高中化學(xué)人教版化學(xué)反應(yīng)原理第四章電化學(xué)基礎(chǔ)課時(shí)作業(yè)25

課時(shí)作業(yè)25電解原理的應(yīng)用時(shí)間：45分鐘滿分：100分一、選擇題(每小題4分，共48分)1．下列有關(guān)工業(yè)生產(chǎn)的敘述正確的是()A．合成氨生產(chǎn)過程中將NH3液化分離，可加快正反應(yīng)速率，提高N2、H2的轉(zhuǎn)化率B．硫酸工業(yè)中，在接觸室安裝熱交換器是為了利用SO3轉(zhuǎn)化為H2SO4時(shí)放出的熱量C．電解飽和食鹽水制燒堿采用離子交換膜法，可防止陰極室產(chǎn)生的Cl2進(jìn)入陽(yáng)極室D．電解精煉銅時(shí)，同一時(shí)間內(nèi)陽(yáng)極溶解銅的質(zhì)量比陰極析出銅的質(zhì)量小1．解析：本題通過對(duì)工業(yè)合成氨、制硫酸、氯堿工業(yè)、精煉銅相關(guān)知識(shí)的考查，檢查同學(xué)們對(duì)化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)知識(shí)的掌握情況。A項(xiàng)，將NH3液化分離，可提高N2、H2的轉(zhuǎn)化率，但不能加快正反應(yīng)速率；B項(xiàng)，是利用SO2氧化為SO3時(shí)放出的熱來預(yù)熱即將參加反應(yīng)的SO2和O2，使其達(dá)到適宜于反應(yīng)的溫度，還可以冷卻反應(yīng)后生成的氣體；C項(xiàng)，Cl2在陽(yáng)極室產(chǎn)生；D項(xiàng)，由于陽(yáng)極為粗銅，較活潑的雜質(zhì)金屬先溶解，故同一時(shí)間內(nèi)陽(yáng)極溶解銅的質(zhì)量比陰極析出銅的質(zhì)量小。答案：D2．下列描述中，不符合生產(chǎn)實(shí)際的是()A．電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁，用鐵作陽(yáng)極B．電解法精煉粗銅，用純銅作陰極C．電解飽和食鹽水制燒堿，用涂鎳碳鋼網(wǎng)作陰極D．在鍍件上電鍍鋅，用鋅作陽(yáng)極2．解析：本題主要考查同學(xué)們對(duì)電解原理的掌握情況，側(cè)重考查同學(xué)們靈活運(yùn)用知識(shí)，將理論知識(shí)與實(shí)際生活、生產(chǎn)相聯(lián)系的應(yīng)用能力，這是今后高考的命題方向。活潑電極(除C、Pt外的電極稱活潑電極)在陽(yáng)極失電子被氧化，A中鐵放電，不能得到金屬鋁，D中陽(yáng)極鋅放電產(chǎn)生Zn2＋，補(bǔ)充Zn2＋，B、C中陰極不參加反應(yīng)。在深刻理解電解原理的基礎(chǔ)上，熟記電解精煉、電鍍的特點(diǎn)及電解中物質(zhì)的放電順序，是順利解答該類題目的關(guān)鍵。答案：A3．將Fe片和Zn片放在盛有NaCl溶液(其中滴入酚酞)的表面皿中，如圖所示，最先觀察到變紅的區(qū)域是()A．Ⅰ和Ⅲ B．Ⅰ和ⅣC．Ⅱ和Ⅲ D．Ⅱ和Ⅳ3．解析：分析甲、乙兩圖的特點(diǎn)可以判斷出，甲圖是原電池，乙圖是電解池。甲圖中的電極反應(yīng)為：負(fù)極(Zn)：Zn－2e－=Zn2＋，正極(Fe)：O2＋2H2O＋4e－=4OH－，所以甲圖中Ⅰ附近有OH－生成，先變紅；乙圖中Fe為陽(yáng)極：Fe－2e－=Fe2＋，Zn為陰極：2H＋＋2e－=H2↑，H2O電離出的H＋放電變成H2，OH－增多，所以乙中Ⅳ附近先變紅。答案：B4．下列圖示中關(guān)于銅電極的連接錯(cuò)誤的是()15．答案：C5．下列敘述中錯(cuò)誤的是()A．電解池的陽(yáng)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極上發(fā)生還原反應(yīng)B．原電池跟電解池連接后，電子從原電池負(fù)極流向電解池陽(yáng)極C．電鍍時(shí)，電鍍池里的陽(yáng)極材料發(fā)生氧化反應(yīng)D．電解飽和食鹽水時(shí)，陰極得到氫氧化鈉溶液和氫氣5．解析：在電解池中陽(yáng)極上發(fā)生氧化反應(yīng)中，陰極上發(fā)生還原反應(yīng)，所以A正確；原電池跟電解池連接后，電子從原電池負(fù)極流向電解池陰極，因此B錯(cuò)誤；電鍍時(shí)，電鍍池里的陽(yáng)極材料發(fā)生氧化反應(yīng)；電解飽和食鹽水時(shí)，陰極反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑，陰極區(qū)得到氫氧化鈉溶液和氫氣，所以選項(xiàng)C、D正確。答案：B6．在盛有飽和Na2CO3溶液的燒杯中插入惰性電極進(jìn)行電解，若溫度始終不變，則通電一段時(shí)間后，下列說法中不正確的是()A．溶液的pH不變B．溶液中Na2CO3的物質(zhì)的量不變C．Na2CO3溶液的濃度不變，水解程度不變D．溶液中水分子數(shù)與COeq\o\al(2－,3)的比值將不變6．解析：用惰性電極電解飽和Na2CO3溶液時(shí)，其電解實(shí)質(zhì)是水的電解，若溫度始終不變，溶液仍然維持飽和，溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、溶液的pH均不變，但溶質(zhì)、溶劑的質(zhì)量減少，所以選項(xiàng)A、C、D說法正確，選項(xiàng)B說法錯(cuò)誤。答案：B7．化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組在學(xué)習(xí)化學(xué)電源和氯堿工業(yè)相關(guān)知識(shí)后，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。他們?cè)O(shè)計(jì)組裝了如圖所示裝置，已知a為石墨電極；b為鐵電極；c為鋁電極(已除去表面氧化膜)；d為多孔石墨電極，燒杯中是足量飽和食鹽水(滴有酚酞)，連好導(dǎo)線后，電流計(jì)指針發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)。下列判斷正確的是()A．b為負(fù)極，d為陽(yáng)極B．一段時(shí)間后，a和d電極附近溶液變紅C．b電極電極反應(yīng)式為：2Cl－－2e－=Cl2↑D．當(dāng)電解一段時(shí)間，B中出現(xiàn)大量白色沉淀時(shí)，停止實(shí)驗(yàn)，再將A中溶液倒入B中混合，充分振蕩，沉淀全部消失7．解析：右端裝置為原電池，左端裝置為電解池。在右端裝置中，通入O2的電極為電池的正極，其電極反應(yīng)為：O2＋4e－＋2H2O=4OH－，所以在d電極附近，一段時(shí)間后出現(xiàn)紅色，Al為原電池的負(fù)極，Al失去電子生成Al3＋，Al3＋與溶液中的OH－反應(yīng)生成白色Al(OH)3沉淀，電池總反應(yīng)為：4Al＋3O2＋6H2O=4Al(OH)3↓，a與電池的正極相連，故a為電解池的陽(yáng)極，b與電池負(fù)極相連，故b為電解池的陰極，電解飽和NaCl溶液時(shí)，溶液中的Cl－在a極放電生成Cl2，溶液中的H＋在b極放電生成H2、NaOH，根據(jù)得失電子守恒，A中產(chǎn)生的NaOH與B中Al3＋結(jié)合的OH－物質(zhì)的量相等，所以電解一段時(shí)間后，將A、B混合并充分振蕩，Al(OH)3與NaOH反應(yīng)而溶解。綜合上述知選項(xiàng)D正確。答案：D8．如圖乙所示是根據(jù)圖甲的電解池進(jìn)行電解時(shí)，某個(gè)量(縱坐標(biāo)x)隨時(shí)間變化的函數(shù)圖像(各電解池都用石墨作電極，不考慮電解過程中溶液濃度變化對(duì)電極反應(yīng)的影響)，這個(gè)量x表示()A．各電解池析出氣體的體積B．各電解池陽(yáng)極質(zhì)量的增加量C．各電解池陰極質(zhì)量的增加量D．各電極上放電的離子總數(shù)8．解析：電解NaCl溶液時(shí)陰、陽(yáng)極都產(chǎn)生氣體，電解AgNO3溶液時(shí)陰極上產(chǎn)生單質(zhì)銀，電解CuSO4溶液時(shí)陰極上產(chǎn)生單質(zhì)銅，所以隨著電解的進(jìn)行，陰極質(zhì)量的增加量有如題中圖乙所示的變化。答案：C9．下面有關(guān)電化學(xué)的圖示，完全正確的是()9．解析：在Cu－Zn原電池中，Zn為負(fù)極，選項(xiàng)A不正確；電解精煉銅時(shí)粗銅為陽(yáng)極，精銅為陰極，選項(xiàng)B不正確；在鐵上鍍鋅時(shí)，應(yīng)讓鍍層金屬鋅作陽(yáng)極，鍍件鐵作陰極，選項(xiàng)C不正確；電解飽和食鹽水時(shí)陽(yáng)極上產(chǎn)生Cl2，可用淀粉碘化鉀溶液檢驗(yàn)，陰極上產(chǎn)生的H2可用向下排空氣法收集后點(diǎn)燃驗(yàn)證，生成的NaOH用酚酞檢驗(yàn)，選項(xiàng)D正確。答案：D10．電解Na2SO4溶液聯(lián)合生產(chǎn)硫酸和燒堿溶液的裝置如下圖所示，其中陰極和陽(yáng)極均為惰性電極。測(cè)得同溫同壓下，氣體甲與氣體乙的體積比約為12，以下說法正確的是()A．a(chǎn)極與電源的負(fù)極相連B．產(chǎn)物丙為硫酸C．離子交換膜d為陰離子交換膜D．a(chǎn)電極反應(yīng)式：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－10．答案：B11．電解法處理酸性含鉻廢水(主要含有Cr2Oeq\o\al(2－,7))時(shí)，以鐵板作陰、陽(yáng)極，處理過程中存在反應(yīng)Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，最后Cr3＋以Cr(OH)3形式除去，下列說法不正確的是()A．陽(yáng)極反應(yīng)為Fe－2e－=Fe2＋B．電解過程中溶液pH不會(huì)變化C．過程中有Fe(OH)3沉淀生成D．電路中每轉(zhuǎn)移12mol電子，最多有1molCr2Oeq\o\al(2－,7)被還原11．解析：由題意知陽(yáng)極反應(yīng)為Fe－2e－=Fe2＋，陰極反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑，且發(fā)生反應(yīng)Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，H＋濃度減小，溶液的pH會(huì)增大，從而可形成Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀。依據(jù)電極反應(yīng)式和離子方程式知電路中每轉(zhuǎn)移12mol電子，有6molFe被氧化，最多有1molCr2Oeq\o\al(2－,7)被還原。答案：B12．如下圖所示的裝置，C、D、E、F、X、Y都是惰性電極。將電源接通后，向(乙)中滴入酚酞溶液，在F極附近顯紅色。則下列說法正確的是()A．電源B極是正極B．(甲)(乙)裝置的C、D、E、F電極均有單質(zhì)生成，其物質(zhì)的量之比為1221C．欲用(丙)裝置給銅鍍銀，H應(yīng)該是Ag，電鍍液是AgNO3溶液D．裝置(丁)中Y極附近紅褐色變深，說明Fe(OH)3膠粒帶正電荷12．解析：由F極附近顯紅色知其為陰極，則電源B極是負(fù)極，從而知C、D、E、F電極生成的單質(zhì)分別是O2、Cu、Cl2、H2，其物質(zhì)的量之比為1222，欲用(丙)裝置給銅鍍銀，陽(yáng)極G應(yīng)該是Ag；裝置(丁)中Y極是陰極，若附近紅褐色變深，說明Fe(OH)3膠粒帶正電荷。答案：D二、非選擇題(52分)13．(10分)電解原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛的應(yīng)用。如圖表示一個(gè)電解池，裝有電解質(zhì)溶液a；X、Y是兩塊電極板，通過導(dǎo)線與直流電源相連。請(qǐng)回答以下問題：(1)若X、Y都是惰性電極，a是飽和NaCl溶液，實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，同時(shí)在兩邊各滴入幾滴酚酞溶液，則電解池中X極上的電極反應(yīng)式為________。在X極附近觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是________。Y電極上的電極反應(yīng)式為________，檢驗(yàn)該電極反應(yīng)產(chǎn)物的方法是________。(2)如果用電解的方法精煉粗銅，電解質(zhì)溶液a選用CuSO4溶液，則X電極的材料是________，電極反應(yīng)式為________。Y電極的材料是________，電極反應(yīng)式為________(雜質(zhì)發(fā)生的電極反應(yīng)不必寫出)。13．解析：(1)用惰性電極電解飽和食鹽水時(shí)，陽(yáng)極反應(yīng)：2Cl－－2e－=Cl2↑，陰極反應(yīng)：2H＋＋2e－=H2↑。與電源正極相連的為陽(yáng)極，反之為陰極。所以X為陰極，Y為陽(yáng)極。X極在反應(yīng)過程中消耗了H2O電離出的H＋，溶液呈堿性，加入酚酞溶液變成紅色；Y極產(chǎn)生Cl2，能使?jié)駶?rùn)的KI淀粉試紙變?yōu)樗{(lán)色。(2)電解精煉Cu時(shí)，用含雜質(zhì)的Cu為陽(yáng)極，純Cu為陰極。反應(yīng)過程中陽(yáng)極上的Cu以及比Cu活潑的金屬失去電子，成為離子，進(jìn)入溶液，活潑性比Cu差的金屬形成陽(yáng)極泥；在陰極只有Cu2＋能得電子成為單質(zhì)，其他較活潑的金屬對(duì)應(yīng)的離子不能得電子。根據(jù)裝置圖可知X為陰極，Y為陽(yáng)極。所以X電極的材料是純銅，電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－=Cu；Y電極的材料是粗銅，電極反應(yīng)式為Cu－2e－=Cu2＋。答案：(1)2H＋＋2e－=H2↑有氣泡產(chǎn)生，溶液變紅2Cl－－2e－=Cl2↑把濕潤(rùn)的碘化鉀淀粉試紙放在Y電極附近，試紙變藍(lán)色(2)純銅Cu2＋＋2e－=Cu粗銅Cu－2e－=Cu2＋14．(10分)下圖中電極a、b分別為Ag電極和Pt電極，電極c、d都是石墨電極。通電一段時(shí)間后，只在c、d兩極上共收集到336mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體?；卮穑?1)直流電源中，M為________極。(2)Pt電極上生成的物質(zhì)是________，其質(zhì)量為________g。(3)電源輸出的電子，其物質(zhì)的量與電極b、c、d分別生成的物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為2________________________。(4)AgNO3溶液的濃度________，(填“增大”、“減小”或“不變”，下同)，AgNO3溶液的pH________，H2SO4溶液的濃度________，H2SO4溶液的pH________。(5)若H2SO4溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由%變?yōu)?，則原有%的H2SO4溶液為________g。14．解析：由于是串聯(lián)電路，電路中的電流是相等的，兩個(gè)電解池中所消耗的電量相等。電解%的稀硫酸，實(shí)際上是電解其中的水。因此，該電解池反應(yīng)：2H2O=2H2↑＋O2↑，V(H2)V(O2)＝21。據(jù)此可確定d極為陰極，則電源的N極為負(fù)極，M極為正極。在336mL氣體中，V(H2)＝eq\f(2,3)×336mL＝224mL，為mol，V(O2)＝eq\f(1,3)×336mL＝112mL，為mol。說明電路上有mole－，因此在b極(Pt、陰極)產(chǎn)生Ag：×108＝(g)，即mol的Ag。則n(e－)n(Ag)n(O2)n(H2)＝＝22eq\f(1,2)1。由Ag(陽(yáng))電極、Pt(陰)電極和AgNO3溶液組成的電鍍池，在通電一定時(shí)間后，在Pt電極上放電所消耗的溶液中Ag＋的物質(zhì)的量等于Ag電極被氧化給溶液中補(bǔ)充的Ag＋的物質(zhì)的量，因此c(AgNO3)不變，溶液的pH也不變。電解%的H2SO4溶液，由于其中的水發(fā)生電解，因此c(H2SO4)增大，由于c(H＋)增大，故溶液的pH減小。設(shè)原%的H2SO4溶液質(zhì)量為x，電解時(shí)消耗水×18＝g，則：%x＝%(x－g)，解得：x＝g。答案：(1)正(2)Ag(3)2eq\f(1,2)1(4)不變不變?cè)龃鬁p小(5)15．(14分)如圖所示是用石墨和鐵作電極電解飽和食鹽水的裝置，請(qǐng)?zhí)羁眨?1)X的電極名稱是________極，發(fā)生的電極反應(yīng)式為：________，Y極的電極材料是________，檢驗(yàn)X極產(chǎn)物的方法是________。(2)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)時(shí)誤將兩種電極材料接反，導(dǎo)致X極上未收集到預(yù)期產(chǎn)物，一段時(shí)間后又將兩極的連接方式糾正過來，發(fā)現(xiàn)X極附近出現(xiàn)了白色沉淀，此沉淀是________(填化學(xué)式)，其形成原因是______________，該沉淀在空氣中放置，現(xiàn)象是________________。(3)工業(yè)上電解飽和食鹽水的方法之一是將兩個(gè)電極室用離子交換膜隔開(如圖所示)，其目的是________，陽(yáng)極室(A處)加入________，陰極室(B處)加入________，離子交換膜只許________通過。15．解析：與電源正極相接的為電解池的陽(yáng)極，與電源負(fù)極相接的為電解池的陰極，若接反則金屬Fe失去電子，而產(chǎn)生Fe(OH)2沉淀。答案：(1)陽(yáng)2Cl－－2e－=Cl2↑Fe用濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙放在X極附近，若試紙變藍(lán)，說明生成了Cl2(2)Fe(OH)2鐵作陽(yáng)極時(shí)被氧化為Fe2＋，糾正錯(cuò)誤后，這一端又變?yōu)殛帢O，2H＋＋2e－=H2↑，生成的OH－與Fe2＋結(jié)合成Fe(OH)2先變灰綠色，后變紅褐色(3)防止H2與Cl2混合發(fā)生爆炸，防止Cl2與NaOH反應(yīng)生成NaClO，使NaOH不純飽和食鹽水純水(或NaOH稀溶液)Na＋16．(18分)某課外活動(dòng)小組準(zhǔn)備用如下圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?，F(xiàn)有甲、