2024高中化學(xué)第四章電化學(xué)基礎(chǔ)第三節(jié)電解池達(dá)標(biāo)訓(xùn)練含解析新人教版選修4

PAGE6-第三節(jié)電解池1．下列描述不符合生產(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)極解析：電解池的陽(yáng)極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)、陰極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)。電解熔融的Al2O3制Al時(shí)，若用Fe作陽(yáng)極，會(huì)發(fā)生反應(yīng)：Fe－2e－=Fe2＋，F(xiàn)e2＋移動(dòng)到陰極上發(fā)生反應(yīng)：Fe2＋＋2e－=Fe，使得到的Al不純。答案：A2．在電解水制取H2和O2時(shí)，為了增加導(dǎo)電性，經(jīng)常要加入一些電解質(zhì)，最好選用()A．NaCl B．HClC．CuSO4 D．Na2SO4解析：加入NaCl和HCl時(shí)，陽(yáng)極氯離子放電生成氯氣，A、B錯(cuò)誤；加入CuSO4時(shí)，陰極銅離子放電生成Cu，C錯(cuò)誤。答案：D3．電解硫酸銅溶液要達(dá)到如下三個(gè)要求：①陽(yáng)極質(zhì)量減小，②陰極質(zhì)量增加，③電解過程中Cu2＋濃度不變。則可選用的電極是()A．石墨作陽(yáng)極，鐵作陰極B．粗銅(含F(xiàn)e、Ni、Zn)作陽(yáng)極，純銅作陰極C．純銅作陽(yáng)極，鐵作陰極D．鐵作陽(yáng)極，純銅作陰極解析：本題中所述的電解過程實(shí)際就是電鍍過程：陽(yáng)極質(zhì)量削減，必需用金屬電極作陽(yáng)極，則A選項(xiàng)不符合題意；由于Cu2＋的放電實(shí)力比H＋的大，陰極質(zhì)量增加，但是要使Cu2＋濃度不變，則陽(yáng)極必需用純銅，所以選C。答案：C4．在銅片上鍍銀時(shí)，下列敘述錯(cuò)誤的是()①將銅片接在電源的正極②將銀片接在電源的正極③在銅片上發(fā)生的反應(yīng)是Ag＋＋e－=Ag④在銀片上發(fā)生的反應(yīng)是4OH－－4e－=O2↑＋2H2O⑤可用CuSO4溶液作電解質(zhì)溶液⑥可用AgNO3溶液作電解質(zhì)溶液A．①③⑥ B．②③⑥C．①④⑤ D．②③④⑥解析：在銅片上鍍銀時(shí)，銀作陽(yáng)極：Ag－e－=Ag＋，銅作陰極：Ag＋＋e－=Ag；AgNO3溶液作電解質(zhì)溶液。即②③⑥正確，①④⑤錯(cuò)誤。答案：C5．用惰性電極電解下列溶液，電解一段時(shí)間后，陰極質(zhì)量增加，電解液的pH下降的是()A．CuSO4 B．HClC．BaCl2 D．Na2SO4解析：電解硫酸銅屬于放氧生酸，陰極析出Cu，pH下降，A符合題意；電解HCl溶液生成氫氣、氯氣，酸性減弱，B不符合題意；電解BaCl2溶液生成氫氣、氯氣，屬于放氫生堿型，pH增大，C不符合題意；電解Na2SO4溶液生成氫氣、氧氣，pH不變，D不符合題意。答案：A6．某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)燃料電池(如圖所示)，目的是探究氯堿工業(yè)原理和粗銅的精煉原理，其中乙裝置中X為陽(yáng)離子交換膜。甲乙丙依據(jù)要求回答相關(guān)問題：(1)通入氫氣的電極為________(填“正極”或“負(fù)極”)，負(fù)極的電極反應(yīng)式為_____________________________________________。(2)石墨電極為________(填“陽(yáng)極”或“陰極”)，反應(yīng)一段時(shí)間后，在乙裝置中滴入酚酞溶液，________(填“鐵極”或“石墨極”)區(qū)的溶液先變紅。(3)假如粗銅中含有鋅、銀等雜質(zhì)，丙裝置中反應(yīng)一段時(shí)間，硫酸銅溶液濃度將________(填“增大”“減小”或“不變”)。精銅電極上的電極反應(yīng)式為_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)通入氫氣的電極為負(fù)極，由于電解質(zhì)溶液是堿性的，所以該電極反應(yīng)式為H2－2e－＋2OH－=2H2O。(2)由于石墨電極與電源的正極連接，所以石墨電極為陽(yáng)極，反應(yīng)一段時(shí)間后，在乙裝置中滴入酚酞溶液，溶液中的H＋在陰極(Fe電極)放電，破壞了旁邊的水的電離平衡，該區(qū)域的溶液顯堿性，因此鐵極的溶液先變紅。(3)假如粗銅中含有鋅、銀等雜質(zhì)，因?yàn)榇帚~中有活動(dòng)性比Cu強(qiáng)的金屬失去電子，而得到電子的只有Cu2＋，所以丙裝置中反應(yīng)一段時(shí)間，硫酸銅溶液濃度會(huì)減??；精銅電極上的電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－=Cu。答案：(1)負(fù)極H2－2e－＋2OH－=2H2O(2)陽(yáng)極鐵極(3)減小Cu2＋＋2e－=Cu時(shí)間：40分鐘[A級(jí)基礎(chǔ)鞏固]1．金屬鎳有廣泛的用途，粗鎳中含有少量的Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì)，用電解法制備高純度的鎳，下列敘述正確的是()A．陽(yáng)極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為Ni2＋＋2e－=NiB．電解過程中，陽(yáng)極削減的質(zhì)量與陰極增加的質(zhì)量相等C．電解后，溶液中存在的金屬陽(yáng)離子只有Fe2＋和Zn2＋D．電解后，電解槽底部的陽(yáng)極泥中只有Cu和Pt答案：D2．用惰性電極電解下列各物質(zhì)的水溶液時(shí)，發(fā)生的電極反應(yīng)完全相同的是()A．NaOH、H2SO4 B．CuCl2、Cu(NO3)2C．Na2SO4、NaCl D．KNO3、AgNO3解析：用惰性電極電解NaOH、H2SO4的水溶液時(shí)實(shí)質(zhì)均為電解水，電極反應(yīng)均相同，A正確；電解B、C兩組溶液時(shí)，陽(yáng)極反應(yīng)不同，陰極反應(yīng)相同，B、C錯(cuò)誤；電解KNO3、AgNO3兩組溶液，陽(yáng)極反應(yīng)相同，陰極反應(yīng)不同，D錯(cuò)誤。答案：A3．海水提鎂的最終一步是將氯化鎂電解獲得金屬鎂，下列有關(guān)該電解過程的敘述正確的是()A．兩個(gè)電極必需都用惰性電極B．陽(yáng)極可以用金屬電極，陰極必需是惰性電極C．電解熔融狀態(tài)的氯化鎂D．電解氯化鎂的水溶液解析：電解MgCl2獲得金屬鎂，也就是說(shuō)鎂離子須要得電子，假如在水溶液中，水電離的氫離子會(huì)優(yōu)先得電子，因此只能在熔融狀態(tài)下進(jìn)行。在陰極發(fā)生的是鎂離子得到電子的反應(yīng)，對(duì)電極材料沒有要求，在陽(yáng)極上發(fā)生失電子的反應(yīng)，假如運(yùn)用活性電極時(shí)會(huì)優(yōu)先失電子，所以陽(yáng)極必需用惰性電極。答案：C4．用惰性電極電解下列溶液，一段時(shí)間后，加入肯定質(zhì)量的另一種物質(zhì)(中括號(hào)內(nèi))，溶液能與原來(lái)溶液完全一樣的是()A．CuCl2[CuSO4] B．NaOH[NaOH]C．NaCl[HCl] D．CuSO4[Cu(OH)2]解析：電解NaCl溶液放出H2和Cl2，可通入HCl氣體；A項(xiàng)應(yīng)加CuCl2，B項(xiàng)應(yīng)加水，D項(xiàng)應(yīng)加CuO。答案：C5．以10L0.1mol·L－1鉻酸鉀(K2CrO4)溶液為原料，電化學(xué)法制備重鉻酸鉀(K2Cr2O7)的試驗(yàn)裝置如圖所示，下列說(shuō)法不正確的是()A．在陽(yáng)極室，通電后溶液漸漸由黃色變?yōu)槌壬?，是因?yàn)殛?yáng)極區(qū)H＋濃度增大，使平衡2CrOeq\o\al(2－,4)＋2H＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2O向右移動(dòng)B．在陰極室，通電后KOH溶液不斷變濃，并產(chǎn)生氣體H2C．CrOeq\o\al(2－,4)通過離子交換膜從陽(yáng)極區(qū)域遷移到陰極區(qū)域D．電解一段時(shí)間后測(cè)定陽(yáng)極液中K和Cr的物質(zhì)的量之比為d，則此時(shí)鉻酸鉀的轉(zhuǎn)化率為2－d解析：陽(yáng)極電極反應(yīng)為2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，陽(yáng)極區(qū)氫離子濃度增大，A正確；陰極電極反應(yīng)為：2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，通電后KOH溶液不斷變濃，B正確；CrOeq\o\al(2－,4)為陰離子，無(wú)法通過陽(yáng)離子交換膜，C錯(cuò)誤；D中設(shè)加入反應(yīng)容器內(nèi)的K2CrO4為1mol，反應(yīng)過程中有xmolK2CrO4轉(zhuǎn)化為K2Cr2O7，陽(yáng)極區(qū)剩余K2CrO4∶(1－x)mol，n(K)＝2(1－x)mol，n(Cr)＝(1－x)mol，生成的K2Cr2O7eq\f(x,2)mol，n(K)＝xmol，n(Cr)＝xmol，即eq\f(2（1－x）＋x,1－x＋x)＝d，解得x＝2－d，轉(zhuǎn)化率為eq\f(2－d,1)＝2－d，D正確。答案：C6．如圖甲為鋅銅原電池裝置，乙為電解熔融氯化鈉裝置。則下列說(shuō)法正確的是()甲乙A．甲裝置中鋅為負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)，銅為正極，發(fā)生氧化反應(yīng)B．甲裝置鹽橋的作用是使反應(yīng)過程中ZnSO4溶液和CuSO4溶液保持電中性C．乙裝置中鐵極的電極反應(yīng)式為2Na－2e－=2Na＋D．乙裝置中B是氯氣出口，A是鈉出口解析：甲裝置為原電池，Zn為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，Cu為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，A錯(cuò)；乙裝置中鐵為陰極，反應(yīng)式為2Na＋＋2e－=2Na，C錯(cuò)；石墨為陽(yáng)極，反應(yīng)式為2Cl－－2e－=Cl2↑，A是Cl2出口，B是Na出口，C、D錯(cuò)。答案：B[B級(jí)實(shí)力提升]7．用如圖所示的裝置進(jìn)行電解，通電一會(huì)兒，發(fā)覺潮濕的淀粉-KI試紙的C端變?yōu)樗{(lán)色。(1)E為電源的________極，F(xiàn)為電源的________極。(2)A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________________________________________________________________。(3)在B中視察到的現(xiàn)象是____________________________________________________________________________________。(4)D端的電極反應(yīng)式為__________________________。解析：(1)本題實(shí)質(zhì)上是三個(gè)電解裝置串聯(lián)，首先推斷電源的正、負(fù)極，E為負(fù)極，F(xiàn)為正極。(2)A中是以Pt為陽(yáng)極、Fe為陰極，電＋，石墨為陰極，發(fā)生的電極反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑，由于水電離出的H＋放電，所以溶液中的c(OH－)>c(H＋)，故溶液中有氫氧化銅藍(lán)色沉淀生成。(4)D端為陰極，發(fā)生電極反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑。答案：(1)負(fù)正(2)4AgNO3＋2H2Oeq\o(=,\s\up14(電解))4Ag＋4HNO3＋O2↑(3)銅片溶解，石墨電極上有氣體生成，溶液中有藍(lán)色沉淀生成(4)2H＋＋2e－=H2↑8．如圖所示，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)燃料電池并探究氯堿工業(yè)原理和粗銅的精煉原理，其中乙裝置中X為陽(yáng)離子交換膜。請(qǐng)按要求回答相關(guān)問題：甲乙丙(1)甲烷燃料電池負(fù)極反應(yīng)式是_______________________________________________________________________________。(2)石墨(C)極的電極反應(yīng)式為__________________________________________________________________________________。(3)若在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，有2.24L氧氣參與反應(yīng)，則乙裝置中鐵極上生成的氣體體積為________L；丙裝置中陰極析出銅的質(zhì)量為________g。(4)某同學(xué)利用甲烷燃料電池設(shè)計(jì)電解法制取漂白液或Fe(OH)2的試驗(yàn)裝置(如圖所示)。若用于制漂白液，a為電池的________極，電解質(zhì)溶液最好用________；若用于制Fe(OH)2，運(yùn)用硫酸鈉溶液作電解質(zhì)溶液，陽(yáng)極選用________作電極。解析：(1)甲烷在負(fù)極上被氧化。在KOH溶液中甲烷被氧化的產(chǎn)物為碳酸鉀，負(fù)極反應(yīng)式為CH4－8e－＋10OH－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O。(2)鐵極為陰極，則C極為陽(yáng)極，在C極上發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2Cl－－2e－=Cl2↑。(3)n(O2)＝eq\f(2.24L,22.4L·mol－1)＝0.1mol，甲池正極反應(yīng)式為O2＋4e－＋2H2O=4OH－，由電子守恒知，經(jīng)過甲、乙、丙裝置的電子的物質(zhì)的量為0.4mol。乙池中的鐵極與甲池的負(fù)極相連，鐵極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，n(H2)＝eq\f(0.4mol,2)＝0.2mol，V(H2)＝0.2mol×22.4L·mol－1＝4.48L。丙池中精銅為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－=Cu，n(Cu)＝eq\f(0.4mol,2)＝0.2mol，m(Cu)＝0.2mol×64g·mol－1＝12.8g。(4)漂白液的有效成分是次氯酸鹽，制備原理是2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up