人教版高中化学选择性必修1化学反应原理第四章第二节第2课时电解原理的应用习题含答案
展开第2课时 电解原理的应用
A级 必备知识基础练
1.如图是工业电解饱和食盐水的装置示意图,下列有关说法不正确的是( )
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.该装置是将电能转化为化学能
2.用石墨棒作阳极、铁棒作阴极电解熔融的氯化钠,下列说法正确的是( )
A.石墨棒周围有大量的Na+
B.铁棒质量增加
C.电子通过熔融电解质由石墨棒流向铁棒
D.阴极发生氧化反应
3.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;消毒液主要成分为NaClO和NaCl
B.a为负极,b为正极;消毒液主要成分为NaClO和NaCl
C.a为阳极,b为阴极;消毒液主要成分为HClO和NaCl
D.a为阴极,b为阳极;消毒液主要成分为HClO和NaCl
4.关于镀铜和电解精炼铜,下列说法正确的是 ( )
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
5.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
6.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
7.Cu2O是一种半导体材料,基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如图所示,电解总反应为2Cu+H2OCu2O+H2↑。下列说法正确的是( )
A.石墨电极上产生氢气
B.铜电极发生还原反应
C.铜电极接直流电源的负极
D.当有0.1 mol电子转移时,有0.1 mol Cu2O生成
B级 关键能力提升练
以下选择题中有一个或两个选项符合题目要求
8.在水中加入等物质的量的Ag+、Pb2+、Na+、S、N、Cl-,将该溶液放在用惰性电极材料作电极的电解槽中,通电片刻,则氧化产物与还原产物的质量比为( )
A.35.5∶108 B.16∶207
C.8∶1 D.108∶35.5
9.观察下列几个装置示意图,有关叙述正确的是 ( )
A.装置①中阴极上析出红色固体
B.装置②的待镀铁制品应与电源正极相连
C.装置③闭合电键后,外电路电子由a极流向b极
D.装置④的离子交换膜允许阳离子、阴离子、水分子自由通过
10.金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量铁、锌、铜、铂等杂质,可用电解法制备高纯度的镍,下列叙述正确的是(已知:氧化性:Fe2+<Ni2+<Cu2+)( )
A.阳极发生还原反应,其电极反应式:Ni2++2e-Ni
B.电解过程中,阳极质量的减少与阴极质量的增加相等
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的金属有铜和铂,没有锌、铁、镍
11.用如图所示装置(熔融CaF2-CaO作电解质)获得金属钙,并用钙还原TiO2制备金属钛。下列说法正确的是( )
A.电解过程中,Ca2+向阳极移动
B.阳极的电极反应式为C+2O2--4e-CO2↑
C.在制备金属钛前后,整套装置中CaO的总量不变
D.若用铅酸蓄电池作该装置的供电电源,“+”接线柱连接的是Pb电极
C级 学科素养拔高练
12.如图装置所示,C、D、E、F、X、Y都是惰性电极,甲、乙装置中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前、后溶液体积不变),A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后,F电极附近呈红色。
请回答:
(1)B极是电源的 ,一段时间后,甲装置中溶液颜色 ,丁装置中X电极附近的颜色逐渐变浅,Y电极附近的颜色逐渐变深,这表明 ,在电场作用下向Y电极移动。
(2)若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时,对应单质的物质的量之比为 。
(3)现用丙装置给铜件镀银,则H应该是 (填“镀层金属”或“镀件”),电镀液是 溶液。常温下,当乙装置中溶液的pH是13时(此时乙溶液体积为500 mL),丙装置中镀件上析出银的质量为 ,甲装置中溶液的pH (填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)若将C电极换为铁,其他装置都不变,则甲装置中发生的总反应的离子方程式是 。
第2课时 电解原理的应用
1.C 由题图看出①处为电解池的阳极产生氯气,②处为电解池的阴极产生氢气,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,能防止氯气与碱反应,且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-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-,C错误;电解装置是将电能转化为化学能的装置,D正确。
2.B 阴离子移向阳极(石墨棒),发生氧化反应2Cl--2e-Cl2↑,阳离子移向阴极,发生还原反应2Na++2e-2Na,A、D项错误,B项正确;电子不能通过熔融电解质,熔融电解质是由于其内部自由移动的离子定向移动而导电的,C项错误。
3.B 制取消毒液的有关反应有2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,Cl2+2NaOHNaCl+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。
4.D A项,电镀时镀件作阴极;B项,电解精炼铜时电解液成分改变;C项,电解精炼铜时,若有比铜活泼的金属杂质,如锌,则阳极还会发生Zn-2e-Zn2+的反应。
5.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。将电源反接,开始时铜牌表面的Ag溶解,当反应一段时间,内部的Cu暴露出来后,则阳极上Cu溶解,因此铜牌不可能恢复如初。
6.D 电解精炼铜时,粗铜应作阳极,纯铜作阴极,故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,故B错误;粗铜连接电源的正极,发生氧化反应,故C错误;金属的活动性顺序为Zn>Fe>Cu>Ag>Pt,因此Ag、Pt不会放电,以单质形式在阳极附近沉积下来,故D正确。
7.A 由电解总反应可知,Cu参加了反应,所以Cu作电解池的阳极,发生氧化反应;石墨作阴极,电极反应为2H2O+2e-2OH-+H2↑,A选项正确,B选项错误;Cu为阳极,与电源的正极相连,C选项错误;阳极反应为2Cu+2OH--2e-Cu2O+H2O,当有0.1 mol电子转移时,有0.05 mol Cu2O生成,D选项错误。
8.C 加入等物质的量的Ag+、Pb2+、Na+、S、N、Cl-,将有氯化银、硫酸铅沉淀生成,此时所得的溶液为硝酸钠溶液。电解该溶液的实质是电解水,阳极发生氧化反应得到氧气,电极反应为2H2O-4e-O2↑+4H+,阴极发生还原反应得到氢气,电极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-,根据电子守恒得氧化产物(O2)与还原产物(H2)的物质的量之比为1∶2,则质量比为8∶1,C项正确。
9.AC 装置①中阳极上Cl-放电生成Cl2,阴极Cu2+放电生成Cu,故A正确;装置②是电镀装置,待镀铁制品作阴极,应与电源负极相连,故B错误;装置③闭合电键后,a极是负极,因此外电路电子由a极流向b极,故C正确;装置④的离子交换膜只允许阳离子自由通过,故D错误。
10.D 电解精炼镍时,粗镍作阳极,纯镍作阴极,电解质溶液中含有Ni2+,则阳极发生氧化反应,电极反应式为Zn-2e-Zn2+,Fe-2e-Fe2+,Ni-2e-Ni2+,阴极电极反应式为Ni2++2e-Ni,因此,电解过程中阳极减少的质量不等于阴极增加的质量,电解后,溶液中存在的金属阳离子有Fe2+、Ni2+、Zn2+,电解槽底部的阳极泥中的金属只有铜和铂,没有锌、铁、镍。
11.BC 根据电解原理,阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动,故A错误;根据装置示意图,阳极上石墨失去电子转化成CO2,电极反应式为C+2O2--4e-CO2↑,故B正确;阴极的电极反应式为Ca2++2e-Ca,然后用Ca还原TiO2,反应的化学方程式为2Ca+TiO2Ti+2CaO,因此整套装置中,CaO的总量不变,故C正确;铅酸蓄电池中,Pb作负极,PbO2作正极,因此“+”接线柱连接的是PbO2电极,故D错误。
12.答案 (1)负极 逐渐变浅 氢氧化铁胶体粒子带正电荷
(2)1∶2∶2∶2
(3)镀件 AgNO3(合理即可) 5.4 g 变小
(4)Fe+Cu2+Cu+Fe2+
解析 (1)将直流电源接通后,F电极附近呈红色,说明F电极是阴极,E电极是阳极,则A为电源正极,B为电源负极。甲装置中因Cu2+放电使溶液颜色变浅。丁装置中Y电极附近颜色变深,说明Fe(OH)3胶体粒子向阴极移动,即Fe(OH)3胶体粒子带正电荷。
(2)C、D、E、F的电极产物分别为O2、Cu、Cl2、H2,由于电路中通过的电量相等,因此其物质的量之比为1∶2∶2∶2。
(3)乙装置中溶液pH=13,生成的n(NaOH)=0.1 mol·L-1×0.5 L=0.05 mol,电路中通过的电子的物质的量为0.05 mol,所以丙装置中镀件上析出银的质量为0.05 mol×108 g·mol-1=5.4 g。
(4)当活泼金属作阳极时,金属先于溶液中的阴离子放电而溶解,故甲装置中发生的总反应的离子方程式为Fe+Cu2+Fe2++Cu。
