432 电解原理的应用 同步练习人教版选修4.docx
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432电解原理的应用同步练习人教版选修4
基础演练
1．在铁制品上镀一层一定厚度的锌层，以下方案设计正确的是（ ）
A．锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含有锌离子
B．铂作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子
C．铁作阳极，镀件作阴极，溶液中含有亚铁离子
D．铁作阴极，镀件作阳极，溶液中含有亚铁离子
答案：
A
2．在某电解质溶液里，用M和N作电极，通电一段时间后，发现M极的质量减小，N极的质量增大，符合这一情况的是（ ）
A．电解质溶液是稀H2SO4
B．金属M是阳极，金属N是阴极
C．M和N是石墨电极
D．M是阴极，N是阳极
答案：
B
3．利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是（ ）
A．电解时以精铜作阳极
B．电解时阴极发生还原反应
C．粗铜连接电源负极，其电极反应是Cu===Cu2＋＋2e－
D．电解后，电解槽底部会形成含少量Zn、Ag、Pt等金属的阳极泥
解析：
粗铜作阳极，发生氧化反应，不活泼的金属（Ag、Pt等）以阳极泥沉积，精铜作阴极，发生还原反应Cu2＋＋2e－===Cu。
答案：
B
4．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，用铁作阳极
B．电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极
C．电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极
D．在镀件上电镀锌，用锌作阳极
解析：
电解池中，铁作阳极，自然会溶解；工业上是用石墨作电极电解Al2O3制得纯铝，A为正确选项；精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，B说法正确；C、D均无误。
答案：
A
5．下列有关电化学的示意图中正确的是（ ）
解析：
A中Zn为负极，Cu为正极；B中Cu与Zn的位置应对换，C中粗铜作阳极，精铜作阴极。
答案：
D
综合应用
6．电解原理在化学工业中有广泛应用。
右图表示
一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块极板，
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电解池中X极上的电极反应式为_____________________________________，
在X极附近观察到的现象是__________________________________。
②Y电极上的电极反应式是______________________________________，
检验该电极反应产物的方法是____________________________。
（2）如果用电解法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则：
①X电极的材料是________，电极反应式是_____________________________。
②Y电极的材料是________，电极反应式是______________________________。
（说明：
杂质发生的电极反应不必写出）
解析：
（1）用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极反应：
2Cl－－2e－===Cl2↑；阴极反应：
2H＋＋2e－===H2↑。
与电源正极相连的为阳极，反之为阴极。
所以X为阴极，Y为阳极。
X极在反应过程中消耗了H2O电离出的H＋，溶液呈碱性，加入酚酞试液变成红色；Y极产生Cl2，能使湿润的淀粉碘化钾试纸变为蓝色。
（2）电解精炼粗铜时，用含杂质的Cu为阳极，纯Cu为阴极。
反应过程中，阳极上的Cu以及比Cu活泼的金属失去电子，成为离子，进入溶液，活泼性比Cu差的金属形成阳极泥；在阴极只有Cu2＋能得电子成为单质，其他较活泼的金属对应的离子不能得电子。
根据装置图，X为阴极，Y为阳极。
所以，X电极的材料是纯铜，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu；Y电极的材料是粗铜，电极反应为Cu－2e－===Cu2＋。
答案：
（1）①2H＋＋2e－===H2↑ 有气泡冒出，溶液变红
②2Cl－－2e－===Cl2↑ 把湿润的淀粉碘化钾试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色
（2）①纯铜 Cu2＋＋2e－===Cu
②粗铜 Cu－2e－===Cu2＋
基础应用
1．在电解水制取H2和O2时，为了增强溶液的导电性，常常需要加入一些电解质，最好选用下列物质中的（ ）
A．NaOHB．HClC．NaClD．CuSO4
解析：
加入电解质的目的是增强溶液的导电性，电解质电离出的离子不能参与电极反应。
根据离子的放电顺序，应选NaOH。
答案：
A
2．下列说法正确的是（ ）
A．电解CuCl2溶液时，阴极附近产生的气体使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝
B．原电池可以作电解池的电源
C．电解质溶液导电的过程就是其电离的过程
D．电解池中阴极发生氧化反应
解析：
电解CuCl2溶液时，阴极析出铜，阳极放出氯气，A错误；原电池可以作电解池的电源，B正确；电解质溶液导电的过程就是其被电解的过程，C错误；电解池中阳极发生氧化反应，D错误。
答案：
B
3．如下图所示右边的金属片发生氧化反应的是（ ）
解析：
金属发生氧化反应就是金属原子失去电子形成阳离子进入溶液。
金属原子失去电子，可以是原电池中的活泼金属发生氧化反应而失去电子，也可以是在外加电源作用下失去电子发生氧化反应。
A装置中Zn接的是电源的负极，锌表面发生还原反应；B、D中的Cu与Fe均是与比其活泼的金属相连接，右边电极表面发生还原反应；C装置中右边的Cu连接的是电源的正极，电源正极不断将铜片上的电子转移走，Cu2＋进入溶液而铜电极不断溶解。
答案：
C
4．用铂作电极电解下列溶液时，在阳极上有气体放出，且溶液的pH减小的是（ ）
A．KNO3B．CuSO4C．NaOHD．HCl
解析：
本题主要考查电解原理及有关离子的放电顺序。
由阴阳离子的放电顺序可知电解KNO3、NaOH溶液的实质都是电解水，电解质溶液的浓度均增大，KNO3溶液pH不变，NaOH溶液的pH增大；电解HCl溶液，阴极反应2H＋＋2e－===H2↑，阳极反应2Cl－－2e－===Cl2↑，电解的是HCl，电解质溶液的浓度降低，pH增大；电解CuSO4溶液，阴极反应2Cu2＋＋4e－===2Cu，阳极反应4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，电池反应是：
2CuSO4＋2H2O
2Cu＋2H2SO4＋O2↑，pH减小。
答案：
B
5．如图所示，下列叙述正确的是（ ）
A．Y为阴极，发生还原反应
B．X为正极，发生氧化反应
C．Y与滤纸接触处有氧气生成
D．X极与滤纸接触处变红
解析：
本题左侧装置相当于一个原电池，Zn比Cu活泼，Zn作负极，Cu作正极。
原电池提供直流电，用铜电极电解硫酸钠溶液，X极与电源的正极相连作阳极，发生氧化反应，电极反应：
Cu－2e－===Cu2＋，Y极与电源的负极相连作阴极，发生还原反应，电极反应：
2H＋＋2e－===H2↑，因此Y极与滤纸接触处变红。
答案：
A
6．用惰性电极电解AgNO3溶液一段时间后，下列说法正确的是（ ）
A．电解过程中阳极质量不断增加
B．电解过程中溶液的pH不断升高
C．此时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．电解后两极产生的气体体积比为2∶1
解析：
用惰性电极电解AgNO3溶液，总的电解反应式为：
4AgNO3＋2H2O电解,4Ag＋O2↑＋4HNO3
可知：
阴极上析出Ag，阳极放出O2，故A正确，D错误；由于生成HNO3溶液，pH应不断降低，B错误；要使溶液恢复电解前的状况要看加入的物质在溶液中的反应：
2Ag2O＋4HNO3===4AgNO3＋2H2O，得到的物质恰好是反应掉的物质，可以使溶液恢复到电解前的状况，C正确。
答案：
C
7．以惰性电极电解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
解析：
以惰性电极电解CuSO4溶液的总反应方程式可表示为：
2CuSO4＋2H2O
2Cu＋2H2SO4＋O2↑，根据方程式可求得生成铜的质量为1.28g。
答案：
B
8．把分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联，用惰性材料作电极在一定条件下通电一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比为（ ）
A．1∶2∶3B．3∶2∶1C．6∶3∶1D．6∶3∶2
解析：
串联时，通过三个电解池各电极的电量相等。
答案：
D
9．一些科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H＋），实现了氨的电化学合成。
该过程N2和H2的转化率远高于现在工业上使用的氨合成法。
对于电化学合成氨的有关叙述正确的是（ ）
A．N2在阴极上被氧化
B．可选用铁作为阳极材料
C．阳极的电极反应是N2＋6e－＋6H＋===2NH3
D．该过程的总反应是N2＋3H2
2NH3
解析：
N2在阳极上被氧化，A项错；铁是活泼的金属，作阳极会被氧化，B项错；阴极的电极反应是N2＋6e－＋6H＋===2NH3，C项错。
答案：
D
10．铅蓄电池的工作原理为：
Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O装置如下图，下列判断不正确的是（ ）
A．K闭合时，d电极反应式：
PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO
B．当电路中转移0.2mol电子时，Ⅰ中消耗的H2SO4为0.2mol
C．K闭合时，Ⅱ中SO
向c电极迁移
D．K闭合一段时间后，Ⅱ可单独作为原电池，d电极为正极
解析：
K闭合时Ⅰ为原电池，Ⅱ为电解池，Ⅱ中发生充电反应，d电极为阳极，发生氧化反应，其反应式为PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO
，所以A正确。
在题述总反应式中，得失电子总数为2e－，当电路中转移0.2mol电子时，可以计算出Ⅰ中消耗的硫酸的量为0.2mol，所以B对。
K闭合一段时间，也就是充电一段时间后，Ⅱ可以作为原电池，由于c极表面生成Pb，放电时作电源的负极，d表面生成PbO2，放电时作电源的正极，所以D也正确。
K闭合时d极是阳极，阴离子向阳极移动，所以C错。
答案：
C
能力提升
11．工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质，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），其工作原理如下图所示。
（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液体出口________（填“A”或“B”）流出。
解析：
根据离子放电顺序可知，阳极OH－放电产生O2而阴极H＋放电产生H2，从而使阴极区附近H2OH＋＋OH－的电离平衡被破坏，平衡右移：
OH－浓度增大，pH增大，产生的OH－和通过阳离子交换过来的K＋结合成KOH由B口流出。
答案：
（1）4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
（2）H＋放电，促进水的电离，OH－浓度增大，pH增大
（3）B
12．右图是电解氯化钠溶液（含酚酞）的装置。
有毒
气体收集的装置省略没有画出，两电极均是惰性电极。
（1）a电极的名称为________。
（2）电解过程中观察到的现象______________________________。
（3）检验N出口处气体的最简单的方法是_____________________________
______________________________________________________________。
（4）电解的总反应离子方程式为________________________________。
（5）若将b电极换成铁做电极，写出在电解过程中U形管底部出现的现象______________________________________________________。
解析：
根据电子的流向，可以判断a极的名称，a极连接的是直流电源电子流出的一极，为负极，因此，a极是电解池的阴极；那么b极为阳极，产物为Cl2，检验Cl2的方法是用湿润的淀粉碘化钾试纸；当将b极改为铁电极时，铁失去电子变成阳离子进入溶液，与阴极放出H2后剩余的OH－结合，首先生成Fe（OH）2沉淀，然后沉淀转化为Fe（OH）3。
答案：
（1）阴极
（2）两极均有气泡产生；a极区溶液变成红色；b极液面上气体为黄绿色；b极区溶液变为浅黄绿色
（3）用湿润的淀粉碘化钾试纸检验，使试纸变蓝说明生成的是Cl2
（4）2Cl－＋2H2O
Cl2↑＋H2↑＋2OH－
（5）底部有白色沉淀产生，很快变为灰绿色，最终变为红褐色
13．如下图所示的装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。
将电源接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在F极附近显红色。
试完成以下问题：
（1）电源A极的名称是________。
（2）甲装置中电解反应的总化学方程式是__________________________。
（3）如果收集乙装置中产生的气体，两种气体的体积比是________。
（4）欲用丙装置给铜镀银，G应该是______（填“铜”或“银”），电镀液的主要成分是___________（填化学式）。
（5）装置丁中的现象是_________________________________________________，
说明___________________________________________________________。
解析：
本题考查电解池有关串联电解的知识。
综合性较强。
由向乙中滴入酚酞溶液，在F极附近显红色，说明F为阴极，那么E为阳极，所以B为电源的负极，A为电源的正极。
甲是电解CuSO4溶液，总方程式：
2CuSO4＋2H2O
2Cu＋O2↑＋2H2SO4。
乙装置中生成的气体为V（Cl2）∶V（H2）＝1∶1。
丙是电镀池，所以给铜镀银，阳极G应为Ag，阴极H为Cu，电镀液为AgNO3溶液。
由于氢氧化铁胶粒带正电，所以有外加电源时，胶粒定向移动，向阴极移动，所以Y极附近红褐色变深。
答案：
（1）正极
（2）2CuSO4＋2H2O
2Cu＋O2↑＋2H2SO4
（3）1∶1 （4）银 AgNO3
（5）Y极附近红褐色变深 氢氧化铁胶粒带正电荷
14．氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如下：
（1）在电解过程中，与电源正极相连的电极上所发生反应的化学方程式为________，与电源负极相连的电极附近，溶液pH________（选填：
不变，升高或下降）。
（2）电解饱和食盐水的装置如右图所示，若收集的H2为2
L，则同样条件下收集的Cl2________（填“>”、“＝
”或“<”）2L，原因是______________________________。
装置改进后，可用于制备NaOH溶液，若测定溶液中NaOH的浓度，常用的方法为_________________________________________。
（3）在用隔膜法电解食盐水时，电解槽分隔为阳极室和阴极室，防止Cl2与NaOH反应，采用无隔膜电解冷的食盐水
时，Cl2与NaOH充分接触，产物仅是NaClO和H2，相应的化学方程式为__________________________________。
解析：
原理：
电解饱和食盐水2NaCl＋2H2O
Cl2↑＋H2↑＋2NaOH。
（1）离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室，它只允许阳离子通过，而阻止阴离子和气体通过，这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量。
（2）电解饱和食盐水的产物是H2、Cl2、NaOH、Cl2与NaOH发生了反应，使Cl2的体积小于2L。
测定溶液浓度的常用方法为酸碱中和滴定。
答案：
（1）2Cl－－2e－===Cl2↑ 升高
（2）< 电解生成的氯气与电解生成的NaOH发生了反应 酸碱中和滴定
（3）NaCl＋H2O
NaClO＋H2↑
或2NaCl＋2H2O
2NaOH＋Cl2↑＋H2↑
Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O
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