化学《选修4》课时作业20.docx

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化学《选修4》课时作业20

课时作业（二十）

1．下列描述中，不符合生产实际的是（　　）

A．电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极

B．电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极

C．电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极

D．在镀件上电镀锌，用锌作阳极

【解析】　电解熔融的氧化铝制取金属铝，用碳作阳极，如果用铁作阳极，则铁失电子而消耗，故A不对；B、C、D符合生产实际，正确。

【答案】　A

2．粗铜中除含有铜以外，还含有少量锌、铁、银，在如图所示的装置中，用纯铜和粗铜分别作为两极进行电解，下列有关叙述中，正确的是（　　）

A．可检测到电解液中有Zn2＋、Fe2＋

B．可检测到电解液中有Fe3＋、Zn2＋、Ag＋

C．电解过程中，溶液中的铜离子浓度保持不变

D．通电一段时间后，取出两极，称得粗铜极减小的质量等于纯铜极增加的质量

【解析】　粗铜上发生反应：

Zn－2e－===Zn2＋，Fe－2e－===Fe2＋，Cu－2e－===Cu2＋；银以单质形式沉积于阳极底部形成阳极泥，纯铜上发生反应：

Cu2－＋2e－===Cu，结合电子守恒可知，溶液中的铜离子浓度略有减小，粗铜极减小的质量不等于纯铜极增加的质量。

【答案】　A

3．电解硫酸铜溶液时，若要达到以下三个要求：

①阳极质量减少　②阴极质量增加　③电解液中c（Cu2＋）基本不变，则可选用的电极是（　　）

A．纯铜作阳极，含锌、银的铜合金作阴极

B．含锌、银的铜合金作阳极，纯铜作阴极

C．纯铁作阳极，纯铜作阴极

D．用石墨作阳极，用惰性电极作阴极

【解析】　根据题目的三个要求，很明显为电镀铜原理，则选择纯铜作阳极就能保证阳极质量减少，阴极质量增加，电解液中c（Cu2＋）基本不变。

【答案】　A

4.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；NaClO和NaCl

B．a为负极，b为正极；NaClO和NaCl

C．a为阳极，b为阴极；HClO和NaCl

D．a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl

【解析】　有关反应有2NaCl＋2H2O

2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，因阳极生成Cl2，阴极生成NaOH，为使二者充分作用，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NaCl、NaClO。

【答案】　B

5．欲在金属表面镀银，应把镀件挂在电镀池的阴极。

下列各组中，选用的阳极金属和电镀液均正确的是（　　）

A．Ag和AgCl溶液B．Ag和AgNO3溶液

C．Pt和Ag2CO3溶液D．Pt和Ag2SO4溶液

【解析】　电镀槽中，要求镀件作阴极，可用镀层金属作阳极，利用其阳极溶解提供镀层金属，也可用惰性电极材料作阳极，镀层金属则由电镀液提供；电镀液通常采用含有镀层金属离子的盐溶液，由于A、C、D中AgCl、Ag2CO3和Ag2SO4均为沉淀，只有B符合要求。

【答案】　B

6．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2∶1

【解析】　解决有关电解问题首先应注意电极材料，在此基础上写出电极反应和总的电解反应式，根据总的电解反应式来分析电解前后的物质变化和溶液浓度变化，分析溶液的pH变化必须注意原溶液的pH情况。

用惰性电极电解AgNO3溶液，总的电极反应式为4AgNO3＋2H2O

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HNO3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＋4HNO3===4AgNO3＋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。

【答案】　D

7．用石墨作电极电解CuCl2和KCl的混合溶液，电解初期阴极和阳极分别析出的物质是（　　）

A．H2、Cl2B．Cu、Cl2

C．H2、O2D．Cu、O2

【解析】　本题考查离子放电顺序，溶液中的离子有Cu2＋、K＋、H＋及Cl－、OH－五种离子，得电子能力Cu2＋>H＋>K＋，失电子能力：

Cl－>OH－，所以电解初期：

阴极：

Cu2＋＋2e－===Cu，阳极：

2Cl－－2e－===Cl2↑，故选B。

【答案】　B

8.某小组为研究电化学原理，设计如图装置。

下列叙述不正确的是（　　）

A．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出

B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为：

Cu2＋＋2e－===Cu

C．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色

D．a和b分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，Cu2＋向铜电极移动

【解析】　a、b不连接，未形成原电池，Cu2＋与Fe在接触面上直接反应，A项正确；a、b用导线连接，铜片作正极，Cu2＋在该电极上得电子，B项正确；a、b连接与否，溶液中的Cu2＋均得电子发生还原反应生成Cu，Fe均失电子发生氧化反应生成Fe2＋，故溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色，C项正确；a与电源正极相连时，Cu片作阳极，Cu2＋向Fe电极移动，D项错误。

【答案】　D

9．如图是电解饱和食盐水（含酚酞）的装置。

有毒气体收集的氯化钠装置省略没有画出，两电极均是惰性电极。

（1）a电极的名称________。

（2）电解过程中观察到的现象：

____________________________

（3）确定N出口的气体最简单的方法是_____________________。

（4）电解的总反应离子方程式为_________________________。

（5）若将b电极换成铁作电极，写出在电解过程中U形管底部出现的现象______________________________。

【解析】　根据电子的流向，可以判断a极的名称，a极连接的是直流电源电子流出的一极，为负极，因此，a极是电解池的阴极；那么b极为阳极，产物为Cl2，检验Cl2的方法是用湿润的淀粉KI试纸；当将b极改为铁电极时，铁失去电子变成阳离子进入溶液，与阴极放出H2后剩余的OH－结合，首先生成Fe（OH）2沉淀，然后转化为Fe（OH）3沉淀。

【答案】　

（1）阴极　

（2）两极均有气泡产生；a极区溶液变成红色；b极液面上气体变为黄绿色；b极区溶液变为浅黄绿色

（3）用湿润的淀粉KI试纸检验，若试纸变蓝，则是Cl2

（4）2Cl－＋2H2O

Cl2↑＋H2↑＋2OH－

（5）底部有白色沉淀产生，很快变为灰绿色，最终变为红褐色

10．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。

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液体出口________（填写“A”或“B”）导出。

【解析】　

（1）、

（2）问主要考查教材的基础知识，应该属于得分的题目，（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－＋2H2O===2AlO

＋3H2↑

（3）①4OH－－4e－===2H2O＋O2↑

②H＋放电，促进水的电离，OH－浓度增大

③B

11．（2014·广东高考）某同学组装了如图所示的电化学装置，电极Ⅰ为Al，其他均为Cu，则（　　）

A．电流方向：

电极Ⅳ→A→电极Ⅰ

B．电极Ⅰ发生还原反应

C．电极Ⅱ逐渐溶解

D．电极Ⅲ的电极反应：

Cu2＋＋2e－===Cu

【解析】　当多个池串联时，两电极材料活泼性相差大的作原电池，其他池作电解池，由此可知图示中左边两池组成原电池，右边组成电解池。

A.电子移动方向：

电极Ⅰ→A→电极Ⅳ，电流方向与电子移动方向相反，A正确。

B.原电池负极在工作中失电子，被氧化，发生氧化反应，B错误。

C.原电池正极为得电子极，铜离子在电极Ⅱ上得电子，生成铜单质，该电极质量逐渐增大，C错误。

D.电解池中阳极为非惰性电极时，电极本身失电子，形成离子进入溶液中，因为电极Ⅱ为正极，因此电极Ⅲ为电解池的阳极，其电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，D错误。

【答案】　A

12．原电池与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①研究的是电解CuCl2溶液，b电极上有红色固体析出

B．装置②研究的是金属的吸氧腐蚀，Fe上的反应为Fe－2e－===Fe2＋

C．装置③研究的是电解饱和食盐水，B电极发生的反应：

2Cl－－2e－===Cl2↑

D．三个装置中涉及的主要反应都是氧化还原反应

【解析】　装置②中右边导气管中液面上升，说明左边大试管中氧气减少，B选项正确；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。

【答案】　C

13．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，反应的化学方程式为：

KI＋3H2O

KIO3＋3H2↑。

下列有关说法中不正确的是（　　）

A．电解时，石墨作阳极，不锈钢作阴极

B．电解时的阳极电极反应式：

I－－6e－＋3H2O===IO

＋6H＋

C．当电解过程中转移3mole－时，理论上可制得KIO3107g

D．电解一段时间后，电解质溶液的pH变小

【解析】　不锈钢不属于惰性电极，作阴极时不发生反应，A选项正确；由总反应方程式可知，B选项正确；生成1mol（214g）KIO3转移6mol电子，C选项正确；由电池反应方程式可知溶液pH不变，D选项错误。

【答案】　D

14．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－＋2H2O===4OH－

B．通电过程中烧杯内产生可以吸附悬浮物的Fe（OH）3

C．通电过程中会产生气泡，把悬浮物带到水面形成浮渣弃去

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】　A项中阴极H2O电离出的H＋得电子，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑。

【答案】　A

15．工业上处理含Cr2O

的酸性工业废水常用以下方法：

①往工业废水里加入适量的NaCl，搅拌均匀；②用Fe为电极进行电解，经过一段时间有Cr（OH）3和Fe（OH）3沉淀产生；③过滤回收沉淀，废水达到排放标准。

试回答：

（1）电解时的电极反应：

阳极_______________________，

阴极______________________。

（2）Cr2O

转变成Cr3＋的离子反应方程式：

____________________

______________________________________________________。

（3）电解过程中Cr（OH）3、Fe（OH）3沉淀是怎样产生的？

_______________________________________________________

_______________________________________________________

_______________________________________________________

（4）能否用Cu电极来代替Fe电极？

________（填“能”或“不能”），理由是__________________________________________。

【解析】　由于Cr6＋的化合物毒性远高于Cr3＋化合物，故通过电解将Cr6＋转化为Cr3＋，对废水进行处理是电化学知识在实际生活中的具体应用。

在处理有关问题时，应注意思维的有序性：

首先应考虑溶液中阴阳离子在外电场作用下的定向迁移；然后再考虑阴阳两极按放电顺序可能发生的电极反应。

阴极：

2H＋＋2e－===H2↑，阳极：

Fe－2e－===Fe2＋，产生的Fe2＋在向阴极迁移的过程中与向阳极移动的Cr2O

相遇，发生氧化还原反应：

6Fe2＋＋Cr2O

＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O，使Cr2O

转化为Cr3＋，同时Fe2＋也转化为Fe3＋。

在以上电解的阴极反应及Fe2＋与Cr2O

的氧化还原反应中都消耗了大量的H＋，溶液的pH不断变大，有利于Fe3＋、Cr3＋生成相应的Fe（OH）3、Cr（OH）3沉淀。

若将Fe电极改成为Cu电极，由于产生的Cu2＋不具有还原性，不能将Cr2O

转化为毒性较低的Cr3＋，显然是不行的。

【答案】　

（1）Fe－2e－===Fe2＋　2H＋＋2e－===H2↑

（2）6Fe2＋＋Cr2O

＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O

（3）在阴极反应及Cr2O

与Fe2＋反应过程中，将消耗大量的H＋，使溶液pH上升，促使Fe3＋、Cr3＋水解并最终转化为Fe（OH）3、Cr（OH）3沉淀

（4）不能　因为阴极产生的Cu2＋，不能使Cr2O

还原到低价

16．按照下图接通线路，反应一段时间后，回答下列问题（假设所提供的电能可以保证电解反应的顺利进行）：

（1）U形管内可观察到________，写出有关反应的化学方程式：

__________________________________________________________。

（2）在小烧杯a、b中分别产生什么现象？

___________________________________________________________

______________________________________________________。

（3）如果小烧杯中有0.508g碘析出，那么烧杯c中负极的质量减轻________g。

【解析】　图中左图是原电池，锌为负极，铂为正极，所以U形管的左边电极为电解池的阳极，右边电极为阴极，电解KCl溶液：

2KCl＋2H2O

2KOH＋H2↑＋Cl2↑，左边产生氯气，使淀粉KI溶液变蓝，U形管右边酚酞溶液变红，0.508g碘的物质的量为0.002mol，所以烧杯中减少的锌的物质的量为0.002mol，质量为0.13g。

【答案】　

（1）两极上均有气泡产生，U形管右边酚酞溶液变红　2KCl＋2H2O

2KOH＋H2↑＋Cl2↑

（2）a烧杯中溶液变为蓝色，b烧杯中有无色气泡产生

（3）0.13