版高中化学 第一单元 从实验走进化学 实验13 污水处理电浮选凝聚法练习 新人教版选修6.docx

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2019版高中化学第一单元从实验走进化学实验1-3污水处理——电浮选凝聚法练习新人教版选修6

一、选择题

1.电浮选凝聚法处理酸性污水的工作原理如图所示．下列说法不正确的是（　　）

A．铁电极的电极反应式为：

Fe-2e-═Fe2+

B．通人空气的石墨电极的电极反应式为O2+2CO2+4e-═2CO32-

C．若左池石墨电极产生44.8L（标准状况）气体，则消耗氧气0.5mol

D．为增强污水的导电能力，可向污水中加入适量工业用食盐

答案：

C

解析：

解答：

A．通入氧气的电极上得电子发生还原反应，所以通入氧气的电极为正极，则铁作阳极，阳极上铁失电子发生氧化反应，电极反应式为Fe-2e-═Fe2+，故A正确；

B．通入空气的电极为正极，正极上氧气得电子和二氧化碳反应生成碳酸根离子，电极反应式为O2+2CO2+4e-═2CO32-，故B正确；

C．石墨电极上析出的气体为氢气，生成44.8L氢气转移电子的物质的量

=

×2=4mol，根据转移电子相等得，消耗氧气的物质的量

==1mol，故C错误；

D．水是弱电解质，其导电能力较小，为了增强溶液的导电能力而加入强电解质，故D正确；

分析：

本题综合考查原电池和电解池知识，为高考常见题型和高频考点，侧重于学生的分析能力的考查，难度不大，注意把握电极方程式的书写，为解答该题的关键。

2.电浮选凝聚法处理污水的原理如图所示．电解过程生成的胶体能使污水中的悬浮物凝聚成团而除去，电解时阳极也会产生少量气体．下列说法正确的是（　　）

A．可以用铝片或铜片代替铁片

B．阳极产生的气体可能是O2

C．电解过程中H+向阳极移动

D．若污水导电能力较弱，可加入足量硫酸

答案：

B

解析：

解答：

A．铜作阳极上生成铜离子，铜离子和氢氧根离子生成氢氧化铜沉淀而不能生成胶体，所以不能吸附悬浮物，故A错误；

B．阳极上氢氧根离子放电生成氧气，故B正确；

C．电解过程中，H+向阴极移动，故C错误；

D．保持污水的pH在5.0～6.0之间能产生胶体，强酸性条件下不能产生胶体，故D错误。

分析：

本题以电浮选凝聚法为载体考查了电解池原理，根据胶体的吸附性、产生胶体溶液的酸碱性结合离子移动方向来分析解答，易错选项是D，为了加强溶液的导电性，可以加入食盐。

3.电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法，某研究小组用电浮选凝聚法处理污水，设计装置如图所示，下列说法正确的是（　　）

A．装置A中碳棒为阴极

B．装置B中通入空气的电极反应是O2+2H2O+4e-═4OH-

C．污水中加入适量的硫酸钠，既可增强溶液的导电性，又可增强凝聚净化的效果

D．标准状况下，若A装置中产生44.8L气体，则理论上B装置中要消耗CH411.2L

答案：

C

解析：

解答：

A装置为电解池，B装置为原电池装置，原电池工作时，通入甲烷的一级为负极，发生氧化反应，负极电极反应是CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O，通入氧气的一极为正极，发生还原反应，正极反应为O2+2CO2+4e-=2CO32-，电解池中Fe为阳极，发生Fe-2e-=Fe2+，阴极的电极反应为：

2H++2e-=H2↑，二价铁离子具有还原性，能被氧气氧化到正三价，4Fe2++10H2O+O2=4Fe（OH）3↓+8H+．

A．电解池中Al片为阴极，碳棒、铁片和污水构成原电池，碳棒正极，故A错误；

B．电池是以熔融碳酸盐为电解质，B中通入空气的电极是正极，反应式为：

O2+2CO2+4e-=2CO32-，故B错误；

C．通过电解生成Fe（OH）3胶体可吸附污染物而沉积下来，加入硫酸钠能使导电能力增强，加快生成Fe（OH）3胶体速率，提高污水的处理效果，故C正确；

D．A装置中阴极的电极反应为：

2H++2e-=H2↑，阴极产生了44.8L（标准状况）即2mol的气体产生，但是碳棒为正极，正极上还可以以生成氧气，所以参加反应的甲烷大于11.2L，故D错误；故选C。

分析：

本题考查了燃料电池的工作原理和原电池和电解池串联的综合知识，难度较大．注意把握电解池和原电池的工作原理，把握电极方程式的书写，为解答该题的关键。

4.电浮选凝聚法处理酸性污水的工作原理如图．下列说法正确的是（　　）

A．为增强污水的导电能力，可向污水中加入适量工业用食盐

B．通入甲烷气体的电极反应式为：

CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O

C．若左池石墨电极产生22.4L气体，则消耗0.25 mol甲烷

D．铁电极的电极反应式为：

Fe-3e-=Fe3+

答案：

A

解析：

解答：

A．加入的使导电能力增强的电解质必须是可溶于水的、显中性的盐，可用食盐，故A正确；B．甲烷的一极为原电池的负极，发生氧化反应，电极方程式为CH4+4CO32--8e-═5CO2+2H2O，故B错误；C．由于气体存在的条件未知，则不一定为标准状况下，不能确定生成气体的物质的量，则不能确定甲烷的物质的量，故C错误；D．铁连接原电池的正极，为电解池的阳极，被氧化，发生Fe-2e-=Fe2+，故D错误．

分析：

本题综合考查原电池和电解池知识，为高考常见题型和高频考点，侧重于学生的分析能力的考查，难度不大，注意把握电极方程式的书写，为解答该题的关键。

5.电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法，右图是电解污水的实验装置示意图，实验用污水中主要含有可被吸附的悬浮物（不导电）．下列有关推断明显不合理的是（　　）

A．阴极的电极反应式为：

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

B．通电过程中烧杯内产生可以吸附悬浮物的Fe（OH）3

C．通电过程中会产生气泡，把悬浮物带到水面形成浮渣弃去

D．如果实验用污水导电性不良，可加入少量Na2SO4固体以增强导电性

答案：

A

解析：

解答：

A、阴极发生还原反应，应为：

2H++2e-=H2↑，故A错误；B、Fe作为阳极，电解时生成Fe2+，Fe2+再被氧化生成Fe3+，Fe3+水解生成Fe（OH）3，Fe（OH）3具有吸附性，可将污染物吸附而沉淀下来，故B正确；C、阴极上H+离子放电生成氢气，产生H2气泡，气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，故C正确；D、Na2SO4固体不参与电极反应，对电解产物没有影响，加入少量Na2SO4固体，溶液离子浓度增大，溶液导电性增强，故D正确．

分析：

本题考查电解原理及其应用，本题注意阳极材料为铁，为活性电极，易被氧化，本题难度不大，注意基础知识的积累。

6.电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法：

保持污水的pH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe（OH）3沉淀．Fe（OH）3有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用．模拟处理装置如图所示，下列说法错误的是（　　）

A．X电极是负极，电极反应式为：

CH4-8e-+4CO32-═5CO2+2H2O

B．铁是阳极，失去电子生成Fe2+

C．工作时熔融盐中的碳酸根移向Y电极

D．污水中存在反应：

4Fe2++10H2O+O2═4Fe（OH）3↓+8H+

答案：

C

解析：

解答：

A．X电极是负极，电极反应式为：

CH4-8e-+4CO32-═5CO2+2H2O，故A正确；B．电解池中Fe为阳极，发生Fe-2e-=Fe2+，故B正确；C．工作时熔融盐中的碳酸根移向负极移动，即X电极，故C错误；D．二价铁离子具有还原性，能被氧气氧化到正三价，而水呈酸性，方程式为：

4Fe2++10H2O+O2=4Fe（OH）3↓+8H+，故D正确

分析：

本题考查了燃料电池的工作原理和原电池和电解池串联的综合知识，难度较大．注意把握电解池和原电池的工作原理，把握电极方程式的书写，为解答该题的关键

7.关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是（　　）

A．电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠

B．若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色

C．若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色

D．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性

答案：

B

解析：

解答：

电解NaCl溶液时，其化学方程式为：

2NaCl＋2H2O

2NaOH＋H2↑＋Cl2↑

阳极上产生Cl2，在阳极附近滴入KI溶液，溶液呈棕色，B正确；阴极上产生H2，在阴极附近滴入酚酞，溶液呈红色，最终溶液呈碱性，C、D两项均不正确。

分析：

本题考查电解原理和电极反应产物的判断，题目难度不大，熟练掌握电解原理是解题的关键​。

8.用石墨电极电解含有相同物质的量的Na2SO4和CuSO4的溶液。

一段时间后，溶液颜色变浅。

此时若要使溶液中的Na2SO4和CuSO4都恢复到电解前的浓度，应向电解后的溶液中加入适量的（　　）

A．Na2SO4和CuSO4B．CuO

C．Na2O和CuOD．H2O和CuSO4

答案：

B

解析：

解答：

电解此溶液的本质是：

2Cu2＋＋2H2O===2Cu↓＋4H＋＋O2↑，所以要使电解液复原，应加CuO。

分析：

本题考查电解原理的应用、电解质溶液的浓度恢复方法，题目难度不大，熟练掌握电解原理和电解质溶液的变化是解题的关键​。

9.某学习小组做电浮选凝聚法净化污水的实验时，同学们发表了如下看法，其中错误的是（）

A.两个电极都可选用Fe片

B.电源电极接反时仍能产生一定净水效果

C.反应中产生的H2会将Fe3+还原成Fe2+

D.电浮选凝聚法用于工业污水处理时要注意通风，防止爆炸

答案：

C

解析：

解答：

电解池中阴极受到保护，主要起导电作用，可选Fe片；电极接反时，Al作阳极失去电子生成Al3＋，再生成Al（OH）3，也有一定净水作用；在水溶液中，H2不能将Fe3＋还原成Fe2＋；阴极产生H2，易燃易爆，要注意通风，故选C。

分析：

本题考查电解池的电极的判断和电极反应产物的分析，题目难度中等，熟练掌握电解反应是解题的关键​。

10.用石墨作电极，电解1mol/L下列物质的溶液，溶液的pH保持不变的是（　　）

A．HCl　　　　　B．NaOH

C．Na2SO4D．NaCl

答案：

C

解析：

解答：

选项A，电解1mol/LHCl溶液，阴极2H＋＋2e－===H2↑，阳极2Cl－－2e－===Cl2↑，H＋得电子，c（H＋）浓度降低，pH增大。

选项B，电解1mol/LNaOH溶液，阴极4H＋＋4e－===2H2↑，阳极4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，实质上电解水，NaOH浓缩，溶液的pH增大。

选项C，电解1mol/LNa2SO4溶液，阴极4H＋＋4e－===2H2↑，阳极4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，实质上电解水，溶液的pH保持不变。

选项D，电解1mol/LNaCl溶液，阴极2H＋＋2e－===H2↑，阳极2Cl－－2e－===Cl2↑，破坏了水的电离平衡，c（OH－）增大，pH增大。

分析：

本题考查电解原理和溶液pH的计算，题目难度中等，熟练掌握电解原理的应用是解题的关键​。

11.用石墨作电极电解1mol/LCuSO4溶液，当c（Cu2＋）为0.5mol/L时，停止电解，向剩余溶液中加入下列何种物质可使电解质溶液恢复至原来状态（　　）

A．CuSO4　　　　B．CuO

C．Cu（OH）2D．CuSO4·5H2O

答案：

B

解析：

解答：

电解过程中的反应为：

阳极：

4OH－－4e－===2H2O＋O2↑

阴极：

2Cu2＋＋4e－===2Cu

总反应为：

2CuSO4＋2H2O

2H2SO4＋2Cu＋O2↑

由以上反应可知，电解使2molCuSO4和2molH2O变成了2molH2SO4，同时析出铜，放出O2，溶液中每生成2molCu则放出1molO2，故需补充CuO。

分析：

本题考查电解原理的应用、电解质溶液的浓度恢复方法，题目难度不大，熟练掌握电解原理和电解质溶液的变化是解题的关键​。

12.下列描述中，不符合生产实际的是（　　）

A．电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁做阳极

B．电解法精炼粗铜，用纯铜做阴极

C．电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网做阴极

D．在镀件上电镀锌，用锌做阳极

答案：

A

解析：

解答：

电解冶炼金属铝时，若铁做阳极，则铁将失电子而溶解，不符合生产实际。

分析：

本题考查电解原理和电极判断，题目难度不大，熟练掌握电解原理的应用是解题的关键​。

13.下列有关用惰性电极电解AgNO3溶液的说法不正确的是（　　）

A．电解过程中阴极质量不断增大

B．电解过程中阳极附近的pH不断降低

C．电解一段时间后，向溶液中加入适量的Ag2O固体可使溶液恢复到电解前的状况

D．电解过程中，溶液中电子由阴极迁向阳极

答案：

D

解析：

解答：

电解过程中Ag在阴极析出，故阴极质量不断增大，A正确；电解过程中阳极附近的OH－不断放电生成氧气，使pH不断降低，B正确；电解一段时间后，溶液产生HNO3，故向溶液中加入适量的Ag2O固体可使溶液恢复到电解前的状况，C正确；电解过程中，溶液中没有电子移动，D错；答案为D。

分析：

本题考查电解原理的应用，题目难度不大，熟练掌握电解过程中的电极反应和产物是解题的关键​。

14.Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如图所示，电解总反应为：

2Cu＋H2O

Cu2O＋H2↑。

下列说法正确的是（　　）

A．石墨电极上产生氢气

B．铜电极发生还原反应

C．铜电极接直流电源的负极

D．当有0.1mol电子转移时，有0.1molCu2O生成

答案：

A

解析：

解答：

绿色化学倡导无污染过程，本题结合电化学中电解原理涉及这一理念。

从反应中得知Cu在通电时失电子在阳极放电，发生氧化反应，另一电极（石墨）做阴极，发生还原反应：

2H＋＋2e－===H2↑，相应的Cu

CuO2，转移0.1mol电子生成0.05molCu2O，故B、C、D项错。

分析：

本题考查利用电解原理制取氧化亚铜的电解池设计，题目难度不大，熟练掌握电解原理是解题的关键​。

15.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＋

A．阳极发生还原反应，其电极反应式：

Ni2＋＋2e－===Ni

B．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等

C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2＋和Zn2＋

D．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt

答案：

D

解析：

解答：

在电解池中，阳极失去电子，发生氧化反应，而阴极得到电子，发生还原反应。

氧化性：

Fe2＋

Zn>Fe>Ni>Cu>Pt，阴极的放电顺序为：

Zn2＋

Zn－2e－===Zn2＋，Fe－2e－===Fe2＋，Ni－2e－===Ni2＋；B：

由于阳极中Cu和Pt沉于电解槽底部的阳极泥中，而Zn和Fe在阳极放电，在阴极不能放电，因此阳极质量的减少不一定等于阴极质量的增加；C：

溶液中除了Fe2＋和Zn2＋还有Ni2＋、H＋等。

分析：

本题考查电解原理的应用、离子的放电顺序，题目难度中等，熟练掌握电解池中电极反应是解题的关键​。

16.下列各组中，每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是（　　）

A．HCl、CuCl2、Ba（OH）2

B．NaOH、CuSO4、H2SO4

C．NaOH、H2SO4、Ba（OH）2

D．NaBr、H2SO4、Ba（OH）2

答案：

C

解析：

解答：

电解盐酸的方程式为：

2HCl

Cl2↑＋H2↑，A选项错；电解CuSO4溶液的方程式为：

2CuSO4＋2H2O

2Cu＋2H2SO4＋O2↑，B选项错；电解NaBr溶液的方程式为：

2NaBr＋2H2O

2NaOH＋H2↑＋Br2，D选项错。

分析：

本题考查离子放电顺序的应用，考查考生的分析判断能力。

17.下图中X、Y分别是直流电源的两极，通电后发现a电极质量增加，b电极处有无色无味气体放出。

符合这一情况的是表中的（　　）

a

b

X

溶液

A

锌

石墨

负极

CuSO4

B

石墨

石墨

负极

NaOH

C

银

铁

正极

AgNO3

D

铜

石墨

负极

CuCl2

答案：

A

解析：

解答：

由a电极质量增加，知溶液中阳离子在a电极放电析出，则a为阴极，X为负极；因B中a电极不析出金属，C中X为正极可否定，又由b电极处有无色无味气体放出，否定D。

分析：

本题考查电解原理的应用和离子的放电顺序，题目难度不大，熟练掌握电解原理的应用是解题的关键​。

18.用惰性电极电解CuSO4溶液。

若阳极上产生气体的物质的量为0.0100mol，则阴极上析出Cu的质量为（　　）

A．0.64gB．1.28gC．2.56gD．5.12g

答案：

B

解析：

解答：

用惰性电极电解CuSO4溶液，在阳极产生的气体为O2，由4OH－－4e－===2H2O＋O2↑知，产生0.0100mol的O2转移0.0400mol电子，则根据Cu2＋＋2e－===Cu可推出应析出0.0200mol的铜，其质量为1.28g。

分析：

本题考查电解原理的应用和电解反应的计算，题目难度中等，熟练掌握有关电解反应的计算是解题的关键​。

19.用石墨作电极电解＋n价金属的硝酸盐溶液，当阴极上析出mg金属时，阳极上产生560mL（标准状况）气体，此金属的相对原子质量应为（　　）

A．10mnB．10mC．10nD．40mn

答案：

A

解析：

解答：

阳极反应：

4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，当生成560mLO2时转移0.1mol电子，阴极为Mn＋得电子，即Mn＋＋ne－===M，根据反应中转移0.1mol电子和生成mg金属，则

＝

，解得Mr（M）＝10mn。

分析：

本题考查电解原理的应用和电解反应的计算，题目难度中等，熟练掌握有关电解反应的计算是解题的关键​。

20.在水中加等物质的量的Ag＋、Ba2＋、Na＋、SO42－、NO3－、Cl－，将该溶液放在用惰性电极作电极的电解槽中，通电片刻，则氧化产物与还原产物的质量比为（　　）

A．35.5∶108B．16∶207

C．8∶1D．108∶35.5

答案：

C

解析：

解答：

溶液中的六种离子，有四种发生反应生成沉淀：

Ag＋＋Cl－===AgCl↓、Ba2＋＋SO42－===BaSO4↓，最后溶液就成了NaNO3溶液；而电解NaNO3溶液，实质就是电解水，电解方程式为2H2O

2H2↑＋O2↑。

氧化产物和还原产物的质量之比为m（O2）∶m（H2）＝（1mol×32g·mol－1）∶（2mol×2g·mol－1）＝8∶1，即C项正确。

分析：

本题考查电解池中离子的放电顺序和相关计算，题目难度不大，熟练掌握电解原理是解题的关键​。

二．非选择题

21.两位同学根据电解原理，利用塑料瓶、9V电池、大头针进行电解污水的实验。

实验装置如下图。

根据上图回答下列问题：

（1）根据电浮选凝聚法处理污水的净化原理写出阳极区和阴极区上各自的电极反应式：

阳极：

_________________________________________________；

阴极：

______________________________________________。

答案：

阳极：

Fe－2e－=Fe2＋、2H2O－4e－=4H＋＋O2↑、4Fe2＋＋10H2O＋O2=4Fe（OH）3↓＋8H＋|阴极：

2H＋＋2e－=H2↑

（2）试分析不能参加反应的污物是如何沉淀的：

_________________________________。

答案：

与电源正极相连的大头针（Fe）作为阳极，电解时生成Fe2＋，Fe2＋再被氧化生成Fe3＋，Fe3＋水解生成Fe（OH）3胶体，Fe（OH）3具有吸附性，可将污染物吸附而沉淀下来

（3）最后悬浮物为什么会形成浮渣：

____________________________________。

答案：

阴极产生H2气泡，气泡把污水中的悬浮物带到水面形成浮渣层

（4）甲同学模拟该原理进行污水处理实验，在电压符合要求的情况下，发现产生气泡速度缓慢，无法使悬浮物形成浮渣。

其原因是___________________________________。

乙同学为甲同学提出一种切实可行的解决措施是向污水中加入适量的__________溶液。

答案：

污水中离子浓度较小，导电能力较差|Na2SO4

解析：

解答：

其原理是与电源正极相连的大头针（Fe）失去电子生成Fe2＋，进一步氧化，并生成Fe（OH）3胶体，Fe（OH）3有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化作用；与电源负极相连的阴极产生H2，气泡把污水中的悬浮物带到水面形成浮渣。

溶液导电性强弱与气泡产生的速度即电解的快慢有关，电解质溶液导电性差，电解速度慢，则产生气泡速度慢。

电解质溶液导电性与自由移动的阴、阳离子浓度有关，离子浓度低，导电性差，电解时产生的气泡慢。

所以应增加电解质溶液中的离子浓度，如加Na2SO4。

分析：

本题考查利用电解原理实验设计，题目难度中等，熟练掌握电解原理的应用是解题的关键​。

22.电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法。

右图是电解污水实验装置示意图。

接通直流电源后一段时间，在A电极附近有深色沉淀物沉积下来，A、B电极附近都有气泡产生。

试填空：

（1）图中的A为________极，做B电极材料的物质X的名称是________。

答案：

阳|炭或石墨或铝等（合理即可）

（2）深色沉淀具有________性，可以将水中的污物沉积下来。

答案：

吸附

（3）若污水导电性不良时，可以加入适量盐溶液，试写出其中一种溶质的化学式________。

答案：

Na2SO4、K2SO4等（合理即可）

解析：

解答：

本题中做B电极材料的物质X的名称，以及若污水导电性不良时，可以加入适量盐溶液，试写出其中一种溶质的化学式，这两个问题的答案都具有开放性，只要合理都是正确的。

分析：

本题考查电解原理的应用，题目难度不大，熟练掌握电解原理的应用是解题的关键​。

23.工业上处理含Cr2O的酸性工业废水用以下方法：

①往工业废水中加入适量的NaCl，搅拌均匀；②用Fe为电极进行电解，经过一段时间有Cr（OH）3和Fe（OH）3沉淀生成；③过滤回收沉淀，废水达排放标准。

试回答：

（1）电解时的电极反应，阳极__________________________，阴极________________。

答案：

Fe－2e－===Fe2＋|2H＋＋2e－===H2↑

（2）写出Cr2O转变成Cr3＋的离子反应方程式______________________________。

答案：

6Fe2＋＋Cr2O72-＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O

（3）电解过程中Cr（OH）3和Fe（OH）3沉淀是怎样产生的？

________________________________________________________________________。

答案：

Fe3＋、Cr3＋与溶液中OH－形成Fe（OH）3、Cr（OH）3沉淀

（4）能否将Fe电极改成石墨电极？

为什么？

__________