1、高中化学 4-3-2 电解原理的应用 45 分钟作业 新人教版选修 4 一、选择题(每小题 4 分，每小题有 12 个正确选项) 1(2008东北育才理综模拟)以惰性电极电解 CuSO4 溶液。一段时间后取出电极，加 入 9.8g Cu(OH)2 后溶液与电解前相同，则电解时电路中流过的电子为( ) A0.1mol B0.2mol C0.3mol D0.4mol 答案：D 2用铂电极电解氢氧化钠溶液，测定两极逸出气体的总体积，记录如下： 时间/min 气体体积/mL 1 2 3 4 5 6 7 8 阴极生成的气体 6 12 20 29 39 49 59 69 阳极生成的气体 2 4 7 11
2、16 21 26 31 下列说法错误的是( ) A阴极电极反应式是：4OH 4e =2H2OO 2 B电解池总化学方程式为：2H 2O 2H2O 2 = = = = =通 电 C开始电解阶段 O2、H 2 在水中未达到饱和，两极产生气体的体积比不符合理论比值 D自第 4 分钟末开始阴极与阳极产生的气体的体积比约为理论的比值 答案：A 3在 500mL 1.0molL1 的 CuSO4 溶液中，阳极为 100g Cu 片，阴极为 100g Zn 片， 通电一段时间后，立即取出电极，测得 Zn 片质量变为 106.4g，此时剩余溶液中 CuSO4 的 物质的量浓度为( ) A0.25molL 1
3、B0.8molL 1 C1.0molL 1 D1.2molL 1 答案：C 4在铁制品上镀上一定厚度的锌层，以下设计方案正确的是( ) A锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含有锌离子 B铂作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子 C铁作阳极，镀件作阴极，溶液中含有亚铁离子 D锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子 答案：A 5为了除去粗盐中的 Ca2 、 Mg2 、Cu 2 、Fe 3 、SO 及泥沙，可将粗盐溶于水，24 然后进行下列五项操作，正确的操作顺序是( ) 过滤 加过量的 NaOH 溶液 加入适量盐酸 加过量的 Na2CO3 溶液 加 入过量的 BaCl2 溶液 A B C D 解析：按除杂
4、的基本要求，为了保证杂质离子完全除去，所用试剂一般应该稍过量， 但又不能引入新杂质，而且方法要尽可能简单。解题时，要弄清每加一种试剂的作用以及 过量的试剂如何在下一步除去。过量的 NaOH 溶液是为了使粗盐水中的 Mg2 、Cu 2 、Fe 3 等离子形成沉淀，多加的 NaOH 最后可用 HCl 溶液中和；加 BaCl2 可 除去 SO ；加过量的 Na2CO3 溶液是为了使粗盐水中的 Ca2 以及上一步中过量的 Ba224 形成沉淀而除去。从以上分析可以知道 Na2CO3 溶液必须在加入 BaCl2 溶液之后才能加入， 以保证过量的钡试剂不致引入新杂质；而盐酸应该在过滤操作后加入，以防止在加
5、入酸调 节溶液 pH 时，某些沉淀会溶解或部分溶解。至于 NaOH 溶液和 BaCl2 溶液加入的先后顺 序，则没有原则性的差别。按以上分析可以知道 C 和 D 选项符合题意。 答案：C、D 6现有 500mL 混有 NaOH 的饱和食盐水，pH 10，用惰性电极电解一段时间后， 阴极共产生 5.6 L H2(已换算成标准状况下体积 )。则电解后溶液在室温下 pH 为( ) A8 B10 C12 D 14 解析：电解该溶液实质为电解饱和食盐水，最终溶液的碱性为原有 NaOH 和电解生成 的 NaOH 共同造成的。 原先溶液的 pH10，所以原溶液的 H 浓度 c(H )1.010 10 mol
6、L1 ；则 c(OH ) 110 4 molL1 KWcH 110 14110 10 原有 NaOH 的物质的量 n(NaOH)0.50 L 1104 molL1 5.010 5 mol。 由于电解饱和氯化钠溶液所生成的 NaOH 的物质的量可以根据电解方程式计算求得， 即： 2NaCl2H 2O 2NaOH2moln(NaOH)Cl 2H 222.4 L5.6 L = = = = =电 解 n(NaOH) 0.50mol 2 mol 5.6 L22.4 L 所以溶液中 NaOH 总的物质的量应该为 0.50mol5.010 5 mol0.50mol，则最后所 得 NaOH 溶液的物质的量浓度
7、应为 c(NaOH) 1.0molL 1 ，则 c(OH ) 0.50 mol0.50 L 1.0molL 1 ，c (H ) 110 14 molL1 ，则 pHlg c(H ) KWcOH 110 141.0 lg(1 1014 )14。 答案：D 7. 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，设计了如图所示的装置，则 对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是( ) Aa 为正极，b 为负极；NaClO 和 NaCl Ba 为负极，b 为正极；NaClO 和 NaCl Ca 为阳极，b 为阴
8、极；HClO 和 NaCl Da 为阴极，b 为阳极；HClO 和 NaCl 答案：B 8CuI 是一种不溶于水的白色固体，它可由反应 2Cu2 4I =2CuII 2 而得到。 现以石墨为阴极，以 Cu 为阳极电解 KI 溶液，通电前向电解液中加入少量酚酞和淀粉溶液。 电解开始不久阴极区溶液呈红色，而阳极区溶液呈蓝色，对这个现象的正确解释是( ) 阴极 2H 2e =H2，使 c(OH )c(H ) 阳极 2Cu4e 4I =2CuII 2，I 2 遇淀粉变蓝 阳极 Cu2e =Cu2 ，Cu 2 显蓝色 阳极 2I 2e =I2，碘遇淀粉变蓝( ) A B C D 解析：由于阳极材料是 C
9、u，属于活泼电解，故 Cu2e =Cu2 ，但是由于 Cu2 与 I 之间发生氧化还原反应 2Cu2 4I =2CuII 2，阳极反应可将两者加和得 2Cu4e 4I =2CuII 2，其蓝色是由淀粉遇 I2 所致，故 A 选项符合题意。 答案：A 9电解 CuSO4 溶液时，若要达到以下三点要求：阳极质量减少； 阴极质量增加； 溶液中 c(Cu2 )不变。可选用的电极是 ( ) A纯铜作阳极，含 Zn、Ag 的铜合金作阴极 B含 Zn、Ag 的铜合金作阳极，纯铜作阴极 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 答案：A 10如图装置进行实验，若图中的 x 轴表
10、示流入阴极的电子的物质的量，则 y 轴不可 能表示的是(假设溶液的体积不变 )( ) AAg 物质的量浓度 BNO 物质的量浓度 3 C溶液的 pH D银棒的质量 答案：D 11在 2 L 6%的 KOH 溶液(密度为 1.05g/cm3)中通直流电电解，当溶液的浓度改变 2%时， 溶液的浓度及电极上析出的物质的质量是( ) A浓度为 8%，阳极析出 58.33g 物质，阴极析出 466.67g 物质 B浓度为 8%，阳极析出 466.67g 物质，阴极析出 58.33g 物质 C浓度为 8%，阳极析出 233.33g 物质，阴极析出 58.33g 物质 D浓度为 4%，阳极析出 3.6g 物
11、质，阴极析出 29.25g 物质 答案：B 12将一直流电源的正、负极，分别接在一张用食盐水、碘化钾淀粉溶液和石蕊试液 浸湿的滤纸上，经过一段时间后，两极附近滤纸的颜色分别是( ) A B C D 阳极 蓝 白 红 蓝 阴极 白 蓝 蓝 蓝 答案：D 二、非选择题(共 52 分) 13如图所示，A 为电源，B 为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸。C 为盛有稀硫酸 的电解槽，e、 f 为铂电极。接通电路后。发现 B 上的 c 点显红色。 试回答： (1)电源 A 上的 b 是什么极？_。 (2)写出 B 上的电极反应式。c 点：_；d 点：_；总反应的化学方程式 为_。 (3)e 电极上产生的气体
12、是_ ，f 电极上产生的气体是_，其体积比为 _。 答案：(1)负极 (2)2H 2e =H2 2Cl 2e =Cl2 2NaCl2H 2O 2NaOHH 2Cl 2 = = = = =电 解 (3)O2 H 2 1 2 14电解原理在化学工业中有广泛应用。下图表示一个电解池，装有电解液 a；X、Y 是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题： (1)若 X、Y 都是惰性电极，a 是饱和 NaCl 溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几 滴酚酞试液，则： 电解池中 X 极上的电极反应式为 _。在 X 极附近观察到的现象是 _。 Y 电极上的电极反应式是_ ，检验该电极反应产物的方法是
13、_。 (2)如果用电解方法精炼粗铜，电解液 a 选用 CuSO4 溶液，则： X 电极的材料是_ ，电极反应式是_。 Y 电极的材料是_ ，电极反应式是_。 (说明：杂质发生的电极反应不必写出) 解析：(1)用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极反应：2Cl 2e =Cl2；阴极反应： 2H 2e =H2。与电源正极相连的为阳极，反之为阴极。所以 X 为阴极，Y 为阳极。 X 极在反应过程中消耗了 H2O 电离出的 H ，溶液呈碱性，加入酚酞试液变成红色； Y 极 产生 Cl2，能使湿润的 KI 淀粉试纸变为蓝色 (2)电解精炼 Cu 时，用含杂质的 Cu 为阳极，纯 Cu 为阴极。反应过程中阳极上
14、的 Cu 以及比 Cu 活泼的金属失去电子，成为离子，进入溶液，活泼性比 Cu 差的金属形成阳极 泥；在阴极只有 Cu2 能得电子成为单质，其他较活泼的金属对应的离子不能得电子。根据 装置图，X 为阴极，Y 为阳极。所以，X 电极的材料是纯铜，电极反应式为 Cu2 2e =Cu；Y 电极的材料是粗铜，电极反应式为 Cu2e =Cu2 。 答案：(1)2H 2e =H2 放出气体，溶液变红 2Cl 2e =Cl2 把湿润的碘化钾淀粉试纸放在 Y 电极附近，试纸变蓝色 (2)纯铜 Cu 2 2e =Cu 粗铜 Cu2e =Cu2 15氢氧化钠是一种用途十分广泛的重要化工原料。工业上主要通过电解氯化
15、钠饱和 溶液的方法获得氢氧化钠，我国的氯碱工业大多采用离子交换膜电解槽。 (1)写出电解饱和氯化钠溶液时的电极反应和总的离子反应方程式： 阳极：_；阴极：_；总反应式：_。 (2)离子交换膜电解槽一般采用金属钛作阳极，其原因是 _。阴极一般用碳钢网制成。阳离子交换膜把电解槽隔成阴 极室和阳极室，其作用是_。 (3)为使电解氯化钠的速度加快，下列措施可行的是( ) A增大阴极碳钢网面积 B提高饱和氯化钠溶液的温度 C加大阴极与阳极间的距离 D提高电解时的电源电压 答案：(1)2Cl 2e =Cl2 2H 2e =H2 2Cl 2H 2O 2OH H 2Cl 2 = = = = =电 解 (2)阳
16、极产生的 Cl2 不易腐蚀金属钛；既能防止阴极产生的 H2 和阳极产生的 Cl2 相混合 而引起爆炸，又能避免 Cl2 和 NaOH 溶液作用生成 NaClO 而影响烧碱的质量 (3)A、B、D 16铝和氢氧化钾都是重要的工业产品。请回答： (1)工业冶炼铝的化学方程式是_ 。 (2)铝与氢氧化钾溶液反应的离子方程式是_ 。 (3)工业产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) ，其工作原理如图所示。 该电解槽的阳极反应式是_。 通电开始后，阴极附近溶液 pH 会增大。请简述原因_ 。 除去杂质后的氢氧化钾溶液从液体出口_(填写“A” 或 “B”)导出。 解析：(1)、(2)比较简单，考查识记知识；(3) 其实是选修教材氯碱工业的改编，阳极氢 氧根离子放电生成氧气，阴极氢离子放电生成氢气，溶液中的氢离子是由水电离出的，氢 离子参加反应促进水的电离，钾离子通过阳离子交换膜到达右边补充正电荷，从而生成氢 氧化钾。 答案：(1)2Al 2O3 4Al3O 2 = = = = =通 电 (2)2Al2OH 2H 2O=2AlO 3H 2 2 (3)4OH 4e =2H2OO 2 H 放电，促进水的电离， OH 浓度增大 B
