2018-2019學(xué)年高中化學(xué)（課堂同步系列二）每日一題 電解精煉銅（含解析）新人教版選修4.doc

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電解精煉銅 高考頻度：★★★★☆ 難易程度：★★★☆☆ 以硫酸銅溶液作電解液，對含有雜質(zhì)Fe、Zn、Ag的粗銅進(jìn)行電解精煉。下列敘述正確的是 ①粗銅與直流電源的負(fù)極相連 ②陰極發(fā)生的反應(yīng)為Cu2++2e-Cu ③電路中每通過3.011023個電子，得到的精銅質(zhì)量為16 g ④雜質(zhì)Ag以Ag2SO4的形式沉入電解槽底部形成陽極泥 A．①③ B．②④ C．③④ D．②③ 【參考答案】D 1．電解精煉銅的原理是粗銅中比銅活潑的金屬Zn、Fe等失去電子，產(chǎn)生的陽離子殘留在溶液中，不比銅活潑的金屬Ag、Au等以金屬單質(zhì)的形式沉積在電解池的底部，形成陽極泥，粗銅中的銅在陰極上析出。 2．裝置 1．利用電解法可將含有Fe、Zn、Ag、Pt等雜質(zhì)的粗銅提純，下列敘述正確的是 A．電解時以精銅作陽極 B．粗銅接電源的負(fù)極，其電極反應(yīng)是Cu-2e-Cu2+ C．電解后，電解槽底部會形成含少量Ag、Pt等金屬的陽極泥 D．以CuSO4溶液為電解質(zhì)溶液，電解一段時間后，CuSO4溶液的濃度保持不變 2．某同學(xué)設(shè)計一個燃料電池(如下圖所示)，目的是探究氯堿工業(yè)原理和粗銅的精煉原理，其中乙裝置中X為陽離子交換膜。 根據(jù)要求回答相關(guān)問題： （1）通入氫氣的電極為________(填“正極”或“負(fù)極”)，負(fù)極的電極反應(yīng)式為____________________。 （2）石墨電極為________(填“陽極”或“陰極”)，反應(yīng)一段時間后，在乙裝置中滴入酚酞溶液，________(填“鐵極”或“石墨極”)區(qū)的溶液先變紅。 （3）如果粗銅中含有鋅、銀等雜質(zhì)，丙裝置中反應(yīng)一段時間，硫酸銅溶液濃度將________(填“增大”“減小”或“不變”)。精銅電極上的電極反應(yīng)式為________________________________________________。 3．冶煉銅礦石所獲得的銅通常含有鋅、鐵、鎳、銀、金和鉑等微量雜質(zhì)，俗稱粗銅。工業(yè)上通常通過電解法除去這些雜質(zhì)制得精銅，以提高銅的使用價值，擴(kuò)大銅的應(yīng)用范圍。(幾種金屬的相對原子質(zhì)量是：Fe－56，Ni－59，Cu－64，Zn－65，Ag－108，Au－197。) 請完成下列問題： （1）一般來說，電解精煉銅的初始電解質(zhì)溶液里的陽離子是________，寫出銅的電解精煉過程中的陰極反應(yīng)式________________________________________________。 （2）如果轉(zhuǎn)移0.020 mol e－，下列說法中一定正確的是________。 ①陰極質(zhì)量增加0.64 g ②陽極質(zhì)量減少0.64 g ③電解質(zhì)溶液的質(zhì)量保持不變 ④電解質(zhì)溶液的溫度保持不變 4．如圖所示，U形管內(nèi)盛有100 mL 的溶液，按要求回答下列問題： （1）打開K2，閉合K1，若所盛溶液為CuSO4溶液：則A為________極，A極的電極反應(yīng)式為______________________。若所盛溶液為KCl溶液，則B極的電極反應(yīng)式為________________。 （2）打開K1，閉合K2，若所盛溶液為滴有酚酞的NaCl溶液，則A電極附近可觀察到的現(xiàn)象是____________________，Na＋移向________極(填A(yù)、B)；總反應(yīng)化學(xué)方程式是____________________。 （3）如果要用電解的方法精煉粗銅，打開K1，閉合K2，電解液選用CuSO4溶液，則A電極的材料應(yīng)換成是________(填“粗銅”或“純銅”)，反應(yīng)一段時間后電解質(zhì)溶液中Cu2＋的濃度將會________(填“增大”、“減小”、“不變”)。 1．【答案】C 2．【答案】（1）負(fù)極 H2－2e－＋2OH－===2H2O （2）陽極 鐵極 （3）減小 Cu2＋＋2e－===Cu 【解析】（1）通入氫氣的電極為負(fù)極，由于電解質(zhì)溶液是堿性的，所以該電極反應(yīng)式為H2－2e－＋2OH－===2H2O。 （2）由于石墨電極與電源的正極連接，所以石墨電極為陽極，反應(yīng)一段時間后，在乙裝置中滴入酚酞溶液，溶液中的H＋在陰極(Fe電極)放電，破壞了附近的水的電離平衡，該區(qū)域的溶液顯堿性，因此鐵極的溶液先變紅。 （3）如果粗銅中含有鋅、銀等雜質(zhì)，因?yàn)榇帚~中有活動性比Cu強(qiáng)的金屬失去電子，而得到電子的只有Cu2+，所以丙裝置中反應(yīng)一段時間，硫酸銅溶液濃度會減??；精銅電極上的電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－===Cu。 3．【答案】（1）H＋和Cu2＋ Cu2＋＋2e－===Cu （2）① 【解析】電解精煉銅的電解質(zhì)溶液一般為用硫酸酸化了的硫酸銅溶液，其中的陽離子是H＋和Cu2＋。粗銅中Fe、Zn、Ni均有可能放電轉(zhuǎn)化為Fe2＋、Zn2＋、Ni2＋，F(xiàn)e2＋、Zn2＋、Ni2＋、H＋和Cu2＋中放電能力Cu2＋最強(qiáng)，所以在陰極上放電的只有Cu2＋，當(dāng)有0.020 mol e－轉(zhuǎn)移時陰極質(zhì)量增加64 gmol－1＝0.64 g。 Ag和Au都不能放電，只是以固態(tài)單質(zhì)的形式沉積于電解糟的底部。Fe、Zn、Ni中，有相對原子質(zhì)量比Cu大的，也有相對原子質(zhì)量比Cu小的，且Fe、Zn、Ni的放電能力都強(qiáng)于Cu，首先在陽極上被溶解，因此陽極上放電的不只是銅，陽極質(zhì)量減少量不固定，電解質(zhì)溶液的質(zhì)量也不會保持不變。在電解精煉銅的過程中，能量轉(zhuǎn)化的形式主要是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，但也有電能轉(zhuǎn)化為熱能，電解質(zhì)溶液的溫度肯定會變化。 4．【答案】（1）負(fù) Zn－2e－===Zn2＋ 2H2O＋O2＋4e－===4OH－ （2）A極上有氣泡，電極附近溶液變紅 A 2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ （3）純銅 減小