1-6-3電解池的工作原理及應用.doc

1-6-3電解池的工作原理及應用(時間：45分鐘分值：100分)基 礎 鞏 固一、選擇題1利用如圖所示裝置模擬電解原理在工業(yè)生產上的應用。下列說法正確的是()A氯堿工業(yè)中，X電極上反應式是4OH4e=2H2OO2B電解精煉銅時，Z溶液中的銅離子濃度不變C在鐵片上鍍銅時，Y是純銅D制取金屬鎂時，Z是熔融的氯化鎂解析氯堿工業(yè)中陽極是氯離子被氧化；電解精煉銅時粗銅溶解，溶液中銅離子濃度變??；鐵片上鍍銅時，陰極應該是鐵片，陽極是純銅。答案D2用鉑作電極電解某種溶液，通電一段時間，溶液的pH變小，并且在陽極得到0.56 L氣體，陰極得到1.12 L氣體(兩種氣體均在相同條件下測定)。由此可知溶液可能是()A稀鹽酸 BKNO3溶液CCuSO4溶液 D稀硫酸解析陽極與陰極產生的氣體體積比為，相當于電解水，pH變小，說明電解了含氧酸。答案D3如下圖，四種裝置中所盛的溶液體積均為200 mL，濃度均為0.6 molL1，工作一段時間后，測得導線上均通過了0.2 mol電子，此時溶液的pH由大到小的順序是()A BC D解析裝置中，2CuSO42H2O2CuO22H2SO4，溶液的pH減??；裝置中，ZnH2SO4=ZnSO4H2，溶液的pH增大但小于7；裝置是在Fe上鍍Zn，ZnCl2溶液的物質的量濃度不變，pH也不變；裝置中，2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2，溶液的pH增大。故裝置中溶液的pH大小關系為。答案C4(2012浙江理綜，10)以鉻酸鉀為原料，電化學法制備重鉻酸鉀的實驗裝置示意圖如下：下列說法不正確的是()A在陰極室，發(fā)生的電極反應為：2H2O2e=2OHH2B在陽極室，通電后溶液逐漸由黃色變?yōu)槌壬且驗殛枠O區(qū)H濃度增大，使平衡2CrO2HCr2OH2O向右移動C該制備過程總反應的化學方程式為：4K2CrO44H2O2K2Cr2O74KOH2H2O2D測定陽極液中K和Cr的含量，若K與Cr的物質的量之比(nK/nCr)為d，則此時鉻酸鉀的轉化率為1解析因放電順序HK，故陰極電極反應式為2H2O2e=H22OH；由于陽極的電極材料是惰性電極，故該電解池的陽極電極反應式為：2H2O4e=O24H，由于反應生成了H，增大了H的濃度，故平衡2CrO(黃色)2HCr2O(橙色)H2O正向移動，溶液顏色由黃色變?yōu)槌壬蔄、B項正確；將上述反應式合并可知C項正確；由總反應方程式4K2CrO44H2O2K2Cr2O74KOH2H2O2和電解裝置可知，電解過程中陽極室的K通過陽離子交換膜進入陰極室，從而生成KOH?，F(xiàn)設K2CrO4的起始物質的量為1 mol，轉化的K2CrO4的物質的量為x，根據(jù)電解方程式可知生成的KOH的物質的量為x，陽極室剩余K物質的量為0 molx，陽極室中Cr的物質的量為1 mol，由題意得：d，解得x(2d)mol，故鉻酸鉀的轉化率為2d，D項不正確。答案D5金屬鎳有廣泛的用途。粗鎳中含有少量鐵、鋅、銅 、鉑等雜質，可用電解法制備高純度的鎳，下列敘述正確的是(已知：氧化性Fe2Ni2Cu2)()A陽極發(fā)生還原反應，其電極反應式：Ni22eNiB電解過程中，陽極質量的減少與陰極質量的增加相等C電解后，溶液中存在的金屬陽離子只有Fe2和Zn2D電解后，電解槽底部的陽極泥中只有Cu和Pt解析用電解法制備高純度的鎳時，用純鎳作陰極，粗鎳作陽極，含Ni2的溶液作電解質溶液。其中陽極反應式：ZnZn22e，F(xiàn)eFe22e，NiNi22e陰極反應：Ni22eNi因此電解過程中，陽極質量的減少和陰極質量的增加并不相等。電解質溶液中存在的陽離子有Zn2、Fe2、Ni2。陽極泥中只有銅和鉑。答案D6取一張濕潤的淀粉KI試紙，將銅圈置于其上，按下圖所示接好電源，然后用鉑筆緩慢作畫，試紙將會呈現(xiàn)出美麗的圖畫來。下列有關說法中錯誤的是()A圖畫的顏色為藍色B實驗結束后，銅圈的質量不變C銅圈附近溶液的pH變小D陽極反應式為2I=I22e解析通電后，銅圈為陰極，鉑筆為陽極，陰極發(fā)生反應：2H2O2e=H22OH；陽極發(fā)生反應：2I=I22e。碘遇淀粉變藍，銅圈附近OH增多，pH變大，故C項錯誤。答案C7(2012福建名校模擬)如圖所示，a、b都是惰性電極，通電一段時間后，a極附近溶液顯紅色。下列說法正確的是()AX是正極，Y是負極Ba是負極，b是正極CCuSO4溶液的pH逐漸減小DCuSO4溶液的pH保持不變解析根據(jù)a極附近溶液顯紅色，可知a為陰極，b為陽極，則X為負極，Y為正極，故A、B錯誤；左池是電鍍池，故硫酸銅溶液的濃度不變，pH保持不變，C錯、D對。答案D8(2012安徽理綜，11)某興趣小組設計如下微型實驗裝置。實驗時，先斷開K2，閉合K1，兩極均有氣泡產生；一段時間后，斷開K1，閉合K2，發(fā)現(xiàn)電流表A指針偏轉。下列有關描述正確的是()A斷開K2，閉合K1時，總反應的離子方程式為：2H2ClCl2H2B斷開K2，閉合K1時，石墨電極附近溶液變紅C斷開K1，閉合K2時，銅電極上的電極反應式為：Cl22e=2ClD斷開K1，閉合K2時，石墨電極作正極解析由題意知， 斷開K2，閉合K1時，兩極均有氣泡產生，則說明銅電極沒有參與反應，則銅電極一定作陰極，石墨電極作陽極，所以總反應的離子方程式為2Cl2H2O=Cl2H22OH，銅電極附近溶液變紅，故A、B項均錯誤；斷開K1，閉合K2時，氯氣在石墨電極上得到電子生成Cl，氫氣在銅電極上失去電子生成氫離子，所以此時石墨電極作正極，銅電極作負極，故C錯誤，D項正確。答案D二、非選擇題 9下列四種裝置中，盛200 mL 0.005 mol/L硫酸銅溶液盛200 mL 0.01 mol/L硫酸盛200 mL氯化鋅溶液盛200 mL氯化鉀溶液(1)上述四種裝置中，為電解池的是_(用編號回答)，裝置中兩電極的電極反應式分別是_(注明電極名稱)；_。(2)用離子方程式回答：通電時裝置中的總反應是_，溶液中可能發(fā)生的副反應是_；(3)工作一段時間后，測得導線上均通過0.002 mol電子，則上述四種裝置中溶液pH最小的是_(用編號回答，鹽的水解和溶液體積變化忽略不計)；(4)若將裝置中的外加電源拆去，用導線將兩個電極連接，則Fe極上發(fā)生的反應是_，C極上發(fā)生的反應是_。解析(1)電解池的標志是有外加電源，是電鍍池，為特殊的電解池，是電解池。(2)裝置中就是惰性電極電解氯化鉀溶液，生成氫氣、氯氣、KOH，其中Cl2與KOH會發(fā)生氧化還原反應。(3)工作一段時間后，溶液呈現(xiàn)酸性，中呈現(xiàn)堿性。通過0.002 mol電子時，中生成H為0.002 mol，H濃度為0.01 mol/L；中消耗H為0.002 mol，剩余H為0.01 mol/L2200103L0.002 mol0.002 mol，同時溶液中的硫酸鋅也會水解；中為氯化鋅溶液，其酸性是由Zn2水解所得，酸性較弱。所以中酸性最強，pH最小。(4)若將裝置中的外加電源拆去，用導線將兩個電極連接，因為氯化鉀溶液是中性溶液，所以裝置就成了電化學腐蝕中的吸氧腐蝕。答案(1)陰極2Cu24e=2Cu、陽極4OH4e=O22H2O(2)Cl2H2OH2Cl22OHCl22OH=ClClOH2O(3)(4)2Fe4e=2Fe2O22H2O4e=4OH10(2010全國)下圖是一個用鉑絲作電極，電解稀的MgSO4溶液的裝置，電解液中加有中性紅指示劑，此時溶液呈紅色。(指示劑的pH變色范圍；6.88.0，酸色紅色，堿色黃色)回答下列問題：(1)下列關于電解過程中電極附近溶液顏色變化的敘述正確的是_(填編號)；A管溶液由紅變黃；B管溶液由紅變黃；A管溶液不變色；B管溶液不變色；(2)寫出A管中發(fā)生反應的反應式：_；(3)寫出B管中發(fā)生反應的反應式：_；(4)檢驗a管中氣體的方法是_；(5)檢驗b管中氣體的方法是_；(6)電解一段時間后，切斷電源，將電解液倒入燒杯內觀察到的現(xiàn)象是_。解析由裝置圖可知A為電解池的陰極，電極反應為：4H4e=2H2；B為電解池的陽極，電極反應為：4OH4e=2H2OO2。根據(jù)放電情況可知A極由于H放電附近顯堿性，指示劑應顯黃色，同時還會發(fā)生反應Mg22OH=Mg(OH)2；B極由于OH放電附近顯酸性，指示劑仍顯本身的顏色紅色。在檢驗H2時利用其可燃性，檢驗O2時用能使帶火星木條能否復燃性進行檢驗。由于該電解池實質是電解水，所以將電解液倒入燒杯后，整個溶液呈中性，故指示劑變紅，Mg(OH)2沉淀會消失。答案(1)(2)2H2e=H2(寫2H2O2e=2OHH2同樣給分)、Mg22OH=Mg(OH)2(3)4OH4e=2H2OO2(寫2H2O4e=4HO2同樣給分)(4)用拇指按住管口，取出試管，靠近火焰，放開拇指，有爆鳴聲，管口有藍色火焰(5)用拇指按住管口，取出試管，放開拇指，將帶有火星的木條伸入試管內會復燃(6)溶液呈紅色，白色沉淀溶解(或大部分溶解)11(2011重慶卷)臭氧是一種強氧化劑，常用于消毒、滅菌等。O3可由臭氧發(fā)生器(原理如下圖)電解稀硫酸制得。圖中陰極為_(填“A”或“B”)，其電極反應式為_。若C處通入O2，則A極的電極反應式為_。若C處不通入O2，D、E處分別收集到xL和yL氣體(標準狀況)，則E處收集的氣體中O3所占的體積分數(shù)為_。(忽略O3的分解)。解析觀察電化學裝置圖知，特殊惰性電極B上產生了氧氣和臭氧，該極失去電子發(fā)生氧化反應作陽極，則特殊惰性電極A為陰極，得電子發(fā)生還原反應，電極反應式為2H2e=H2；若從C處通入氧氣，氧氣將參與反應，陰極生成的將是水，電極反應式為O24H4e=2H2O；設y L混合氣體中臭氧的體積分數(shù)為a，由電子守恒有2xya6y(1a)4，解得a(x2y)/y。答案A2H2e=H2O24H4e=2H2O(x2y)/y12(2012山東理綜，28)工業(yè)上由黃銅礦(主要成分CuFeS2)冶煉銅的主要流程如下： (1)氣體A中的大氣污染物可選用下列試劑中的_吸收。a濃H2SO4 b稀HNO3cNaOH溶液 d氨水(2)用稀H2SO4浸泡熔渣B，取少量所得溶液，滴加KSCN溶液后呈紅色，說明溶液中存在_(填離子符號)，檢驗溶液中還存在Fe2的方法是_(注明試劑、現(xiàn)象)。(3)由泡銅冶煉粗銅的化學反應方程式為_。(4)以CuSO4溶液為電解質溶液進行粗銅(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等雜質)的電解精煉，下列說法正確的是_。a電能全部轉化為化學能b粗銅接電源正極，發(fā)生氧化反應c溶液中Cu2向陽極移動d利用陽極泥可回收Ag、Pt、Au等金屬(5)利用反應2CuO22H2SO4=2CuSO42H2O可制備CuSO4，若將該反應設計為原電池，其正極電極反應式為_。解析(1)觀察流程圖可知，氣體A是SO2，應該用堿性溶液吸收尾氣，c、d項正確。(2)溶液中加入KSCN溶液顯紅色，說明溶液中存在Fe3；若檢驗還存在Fe2，則可以加入酸性KMnO4溶液，如果溶液紫紅色褪去，則說明還含有Fe2。(3)根據(jù)流程圖可知，由泡銅冶煉粗銅的化學方程式是3Cu2O2Al6CuAl2O3。(鋁熱法)(4)在電解精煉中，不可能存在能量的完全轉化，部分電能還可轉化為熱能等，a項錯誤；在電解池中，陽離子應該移向陰極，c項錯誤；b、d正確。(5)根據(jù)所給的原電池反應可知，正極是氧氣發(fā)生還原反應，即O24H4e=2H2O。答案(1)cd(2)Fe3取少量溶液，滴加KMnO4溶液，KMnO4褪色(3)3Cu2O2AlAl2O36Cu(4) bd(5)4HO24e=2H2O能 力 提 升13.某課外活動小組設計了如下圖所示的裝置，調節(jié)滑動變阻器，控制電流強度適中的情況下用其進行緩慢電解NaCl溶液及相關實驗(此時，打開止水夾a，關閉止水夾b)，由于粗心，實驗并未達到預期目的，但也看到了令人很高興的現(xiàn)象。請幫助他們分析并回答下列問題(圖中陽離子交換膜只允許陽離子和水通過)：(1)寫出B裝置中的電極反應式：Pt極_；Fe極_。(2)觀察到A裝置中的現(xiàn)象為：_；_；_。(3)當觀察到A裝置中的現(xiàn)象后，他們關閉止水夾a，打開止水夾b，再觀察C裝置。若無現(xiàn)象，說明理由；若有現(xiàn)象，請寫出有關反應式：_。(4)若想達到電解NaCl溶液的目的，應改進裝置，請?zhí)岢瞿愕囊庖姡篲。解析Pt極是陰極，發(fā)生反應為2H2O2e=2OHH2；Fe極是陽極，發(fā)生反應為Fe2e=Fe2。打開止水夾a、關閉止水夾b時，氫氣進入燒瓶，壓強增大，將氨氣排出，氨氣溶于燒杯中的水引起燒杯中的水倒吸并產生紅色噴泉，燒瓶中液面上升到高于左側導管一定程度后，由于氫氣的產生，液面又逐漸下落至與導管相平，最后燒杯中溶液呈紅色，導管有氣泡逸出。關閉止水夾a、打開止水夾b時，氫氣將U形管中溶液壓入C裝置，發(fā)生反應Fe22OH=Fe(OH)2、4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3。若想達到電解NaCl溶液的目的，應把Fe電極換成C、Pt等惰性電極或將裝置中兩電極調換位置或將電源反接等。答案(1)2H2O2e=2OHH2(或2H2e=H2)Fe2e=Fe2(2)燒杯中的水倒吸并產生紅色噴泉燒瓶中液面上升到高于左側導管一定程度后又逐漸下落至與A中左側導管口相平最后燒杯中溶液呈紅色，導管有氣泡逸出(3)Fe22OH=Fe(OH)2、4F