同步蘇教化學選修四新突破課時分層作業(yè):5 電解池的工作原理及應用 Word版含解析

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1、 課時分層作業(yè)(五)  電解池的工作原理及應用 (建議用時:45分鐘) [基礎達標練] 1.下列敘述中錯誤的是(  ) A.電解池是電能轉化為化學能的裝置 B.原電池跟電解池連接后,電子從原電池負極流向電解池陽極 C.電解時,陽極發(fā)生氧化反應 D.電解時,陽離子移向陰極 B [電解池中電能轉化為化學能,A正確;原電池跟電解池連接后,電子從原電池負極流向電解池陰極,因此B錯誤;電解時,陽極發(fā)生氧化反應,C正確;電解池中陽離子移向陰極,D正確。] 2.如圖所示是電解CuCl2溶液的裝置,其中a、b為直流電源的兩極,c、d為石墨電極。則以下有關此電解池的判斷正確的是(  )

2、 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,氯離子濃度保持不變 C [依據電流的方向可知,a為正極,b為負極,c為陽極,d為陰極。d極上的電極反應:Cu2++2e-===Cu,c極上的電極反應:2Cl--2e-===Cl2↑,溶液中的Cl-濃度減小。] 3.如圖為直流電源電解稀Na2SO4水溶液的裝置。通電后在石墨電極a和b附近分別滴加一滴石蕊溶液。下列實驗現象中正確的是(  ) A.逸出氣體的體積,a電極的小于b電極的 B.一電極逸出無味氣體,另一電極逸出刺激性氣味氣體 C.a電極附近呈紅色,b電極附近呈藍色 D.a

3、電極附近呈藍色,b電極附近呈紅色 D [a、b電極分別為電解池的陰極和陽極,其電極反應分別是4H++4e-===2H2↑和4OH--4e-===O2↑+2H2O,即a電極逸出氣體體積比b電極大。a電極和b電極溶液分別顯堿性和酸性,故可以看到a電極附近呈藍色,b電極附近呈紅色。] 4.在鐵制品上鍍上一定厚度的鋅層,以下電鍍方案中正確的是 (  ) A.鋅作陽極,鍍件作陰極,溶液中含Fe2+ B.鋅作陰極,鍍件作陽極,溶液中含Zn2+ C.鋅作陰極,鍍件作陽極,溶液中含Fe3+ D.鋅作陽極,鍍件作陰極,溶液中含Zn2+ D [在電鍍池中,鍍件作陰極,鍍層金屬作陽極,含鍍層金屬陽離子

4、的溶液作電解質溶液。] 5.為使反應Cu+2H2O===Cu(OH)2↓+H2↑能夠發(fā)生,下列設計方案正確的是(  ) A.用銅片作負極,石墨電極作正極,氯化鈉溶液為電解質溶液構成原電池 B.用銅片作電極,外接直流電源電解硫酸銅溶液 C.用銅片作陽極,鐵片作陰極,電解硫酸鈉溶液 D.用銅片作陰、陽電極,電解稀硫酸 C [該反應為不能自發(fā)進行的氧化還原反應,必須設計為電解池才能發(fā)生。陽極為Cu放電,陰極為H+放電,即用Cu作陽極,電解質溶液中為H2O放電,選項C符合要求。] 6.將一直流電源的正、負極(電極材料為Pt),用玻璃片分別壓在一張用食鹽水、碘化鉀、淀粉溶液和石蕊試液浸透的

5、濾紙上,經過一段時間后,兩極附近濾紙的顏色分別是(  ) A B C D 陽極 藍 白 紅 藍 陰極 白 藍 藍 藍 D [陽極上I-放電生成I2,使淀粉變藍,陰極上H+放電后,使溶液中的 c(H+)<c(OH-),呈堿性,使石蕊顯藍色,故D正確。] 7.如圖裝置分別通電一段時間后,溶液的質量增加的是(  ) D [A項實質是電解水,2H2O2H2↑+O2↑,溶液質量減少;B項電解CuCl2,CuCl2Cu+Cl2↑,溶液質量減少;C項,陽極是活性電極Cu,電極反應Cu-2e-===Cu2+;陰極反應:Cu2++2e-===Cu溶液質量無變化;D項陽

6、極是活性電極Ag,電極反應2Ag-2e-===2Ag+,陰極反應Cu2++2e-===Cu,總反應2Ag+Cu(NO3)22AgNO3+Cu,溶液質量增大。] 8.利用如圖所示裝置模擬電解原理在工業(yè)生產中的應用。下列說法正確的是(  ) A.氯堿工業(yè)中,X電極上的反應式是4OH--4e-===2H2O+O2↑ B.電解精煉銅時,Z溶液中的Cu2+濃度不變 C.在鐵片上鍍銅時,Y是純銅 D.制取金屬鎂時,Z是熔融的氯化鎂 D [X電極連接電源正極是陽極,Y電極連接電源負極是陰極。氯堿工業(yè)中陽極是Cl-放電生成Cl2,A錯誤;電解精煉銅時陽極粗銅溶解,陰極Cu2+放電析出Cu,但是

7、粗銅中含有鋅、鐵、鎳等雜質,使得溶液中Cu2+濃度變小,B項錯誤;鐵片上鍍銅時,陰極應該是鐵片,陽極是純銅,C項錯誤;鎂是活潑金屬,冶煉金屬鎂應該電解熔融氯化鎂,D項正確。] 9.工業(yè)品氫氧化鉀的溶液中含有某些含氧酸根雜質,可用離子交換膜法電解提純。電解槽內裝有陽離子交換膜(只允許陽離子通過),其工作原理如圖所示。 (1)該電解槽的陽極反應式是______________________________________。 (2)通電開始后,陰極附近溶液pH會增大,請簡述原因 ______________________________________________________

8、__________ ______________________________________________________________。 (3)除去雜質后得氫氧化鉀溶液,液體從出口________(填寫“A”或“B”)導出。 解析:(1)陽極是左池,氫氧根放電;(2)H2O電離出的H+放電,同時生成OH-,OH-濃度增大;(3)K+經陽離子交換膜進入右池,右池中H2O電離出的 H+放電,剩下OH-;除去雜質后得到的氫氧化鉀溶液從B口導出。 答案:(1)4OH--4e-===O2↑+2H2O (2)H2O電離出的H+放電,同時生成OH-,OH-濃度增大 (3)B 10.

9、如圖所示中的A為直流電源,B為浸透飽和氯化鈉溶液和酚酞試液的濾紙,C為電鍍槽,接通電路后,發(fā)現B上的c點顯紅色,請?zhí)顚懴铝锌瞻祝? (1)電源A上的a為________極。 (2)濾紙B上發(fā)生的總化學反應方程式為________________________。 (3)欲在電鍍槽中實現在鐵上鍍鋅,接通K,使c、d兩點短路,則電極e上發(fā)生的反應為________,電極f上發(fā)生的反應為________,槽中盛放的電鍍液可以是________溶液或________溶液(只要求填兩種電解質溶液)。 解析:根據c點酚酞變紅,則該極的反應為2H++2e-===H2↑,即該極為陰極,與電源的負極相

10、連,所以a是正極。(2)濾紙B上發(fā)生的總反應方程式為2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH。(3)c、d兩點短路后,e為陽極,反應為Zn-2e-===Zn2+。陰極上鍍鋅,則陰極反應為Zn2++2e-===Zn。電解液用含鍍層離子的電解質,所以可用ZnSO4溶液或Zn(NO3)2溶液等。 答案:(1)正 (2)2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH (3)Zn-2e-===Zn2+ Zn2++2e-===Zn ZnSO4 Zn(NO3)2 [能力提升練] 11.(雙選)用酸性氫氧燃料電池電解苦鹵水(含Cl-、Br-、Na+、Mg2+)的裝置如圖所示(a、b為石墨

11、電極)。下列說法中,正確的是(  ) A.電池工作時正極反應式為O2+2H2O+4e-===4OH- B.電解時,a電極周圍首先放電的是Br-而不是Cl-,說明當其他條件相同時前者的還原性強于后者 C.電解時,電子流動路徑是負極→外電路→陰極→溶液→陽極→正極 D.忽略能量損耗,當電池中消耗0.02 g H2時,b極周圍會產生0.02 g H2 BD [因為酸性氫氧燃料電池,故其正極反應為O2+4H++4e-===2H2O,A錯誤;可利用離子放電順序來判斷離子的還原性強弱,B正確;電子只在導線和電極中流動,C錯誤;據電子守恒,知D正確。] 12.下列敘述中正確的是(  )

12、     圖一       圖二 A.Cu2O是一種半導體材料,基于綠色化學理念設計的制取Cu2O的電解池示意圖如圖一所示,石墨電極上產生氫氣,銅電極發(fā)生氧化反應 B.圖一中當有0.1 mol電子轉移時,有0.1 mol Cu2O生成 C.圖二裝置中發(fā)生反應:Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+,X極是負極,Y極材料可以是銅 D.如圖二,鹽橋的作用是傳遞電荷以維持電荷平衡,Fe3+經過鹽橋進入左側燒杯中 A [根據電解總反應:2Cu+H2O===Cu2O+H2↑可知金屬銅為陽極材料,Cu失電子發(fā)生氧化反應,石墨為陰極材料,陰極上H+得電子生成氫氣,故A正確

13、;2 mol Cu失去2 mol電子生成1 mol Cu2O,所以當有0.1 mol電子轉移時,有0.05 mol Cu2O生成,故B錯誤;已知Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+,則該原電池中Cu失電子作負極,即X為Cu,若Y為銅,會與Fe3+直接反應,故C錯誤;原電池中陽離子向正極移動,鹽橋的作用是傳遞電荷以維持電荷平衡,右側為正極,所以Fe3+在右側燒杯中不向左移動,故D錯誤。] 13.將等物質的量濃度的CuSO4和NaCl等體積混合后,用石墨電極進行電解,電解過程中,溶液pH隨時間t變化的曲線如圖,則下列說法正確的是(  ) A.陽極產物一定是Cl2,陰極產物一定是Cu

14、 B.BC段表示在陰極上是H+放電產生了H2 C.整個過程中陽極先產生Cl2,后產生O2 D.CD段表示陽極上OH-放電破壞了水的電離平衡,產生了H+ C [設CuSO4和NaCl各n mol,電解分3個階段:AB段:陽極:n mol Cl-失n mol電子,陰極:n mol Cu2+得n mol電子,由于Cu2+水解使溶液呈酸性,Cu2+濃度逐漸減小,溶液pH逐漸增大;BC段:陽極:n mol OH-失n mol電子(來源于水的電離),陰極:n mol Cu2+再得n mol電子,由于OH-消耗,溶液中H+濃度增大,溶液的pH迅速減??;CD段:陽極:OH-失去電子,陰極:H+得到電

15、子,開始電解水,溶液中H+濃度逐漸增大,pH減小,選項A,電解開始時,陽極先發(fā)生2Cl--2e-===Cl2↑,后發(fā)生4OH--4e-===2H2O+O2↑,陰極反應先發(fā)生Cu2++2e-===Cu,后發(fā)生2H++2e-===H2↑,故A錯誤;選項B,BC段陽極發(fā)生的電極反應:4OH--4e-===2H2O+O2↑,陰極Cu2+得到電子,生成銅單質,故B錯誤;選項C,陽極先發(fā)生2Cl--2e-===Cl2↑,后發(fā)生4OH--4e-===2H2O+O2↑,故C正確;選項D,CD段發(fā)生2H++2e-===H2↑、4OH--4e-===2H2O+O2↑,即CD段電解的物質是水,故D錯誤。] 14.

16、如圖為電解裝置,X、Y為電極材料,a為電解質溶液。 (1)若a為含有酚酞的KCl溶液,X為Fe,Y為石墨,電解一段時間后:X電極附近可觀察到的實驗現象是________,寫出Y電極的電極反應式________________。 (2)若要實現Cu+H2SO4===CuSO4+H2↑,則Y電極材料是________,寫出X電極的電極反應式__________________________________________________ __________________________________________________________________。 (3)若要利

17、用該裝置在鐵制品表面鍍上一層銀,則a為________,反應前兩電極的質量相等,反應后兩電極質量相差2.16 g則該過程理論上通過電流表的電子數為________。 (4)X、Y均為惰性電極,a為NaOH溶液,電解一段時間后,溶液的pH________(填“增大”“不變”或“減小”),若要使溶液恢復原來的狀態(tài),可往溶液中加入________。 解析:(1)若a為含有酚酞的KCl溶液,X為Fe,Y為石墨,X電極上氫離子得到電子生成氫氣,電極附近溶液中氫氧根離子濃度增大,遇酚酞變紅色;Y電極上氯離子失電子生成氯氣,電極反應是2Cl--2e-===Cl2↑。 (2)要實現Cu+H2SO4===

18、CuSO4+H2↑,需要利用電解原理,Y電極應是銅作陽極,X電極上是氫離子得到電子生成氫氣,陰極電極反應為2H++2e-===H2↑。 (3)利用該裝置在鐵制品表面鍍上一層銀,應使銀作陽極Y,鐵作陰極X,硝酸銀溶液作電解液進行電解完成;反應前兩電極的質量相等,反應后兩電極質量相差2.16 g,依據電子守恒可知,陽極質量減小與陰極質量增加的質量相同,陰極析出銀的質量=陽極溶解減小的銀的質量=1.08 g,析出銀的物質的量==0.01 mol,則該過程理論上通過電流表的電子數為0.01 NA或6.02×1021。 (4)X、Y均為惰性電極,a為NaOH溶液,實質是電解水 ,溶液濃度增大,溶液pH增大;氫氧根離子在陽極上失電子發(fā)生氧化反應,氫離子在陰極得到電子發(fā)生還原反應生成氫氣,故應加入水恢復溶液濃度。 答案:(1)電極表面產生氣體,附近溶液變紅 2Cl--2e-===Cl2↑ (2)Cu 2H++2e-===H2↑ (3)AgNO3溶液 0.01NA或(6.02×1021) (4)增大 H2O

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