高中第三节 电解池第2课时课时训练

这是一份高中第三节 电解池第2课时课时训练，共11页。试卷主要包含了4 ml　　B等内容，欢迎下载使用。

题组一 氯碱工业及电解提纯
1.关于电解氯化钠水溶液(铁作阴极、石墨作阳极),下列叙述正确的是( )
A.若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液,溶液呈无色
B.若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液,溶液呈棕黄色
C.电解时在阳极得到氯气,在阴极得到金属钠
D.电解一段时间后,将全部电解液转移到烧杯中,充分搅拌后溶液呈中性
2.(原创)次氯酸的相对分子质量较小,容易扩散到细菌、病毒表面并进入菌体、病毒内部,使菌体、病毒的蛋白质、遗传物质等被氧化而导致细菌、病毒死亡。为了抑制新型冠状病毒肺炎的蔓延,确保安全复工复产,需要在电梯间、办公场所等地方使用含氯消毒剂进行消毒。氯碱工业是制备含氯消毒剂的基础。如图是工业电解饱和食盐水的装置示意图,下列有关说法中错误的是( )
A.装置中出口①处的物质是氯气,出口②处的物质是氢气
B.该离子交换膜只能让阳离子通过,不能让阴离子通过
C.装置中发生反应的离子方程式为Cl-+2H+ Cl2↑+H2↑
D.该装置将电能转化为化学能
3.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出口 (填写“A”或“B”)导出。
题组二 电镀
4.利用如图所示装置可以在铜牌表面电镀一层银。下列有关说法正确的是( )
A.通电后,Ag+向阳极移动
B.银片与电源负极相连
C.该电解池的阴极反应可表示为Ag++e- Ag
D.当电镀一段时间后,将电源反接,铜牌可恢复如初
5.电解CuSO4溶液时,若要求达到以下三点:①阳极质量减少 ②阴极质量增加 ③电解质溶液中Cu2+浓度不变,则可选用的电极是( )
A.含Zn、Ag的铜合金作阳极,纯铜作阴极
B.纯铜作阳极,含Zn、Ag的铜合金作阴极
C.用纯铁作阳极,用纯铜作阴极
D.用石墨作阳极,用惰性电极(Pt)作阴极
6.(2019浙江宁波余慈五校高二上期中)利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。下列说法正确的是( )
A.氯碱工业中,X电极上电子流入
B.电解精炼铜时,X是粗铜,发生还原反应
C.在铁片上镀铜时,X是纯铜
D.制取金属铝时,Z是氯化铝溶液
题组三 金属的精炼
7.将粗铜和硫酸铜溶液组成电解池,利用电解的方法可以将粗铜提纯。下列叙述正确的是( )
A.阳极发生还原反应
B.电解过程中,阳极质量的减少量与阴极质量的增加量相等
C.粗铜连接电源的正极,发生的主要电极反应为Cu-2e- Cu2+
D.由于阳极上铜溶解的速率与阴极上铜沉积的速率相等,所以溶液中硫酸铜的浓度保持不变
8.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.电解时以纯铜作阳极
B.电解时阴极发生氧化反应
C.粗铜连接电源负极,其电极反应式是Cu-2e- Cu2+
D.电解后,电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥
能力提升练
1.(2020吉林白山高二上期末,疑难1、2,★★☆)以甲烷碱性燃料电池为电源进行电解的实验装置如图所示。下列说法正确的是( )
A.燃料电池工作时的正极反应式为O2+2H2O-4e- 4OH-
B.a、c发生氧化反应,d为阴极,有红色物质Cu析出
C.右侧装置的电解总反应式一定是2CuSO4+2H2O 2Cu+2H2SO4+O2↑
D.若a、b两极均是石墨每消耗标准状况下2.24 L CH4时,d极析出12.8 g金属
2.(疑难2,★★☆)用石墨电极电解CuSO4溶液一段时间后,向所得溶液中加入0.2 ml Cu(OH)2后,恰好使溶液恢复到电解前的浓度。则电解过程中转移电子的物质的量为( )
A.0.4 ml B.0.5 ml C.0.6 ml D.0.8 ml
3.(2020山西大同一中高二上期末,疑难2,★★☆)500 mL NaNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO3-)=0.3 ml·L-1,用石墨作电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到气体1.12 L(标准状况下),假定电解后溶液体积仍为500 mL,下列说法正确的是( )
A.原混合溶液中c(Na+)=0.2 ml·L-1
B.电解后溶液中c(H+)=0.2 ml·L-1
C.上述电解过程中共转移0.4 ml电子
D.电解后得到的Cu的物质的量为0.1 ml
4.(2020浙江杭州西湖高中高二上期末,疑难1、2,★★☆)某科研小组模拟“人工树叶”电化学装置如图所示,该装置能将H2O和CO2转化为糖类(C6H12O6)和O2,X、Y是特殊催化剂型电极,下列说法正确的是( )
A.电源a极为正极
B.该装置中Y电极发生还原反应
C.X电极的电极反应为6CO2+24H++24e- C6H12O6+6H2O
D.理论上,每生成22.4 L(标准状况下)O2,必有4 ml H+由X极区向Y极区迁移
5.(疑难1,★★☆)如图所示是用石墨和铁作电极电解饱和食盐水的装置,请填空:
(1)X的电极名称是 极,发生的电极反应式为 ,Y极的电极材料是 ,检验X极产物的方法是 。
(2)某同学在实验时误将两种电极材料接反,导致X极上未收集到预期产物,一段时间后又将两极的连接方式纠正过来,发现X极附近出现了白色沉淀,此沉淀是 (填化学式),其形成原因是 ,该沉淀在空气中放置,现象是 。
(3)工业上电解饱和食盐水的方法之一是将两个电极室用离子交换膜隔开(如下图所示),其目的是 ,阳极室(A处)加入 ,阴极室(B处)加入 ,离子交换膜只许 通过。
6.(2019黑龙江哈尔滨师范大学附属中学高二上第一次月考,疑难1、2,★★★)如下图设计的串联电池装置,R为变阻器,用来调节电路电流。
(1)写出b、c电极的电极反应式:b ,
c 。
(2)写出f电极的电极反应式: ,向此电极区域滴入酚酞的现象为 ;该电极区域水的电离平衡被 (填“促进”“抑制”或“无影响”)。
(3)闭合K一段时间后,丙装置的电解质溶液pH (填“变大”“变小”或“不变”),原因是 。
(4)电解一段时间后丙装置析出芒硝(Na2SO4·10H2O),若此时通入CH4的体积为22.4 L(标准状况下),则向丙装置中加入 g H2O就可以将析出的沉淀溶解并恢复到原有浓度。
答案全解全析
基础过关练
1.B 电解氯化钠溶液时阳极发生的电极反应为2Cl--2e- Cl2↑,阴极发生的电极反应为2H++2e- H2↑,总反应为2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑,C错误;阳极附近的溶液中会溶有少量的Cl2,滴加KI溶液后发生反应:Cl2+2I- I2+2Cl-,溶液呈棕黄色,B正确;阴极附近产生大量的OH-,滴加酚酞后变红色,A错误;电解后生成NaOH,溶液呈碱性,D错误。
2.C 由题图可知①处的物质是电解池阳极产物氯气,②处的物质是电解池的阴极产物氢气,A正确;该离子交换膜只能让阳离子通过,不能让阴离子通过,否则不能在阴极区得到浓度较高的烧碱溶液,B正确;电解饱和食盐水的离子方程式应为2Cl-+2H2O Cl2↑+H2↑+2OH-,C错误;电解装置是将电能转化为化学能的装置,D正确。
3.答案 (1)4OH--4e- O2↑+2H2O
(2)H2O电离出的H+放电,同时生成OH-,OH-浓度增大 (3)B
解析 (1)左池为阳极室,在阳极OH-放电。(2)在阴极是H2O电离出的H+放电,同时生成OH-,OH-浓度增大,故pH增大。(3)K+经阳离子交换膜进入右池,右池中H2O电离出的H+放电,剩下OH-;除去杂质后所得氢氧化钾溶液从B口导出。
4.C 铜牌上镀银,银片为阳极,Ag+向阴极移动,阴极反应为Ag++e- Ag。由于实验中镀层不可能非常均匀致密,所以将电源反接,阳极上Cu、Ag均会溶解,铜牌不可能恢复如初。
5.B 题目中的三点要求正好符合了电镀时的三个特点。
6.C 氯碱工业中,X电极连接电源正极,为电解池的阳极,是电子流出的一极,故A错误;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,故B错误;在铁片上镀铜时,铁片作阴极为Y电极,铜作阳极为X电极,故C正确;金属铝是由电解熔融的氧化铝制得的,电解氯化铝溶液不能得到金属铝,故D错误。
7.C 连接电源正极的一极是电解池的阳极,阳极上铜发生氧化反应而溶解;粗铜中含有比铜活泼的锌、铁等杂质,电解过程中这些杂质金属先失去电子,变成金属阳离子进入溶液中,所以电解过程中阳极质量的减少量与阴极质量的增加量并不相等,阳极上铜溶解的速率与阴极上铜沉积的速率也不相等,溶液中硫酸铜的浓度会减小。
8.D 电解精炼铜时,粗铜应作阳极,纯铜作阴极,A错误;阳极与电池的正极相连,发生氧化反应,阴极与电池的负极相连,发生还原反应,B错误;粗铜连接电源的正极,发生氧化反应,C错误;金属的活动性顺序为Zn>Fe>Cu>Ag>Pt,因此Ag、Pt不放电,会以单质的形式在阳极附近沉积下来,D正确。
能力提升练
1.B 甲烷碱性燃料电池中,通入氧气的一极为正极,正极电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-,故A错误;甲烷碱性燃料电池中,a电极为负极,b电极为正极,电解池中与原电池负极相接的d电极为阴极、与正极相接的c电极为阳极,原电池负极和电解池阳极均发生氧化反应,阴极发生还原反应,阴极电极反应式为Cu2++2e- Cu,故B正确;右侧装置为电解硫酸铜溶液装置,若硫酸铜的量不足或电解时间较长,可能发生电解水(溶质为硫酸)过程,故C错误;标准状况下2.24 L CH4的物质的量为0.1 ml,生成CO32-转移0.8 ml电子,铜离子得0.8 ml电子生成0.4 ml Cu,质量为25.6 g,即d极析出25.6 g金属Cu,故D错误。
2.D 将Cu(OH)2改写为CuO·H2O,根据CuO·H2O知,阳极上OH-放电生成O2,阴极上Cu2+和H+放电生成Cu和H2,根据氧原子守恒得n(O2)=n[Cu(OH)2]=0.2 ml,则转移电子的物质的量为0.2 ml×4=0.8 ml,D正确。
3.B 石墨作电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到1.12 L气体(标准状况),n(O2)=n(H2)=1.12 L22.4 L·ml-1=0.05 ml,阳极反应
4OH--4e- O2↑+2H2O
0.2 ml0.05 ml
阴极反应
Cu2+ + 2e- Cu 2H+ + 2e- H2↑
0.05 ml0.1 ml0.05 ml0.1 ml0.1 ml0.05 ml
c(Cu2+)=0.05ml0.5 L=0.1 ml·L-1,由电荷守恒可知,原混合溶液中c(Na+)为0.3 ml·L-1-0.1 ml·L-1×2=0.1 ml·L-1,故A错误;电解后溶液中阳极氢离子浓度增大,阴极氢离子浓度减小,计算可得到溶液中氢离子浓度=0.2ml-0.1ml0.5 L=0.2 ml·L-1,故B正确;由上述分析可知,电解过程中转移电子总数为0.2 ml,故C错误;电解得到的Cu的物质的量为0.05 ml,故D错误。
4.C X电极上CO2得到电子生成C6H12O6,所以X电极为电解池的阴极,电源a极为负极、电源b极为正极,故A错误;Y电极为电解池的阳极,阳极发生失去电子的氧化反应,故B错误;X电极上CO2 C6H12O6,发生得到电子的还原反应,电极反应为6CO2+24H++24e- C6H12O6+6H2O,故C正确;理论上,每生成22.4 L(标准状况下)O2,转移电子4 ml,根据工作原理可知必有4 ml H+由Y极区向X极区迁移,故D错误。
5.答案 (1)阳 2Cl--2e- Cl2↑ Fe 用湿润的淀粉碘化钾试纸放在X极附近,若试纸变蓝,说明生成了Cl2
(2)Fe(OH)2 铁作阳极时被氧化为Fe2+,纠正错误后,这一端又变为阴极,阴极的电极反应为2H2O+2e- H2↑+2OH-,生成的OH-与Fe2+结合成Fe(OH)2 先变成灰绿色,后变成红褐色
(3)防止H2与Cl2混合发生爆炸,防止Cl2与NaOH反应生成NaClO,使NaOH不纯 饱和食盐水 稀NaOH溶液 Na+
解析 与电源正极相连的为电解池的阳极,与电源负极相连的为电解池的阴极。
6.答案 (1)O2+4H++4e- 2H2O CH4+10OH--8e- CO32-+7H2O (2)2H++2e- H2↑ 溶液变红 促进 (3)不变 硫酸钠为强酸强碱盐,用惰性电极电解,实质是电解水
(4)72
解析 根据题图,甲、乙装置为两个燃料电池串联,丙为电解硫酸钠溶液的装置。甲、乙装置中通入甲烷的电极为负极,即a、c为负极,通入氧气的电极为正极,即b、d为正极,则e为阳极,f为阴极。
(1)根据上述分析,b为正极,发生还原反应,电解质溶液为稀硫酸,电极反应式为O2+4H++4e- 2H2O,c为负极,发生氧化反应,电解质溶液为氢氧化钾溶液,电极反应式为CH4+10OH--8e- CO32-+7H2O。
(2)f电极为阴极,发生还原反应,电极反应式为2H++2e- H2↑,电解反应发生后,电极附近溶液显碱性,向此电极区域滴入酚酞,溶液变红色;H+浓度减小,该电极区域水的电离平衡受到促进。
(3)丙装置为电解硫酸钠溶液,相当于电解水,电解后电解质溶液pH不变。
(4)通入CH4的体积为22.4 L(标准状况下),甲烷的物质的量为1 ml,根据CH4+10OH--8e- CO32-+7H2O可知,转移的电子为8 ml,则丙装置中电解的水为4 ml,质量为4 ml×18 g/ml=72 g,因此需要加入72 g水,可以将析出的沉淀溶解并恢复到原有浓度。