的兩極。將直流電源接通后，F(xiàn)極旁邊溶液呈紅色。請(qǐng)回答：(1)A極是電源的________，一段時(shí)間后，甲中溶液的pH________(填“增大”“減小”或“不變”)，丁中X極旁邊的顏色漸漸變淺，Y極旁邊的顏色漸漸變深，這表明________在電場(chǎng)作用下向Y極移動(dòng)。(2)若甲、乙裝置中的C、D、E、F電極上均只有一種單質(zhì)生成時(shí)，對(duì)應(yīng)單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為_(kāi)_______。(3)現(xiàn)用丙裝置給銅件鍍銀，則H應(yīng)是________，電鍍液是________溶液。[解析]將直流電源接通后，F(xiàn)極旁邊溶液呈紅色，說(shuō)明F極旁邊溶液顯堿性，H＋在該電極放電，所以F是陰極，可得出D、F、H、Y均為陰極，C、E、G、X均為陽(yáng)極，A是電源的正極，B是負(fù)極。(1)A是電源的正極。在甲池中，電解CuSO4溶液的總反應(yīng)為2Cu2＋＋2H2Oeq\o(=,\s\up10(電解))4H＋＋2Cu＋O2↑。在丁池中，Y極是陰極，該電極旁邊顏色漸漸變深，異性電荷相互吸引，說(shuō)明帶正電荷的氫氧化鐵膠體粒子向該電極移動(dòng)。(2)C、D、E、F電極發(fā)生的電極反應(yīng)分別為4OH－－4e－=O2↑＋2H2O、Cu2＋＋2e－=Cu、2Cl－－2e－=Cl2↑、2H＋＋2e－=H2↑，當(dāng)各電極轉(zhuǎn)移的電子均為1mol時(shí)，生成單質(zhì)的物質(zhì)的量分別為0.25mol、0.5