2018-2019學(xué)年高中化學(xué) 第04章 電化學(xué)基礎(chǔ) 專(zhuān)題4.3.2 電解原理的應(yīng)用課時(shí)同步試題 新人教版選修4.doc

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4.3.2 電解原理的應(yīng)用 一、選擇題 1．下列有關(guān)電解原理的說(shuō)法中不正確的是 A．電解飽和食鹽水時(shí)，一般用鐵作陽(yáng)極，碳作陰極 B．電鍍時(shí)，通常用待鍍的金屬制品作陰極，用鍍層金屬作陽(yáng)極 C．對(duì)于冶煉像鈉、鈣、鎂、鋁等活潑的金屬，電解法幾乎是唯一可行的工業(yè)方法 D．電解精煉銅時(shí)，用純銅板作陰極，粗銅板作陽(yáng)極 【答案】A 2．工業(yè)上常用電解法冶煉的金屬是 A．鈉 B．鐵 C．銅 D．銀 【答案】A 【解析】電解法冶煉的是K～Al的活潑金屬，故選項(xiàng)A正確。 3．某同學(xué)設(shè)計(jì)了一種電解法制取Fe(OH)2的實(shí)驗(yàn)裝置(如圖)。通電后，溶液中產(chǎn)生白色沉淀，且較長(zhǎng)時(shí)間不變色。下列說(shuō)法中正確的是 A．電源中a為負(fù)極，b為正極 B．電解池中的電解液不可以是NaCl溶液 C．B電極發(fā)生的反應(yīng)：2H＋＋2e?=H2↑ D．A、B兩端都必須使用鐵作電極 【答案】C 【解析】生成的氫氣將裝置中原有氧氣帶出，且氫氣的密度小于水，所以氫氣從B端陰極析出，則A電極是鐵，作陽(yáng)極失去電子生成亞鐵離子，所以“a”為正極，“b”為負(fù)極，A錯(cuò)誤；因?yàn)殛?yáng)極是鐵，活潑電極作陽(yáng)極時(shí)，陽(yáng)極材料鐵失電子生成亞鐵離子，陰極上氫離子放電，生成氫氣，所以能生成氫氧化亞鐵白色沉淀，則電解液選用NaCl溶液不影響實(shí)驗(yàn)，B錯(cuò)誤；陽(yáng)極應(yīng)該用鐵電極，陰極可以是鐵也可以是其他惰性電極，陰極上氫離子得電子生成氫氣，同時(shí)破壞水的電離平衡，產(chǎn)生氫氧根離子，氫氣能防止氫氧化亞鐵被氧化而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗，所以電極反應(yīng)式為：2H＋＋2e?=H2↑，C正確；D、陽(yáng)極應(yīng)該用鐵電極，陰極可以是鐵也可以是其他惰性電極，D錯(cuò)誤。 4．工業(yè)上常使用電解精煉法將粗銅提純。在電解精煉時(shí) A．粗銅接電源負(fù)極 B．純銅作陽(yáng)極 C．雜質(zhì)都將以單質(zhì)形式沉積到池底 D．純銅片增重2.56 g，電路中通過(guò)電子為0.08 mol 【答案】D 5．金屬鎳有廣泛的用途，粗鎳中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì)，可用電解法制備高純度的鎳，下列敘述正確的是（已知：氧化性Fe2+Fe >Ni>Cu>Pt發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)依次為：Zn?2e?= Zn2+、Fe?2e?= Fe 2+、Ni?2e?= Ni2+，A項(xiàng)錯(cuò)誤；電解過(guò)程中，陽(yáng)極質(zhì)量的減少的量為Zn、Fe、Ni的減少的質(zhì)量以及陽(yáng)極泥的質(zhì)量，陰極質(zhì)量的增加量只有析出Ni的量，由于兩極轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等，陽(yáng)極質(zhì)量的減少量與陰極質(zhì)量的增加質(zhì)量不相等，B項(xiàng)錯(cuò)誤；Cu和Pt還原性比Ni弱，不能失去電子，以沉淀的形式沉積在電解槽底部，形成陽(yáng)極泥，C項(xiàng)正確；電解后，溶液中存在的金屬陽(yáng)離子除了Fe2+、Zn2+外，還有Ni2+，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 點(diǎn)睛：本題是利用電解原理法制備高純度的鎳，粗鎳作為陽(yáng)極，純鎳作為陰極，電解液為鎳的鹽溶液；在電解過(guò)程中，陽(yáng)極活潑金屬Zn 和Fe優(yōu)先失電子生成陽(yáng)離子，接著Ni再失電子生成Ni2+，Cu和Pt還原性比Ni弱，不能失去電子，以沉淀的形式沉積在電解槽底部，形成陽(yáng)極泥；陰極只是Ni2+得電子生成金屬Ni；在整個(gè)電解過(guò)程中轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等，電解質(zhì)溶液濃度略有減少。 6．利用LiOH和鈷氧化物可制備鋰離子電池正極材料。LiOH可由電解法制備，鈷氧化物可通過(guò)處理鈷渣獲得。利用如圖所示裝置電解制備LiOH，兩電極區(qū)電解液分別為L(zhǎng)iOH和LiCl溶液。下列說(shuō)法正確的是 A．B極區(qū)電解液為L(zhǎng)iCl溶液 B．陽(yáng)極電極反應(yīng)式為2Cl??2e?=Cl2↑ C．電解過(guò)程中Li＋向A電極遷移 D．A極區(qū)產(chǎn)生0.1 mol氣體，則溶液中有0.4 mol Li＋移向B電極 【答案】B 7．下列敘述正確的是 ① 鋅跟稀硫酸反應(yīng)制取氫氣，加入少量硫酸銅溶液能加快反應(yīng)速率 ② 鍍層破損后，白鐵（鍍鋅的鐵）比馬口鐵（鍍錫的鐵）更易腐蝕 ③ 電鍍時(shí)，應(yīng)把鍍件置于電解槽的陰極 ④ 冶煉鋁時(shí)，用電解熔融氧化鋁的方法 ⑤ 鋼鐵表面常易銹蝕生成Fe2O3?nH2O A．①②③④⑤ B．①③④⑤ C．①③⑤ D．②④ 【答案】B 【解析】①鋅跟稀硫酸反應(yīng)的制取氫氣，加入少量硫酸銅溶液后，金屬鋅可以置換金屬銅，形成原電池，原電池能加速負(fù)極金屬和電解質(zhì)的反應(yīng)速率，故①正確；②白鐵（鍍鋅的鐵）中，鍍層破損后，Zn為負(fù)極，被腐蝕的是Zn，F(xiàn)e被保護(hù)，馬口鐵（鍍錫的鐵）中，F(xiàn)e為負(fù)極，被腐蝕的是Fe，所以鍍層破損后，白鐵（鍍鋅的鐵）比馬口鐵（鍍錫的鐵）鐵更耐腐蝕，故②錯(cuò)誤；③根據(jù)電鍍?cè)碇?，鍍件作電解槽的陰極，故③正確；④根據(jù)金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱選擇合適的冶煉方法，一般來(lái)說(shuō)，活潑金屬用電解法，鋁是活潑金屬，所以通常采用電解熔融氧化鋁的方法冶煉，故④正確；⑤鋼鐵吸氧腐蝕生成的鐵銹的主要成分為Fe2O3?nH2O，故⑤正確，答案選B。 8．電滲析法是一種利用離子交換膜進(jìn)行海水淡化的方法，其原理如下圖所示。已知海水中含Na+、Cl?、Ca2+、Mg2+、SO42?等離子，電極為惰性電極。下列敘述中正確的是 A．A膜是陽(yáng)離子交換膜 B．通電后，海水中陰離子往b電極處運(yùn)動(dòng) C．通電后，a電極的電極反應(yīng)式為4OH??4e?=O2↑＋2H2O D．通電后，b電極上產(chǎn)生無(wú)色氣體，溶液中出現(xiàn)白色沉淀 【答案】D 9．如圖是工業(yè)電解飽和食鹽水的裝置示意圖，下列說(shuō)法中不正確的是 A．裝置出口①處的物質(zhì)是氯氣 B．出口②處的物質(zhì)是氫氣，該離子交換膜只能讓陽(yáng)離子通過(guò) C．裝置中發(fā)生的反應(yīng)的離子方程式2Cl?+2H+Cl2↑+H2↑ D．該裝置是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 【答案】C 【解析】A．與電源負(fù)極相連的為陰極，則②處為陰極反應(yīng)得到的物質(zhì)，為氫氣，與電源正極相連的為陽(yáng)極，溶液中的氯離子在陽(yáng)極失電子生成氯氣，出口①處得到的是氯氣，故A正確；B．出口②處的物質(zhì)是氫氣，溶液中的氫離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，離子交換膜是陽(yáng)離子交換膜，只允許陽(yáng)離子通過(guò)，不能讓陰離子通過(guò)，故B正確；C．裝置是電解飽和食鹽水，電解過(guò)程是氯化鈉和水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氫氣、氯氣，反應(yīng)的離子方程式為：2Cl?+2H2OCl2↑+H2↑+2OH?，故C錯(cuò)誤；D．裝置是電解原理的應(yīng)用，是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置，故D正確；故選C。 10．下列有關(guān)圖示實(shí)驗(yàn)的說(shuō)法正確的是 A．①裝置中陰極處產(chǎn)生的氣體能夠使?jié)駶?rùn)的KI—淀粉試紙變藍(lán) B．②裝置中待鍍鐵制品應(yīng)與直流電源正極相連 C．③裝置中電子由b極流向a極 D．④裝置中的離子交換膜可以避免生成的Cl2與NaOH溶液反應(yīng) 【答案】D 二、非選擇題 11．電解原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛應(yīng)用。如圖表示一個(gè)電解池，裝有電解液a，X、Y是兩塊電極板，通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與直流電源相連。請(qǐng)回答以下問(wèn)題： （1）若X、Y都是惰性電極，a是AgNO3溶液，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，同時(shí)在兩邊各滴入幾滴石蕊試液，則 ①電解池中Y電極上的電極反應(yīng)式為 。在Y電極附近觀(guān)察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是 ；檢驗(yàn)該電極反應(yīng)產(chǎn)物的方法是 。 ②X電極上的電極反應(yīng)式為 。 （2）如要用電解方法精煉粗鎳，電解液a選用Ni(NO3)2溶液，則： ①X電極的材料是 ，電極反應(yīng)式為 ； ②Y極的材料是 ，電極反應(yīng)式為 。 【答案】（1）①2H2O－4e－＝4H＋＋O2↑ 有無(wú)色氣體放出，溶液變紅 用帶火星的木條檢驗(yàn)，木條復(fù)燃 ②4Ag＋＋4e－＝4Ag （2）純鎳 Ni2＋＋2e－＝Ni 粗鎳 Ni－2e－＝Ni2＋ 12．如圖是以鉛蓄電池為電源，模擬氯堿工業(yè)電解飽和食鹽水的裝置圖(C、D均為石墨電極)。 已知：鉛蓄電池在放電時(shí)發(fā)生下列電極反應(yīng)： 負(fù)極：Pb＋?2e?=PbSO4 正極：PbO2＋4H＋＋＋2e?=PbSO4＋2H2O （1）請(qǐng)寫(xiě)出電解飽和食鹽水的化學(xué)方程式_______________________________________。 （2）若在電解池中C極一側(cè)滴酚酞試液，電解一段時(shí)間后未呈紅色，說(shuō)明鉛蓄電池的A極為_(kāi)___極。 （3）用鉛蓄電池電解1 L飽和食鹽水（食鹽水足量）時(shí)。 ①若收集到11.2 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)氯氣，溶液pH=_________________。 ②若鉛蓄電池消耗H2SO4 2 mol，則可收集到H2的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)為_(kāi)__________L。 【答案】（1）2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑ （2）正 （3）14 22.4 ②鉛蓄電池放電的總反應(yīng)為Pb+PbO2+2H2SO4═2PbSO4+2H2O，每消耗2 mol H2SO4，轉(zhuǎn)移2 mol e?，可生成1 mol H2，標(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí)，H2的體積為1 mol22.4 L/mol=22.4 L。 13．I．新型高效的甲烷燃料電池采用鉑為電極材料，兩電極上分別通入CH4和O2，電解質(zhì)為KOH溶液。某研究小組將兩個(gè)甲烷燃料電池串聯(lián)后作為電源，進(jìn)行飽和氯化鈉溶液電解實(shí)驗(yàn)，如圖所示。 回答下列問(wèn)題： （1）甲烷燃料電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________。 （2）閉合開(kāi)關(guān)K后，a、b電極上均有氣體產(chǎn)生，其中b電極上得到的是________，電解氯化鈉溶液的總反應(yīng)離子方程式為_(kāi)_________________________。 II．用NaOH溶液吸收煙氣中的SO2，將所得的Na2SO3溶液進(jìn)行電解，可循環(huán)再生NaOH，同時(shí)得到H2SO4，其原理如圖所示。(電極材料為石墨) （1）圖中a極要連接電源的(填“正”或“負(fù)”)________極，C口流出的物質(zhì)是________。 （2）b電極放電的電極反應(yīng)式為_(kāi)_________________________。 （3）電解過(guò)程中陰極區(qū)堿性明顯增強(qiáng)，用平衡移動(dòng)原理解釋原因_______________________。 【答案】I．（1）CH4?8e?＋10OH?=＋7H2O （2）H2 2Cl?＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH? II．（1）負(fù) 硫酸 （2）?2e?＋H2O=＋2H＋ （3）H2OH＋＋OH?，在陰極H＋放電生成H2，c(H＋)減小，水的電離平衡正向移動(dòng)，堿性增強(qiáng) II．由圖中信息可知，a、b分別為電源的負(fù)極和正極，電解池左室為陰極室、右室為陽(yáng)極室。在陰極通入稀氫氧化鈉溶液，電解生成氫氣和氫氧化鈉；在陽(yáng)極通入稀硫酸，亞硫酸根通過(guò)陰離子交換膜進(jìn)入陽(yáng)極室放電生成硫酸。（1）圖中a極要連接電源的負(fù)極，C口流出的物質(zhì)是硫酸。（2）b電極SO放電的電極反應(yīng)式為?2e?＋H2O=＋2H＋。（3）電解過(guò)程中陰極區(qū)堿性明顯增強(qiáng)，是因?yàn)樗须婋x平衡H2OH＋＋OH?，在陰極H＋放電生成H2，c(H＋)減小，水的電離平衡正向移動(dòng)，堿性增強(qiáng)。