高中化学第4章电化学基础第3节电解池第2课时电解原理的应用课后提能层级练新人教版选修4 2 7页

‎　第二课时　电解原理的应用 课后提能 层级练 ‎1．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：选A　用石墨棒作阳极，A错误；粗Cu作阳极，纯铜作阴极，B正确；用涂镍碳钢网作阴极，C正确；镀件作阴极，Zn作阳极，D正确。选A。‎ ‎2．关于镀铜和电解精炼铜，下列说法中正确的是(　　)‎ A．都用粗铜作阳极、纯铜作阴极 B．电解液的成分都保持不变 C．阳极反应都只有Cu－2e－===Cu2＋‎ D．阴极反应都只有Cu2＋＋2e－===Cu 解析：选D　电镀时镀件作阴极，A项错误；电解精炼铜时电解液成分改变，B项错误；电解精炼铜时，杂质若有比铜活泼的金属(如锌)，则还会发生Zn－2e－===Zn2＋的反应，C项错误。‎ ‎3．金属镍有广泛的用途，粗镍中含有少量的Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，用电解法制备高纯度的镍，下列叙述中正确的是(　　)‎ A．阳极发生还原反应，其电极反应式为Ni2＋＋2e－===Ni B．电解过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量相等 C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2＋和Zn2＋‎ D．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt 解析：选D　本题为“电解精炼铜”的迁移应用。阳极应发生氧化反应，A项错误；溶液中的阳离子主要为Ni2＋，根据金属原子的还原性和金属阳离子的氧化顺序，阳极反应为Zn－2e－===Zn2＋，Fe－2e－===Fe2＋，Ni－2e－===Ni2＋，Cu、Pt在该条件下不失电子，阴极反应为Ni2＋＋2e－===Ni，Fe2＋、Zn2＋在该条件下不得电子，C项错误；比较两电极反应，因Zn、Fe、Ni的相对原子质量可能不等，当两极通过相同的电量时，阳极减少的质量与阴极增加的质量可能不等，B项错误。‎ ‎4．如图中能验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置是(　　)‎ 7‎ 解析：选D　电解饱和食盐水时，阴极生成H2，收集时试管口向下；阳极生成Cl2，通入淀粉碘化钾溶液时，溶液变蓝色。电子从直流电源流向电解池阴极，故D正确。‎ ‎5．某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液。通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是(　　)‎ A．a为正极，b为负极；NaClO和NaCl B．a为负极，b为正极；NaClO和NaCl C．a为阳极，b为阴极；HClO和NaCl D．a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl 解析：选B　有关反应有2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，因阳极生成Cl2，阴极生成NaOH，为使二者充分反应，Cl2应在下端产生，从而推知电源b为正极，a为负极，消毒液的主要成分是NaClO和NaCl。‎ ‎6．用惰性电极电解饱和食盐水，当电源提供0.2 mol电子时停止通电。若此溶液体积为‎2 L，则所得电解液的pH是(　　)‎ A．1　　　　　　　　　 B．8‎ C．13 D．14‎ 解析：选C　电解饱和食盐水时供给0.2 mol电子，则消耗的H＋为0.2 mol，同时产生OH－为0.2 mol，溶液体积为‎2 L，pH＝13。‎ 7‎ ‎7．电解的应用比较广泛，回答下列问题：‎ ‎(1)由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是________(填字母，下同)。‎ a．Fe2O3 b．NaCl c．Cu2S d．Al2O3‎ ‎(2)用CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是________。‎ a．电能全部转化为化学能 b．粗铜接电源正极，发生氧化反应 c．溶液中Cu2＋向阳极移动 d．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属 e．若阳极质量减少‎64 g，则转移电子数为2NA个 f．SO的物质的量浓度不变(不考虑溶液体积变化)‎ ‎(3)如图为电解精炼银的示意图，_____(填“a”或“b”)极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体生成，则生成该气体的电极反应式为________________。‎ 解析：(1)电解法适合冶炼Na、Mg、Al等强还原性金属，在熔融状态下，分别电解NaCl、Al2O3冶炼Na和Al。Fe和Cu的还原性较弱，用Fe2O3、Cu2S等冶炼相应金属时，采用加还原剂还原法。‎ ‎(2)以CuSO4溶液为电解质溶液电解精炼铜时，粗铜作阳极，发生氧化反应，精铜作阴极，发生还原反应。Al、Zn、Cu在阳极被氧化，不活泼金属Au、Pt、Ag在阳极附近沉积，形成阳极泥，电解质溶液中Cu2＋向阴极移动，电解过程中，电能转化为化学能和热能，在溶液体积不变时，电解质溶液中c(SO)不变。阳极质量减少的‎64 g包括Al、Zn及Cu，故当阳极质量减少‎64 g，电子转移数目不等于2NA个。‎ ‎(3)电解精炼银与电解精炼铜原理相似。电解精炼银装置中，含有杂质的粗银作阳极，电解池的阳极与电源的正极相连，则该装置中a极为含有杂质的粗银。该电解池的b极为阴极，阴极上有红棕色气体，则知NO被还原为NO2，电极反应式为NO＋2H＋＋e－===NO2↑＋H2O(或NO＋4H＋＋3e－===NO↑＋2H2O,2NO＋O2===2NO2)。‎ 答案：(1)bd(2)bdf(3)a　NO＋2H＋＋e－===NO2↑＋H2O(或NO＋4H＋＋3e－===NO↑＋2H2O,2NO＋O2===2NO2)‎ ‎8．对某滴有酚酞的饱和NaCl溶液在如图装置中进行电解，回答下列问题：‎ 7‎ ‎(1)C极现象为________________________，Fe极(含其周围的溶液)现象为________________________。‎ ‎(2)若电解一段时间以后，将电源反接，C极电极反应式为_____________，溶液中可以观察到的现象是________________________，再向该溶液中通入O2，又会观察到的现象是________________________。‎ 解析：(1)如图连接时，阳极为惰性电极，Cl－放电；阴极为H＋放电，打破了水的电离平衡，故阴极区OH－浓度增大，呈碱性。‎ ‎(2)反接时，阳极为活泼电极，Fe溶解，与溶液中的OH－反应生成沉淀，通入O2以后，发生反应4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。‎ 答案：(1)有黄绿色气体生成　有无色气体生成且电极附近的溶液变红 ‎(2)2H＋＋2e－===H2↑　有白色沉淀生成　白色沉淀迅速变成灰绿色最后变成红褐色 ‎1．(2019·青岛市黄岛区高二检测)用铂电极电解相同浓度的盐酸和硫酸，电解一段时间后，下列说法可能正确的是(　　)‎ A．盐酸和硫酸的浓度都增大 B．盐酸和硫酸的浓度都减小 C．盐酸的浓度减小，硫酸的浓度增大 D．盐酸的浓度增大，硫酸的浓度减小 解析：选C　根据阴离子放电顺序：Cl－>OH－>SO，盐酸电解出氢气和氯气，溶质被消耗，浓度下降；而电解硫酸等于电解水，溶剂被消耗，浓度增大。C符合题意。‎ ‎2．如图为电解饱和食盐水的简单装置，下列有关说法正确的是(　　)‎ A．电解一段时间后，向蛋壳内的溶液中滴加几滴酚酞，呈红色 B．蛋壳表面缠绕的铁丝上发生氧化反应 C．铁丝表面生成的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 D．蛋壳可阻止生成的氯气与氢气、氢氧化钠溶液接触 7‎ 解析：选D　碳棒在蛋壳内，溶液中的Cl－在该极失电子被还原，溶液的碱性不增强，A项错误；蛋壳表面缠绕的铁丝作阴极，H＋在该极发生还原反应得到氢气，B项错误；铁丝表面生成的气体是氢气，不能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，C项错误；蛋壳在该实验中的作用是阻止气体通过，D项正确。‎ ‎3．用如图所示装置除去含CN－、Cl－废水中的CN－时，控制溶液pH为9～10，阳极产生的ClO－将CN－氧化为两种无污染的气体，下列说法不正确的是(　　)‎ A．用石墨作阳极，铁作阴极 B．阳极的电极反应式为Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O C．阴极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－‎ D．除去CN－的反应：2CN－＋5ClO－＋2H＋===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O 解析：选D　由题意可知，废水中含有CN－、Cl－，溶液呈碱性，阳极产生ClO－，所以电解池中阳极应该是Cl－失电子，阳极不能是活性电极Fe，A正确；由题意可知阳极是Cl－失电子生成ClO－，又在碱性环境下，所以电极反应式为Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O，B正确；阴极是H2O得电子发生还原反应，2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，C正确；因为是碱性环境，所以在反应物中不可能出现H＋，正确的离子方程式：5ClO－＋2CN－＋H2O===5Cl－＋2CO2↑＋N2↑＋2OH－，D错误。‎ ‎4．电解法处理酸性含铬废水(主要含有Cr2O)时，以铁板作阴、阳极，处理过程中存在反应Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，最后Cr3＋以 Cr(OH)3形式除去。下列说法不正确的是(　　)‎ A．阳极反应为Fe－2e－===Fe2＋‎ B．电解过程中溶液pH不会变化 C．过程中有Fe(OH)3沉淀生成 D．电路中每转移12 mol电子，最多有1 mol Cr2O被还原 解析：选B　电解时用铁作阳极，失去电子生成Fe2＋，Fe2＋将废水中的Cr2O还原为Cr3＋，A项正确；阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，溶液的pH变大，B项错误；电解过程中H＋在阴极放电，Fe2＋还原Cr2O时也消耗H＋，使溶液的pH升高， Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀，C项正确；根据电极反应式Fe－2e－===Fe2＋，可知每转移12 mol e－生成6 mol Fe2＋，6 mol Fe2＋可还原1 mol Cr2O，D项正确。‎ ‎5．三氧化二镍(Ni2O3)可用于制造高能电池，其电解法制备过程如下：用NaOH调NiCl2溶液pH至7.5，加入适量硫酸钠后进行电解。电解过程中产生的Cl2‎ 7‎ 在弱碱性条件下生成ClO－，把二价镍氧化为三价镍。以下说法不正确的是(　　)‎ A．可用铁作阳极材料 B．电解过程中阴极附近溶液的pH升高 C．阳极方程式为2Cl－－2e－===Cl2↑‎ D．1 mol二价镍全部转化为三价镍时，外电路中通过了1 mol 电子 解析：选A　由题意知电极反应，阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极：2H＋＋2e－===H2↑，阴极溶液呈碱性，pH升高，故A错误，B、C正确；由Ni2＋→Ni3＋，失去1 mol e－，外电路中转移 1 mol e－，即Cl－失去1 mol e－，H＋得到1 mol e－，故D正确。‎ ‎6．如图所示的A、B两个电解池中的电极均为铂，在A池中加入0.05 mol·L－1的CuCl2溶液，B池中加入0.1 mol·L－1的AgNO3溶液，进行电解。a、b、c、d四个电极上所析出的物质的物质的量之比是(　　)‎ A．2∶2∶4∶1 B．1∶1∶2∶1‎ C．2∶1∶1∶1 D．2∶1∶2∶1‎ 解析：选A　由电解规律可知：a、c为阴极，b、d为阳极。a极上析出Cu，b极上析出Cl2，c极上析出Ag，d极上析出O2。由电子守恒可得出：2e－～Cu～Cl2～2Ag～ O2，所以a、b、c、d四个电极上所析出物质的物质的量之比为2∶2∶4∶1。‎ ‎7．(1)以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为________________________；取少量废电解液，加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因为________________________。‎ ‎(2)利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。‎ B极区电解液为________________________(填化学式)溶液，阳极电极反应式为________________________，电解过程中Li＋向________(填“A”或“B”)电极迁移。‎ 解析：(2)根据电解装置图，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液，B区产生H2，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，剩余OH－与Li＋结合生成LiOH，所以B极区电解液为LiOH溶液，B电极为阴极，则A电极为阳极，阳极区电解液为LiCl溶液，电极反应式为2Cl－‎ 7‎ ‎－2e－===Cl2↑，电解过程中Li＋向B电极迁移。‎ 答案：(1)2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋　HCO与H＋反应放出气体，c(H＋)减小，平衡Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋向右移动，产生Al(OH)3沉淀 ‎(2)LiOH　2Cl－－2e－===Cl2↑　B ‎8．如图所示，通电5 min后，第③极增重‎2.16 g，此时CuSO4恰好电解完。设A池中原混合溶液的体积为 200 mL。‎ ‎(1)电源F为________极；第②极为________极；B池为________池。‎ ‎(2)A池中第②极上的电极反应式为____________________________。‎ ‎(3)通电前A池中原混合溶液Cu2＋的浓度为________。‎ 解析：(1)由第③极增重‎2.16 g可知，①③是电解池的阴极，②④是电解池的阳极，E是电源的负极，F是电源的正极。又因为B池的阳极是银，电解质是硝酸银，故该池是电镀池。(2)A池中，第②极只发生反应4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。(3)因为第③极增重‎2.16 g是银的质量，即转移电子是‎2.16 g÷‎108 g·mol－1＝0.02 mol，而第①极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，故原Cu2＋物质的量为0.02 mol×＝0.01 mol，故Cu2＋的物质的量浓度为0.05 mol·L－1。‎ 答案：(1)正　阳　电镀(2)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑(3)0.05 mol·L－1‎ 7‎