蘇教版化學選修6 專題5課題2知能優(yōu)化訓練

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111 1．(2011年揚州高二檢測)某同學按如圖所示的裝置進行電解實驗。下列說法不正確的是(　　) A．電解過程中，銅電極上有H2產生 B．電解初期，主反應方程式為：Cu＋H2SO4CuSO4＋H2↑ C．電解一定時間后，石墨電極上有銅析出 D．電解前期，H＋的濃度不斷減小 解析：選A。Cu作陽極被消耗，溶液中H＋在陰極放電析出H2。因此，電解一段時間后c(H＋)減小，當生成的CuSO4濃度不斷增大后，Cu2＋在陰極放電而析出，c(H＋)不再變化。 2．如圖是工業(yè)電解飽和食鹽水的裝置示意圖，下列有關說法中不正確的是(　　) A．裝置中出口①處的物質是氯氣，出口②處的物質是氫氣 B．該離子交換膜只能讓陽離子通過，不能讓陰離子通過 C．裝置中發(fā)生反應的離子方程式為：2Cl－＋2H＋Cl2↑＋H2↑ D．該裝置是將電能轉化為化學能 解析：選C。電解飽和食鹽水中，陰極：2H＋＋2e－===H2↑，陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑，總離子方程式為：2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－，故A項正確，B項正確；根據定義，D項正確。C項中離子方程式錯誤。 3.如圖是在待鍍鐵制品上鍍銅的實驗裝置，則下列說法正確的是(　　) A．電源a極為負極 B．Ⅰ極上銅放電而逐漸消耗 C．Ⅱ極上發(fā)生的電極反應為Fe－2e－===Fe2＋ D．Ⅱ極上Cu2＋放電而使溶液中Cu2＋濃度逐漸變小 解析：選B。電鍍時，鍍件作陰極，則b為負極，鍍層金屬作陽極，a為正極，故A項錯；C項中，Cu2＋＋2e－===Cu，故C項錯；D項中CuSO4溶液的濃度不變，也錯誤。 4.(2011年莆田高二檢測)如圖所示，a、b是多孔石墨電極。某同學按圖示裝置進行如下實驗：斷開K2，閉合K1一段時間，觀察到兩支玻璃管內都有氣泡將電極包圍，此時斷開K1，閉合K2，觀察到電流計A的指針有偏轉。下列說法不正確的是(　　) A．斷開K2，閉合K1一段時間，溶液的pH變大 B．斷開K1，閉合K2時，b極上的電極反應為2H＋＋2e－===H2↑ C．斷開K2，閉合K1時，a極上的電極反應為4OH－－4e－===O2↑＋2H2O D．斷開K1，閉合K2時，OH－向b極移動 解析：選B。該題為原電池和電解池的綜合試題。當斷開K2，閉合K1時為電解池，此時根據電源判斷a極為陽極，b極為陰極，相當于電解水，a極的電極反應為4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，故A、C兩項正確；當斷開K1，閉合K2時，該裝置為原電池，可看作氫氧燃料電池，a極為正極，電極反應為O2＋4e－＋2H2O===4OH－，b極為負極，電極反應為2H2＋4OH－－4e－===4H2O，故D項正確，B項錯誤。 5．電解原理在化學工業(yè)中有廣泛應用。如圖表示一個電解池，裝有電解液a；X、Y是兩塊電極板，通過導線與直流電源相連。請回答以下問題： (1)若X、Y都是惰性電極，a是飽和NaCl溶液，實驗開始時，同時在兩邊各滴入幾滴酚酞試液，則： ①電解池中X極上的電極反應式為_____________________， 在X電極附近觀察到的現象是____________________________。 ②Y電極上的電極反應式是______________________________________， 檢驗該電極反應產物的方法是__________________________。 (2)如果用電解方法精煉粗銅，電解液a選用CuSO4溶液，則： ①X電極的材料是________，電極反應式是_______________________________。 ②Y電極的材料是________，電極反應式是___________________________。 (說明：雜質發(fā)生的電極反應不必寫出) 解析：(1)用惰性電極電解飽和食鹽水時，陽極反應：2Cl－－2e－===Cl2↑；陰極反應：2H＋＋2e－===H2↑。與電源正極相連的為陽極，反之為陰極。所以X為陰極，Y為陽極。X極在反應過程中消耗了H2O電離出的H＋，溶液呈堿性，加入酚酞試液變成紅色；Y極產生Cl2，能使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊優(yōu)樗{色。 (2)電解精煉Cu時，用含雜質的Cu為陽極，純Cu為陰極。反應過程中陽極上的Cu以及比Cu活潑的金屬失去電子，成為離子，進入溶液，活潑性比Cu差的金屬形成陽極泥；在陰極只有Cu2＋能得電子成為單質，其他較活潑的金屬對應的離子不能得電子。根據裝置圖，X為陰極，Y為陽極，所以，X電極的材料是純銅，電極反應式為Cu2＋＋2e－===Cu；Y電極的材料是粗銅，電極反應式為Cu－2e－===Cu2＋。 答案：(1)①2H＋＋2e－===H2↑　放出氣體，溶液變紅　②2Cl－－2e－===Cl2↑　把濕潤的淀粉碘化鉀試紙放在Y電極附近，試紙變藍色 (2)①純銅　Cu2＋＋2e－===Cu ②粗銅　Cu－2e－===Cu2＋ 1.如圖是電解CuCl2溶液的裝置，其中c、d為石墨電極，則下列有關判斷正確的是(　　) A．a為負極，b為正極 B．a為陽極，b為陰極 C．電解過程中，d電極質量增加 D．電解過程中，氯離子濃度不變 解析：選C。電流從電源的正極流出，故a為電源的正極，b為負極；與電源正極相連的c為陽極，與電源負極相連的d為陰極。在電解過程中，因Cu2＋是陽離子，移向陰極d，在陰極放電析出Cu，所以d電極質量增加；Cl－是陰離子，移向陽極c，在陽極放電析出Cl2，會導致溶液中氯離子濃度降低。 2.(2011年邯鄲高二檢測)某學生設計了一個“黑筆寫紅字”的趣味實驗。濾紙先用氯化鈉、無色酚酞的混合液浸濕，然后平鋪在一塊鉑片上，接通電源后，用鉛筆在濾紙上寫字，會出現紅色字跡。據此，下列敘述正確的是(　　) A．鉛筆端作陽極，發(fā)生還原反應 B．鉑片端作陰極，發(fā)生氧化反應 C．鉛筆端有少量的氯氣產生 D．a點是負極，b點是正極 解析：選D。本題考查的是電解飽和食鹽水實驗，電解實驗中陽極發(fā)生氧化反應，生成氯氣，陰極發(fā)生還原反應生成氫氣，由電極反應式可知，在陰極生成氫氧化鈉，出現紅色字跡，所以鉛筆作陰極，a為電源負極。故選D。 3．用圖甲所示裝置進行實驗，若圖乙中橫坐標x表示流入電極的電子的物質的量。下列敘述不正確的是(　　) A．E表示反應生成Cu的物質的量 B．E表示反應消耗H2O的物質的量 C．F表示反應生成H2SO4的物質的量 D．F表示反應生成O2的物質的量 解析：選C。此題的考查點為電解池反應，在該電解池中，陰極：Cu2＋＋2e－===Cu，陽極：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，總反應：2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑，從乙中所給的圖象看每轉移4 mol e－，E為0→2，F從0→1，顯然A、B、D正確，C中要表示生成H2SO4的物質的量也應為E。 4．(2011年廈門高二檢測)取一張用飽和的NaCl溶液浸濕的pH試紙，兩根鉛筆芯作電極，接通直流電源，一段時間后，發(fā)現a電極與試紙接觸處出現一個雙色同心圓，內圈為白色，外圈呈淺紅色。則下列說法錯誤的是(　　) A．b電極是陰極 B．a電極與電源的正極相連 C．電解過程中水是氧化劑 D．b電極附近溶液的pH變小 解析：選D。a電極與試紙接觸處出現一個雙色同心圓，內圈為白色，外圈呈淺紅色，說明a極產生了Cl2，所以a極與電源的正極相連，即a為陽極，電極反應式為：2Cl－－2e－===Cl2↑，b為陰極，2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，所以b極附近的pH增大。 5．下列關于銅電極的敘述正確的是(雙選)(　　) A．銅鋅原電池中銅是正極 B．用電解法精煉粗銅時粗銅作陰極 C．在鍍件上電鍍銅時可用金屬銅作陽極 D．電解稀硫酸制H2、O2時銅作陽極 解析：選AC。A敘述的是原電池，銅不如鋅活潑，銅應為正極；B、C、D敘述的是電解池。電解池的陽極發(fā)生失去電子的氧化反應，陰極發(fā)生得電子的還原反應。所以，精煉銅時，粗銅應放在陽極，鍍銅時銅也應放在陽極以提供Cu2＋。而電解稀硫酸時，如把銅放在陽極，銅就會首先放電，陽極就不能產生氧氣。故答案選A、C。 6．(2011年杭州高二檢測)如圖所示，a、b是兩根石墨棒。下列敘述正確的是(　　) A．a是正極，發(fā)生還原反應 B．b是陽極，發(fā)生氧化反應 C．稀硫酸中硫酸根離子的物質的量不變 D．往濾紙上滴加酚酞試液，a極附近顏色變紅 解析：選C。a是陽極，發(fā)生氧化反應；b是陰極，發(fā)生還原反應；在反應過程中，硫酸根離子沒有參與反應，因此，稀硫酸中硫酸根離子的物質的量不變；往濾紙上滴加酚酞試液，b極附近顏色變紅。 7．(2011年龍巖高二檢測)如圖所示，下列敘述正確的是(　　) A．Y為陰極，發(fā)生還原反應 B．X為正極，發(fā)生氧化反應 C．Y與濾紙接觸處有氧氣生成 D．X與濾紙接觸處變紅 解析：選A。根據圖示的裝置可以得出左側的裝置為原電池，右側的裝置為電解池。根據原電池的構成規(guī)律：Zn為負極，Cu為正極；由圖示連接情況可知X為陽極，發(fā)生氧化反應，Y為陰極發(fā)生還原反應，電極反應分別為Cu－2e－===Cu2＋、2H＋＋2e－===H2↑。因為在Y電極附近H＋的濃度減小，c(OH－)＞c(H＋)，顯堿性，所以Y電極附近變紅色。所以只有A選項正確。 8．下列說法中可用于金屬防護的有(　　) ①原電池原理?、陔娊庠怼、弁坑推帷、茈婂? ⑤置于干燥環(huán)境中 A．③④⑤　　　　　　　　　 B．①②③ C．②③④ D．全部 解析：選D。①②是通過電化學原理在被保護的金屬上聚集電子，從而進行保護。③④是覆蓋保護層，使金屬與外界隔絕加以保護。⑤在干燥環(huán)境中，金屬不易發(fā)生原電池反應。 9．用普通食鹽進行電解飽和食鹽水的實驗，食鹽水裝在U形管內，結果很快在某一電極附近出現食鹽水渾濁現象。造成渾濁的難溶物主要是(　　) A．碳酸鎂 B．硫酸鋇 C．氫氧化鎂 D．碳酸鋇 解析：選C。用惰性電極電解飽和食鹽水，電解方程式為2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。原料食鹽水要經過精制，未經精制的食鹽水中含有Mg2＋、Ca2＋、SO等離子。如果用普通食鹽水進行電解，陰極附近在電解產生NaOH的同時，OH－與陰極附近的Mg2＋會反應產生白色難溶物Mg(OH)2。 10．下圖中，鐵腐蝕由快到慢的順序為(未標明的電解質溶液為水)(　　) A．⑥＞④＞①＞②＞③＞⑤ B．⑤＞③＞①＞②＞④＞⑥ C．⑤＞④＞①＞②＞③＞⑥ D．⑤＞④＞②＞①＞③＞⑥ 解析：選C。①中由于水中溶解了氧氣，鐵與雜質碳會形成微原電池，發(fā)生電化學腐蝕；②中鐵在油中，氧氣難以溶解，無電解質溶液，不能形成原電池；③④都形成原電池，但③中鐵為正極，受到保護；④中鐵為負極，被氧化；⑤⑥都形成了電解池，⑤中鐵與電源的正極相連，作陽極，腐蝕速率加快；⑥中鐵與電源的負極相連，作陰極，受到保護。所以鐵腐蝕由快到慢的順序為⑤＞④＞①＞②＞③＞⑥。 11．某研究性學習小組的學生在一次活動中，設計出如下方案來測定銅的相對原子質量： 指導教師認為此方案可行，提供了一瓶含有一定量H2SO4、Fe2(SO4)3雜質的CuSO4溶液及其他相關藥品、器材。 (1)同學們首先討論不純的CuSO4溶液是否需要提純。假設你是學習小組的學生，請闡明你的看法。(結合你的意見，只需選擇a、b兩小題中一題作答，另一問不必回答) a．需要提純，加入________(填寫試劑化學式)，反應后經過濾即可提純CuSO4溶液。 b．不必提純，理由是 ________________________________________________________________________。 (2)用銅和石墨兩個電極電解CuSO4溶液時，銅電極應接電源的________極，石墨電極上的電極反應式是________________________________________；另一極的反應式是 ________________________________________________________________________。 (3)該實驗測得銅的相對原子質量是 ________________________________________________________________________ (用含m、V的代數式表示)。 解析：(1)雜質會影響CuSO4溶液的電解，因為Fe3＋的氧化性比Cu2＋強，電解時會優(yōu)先放電，所以必須提純?？梢约尤隒uO、Cu(OH)2或CuCO3等物質，調節(jié)溶液的酸堿性，使Fe3＋以Fe(OH)3的形式沉淀出來，過濾除去。 (2)因為陰極上必須有Cu2＋放電，所以銅只能作為陰極，只能與電源的負極相連，石墨作陽極，OH－放電。 (3)可根據總電解反應方程式進行計算。 答案：(1)a.CuO[或Cu(OH)2或CuCO3] (2)負　4OH－－4e－===2H2O＋O2↑　Cu2＋＋2e－===Cu (3) 12．(2011年福州高二檢測)現需設計一套實驗裝置來電解飽和食鹽水，并測量電解產生的氫氣的體積約6 mL和檢驗氯氣的氧化性(不應將多余的氯氣排入空氣中)。 (1)試從上圖中選用幾種必要的儀器，連成一整套裝置，各種儀器接口的連接順序(填編號)是：A接__________，B接__________； (2)碳棒接直流電源的________極，電極反應式為 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； (3)能說明氯氣具有氧化性的實驗現象是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； (4)假定裝入U形管的飽和食鹽水為50 mL(電解前后溶液的體積變化可忽略)，當測得生成的氫氣為5.6 mL(標準狀況)時停止通電。搖勻U形管內的溶液后溶液的pH約為________； (5)用離子方程式表示電解飽和食鹽水的總反應： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； 氯氣與NaOH溶液反應的離子方程式： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：U形管裝置為電解裝置，鐵棒為陰極，連接電源負極，發(fā)生還原反應：2H＋＋2e－===H2↑；碳棒為陽極，連接電源正極，發(fā)生氧化反應：2Cl－－2e－===Cl2↑，所以從A出來的是H2，應該連接G，然后F連接I。淀粉KI溶液可以檢驗Cl2，所以B連接D，E連接C，目的是吸收尾氣Cl2。 答案：(1)G、F、I　D、E、C (2)正　2Cl－－2e－===Cl2↑ (3)淀粉KI溶液變成藍色 (4)12 (5)2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑ Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O 13．為節(jié)省藥品和時間，甲、乙、丙三位同學用銅片、鋅片、稀硫酸、CuSO4溶液；直流電源、石墨電極、導線、燒杯、試管等中學化學常見的藥品和儀器(用品)，以巧妙的構思，“接力”的方式，設計了比較銅與鋅金屬活潑性相對強弱的系列實驗。試填寫下列空白： (1)甲同學分別將一小片銅片、鋅片置于燒杯底部(銅、鋅不接觸)，小心向燒杯中加入稀硫酸，觀察到的現象是______________________________。甲同學的設計思路是________________________________________________________________________。 (2)乙同學接著甲的實驗，向燒杯中滴加________溶液，進而觀察到的現象是________________________________________________________________________， ________________________。乙同學判斷出鋅、銅金屬活動性相對強弱所依據的原理是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， ________________________________________________________________________。 (3)丙同學使用直流電源和石墨電極組裝電解裝置，向乙同學實驗后的溶液中補充了必要的試劑(作電解液)。反 應在調控下開始，有關電化學反應的化學方程式為______________________________。獲得的明顯實驗現象是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)請你再單獨設計一個簡單實驗(試劑、儀器自選)，證實鋅和銅金屬活潑性的相對強弱(簡要說明操作步驟及現象)____________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：根據題目條件和信息可知，甲同學是利用金屬活動順序表的有關知識設計實驗證明鋅和銅的活潑性；乙同學在甲同學的基礎上采用置換反應和電化學原理證明鋅和銅的活潑性；由于硫酸銅溶液的加入，鋅單質將會與銅離子發(fā)生置換反應產生銅附著在鋅的表面，從而形成原電池加快了鋅與稀硫酸的反應；丙同學采用的是電解法，由于乙反應后的溶液為硫酸鋅溶液，所以補充的試劑為硫酸銅。 答案：(1)鋅片表面有氣泡產生　在金屬活動順序表中，鋅排在氫的前面，可與稀硫酸反應，而銅排在氫的后面，不與稀硫酸反應 (2)CuSO4　鋅片表面有紅色固體產生　鋅片表面產生氣泡的速率加快　在金屬活動順序表中，鋅排在銅的前面，可將銅從其鹽溶液中置換出來　鋅表面產生的銅與鋅構成原電池的兩個電極，使鋅與稀硫酸的反應加快 (3)2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑ 陽極產生無色氣體，陰極石墨表面產生紅色固體 (4)取兩片相同的鐵片，分別放入盛有ZnSO4溶液、CuSO4溶液的兩支試管中，觀察鐵片表面的變化，發(fā)現盛CuSO4溶液的試管中的鐵片表面有紅色固體生成，而鐵片放入ZnSO4溶液中無明顯現象(其他合理答案均可) 111