2021-2022版高中化学-课时分层作业20-电解原理的应用新人教版选修4.doc
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1、2021-2022版高中化学 课时分层作业20 电解原理的应用新人教版选修42021-2022版高中化学 课时分层作业20 电解原理的应用新人教版选修4年级:姓名:- 16 -电解原理的应用(30分钟50分)一、选择题(本题包括5小题,每小题8分,共40分)1.(2019济南高二检测)二氧化氯(ClO2)是一种红黄色有强烈刺激性臭味的气体,是国际上公认的安全、无毒的绿色消毒剂,主要用于自来水的消毒,和面粉与木质纸浆的漂白。工业上采用惰性电极电解饱和食盐水制取ClO2。下列叙述正确的是()A.电极B接电源的负极B.电解一段时间后,阴极产生标准状况的气体体积224 mL时,交换膜通过0.01 mo
2、l Na+C.阳极产生ClO2的电极反应式为Cl-5e-+2H2OClO2+4H+D.阴极反应为2H+2e-H2,使阴极区溶液pH降低【解析】选C。阳离子向阴极移动, 电极A接电源的负极,A错误;H+在阴极上放电产生氢气,转移n(e-)=2n(H2)=2(0.224 L22.4 Lmol-1)=0.02 mol,则交换膜通过的Na+为0.02 mol,B错误;阳极失去电子发生氧化反应:Cl-5e-+2H2OClO2+4H+,C正确;在阴极发生2H+2e-H2,H+浓度减小,使H2OH+OH-的平衡向右移动,OH-浓度增大,pH增大,D错误。【补偿训练】关于镀铜和电解精炼铜,下列说法中正确的是(
3、)A.都用粗铜作阳极、纯铜作阴极B.电解液的成分都保持不变C.阳极反应都只有Cu-2e-Cu2+D.阴极反应都只有Cu2+2e-Cu【解析】选D。A项电镀时镀件作阴极;B项电解精炼铜时电解液成分改变;C项电解精炼铜时,杂质若有比铜活泼的金属(如锌),则还会发生Zn-2e-Zn2+的反应。2.现代工业生产中常用电解氯化亚铁溶液的方法制得氯化铁溶液吸收有毒的硫化氢气体。工艺原理如图所示。下列说法中不正确的是()A.左槽中发生的反应为2Cl-2e-Cl2B.右槽中的反应式:2H+2e-H2C.H+从电解池左槽迁移到右槽D.FeCl3溶液可以循环利用【解析】选A。根据装置图可知Fe2+在电解池的左槽中
4、被氧化生成Fe3+,则左槽是电解池的阳极,右槽是电解池的阴极。阳极(左槽)的电极反应式为Fe2+-e-Fe3+,A错误;阴极(右槽)的电极反应式为2H+2e-H2,B正确;电解池中阳离子H+从电解池阳极(左槽)迁移到阴极(右槽),C正确;反应池中的反应为2FeCl3+H2S2FeCl2+2HCl+S,故FeCl3溶液可以循环利用,D正确。【补偿训练】1.如图所示,下列说法不正确的是()A.燃料电池中正极反应为O2+2e-+2H+H2OB.当燃料电池消耗1 mol H2时,导线中转移2 mol电子C.当此装置用于铁表面电镀铜时,a为铁,电镀过程中,硫酸铜溶液浓度基本不变D.若a为粗铜,b为纯铜,
5、该装置可用于铜的精炼【解析】选C。氢氧燃料电池中,通入氧气的电极是正极,在酸性环境下,氧气放电的反应为O2+2e-+2H+H2O,A正确;H2失电子,燃料电池每消耗1 mol H2,导线中转移2 mol电子,B正确;当此装置用于铁表面电镀铜时,a为阳极,应用铜电极,C错误;a为粗铜,b为纯铜,该装置可用于铜的精炼,D正确。2.粗铜中除含有铜以外,还含有少量锌、铁、银,在如图所示的装置中,用纯铜和粗铜分别作为两极进行电解,下列有关叙述中,正确的是()A.可检测到电解液中有Zn2+、Fe2+B.可检测到电解液中有Fe3+、Zn2+、Ag+C.电解过程中,溶液中的铜离子浓度保持不变D.通电一段时间后
6、,取出两极,称得粗铜极减少的质量等于纯铜极增加的质量【解析】选A。粗铜上发生反应:Zn-2e-Zn2+,Fe-2e-Fe2+,Cu-2e-Cu2+;银以单质形式沉积于阳极底部形成阳极泥,纯铜上发生反应:Cu2+2e-Cu,结合电子守恒可知,溶液中的铜离子浓度略有减少,粗铜极减少的质量不一定等于纯铜极增加的质量。3.金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质,可用电解法制备高纯度的镍。下列叙述正确的是(已知:氧化性Fe2+Ni2+Cu2+)()A.电解后,电解槽底部的阳极泥中只有金属PtB.电解过程中,电解质溶液的质量可能保持不变C.电解后,溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+
7、和Zn2+D.阳极发生氧化反应,其电极反应式:Ni2+2e-Ni【解析】选B。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质作阳极,铜和铂不失电子沉降在电解池底部形成阳极泥,电解后,电解槽底部的阳极泥中有Cu和Pt,A错误;电解过程中阳极失电子的有Fe、Zn、Ni;阴极析出的是镍;依据电子守恒,阳极质量的减少与阴极质量的增加可能相等,因此电解质溶液的质量可能保持不变,B正确;电解后,溶液中存在的阳离子有H+、Fe2+、Zn2+、Ni2+,C错误;阳极发生氧化反应,其电极反应式:Ni-2e-Ni2+,Fe-2e-Fe2+,Zn-2e-Zn2+,D错误。3.在电解液不参与反应的情况下,采用电化学法还原
8、CO2可制备ZnC2O4,原理如图所示。下列说法正确的是()A.电解结束后电解液中c(Zn2+)增大B.电解液应为ZnSO4溶液C.Pt极反应式为2CO2+2e-C2D.当通入44 g CO2时,溶液中转移1 mol 电子【解析】选C。因为右室Zn失去电子生成Zn2+,溶液中的Zn2+通过阳离子交换膜进入左室,根据电荷守恒,阴离子浓度不变,c(Zn2+)不变,A错误;右室生成的Zn2+通过阳离子交换膜进入左室与生成的C2结合为ZnC2O4,因此,电解液为稀的ZnC2O4溶液,不含杂质,电解液只要是含Zn2+的易溶盐溶液即可,B错误;Pt极反应式为2CO2+2e-C2,C正确;当通入44 g C
9、O2时,外电路中转移1 mol电子,溶液中不发生电子转移,D错误。【补偿训练】1.下列有关电化学的示意图正确的是()【解析】选D。此原电池中锌电极应插入ZnSO4溶液中,铜电极应插入CuSO4溶液中,故A错误;精炼铜时,粗铜作阳极,精铜作阴极,故B错误;电镀时,待镀金属作阴极,镀层金属作阳极,即锌作阳极,故C错误;根据电流的方向,碳棒作阳极,铁作阴极,装置的左端产生氢气,且溶液变红,右端产生氯气,碘化钾淀粉溶液显蓝色,故D正确。2.亚磷酸(H3PO3)是二元弱酸,亚磷酸主要用作尼龙增白剂,电解Na2HPO3溶液也可得到亚磷酸,装置示意图如图(其中阳膜只允许阳离子通过,阴膜只允许阴离子通过)。下
10、列说法不正确的是()A.阳极的电极反应式为2H2O-4e-4H+O2B.产品室中发生的离子反应为HP+2H+H3PO3C.原料室中Na+浓度保持不变D.阴极室中溶液的pH逐渐升高【解析】选C。阳极上,水放电生成氧气,电极反应式为2H2O-4e-4H+O2,故A正确;产品室中HP和氢离子结合生成亚磷酸,反应离子方程式为HP+2H+H3PO3,故B正确;原料室中Na+通过阳膜向阴极室移动,原料室中Na+浓度逐渐减小,故C错误;阴极上氢离子得电子发生还原反应,电极反应式为2H+2e-H2,阴极室中溶液中的c(H+)逐渐减小,pH逐渐升高,故D正确;故选C。4.(2019安阳高二检测)SO2是主要大气
11、污染物之一,工业上可用如图装置吸收转化SO2(A、B为惰性电极)。下列说法正确的是()A.电子流动方向为BbaAB.a、A极上均发生氧化反应C.离子交换膜为阳离子交换膜D.B极上的电极反应式为SO2+2e-+2H2OS+4H+【解析】选C。根据图示可知,SO2H2SO4,硫元素化合价升高,发生氧化反应,B为电解池的阳极,b为电源的正极,A为电解池的阴极,a为电源的负极。电子由负极流向正极,且不会进入溶液,因此电子流动方向为aA,Bb,A错误;a为电源的负极,发生氧化反应,A为电解池的阴极,发生还原反应,B错误;该电解池中阴极发生还原反应:2S+2e-+4H+S2+2H2O,阳极发生氧化反应:S
12、O2-2e-+2H2O4H+S,氢离子要从阳极区移向阴极区,因此离子交换膜为阳离子交换膜,C正确、D错误。【补偿训练】目前电解法制烧碱通常采用离子交换膜法,阳(阴)离子交换膜不允许阴(阳)离子通过。则下列叙述中错误的是()A.NaOH、H2均在区产生B.图中a为阴离子交换膜C.使用离子交换膜可以有效地隔离NaOH和Cl2,阻止二者之间的反应D.电解时往区的溶液中滴加几滴甲基橙,溶液先变红后褪色【解析】选B。区是阴极,氢离子放电,生成氢气,同时促进水的电离,生成氢氧化钠,A正确;由于区生成氢氧化钠,所以a应该是阳离子交换膜,B错误;区和电源的正极相连,为阳极,氯离子放电生成氯气,因此使用离子交换
13、膜可以有效地隔离NaOH和Cl2,阻止二者之间的反应,C正确;氯气溶于水显酸性,同时次氯酸还具有漂白性,所以电解时往区的溶液中滴加几滴甲基橙,溶液先变红后褪色,D正确,答案选B。5.(2019大同高二检测)将含有0.4 mol Cu(NO3)2和0.4 mol KCl的水溶液1 L,用惰性电极电解一段时间后,在一电极上析出19.2 g Cu;此时,在另一电极上放出气体的体积在标准状况下为(不考虑产生的气体在水中的溶解)()A.3.36 LB.5.6 LC.6.72 LD.13.44 L【解析】选B。阴极析出铜0.3 mol,由Cu2+2e-Cu知Cu2+得到0.6 mol电子,根据2Cl-2e
14、-Cl2,求出当溶液中Cl-全部参与电极反应时,放出Cl2 0.2 mol,失去电子0.4 mol。因此在阳极还有OH-放电,根据4OH-4e-2H2O+O2和电子守恒,可知在阳极又有0.05 mol O2放出,即阳极共放出0.25 mol气体,即标准状况下为5.6 L的气体。【补偿训练】把两个惰性电极插入500 mL的AgNO3溶液中,通电电解。当电解液的pH从6.0变为3.0时(设电解时阴极没有氢气析出,且电解液在电解前后体积可以忽略),电极上析出银的质量大约是()A.27 mgB.54 mgC.108 mgD.216 mg【解析】选B。首先应弄清楚两极的反应。阳极:4OH-4e-O2+2
15、H2O;阴极没有氢气析出,则阴极反应为Ag+e-Ag。OH-的消耗导致了H+的增加,增加量为110-3 molL-10.5 L=510-4 mol,即转移电子数510-4mol,析出银的质量为510-4 mol108 gmol-1=0.054 g=54 mg。二、非选择题(本题包括1小题,共10分)6.(2019三亚高二检测)蓄电池是一种可以反复充电、放电的装置,有一种蓄电池在充电和放电时发生的反应是NiO2+Fe+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2,用该蓄电池电解(阴、阳极均为惰性电极)M(NO3)x溶液时,若此蓄电池工作一段时间后消耗0.36 g H2O。(1)电解时,电解池的阳极应连
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