高中化学课后提升作业二十二43电解池2新人教版.docx

1、高中化学课后提升作业二十二43电解池2新人教版课后提升作业 二十二电解原理的应用(45分钟100分)一、选择题(本题包括8小题,每小题6分,共48分)1.如图中X、Y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板处有无色无味气体放出,符合这一情况的是()a电极b电极X电极溶液A锌石墨负极CuSO4B石墨石墨负极NaOHC银铁正极AgNO3D铜石墨负极CuCl2【解析】选A。通电后发现a极板质量增加,所以金属阳离子在a极上得电子,a极是阴极,溶液中金属元素在金属活动性顺序中处于氢元素后边;b极是阳极,b极板处有无色无味气体放出,即溶液中氢氧根离子放电生成氧气,电极材料必须是不活泼的非金属

2、,电解质溶液中的阴离子必须是氢氧根离子或含氧酸根离子。A.该选项符合条件,故正确;B.电解质溶液中金属阳离子在氢元素前边,故错误;C.铁是活泼金属,作阳极失电子,所以在b极板处得不到氧气,故错误;D.电解质溶液中氯离子失电子,在b极板处得到有刺激性气味的气体,与题意不符,故错误。2.(2015四川高考)用如图所示装置除去含CN-、Cl-废水中的CN-时,控制溶液pH为910,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:Cl-+2OH-2e-ClO-+H2OC.阴极的电极反应式:2H2O+2e-H2+2OH-D.除去CN

3、-的反应:2CN-+5ClO-+2H+N2+2CO2+5Cl-+H2O【解析】选D。A选项石墨作阳极,为惰性电极,由溶液中的Cl-放电,电极反应式:Cl-+2OH-2e-ClO-+H2O,铁作阴极,在碱性环境下发生2H2O+2e-H2+2OH-,故A、B、C正确;D选项pH为910的碱性溶液不可能是H+参加反应,离子反应应为2CN-+5ClO-+H2ON2+2CO2+5Cl-+2OH-。【补偿训练】电解装置如图所示,电解槽内装有KI及淀粉溶液,中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电,发现左侧溶液变蓝色,一段时间后,蓝色逐渐变浅。已知:3I2+6OH-I+5I-+3H2O下列说法不正确的是(

4、)A.右侧发生的电极反应式:2H2O+2e-H2+2OH-B.电解结束时,右侧溶液中含有IC.电解槽内发生反应的总化学方程式:KI+3H2OKIO3+3H2D.如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜,电解槽内发生的总化学反应不变【解析】选D。电解时左侧溶液变蓝,说明反应中I-I2,则电极反应为2I-2e-I2,该极为阳极。右侧电极为阴极,发生还原反应,则应该是水放电生成H2,电极反应为2H2O+2e-H2+2OH-,A说法正确。电解过程中阴离子OH-可通过阴离子交换膜向阳极移动,因此OH-可从右侧进入左侧,导致单质I2与OH-反应:3I2+6OH-I+5I-+3H2O,因此左侧溶液中产生I,I也可

5、透过阴离子交换膜进入右侧,B说法正确。把两电极反应和I2与OH-的反应合并,可得总反应方程式:KI+3H2OKIO3+3H2,C说法正确。如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜,则右侧产生的OH-不能进入左侧,则不会发生单质I2与OH-的反应,因此电解槽内的化学反应不同,D说法错误。3.(2016洛阳高二检测)用惰性电极电解AgNO3溶液,下列说法不正确的是()A.电解过程中阴极质量不断增加B.电解过程中溶液的pH不断降低C.此时向溶液中加入适量的Ag2O固体可使溶液恢复到电解前的状况D.电解后两极产生的气体体积比为21【解析】选D。用惰性电极电解AgNO3溶液,总的电极反应式为4AgNO3+2H

6、2O 4Ag+O2+4HNO3。可知:阴极上析出Ag,阳极上放出O2,故A正确、D错误;由于生成硝酸溶液,pH应不断降低,B正确;要使溶液恢复电解前的状况,要看加入的物质在溶液中的反应:2Ag2O+4HNO34AgNO3+2H2O;得到的物质恰好是反应掉的物质,可以使溶液恢复电解前的状况,C正确。【补偿训练】(2016厦门高二检测)以石墨为电极分别电解水和饱和食盐水,关于两个电解池反应的说法正确的是()A.阳极反应式相同B.电解结束后所得液体的pH相同C.阴极反应式相同D.通过相同电量时生成的气体总体积相等(同温同压)【解析】选C。A项,以石墨为电极电解水,阳极:4OH-4e-2H2O+O2,

7、以石墨为电极电解饱和食盐水,阳极:2Cl-2e-Cl2,二者阳极电极反应式不同,故A错误;B项,电解水溶液的pH不变,电解饱和氯化钠溶液生成氢氧化钠、氯气和氢气,pH变大,所以电解结束后所得液体的pH不相同,故B错误;C项,以石墨为电极分别电解水和饱和食盐水阴极上都是2H+2e-H2,所以阴极电极反应式相同,故C正确;D项,设转移电子数为4 mol,则依据电解方程式:2H2O2H2+O2,电解水生成3 mol气体;依据电解方程式2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2+H2,电解食盐水生成4 mol气体,故D错误。4.近年来,加“碘”食盐较多的使用了碘酸钾(KIO3),碘酸钾在工业上可用电解法制

8、取。以石墨和不锈钢为电极,以KI溶液为电解液,在一定条件下电解,反应方程式为KI + 3H2OKIO3+ 3H2。下列有关说法正确的是()A.电解时,石墨作阴极,不锈钢作阳极B.电解时,阳极反应是I-6e-+ 3H2OI+ 6H+C.溶液调节至强酸性,对生产有利D.电解前后溶液的pH增大【解析】选B。A.由电解方程式可知:在反应中I-失去电子变为I,因此电解时,石墨作阳极,不锈钢作阴极,A错误;B.由总反应方程式可知:电解时,阳极反应是I-6e-+ 3H2OI+6H+,B正确;C.溶液调节至强酸性,会与不锈钢电极反应,对生产不利,C错误;D.电解反应方程式为KI+3H2OKIO3+ 3H2,反

9、应不断消耗水,但KI是强酸强碱盐,溶液始终呈中性,pH=7,D错误。5.(2016北京海淀区高二检测)电解池在生活和生产中有着广泛应用。下列有关判断中错误的是()A.装置研究的是电解CuCl2溶液,b电极上有红色固体析出B.装置电解一段时间后,要使电解质溶液恢复,可加入适量的CuCl2C.装置研究的是电解饱和食盐水,B电极发生的反应:2Cl-2e-Cl2D.两个装置中涉及的主要反应都是氧化还原反应【解析】选C。由电源正负极可知,B电极为阴极,发生得电子的还原反应,C选项错误。6.(2016海口高二检测)电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法,如图是电解污水的实验装置示意图,实验用污水中主要

10、含有可被吸附的悬浮物(不导电)。下列有关推断明显不合理的是()A.阴极的电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-B.通电过程中烧杯内产生可以吸附悬浮物的Fe(OH)3C.通电过程中会产生气泡,把悬浮物带到水面形成浮渣除去D.如果实验用污水导电性不良,可加入少量Na2SO4固体以增强导电性【解析】选A。A项中阴极H2O电离出的H+得电子,电极反应式为2H2O+2e-2OH-+H2。7.(2016沈阳高二检测)如下图所示是根据图甲的电解池进行电解时某个量(纵坐标x)随时间变化的函数图象(各电解池都用石墨作电极,不考虑电解过程中溶液浓度变化对电极反应的影响),这个量x表示()A.各电解池析出气体的

11、体积B.各电解池阳极质量的增加量C.各电解池阴极质量的增加量D.各电极上放电的离子总数【解析】选C。电解NaCl溶液时阴、阳极都产生气体,电解AgNO3溶液时阴极上产生单质银,电解CuSO4溶液时阴极上产生单质铜,所以随着电解的进行,阴极质量的增加量有如题中图示的变化。8.(2016全国卷)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示,采用惰性电极,ab、cd均为离子交换膜,在直流电场的作用下,两膜中间的Na+和S可通过离子交换膜,而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是()A.通电后中间隔室的S离子向正极迁移,正极区溶液pH增大B.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到

12、NaOH和H2SO4产品C.负极反应为2H2O-4e-O2+4H+,负极区溶液pH降低D.当电路中通过1 mol电子的电量时,会有0.5 mol的O2生成【解析】选B。电解池中阴离子向阳极移动,所以通电后中间隔室的S向正极区迁移,阳极上氢氧根离子放电产生氧气,溶液中氢离子浓度增大,pH减小,A项错误;电解时在负极区生成NaOH,在正极区生成H2SO4,B项正确;阴极反应是氢离子得到电子生成氢气,溶液中氢氧根离子浓度增大,pH升高,C项错误;当电路中通过1 mol电子的电量时,会有0.25 mol的O2生成,D项错误。二、非选择题(本题包括3小题,共52分)9.(17分)(2016三亚高二检测)

13、蓄电池是一种可以反复充电、放电的装置,有一种蓄电池在充电和放电时发生的反应是NiO2+Fe+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2,用该蓄电池电解(阴、阳极均为惰性电极)M(NO3)x溶液时,若此蓄电池工作一段时间后消耗0.36 g水。(1)电解时,电解池的阳极应连接_(填序号)。A.NiO2 B.Fe C.Fe(OH)2 D.Ni(OH)2(2)电解M(NO3)x溶液时某一极质量增至mg,金属M的相对原子质量的计算式为_(用m、x表示)。(3)此蓄电池电解含有0.01 mol CuSO4和0.01 mol NaCl的混合溶液100 mL,转移相同量的电子时,阳极产生气体_L(标准状况),电解

14、后溶液加水稀释至1 L,溶液的pH为_。【解析】(1)电解池的阳极应连原电池的正极,故连NiO2。(2)蓄电池工作时,消耗0.36 g水,通过0.02 mol电子,由得失电子守恒知=0.02,解得M=50mx。(3)通过电子0.02 mol,首先产生0.005 mol Cl2,转移电子的物质的量为0.01 mol,然后发生4OH-4e-2H2O+O2,产生O2:=0.002 5 mol,V气=(0.002 5 mol+0.005 mol)22.4 Lmol-1=0.168 L。产生n(H+)=0.002 5 mol4=0.01 mol,c(H+)=0.01 molL-1,pH=2。答案:(1)

15、A(2)50mx(3)0.168210.(17分)(1)(2016浙江高考节选)研究证实,CO2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇,则生成甲醇的反应发生在_极,该电极反应式是_ _。(2)(2015山东高考节选)利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH可由电解法制备,钴氧化物可通过处理钴渣获得。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_溶液(填化学式),阳极电极反应式为_,电解过程中Li+向_电极迁移(填“A”或“B”)。(3)(2015上海高考节选)氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产

16、品。下图是离子交换膜法电解食盐水的示意图,图中的离子交换膜只允许阳离子通过。完成下列填空:写出电解饱和食盐水的离子方程式:_。离子交换膜的作用为_。精制饱和食盐水从图中_位置补充,氢氧化钠溶液从图中_位置流出。(选填“a”“b”“c”或“d”)【解析】(1)二氧化碳变甲醇,碳元素的化合价降低,得到电子,说明其在阴极反应,其电极反应式为CO2+6H+6e-CH3OH+H2O。(2)B极区产生H2,同时生成LiOH,则B极区电解液为LiOH溶液;电极A为阳极,阳极区电解液为LiCl溶液,根据放电顺序,阳极上Cl-失去电子,则阳极电极反应式为2Cl-2e-Cl2;根据电流方向,电解过程中Li+向B电

17、极迁移。(3)电解饱和食盐水时,溶液中的阳离子H+在阴极得到电子变为H2逸出,使附近的水溶液显碱性,溶液中的阴离子Cl-在阳极失去电子,发生氧化反应,产生Cl2。反应的离子方程式是2Cl-+2H2OCl2+H2+2OH-。图中的离子交换膜只允许阳离子通过,是阳离子交换膜,不能使阴离子通过,这样就可以阻止阴极溶液中的OH-进入阳极室,与氯气发生反应,阻止Cl-进入阴极室,使在阴极区产生的NaOH纯度更高。同时可以阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。随着电解的进行,溶质NaCl不断消耗,所以应该及时补充。精制饱和食盐水从与阳极连接的图中a位置补充,由于阴极H+不断放电,附近的溶液显碱

18、性,氢氧化钠溶液从图中d位置流出;水不断被消耗,所以从b口不断加入蒸馏水,从c位置流出的是稀NaCl溶液。答案:(1)阴CO2+6H+6e-CH3OH+H2O(2)LiOH2Cl-2e-Cl2B(3)2Cl-+2H2OCl2+H2+2OH-阻止OH-进入阳极室,与Cl2发生副反应:2NaOH+Cl2NaCl+NaClO+H2O阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸ad【补偿训练】(2016开封高二检测)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)工业级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

19、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】(3)中根据电解原理,阳极应是OH-失电子,所以电极反应式为4OH-4e-2H2O+O2,而阴极为H+放电,促进水的电离,使OH-浓度增大,所以pH增大,根据阳离子交换膜的特点,K+可从阳极区进入阴极区和OH-组成KOH,从而可在阴极区得到纯的KOH溶液,故液体应从B口导出。答案:(1)2Al2O3(熔融)4Al+3O2(2)2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2(3)4

20、OH-4e-2H2O+O2H+放电,促进水的电离,OH-浓度增大B11.(18分)(能力挑战题)(2016阳泉高二检测)课题式研究性学习是培养学生创造性思维的良好方法,某研究性学习小组将下列装置如图连接,C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。将电源接通后,向乙中滴入酚酞试液,在F极附近显红色。试回答下列问题:(1)电源A极的名称是_。(2)甲装置中电解反应的总化学方程式:_。(3)如果收集乙装置中产生的气体,两种气体的体积比是_。(4)欲用丙装置给铜镀银,G应该是_(填“铜”或“银”),电镀液的主要成分是_(填化学式)。(5)装置丁中的现象是_。【解析】(1)这是一个串联电解装置,乙中F极出现红

21、色,说明在F极放出H2,生成NaOH,F为阴极,B为负极,A为正极。(2)甲池电解CuSO4溶液:2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4。(3)乙池电解NaCl溶液:2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2+H2,V(Cl2)V(H2)=11。(4)给铜镀银,银应为阳极,铜为阴极,G为银,电镀液为AgNO3溶液。(5)丁装置是进行胶体的电泳实验,Fe(OH)3胶体胶粒带正电荷,通电后向阴极移动,阴极区颜色变深。答案:(1)正极(2)2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4(3)11(4)银AgNO3(5)Y极附近红褐色变深【补偿训练】(2016太原高二检测)如图所示,甲、乙为相

22、互串联的两电解池。(1)甲池若为用电解原理精炼铜的装置,则A电极名称为_极,电极材料是_,电极反应式为_,电解质溶液可以是_。(2)乙池中Fe极电极反应式为_,若在乙池中滴入少量酚酞试液,开始电解一段时间,Fe极附近呈_色。【解析】(1)根据电解池的电极与外接电源的关系,A为阴极,B为阳极,Fe为阴极,C为阳极。因为甲为精炼铜的装置,所以A电极材料是纯铜,电极反应式为Cu2+2e-Cu,电解质溶液用含Cu2+的溶液(如CuSO4溶液)。(2)乙池中Fe电极反应式为2H+2e-H2,在乙池中滴入少量酚酞试液,开始电解一段时间,由于水提供的H+在阴极(Fe)放电,OH-越来越多,铁极附近呈红色。答案:(1)阴纯铜Cu2+2e-Cu含Cu2+的溶液(如CuSO4溶液)(2)2H+2e-H2红