高中化学复习知识点铜的电解精炼.docx

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高中化学复习知识点铜的电解精炼

高中化学复习知识点：

铜的电解精炼

一、多选题

1．下列有关电化学原理及应用的相关说法正确的是（）

A．由于CaO+H2O=Ca（OH）2，可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池

B．马口铁（镀锡铁）的镀层破损后，马口铁腐蚀会加快

C．电解精炼铜时，电解质溶液的浓度几乎不变

D．利用“外加电流的阴极保护法”保护钢闸门时，钢闸门应与外接电源的负极相连

2．下列说法正确的是

A．电解精炼粗铜时，阳极质量的减少与阴极质量的增加相同

B．对于一个固定的可逆反应，其他条件不变，只要温度发生改变，则平衡一定移动

C．通过Qsp与Ksp的相对大小判断沉淀溶解平衡移动的方向，Qsp＜Ksp时，有沉淀析出

D．盐类水解的结果可使溶液呈酸性、碱性或中性

二、单选题

3．化学用语是学习化学的重要工具,下列用来表示物质变化的化学用语中,正确的是（）

A．电解饱和食盐水时,阳极的电极反应为:

2Cl-+2e-=Cl2↑

B．酸性氢氧燃料电池的正极电极反应为:

2H2O+O2+4e-=4OH-

C．粗铜精炼时,与电源正极相连的是纯铜,电极反应为:

Cu-2e-=Cu2+

D．钢铁发生吸氧腐蚀时,铁做负极被氧化:

Fe-3e-=Fe3+

4．设NA是阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是（）

A．11g基态硼原子含有的未成对电子数为3NA

B．1mol基态氟原子能量最高的能级上电子数为7NA

C．100mL1mol•L-l亚硫酸钠溶液含有的阴离子数目大于0.1NA

D．电解法精炼铜，阴极析出64gCu时，阳极转移的电子数大于2NA

5．图Ⅰ的目的是精炼铜，图Ⅱ的目的是保护钢闸门。

下列说法不正确的是

A．图Ⅰ中a为纯铜

B．图Ⅰ中SO42—向b极移动

C．图Ⅱ中如果a、b间连接电源，则a连接负极

D．图Ⅱ中如果a、b间用导线连接，则X可以是铜

6．下列措施中，不符合生产实际的是

A．电解法精炼粗铜，用纯铜作阴扱

B．利用外加电流的阴极保护法，可以将水下的钢闸门与电源正极相连

C．为保护地下管道中的金属铁，可将其与锌极相连

D．在镀件上电镀锌，用锌作阳极

7．下列是教材中常规电化学示意图，其标注完全正确的是（）

A．

B．

C．

D．

8．下列说法正确的是

A．用Zn作阳极，Fe作阴极，ZnCl2作电解质溶液，因放电顺序H+>Zn2+，故不能在铁上镀锌

B．电解精炼时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料

C．粗铜电解精炼时，若电路中通过2mole-，阳极减少的质量为64g

D．工业上采用电解MgCl2溶液来冶炼金属镁

9．下列说法正确的是（）

A．镀铜铁制品镀层破坏后，铁制品更易发生腐蚀

B．使用催化剂既能改变反应速率，又能改变焓变

C．其他条件不变时，升高温度，吸热反应的v正增大，v逆减小

D．工业电解精炼铜时，粗铜与电源的负极相连

10．下列是部分矿物资源的利用及产品流程（如图），有关说法不平确的是

A．粗铜电解精炼时，粗铜作阳极

B．生产铝、铜、高纯硅及玻璃过程中都涉及氧化还原反应

C．黄铜矿冶铜时，副产物SO2可用于生产硫酸，FeO可用作冶铁的原料

D．粗硅制高纯硅时，提纯四氯化硅可用多次分馏的方法

三、综合题

11．如图所示，某同学设计一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。

根据要求回答相关问题：

（1）写出负极的电极反应式_____

（2）写出石墨电极的电极反应式_____________

（3）反应一段时间后，乙装置中生成氢氧化钠主要在_________（填“铁极”或“石墨极”）区。

（4）如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中阳极上电极反应式为_________，反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将_____（填“增大”“减小”或“不变”）。

（5）若在标准状况下，有2.24L氧气参加反应，则乙装置中铁电极上生成的气体的分子数目为_____；丙装置中阴极析出铜的质量为_____。

12．电解原理在化学工业中有广泛应用。

下图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。

请回答以下问题：

（1）若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则：

①在X极附近观察到的现象是_________________________________________。

②Y电极上的电极反应式为___________________________________。

（2）如用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则

①X电极的材料是_______，电极反应式为__________________________。

②Y电极的材料是_______

（3）工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸杂质，可用离子交换膜法电解提纯。

电解槽内装有阳离子交换膜（只允许阳离子通过），其工作原理如图所示。

①该电解槽的阳极反应式是_____________________。

②通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因________________。

③除去杂质后的氢氧化钾溶液从溶液出口________（填写“A”或“B”）导出。

参考答案

1．BD

【解析】

【分析】

【详解】

A.只有自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池，由于CaO+H2O=Ca（OH）2，反应不是氧化还原反应，则不能设计成原电池，故A错误；

B.马口铁（镀锡铁）镀层破损后被腐蚀时，铁与锡在一起形成原电池，铁活泼作负极易被腐蚀，腐蚀会加快，故B正确；

C.因为粗铜含有铁锌等杂质，可以在阳极放电，溶液中的铜离子在阴极不断析出，所以电解精炼铜时，电解质溶液的浓度会变小，故C错误；

D.利用“外加电流的阴极保护法”保护钢闸门时，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，所以钢闸门应与外接电源的负极相连，故D正确；

故答案：

BD。

【点睛】

根据原电池和电解池的工作原理和形成条件进行分析，能够正确判断金属防腐的原理。

2．BD

【解析】

【分析】

【详解】

A．电解过程中，阳极上不仅有铜还有其它金属失电子，阴极上只有铜离子得电子，所以阳极减少的质量不等于阴极增加的质量，故A错误；

B．升高温度平衡向吸热的方向移动，若正反应为放热反应，升高温度，只要温度发生改变，则平衡一定移动，故B正确；

C．Qsp＞Ksp为过饱和溶液会析出沉淀，Qsp=Ksp为饱和溶液，Qsp＜Ksp为不饱和溶液，所以可通过Qsp和Ksp的相对大小，来判断沉淀溶解平衡的移动方向，故C错误；

D．弱酸弱碱盐溶液中弱碱阳离子水解显酸性，弱酸阴离子水解显碱性，二者水解程度大小不同，溶液酸碱性不同，若弱碱阳离子水解程度大，溶液显酸性，若弱酸阴离子水解程度大溶液显碱性，若二者水解程度相近，溶液显中性，故D正确；

答案选BD。

3．A

【解析】

【分析】

【详解】

A.电解饱和食盐水时，阳极不是活泼金属电极时，在该极上放电的是溶液中活泼的阴离子即氯离子得电子的反应，电极反应为2Cl-+2e-=Cl2↑，故A正确；

B.酸性氢氧燃料电池的正极是氧气得电子结合氢离子发生还原反应生成水，则电极反应为4H++O2+4e−═2H2O，故B错误；

C.粗铜精炼时，粗铜连接电源正极，纯铜连接电源负极，阳极上电极反应式为Cu-2e-=Cu2+，故C错误；

D.钢铁发生吸氧腐蚀时，铁作负极失电子发生氧化反应生成二价铁离子，电极反应为Fe-2e-=Fe2+，故D错误。

故选：

A。

4．C

【解析】

【分析】

【详解】

A．11g基态硼原子的物质的量n=

=

=1mol，硼的核外电子排布式为1s22s22p1，一个硼原子含有1个未成对电子，1mol基态硼原子含有的未成对电子数为NA，故A错误；

B．氟原子的核外电子排布式为1s22s22p5，一个氟原子最高的能级2p上电子数为5个电子，1mol基态氟原子能量最高的能级上电子数为5NA，故B错误；

C．100mL1mol•L-l亚硫酸钠的物质的量为n=cV=1mol•L-l×0.1L=0.1mol，SO32-在溶液中存在水解SO32-+H2O

HSO3-+OH-，HSO3-+H2O

H2SO3+OH-，亚硫酸钠溶液含有的阴离子数目大于0.1NA，故C正确；

D．根据电子守恒，阴极析出的是铜，64gCu的物质的量为1mol，电子转移了2mol，Cu-2e-=Cu2+，所以阳极失去了2mol电子，失去的电子数为2NA，故D错误；

答案选C。

5．D

【解析】

【分析】

【详解】

A．与电源的负极相连的为阴极，与电源的正极相连的电极为阳极，在Cu的精炼时粗Cu作阳极，精Cu作阴极，因此图Ⅰ中a为纯铜，A正确；

B．根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，在图Ⅰ中SO42-向正电荷较多的b极移动，B正确；

C．图Ⅱ的目的是保护钢闸门，钢闸门应该与外接电源的负极连接而被保护，从而减缓了其腐蚀，图Ⅱ中如果a、b间连接电源，则a连接负极，C正确；

D．图Ⅱ中如果a、b间用导线连接，则X为铜，做正极，铁为负极，发生氧化反应，被腐蚀，达不到保护钢闸门的目的，故D错误；

故答案选D。

6．B

【解析】

【详解】

A、电解精炼铜是粗铜作阳极，精铜作阴极，故A符合；

B、利用外加电流的阴极保护法，应将水下的钢闸门与电源负极相连，避免被氧化，故B不符合；

C、锌比铁活泼，锌铁原电池中锌做负极被氧化，可以保护铁，故C符合；

D、电镀原理中，镀层金属做阳极，镀件金属做阴极，在镀件上镀锌，可用硫酸锌作电解质溶液，故D符合；

故答案为B。

7．D

【解析】

【详解】

A.该装置中发生的反应为Zn+2H+=Zn2++H2↑，Zn发生失电子的氧化反应，为负极，铜为正极，故A错误；

B.该原电池装置中，Zn电极所在的电解质溶液应为ZnSO4溶液，Cu电极所在的电解质溶液应为CuSO4溶液，故B错误；

C.电解精练铜时，纯铜做阴极，与电源负极相连，粗铜做阳极，与电源正极相连，故C错误；

D.电解饱和NaCl溶液时，H2O电离产生的H+在阴极发生得电子的还原反应生成H2，Cl−在阳极发生失电子的氧化反应，生成Cl2，故D正确。

综上所述，答案为D。

【点睛】

电解精炼铜中粗铜作阳极、纯铜作阴极，电解液为含铜离子的盐溶液；电镀时镀层金属作阳极，被镀金属作阴极，电解液为含镀层金属的盐溶液。

8．B

【解析】

【详解】

A.用Zn作阳极，Fe作阴极，ZnCl2作电解质溶液，虽然离子的得电子能力：

H+>Zn2+，但由于溶液中c（Zn2+）>c（H+），使得Zn2+比H+优先在阴极放电，得到锌单质，所以能实现在铁上镀锌，A错误；

B.电解精炼时，阳极泥中含有许多重金属的单质，可以作为提炼贵重金属的原料，B正确；

C.粗铜电解精炼时，在阳极发生反应的物质有Cu及活动性比Cu强的金属，所以若电路中通过2mole-，阳极减少的质量不一定为64g，C错误；

D.工业上采用电解熔融MgCl2来冶炼金属镁，若电解MgCl2溶液，在阴极上是溶液中的H+得到电子变为H2，不能得到金属镁，D错误；

故合理选项是B。

9．A

【解析】

【详解】

A.镀铜铁制品镀层破坏后，在钢铁表面电解质薄膜存在下形成原电池，铁作负极，因此能加速铁腐蚀，A正确；

B.使用催化剂能改变反应速率，不能改变焓变，B错误；

C.其他条件不变时，升高温度，吸热反应的v正增大，v逆也增大，吸热方向的速率增加幅度更大，C错误；

D.工业电解精炼铜时，粗铜与电源的正极相连，精铜与电源的负极相连，D错误；

答案选A。

10．B

【解析】

【分析】

【详解】

A．电解精炼铜时，粗铜作阳极，自身可以溶解，A正确；

B．制备单质时都涉及到化学变化，制玻璃的反应是SiO2+Na2CO3

Na2SiO3+CO2↑和SiO2+CaCO3

CaSiO3+CO2↑，均不属于氧化还原反应，B错误；

C．SO2可以转化成SO3，进而生成H2SO4，FeO与CO在高温下可生成Fe，C正确；

D．制备硅的过程中，利用沸点不同进行分馏，将SiCl4从杂质中提取出来，再与H2发生置换反应得到高纯硅，D正确；

故答案选B。

11．CH3OH-6e-+8OH-═CO32-+6H2O2Cl--2e-═Cl2↑铁极Cu-2e-=Cu2+和Zn-2e-=Zn2+减小0.2×6.02×102312.8g

【解析】

【分析】

（1）燃料电池是将化学能转变为电能的装置，属于原电池，投放燃料的电极是负极，负极上燃料失电子发生氧化反应，投放氧化剂的电极是正极，正极上氧化剂得电子发生还原反应；

（2）电解饱和氯化钠溶液时，连接原电池负极的电极是阴极，连接原电池正极的电极是阳极，阳极上氯离子放电，阴极上氢离子放电，注意如果活泼电极作阳极，则阳极上电极材料放电而不是溶液中阴离子放电；

（3）电解饱和氯化钠溶液时，阴极上氢离子放电，导致氢氧根离子浓度大于氢离子浓度而使溶液呈碱性；

（4）粗铜精炼时，粗铜作阳极，阳极上金属失电子，阴极上铜离子得电子，根据阴阳极上金属的变化确定溶液中铜离子是否变化；

（5）串联电池中转移电子数相等，根据转移电子数相等计算乙装置中铁电极上生成的气体的分子数及丙装置中阴极析出铜的质量。

【详解】

（1）燃料电池是将化学能转变为电能的装置，属于原电池，投放燃料的电极是负极，投放氧化剂的电极是正极，负极上甲醇失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为：

CH3OH-6e-+8OH-═CO32-+6H2O；

（2）乙池有外接电源属于电解池，铁电极连接原电池的负极，所以是阴极，则石墨电极是阳极，阳极上氯离子放电生成氯气，电极反应式为：

2Cl--2e-═Cl2↑；

（3）乙池中阴极是铁，阳极是碳，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电，导致阴极附近氢氧根离子浓度大于氢离子浓度溶液呈碱性，所以乙装置中生成氢氧化钠主要在铁极区；

（4）如果粗铜中含有锌、银等杂质，阳极上除了铜，还有锌失电子进入溶液，发生的电极反应式为Cu-2e-=Cu2+和Zn-2e-=Zn2+，阴极上析出铜，根据转移电子数相等知，阳极上溶解的铜小于阴极上析出的铜，所以丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将减小；

（5）根据串联电池中转移电子数相等得氧气、氢气和铜的关系式为：

O2~~~~~2H2~~~~~2Cu，设生成氢气的分子数是x，生成铜的质量是y，则乙装置中铁电极上生成的氢气的分子数目为

2mol×6.02×1023mol-1=0.2×6.02×1023；丙装置中阴极析出铜的质量为

×2×64g/mol=12.8g。

12．放出气体，溶液变红2Cl--2e-＝Cl2↑纯铜Cu2++2e-＝Cu粗铜4OH--4e-＝2H2O+O2↑H+放电，促进水的电离，OH-浓度增大B

【解析】

【分析】

根据电解原理：

阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。

电解精炼金属时，粗金属作阳极，纯金属作阴极。

电解槽内装有阳离子交换膜，只允许阳离子通过，即钾离子可以通过。

以此分析解答本题。

【详解】

（1）惰性电极电解饱和氯化钠溶液，电极X与电源负极相连，X是阴极，阴极发生还原反应，其反应式为2H++2e-＝H2↑，同时生成氢氧根离子，此处溶液呈碱性，遇酚酞变红；电极Y与电源的正极相连，Y是阳极，阳极发生氧化反应，其反应式为2Cl--2e-＝Cl2↑，检验氯气可以把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色。

（2）用电解法精炼铜时，必须用粗铜作阳极，纯铜作阴极，硫酸铜溶液作电解质溶液，装置中，电极X是阴极，电极Y是阳极，所以X电极材料为纯铜，发生还原反应，其反应式为Cu2++2e-＝Cu，Y电极材料为粗铜，发生氧化反应，其反应式为Cu-2e-＝Cu2+；

（3）①由题意知，电解槽内装有阳离子交换膜，只允许阳离子通过，即钾离子可以通过，阳极发生氧化反应，其反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑；

②阴极发生还原反应，其反应式为2H++2e-=H2↑，此处参加反应的氢离子来自水的电离，同时生成氢氧根离子，促进了水的电离，从而产生纯净的氢氧化钾，溶液pH增大

③根据以上分析可知除去杂质后的氢氧化钾溶液从溶液出口的B导出。