最新高中化学第四章电化学基础432电解原理的应用b测试新人教版选修4.docx
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最新高中化学第四章电化学基础432电解原理的应用b测试新人教版选修4
【2019最新】高中化学第四章电化学基础4-3-2电解原理的应用b测试新人教版选修4
基础
中档
稍难
电解原理的应用
1、2、3
6、9、10
综合提升
4、5、7
8、11、12
1.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，溶液呈黄色
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
解析：
用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，发生的反应是2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，故电解一段时间后电解液呈碱性。
电解时，阳极发生氧化反应：
2Cl－－2e－===Cl2↑，在阳极附近的溶液中滴入KI溶液时，发生反应2I－＋Cl2===2Cl－＋I2，故溶液呈黄色；阴极发生还原反应：
2H＋＋2e－===H2↑，因而阴极附近的溶液呈碱性，滴入酚酞试液变红。
答案：
B
2．有关下列装置图的叙述正确的是（ ）
A．若X为粗铜，Y为硫酸铜，K接N，则此装置可以精炼铜
B．若X为铜，Y为浓硝酸，K接M，可以形成原电池，则铁为负极
C．若X为锌，则无论K接M还是N，铁都能被保护
D．若X为银，Y为FeCl3，K接N，则此装置可以在铁上镀银
解析：
本题主要考查了电化学知识，意在考查考生的分析判断能力。
电解精炼铜时应使用纯铜作阴极，A项错误；常温下铁遇浓硝酸钝化，所以铜作负极，B项错误；若X为锌，K接M，形成原电池，铁被保护，K接N，形成电解法，这是外接电源的阴极保护法，C项正确；若X为银，Y为FeCl3，K接N，阳极Ag失电子生成Ag＋，阴极Fe3＋得电子生成Fe2＋，D项错误。
答案：
C
3．Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如下，电解总反应为2Cu＋H2OCu2O＋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
解析：
石墨作阴极，阴极上是溶液中的H＋反应，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，A选项正确；由电解总反应可知，Cu参加了反应，所以Cu作电解池的阳极，发生氧化反应，B选项错误；阳极与电源的正极相连，C选项错误；阳极反应为2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O，当有0.1mol电子转移时，有0.05molCu2O生成，D选项错误。
答案：
A
4．21世纪是钛的世纪，在800～1000℃时电解TiO2可制得钛，装置如图所示，下列叙述正确的是（ ）
A．a为电源的正极
B．石墨电极上发生氧化反应
C．阴极发生的反应为TiO2＋2e－===Ti＋2O2－
D．每生成0.1mol钛，转移电子0.2mol
解析：
由O2－移动方向可知b为电源正极，A项错误；b为电源正极，石墨电极上发生氧化反应，B项正确；阴极发生的反应为TiO2＋4e－===Ti＋2O2－，C不正确；每生成0.1mol钛，转移电子0.4mol，D项错误。
答案：
B
5．取一张用饱和的NaCl溶液浸湿的pH试纸，两根铅笔芯作电极，接通直流电源，一段时间后，发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圆为白色，外圆呈浅红色。
下列说法错误的是（ ）
A．b电极是阴极
B．a电极与电源的正极相连
C．电解过程中水是氧化剂
D．b电极附近溶液的pH变小
解析：
a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圆为白色，外圆呈浅红色，说明a极附近产生了Cl2，所以a极与电源的正极相连，即a为阳极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，b为阴极，电极反应式为2H2O－2e－===H2↑＋2OH－，所以b极附近的pH增大。
答案：
D
6．[2014·陕西质检]根据图示回答，下列说法不正确的是（ ）
A．此装置用于铁表面镀铜时，a极为铁
B．此装置用于电镀铜时，硫酸铜溶液的浓度不变
C．燃料电池中正极反应为O2＋2e－＋2H＋===H2O
D．若用该装置进行粗铜的精炼，当有1mol水生成时，可得到64g精铜
解析：
根据题图可知H2失电子，发生氧化反应，故通入H2一侧电极为燃料电池负极，则b极为阴极，a极为阳极，该装置用于铁表面镀铜时，铜作阳极，铁作阴极，因此a极为Cu，b极为Fe，A项错误；电镀铜时，阳极反应为Cu－2e－===Cu2＋，阴极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，CuSO4溶液的浓度不变，B项正确；燃料电池中正极上O2发生还原反应，且H＋向正极移动参与反应，C项正确；燃料电池总反应为2H2＋O2===2H2O，当生成1mol水时转移2mol电子，根据Cu2＋＋2e－===Cu可知，若转移2mol电子，则得到精铜的质量为64g，D项正确。
答案：
A
7．电解100mLc（H＋）＝0.30mol·L－1的下列溶液，当电路中通过0.04mol电子时，理论上析出金属质量最大的是（ ）
A．0.10mol·L－1Ag＋ B．0.20mol·L－1Zn2＋
C．0.20mol·L－1Cu2＋D．0.20mol·L－1Pb2＋
解析：
根据放电顺序结合转移的电子的物质的量计算出析出金属的质量。
A项中，Ag＋先放电，H＋后放电，电极反应为Ag＋＋e－===Ag,2H＋＋2e－===H2↑，当电路中通过0.04mol电子时，只析出0.01mol金属银，即1.08g。
与A项类似，C项中析出金属铜0.02mol，即1.28g。
Zn和Pb为氢前金属，故B、D两个选项中无金属析出。
答案：
C
8．[2014·哈尔滨二模]利用图中所示装置（电极均为惰性电极）可吸收SO2。
下列说法正确的是（ ）
A．a为直流电源的负极
B．阴极的电极反应式为2HSO＋2H＋＋e－===S2O＋2H2O
C．阳极的电极反应式为SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋
D．电解时，H＋由阴极室通过阳离子交换膜到阳极室
解析：
A项，从图中左侧知，SO2转化成H2SO4，S从＋4价升高到＋6价，失去电子，则为阳极，对应的a为正极，错误；B项，得2e－，错误；C项，阳极为SO2失去电子生成SO，正确；D项，H＋应移向阴极，错误。
答案：
C
9．[2014·南昌调研]ClO2为一种黄绿色气体，是目前国际上公认的高效、广谱、快速安全的杀菌剂。
制备ClO2的新工艺是电解法。
（1）如图所示用石墨做电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2，写出阳极产生ClO2的电极方程式：
________；图中b电极为________（填“阳极”或“阴极”）。
（2）电解一段时间，当阴极产生标准状况下气体112mL时，停止电解，则通过阳离子交换膜的阳离子物质的量为________mol，阴极区pH________（填“变大”“变小”或“不变”）。
（3）ClO2对污水中Fe2＋、Mn2＋、S2－、CN－等有明显去除效果，某工厂中污水含CN－（amol·L－1），现将ClO2把CN－氧化成两种无毒气体，写出该反应的离子方程式：
________________________。
解析：
（1）电解液中阳离子由左至右，故左边是阳极，右边是阴极（b是阴极）。
（2）阴极产生的是H2，n（H2）＝0.005mol，需要转移的电子为0.01mol，通过阳离子交换膜的为H＋，故n（H＋）＝0.01mol；阴极区H＋放电，pH变大。
（3）根据电子得失守恒和原子守恒得2ClO2＋2CN－===N2＋2CO2＋2Cl－。
答案：
（1）Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋ 阴极
（2）0.01mol 变大
（3）2ClO2＋2CN－===N2＋2CO2＋2Cl－
10．如图，X和Y均为石墨电极。
（1）若电解液为滴有酚酞的饱和食盐水，电解反应的离子方程式为____________________；电解过程中________（填“阴”或“阳”）极附近会出现红色。
（2）若电解液为500mL含A溶质的某蓝色溶液，电解一段时间，观察到X电极表面有红色的固态物质生成，Y电极有无色气体生成。
溶液中原有溶质完全电解后，停止电解，取出X电极，洗涤、干燥、称量，电极质量增加1.6g。
①电解后溶液的pH为________；要使电解后溶液恢复到电解前的状态，需加入一定量的________（填加入物质的化学式）。
（假设电解前后溶液的体积不变）
②Y电极产生气体的体积为________L。
③请你推测原溶液中所含的酸根离子可能是________；并设计实验验证你的推测，写出实验的操作步骤、现象和结论：
________________________________________________________________________。
解析：
（1）电解饱和食盐水的离子方程式：
2Cl－＋2H2O2OH－＋Cl2↑＋H2↑，在阴极区生成NaOH，使酚酞溶液变红。
（2）蓝色溶液中可能含有Cu2＋，并且在电解过程中析出红色固体，进一步验证析出的是铜；Y电极上析出无色气体，应该是O2，电解离子方程式：
2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋。
①根据电解离子方程式得：
n（H＋）＝2n（Cu2＋）＝2×＝0.05mol，故溶液中c（H＋）＝＝0.1mol·L－1，溶液的pH＝1。
要使溶液恢复到以前，可以加入CuO或CuCO3。
②根据电解方程式得：
n（O2）＝×n（Cu）＝0.0125mol，在标准状况下的体积V（O2）＝22.4L·mol－1×0.0125mol＝0.28L。
③溶液中存在的必须是含氧酸根离子，可以是SO或NO；然后利用实验进行检验。
答案：
（1）2Cl－＋2H2O2OH－＋Cl2↑＋H2↑ 阴
（2）①1'CuO（或CuCO3）'②0.28'③硫酸根离子
取少量待测液于试管中，滴加盐酸无明显现象，继续加入氯化钡溶液，若有白色沉淀产生，则证明是硫酸根离子（或：
硝酸根离子取少量待测液于试管中，加热浓缩后加入铜粉，若有红棕色气体产生，则证明是硝酸根离子）
11．氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如下图所示。
（1）溶液A的溶质是_____________________________________。
（2）电解饱和食盐水的离子方程式是________________________________________________________________________________________。
（3）电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2～3。
用化学平衡移动原理解释盐酸的作用：
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
（4）电解所用的盐水需精制，去除有影响的Ca2＋、Mg2＋、NH、SO[c（SO）>c（Ca2＋）]。
精制流程如下（淡盐水和溶液A来自电解池）：
①盐泥a除泥沙外，还含有的物质是________。
②过程Ⅰ中将NH转化为N2的离子方程式是________________________。
③BaSO4的溶解度比BaCO3的小，过程Ⅱ中除去的离子有________。
解析：
（1）从加入原料（水含少量NaOH）可知A为浓氢氧化钠溶液；也可以从电极反应推测，右室生成H2，H＋得电子，OH－浓度增大，Na＋向右移动，所以生成物为NaOH。
（3）抓住信息（化学平衡移动），分析阳极区存在的化学平衡只有Cl2与水反应。
（4）①由信息用溶液A（NaOH溶液）调pH＝11，溶液中含有Mg2＋，可知有沉淀Mg（OH）2生成；②由信息可知NH被氧化生成N2，所以氯气是氧化剂，溶液显碱性用OH－和H2O配平即可；③BaCO3（s）Ba2＋（aq）＋CO（aq），Ba2＋与溶液中的SO结合生成更难溶的BaSO4，且使BaCO3（s）Ba2＋（aq）＋CO（aq）右移，生成CO与溶液中的Ca2＋结合生成CaCO3，除去SO和Ca2＋。
答案：
（1）NaOH
（2）2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－
（3）Cl2与水反应：
Cl2＋H2OHCl＋HClO，增大HCl的浓度使平衡逆向移动，减少Cl2在水中的溶解，有利于Cl2的逸出
（4）①Mg（OH）2
②2NH＋3Cl2＋8OH－===N2↑＋6Cl－＋8H2O
③SO、Ca2＋
12．用电解法处理高浓度重铬酸钠废水具有效果稳定可靠，操作简单，设备占地面积小，废水中的重金属离子浓度也能通过电解有所降低等优点。
其处理方法是往工业废水中加入适量的食盐水（1～2g/L），铁作电极进行电解，在酸性条件下，将＋6价的Cr还原为＋3价的Cr。
在电解除铬过程中，溶液的pH不断升高，使工业废水由酸性变为碱性，Cr3＋变成不溶性氢氧化物而被除去。
其装置示意图如右，请回答下列问题。
（1）若以甲醚燃料电池为直流电源（电池的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2－），则燃料电池中b极应通入________（填名称）气体，a极的电极反应式为________________________，固体电解质里O2－的移动方向是移向________________（填“a”或“b”）。
（2）____________（填“能”或“不能”）用铜作阳极，理由是__________________________。
（3）除去重铬酸根离子的离子方程式是__________________，当有84gFe参加反应时，理论上消耗甲醚________g。
（4）在处理废水的过程中，溶液的pH不断升高，使废水由酸性变为碱性，原因是____________________和______________________。
（5）将Cr3＋转变成不溶性氢氧化物的离子方程式为______________，同时还有______________沉淀生成。
解析：
本题主要考查了电化学知识，意在考查考生处理问题的能力。
（1）根据装置图可知，a极为正极，b极为负极，故b极应通入甲醚，a极上O2得电子发生还原反应，电解质里O2－移向负极。
（2）铁作阳极时，Fe失电子生成Fe2＋，Fe2＋具有还原性，能还原重铬酸根离子，而Cu2＋没有还原性。
（3）Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。
根据转移电子数相等可计算出消耗甲醚的质量：
FeFe2＋，CH3OCH32CO2,84g（1.5mol）Fe参与反应，转移3mol电子，理论上消耗甲醚的质量为×46g＝11.5g。
（4）发生反应Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O时消耗氢离子，同时在阴极H＋放电生成氢气，所以废水由酸性变为碱性。
（5）Cr3＋与OH－结合生成Cr（OH）3，同时Fe3＋与OH－结合生成Fe（OH）3。
答案：
（1）甲醚 O2＋4e－===2O2－ b
（2）不能 铜作阳极，生成的铜离子不能与重铬酸根离子发生反应
（3）Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O 11.5
（4）除去重铬酸根离子的反应消耗H＋ 在阴极H＋放电生成氢气
（5）Cr3＋＋3OH－===Cr（OH）3↓ Fe（OH）3
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