化学第四章电化学基础第3节电解池作业含解析新人教版选修4

化学第四章电化学基础第3节电解池作业含解析新人教版选修4

电解池 ‎1．下列关于电解池的叙述中，正确的是(　　)‎ A．电解池中的闭合回路仅是由电子的定向移动形成的 B．金属导线中，电子从电源的负极流向电解池的阳极，从电解池的阴极流向电源的正极 C．在电解质溶液中，阴离子向阴极移动，阳离子向阳极移动 D．相同时间内，阳离子在阴极上得到电子与阴离子在阳极上失去电子的总数相等 答案　D 解析　电解池的电解质溶液中离子定向移动形成电流，故A项错误；电解池中的电子流向是由电源的负极流向电解池的阴极，从电解池的阳极流回电源的正极，故B项错误；在电解质溶液中，阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动，故C项错误。‎ ‎2．下列说法错误的是(　　)‎ A．电解质的导电过程是化学变化，而金属的导电是物理变化 B．电解质溶液导电的过程，就是电解质被电解的过程 C．电解质在任何条件下均可以导电 D．电解质溶液导电过程中一定有新物质生成 答案　C 解析　电解质导电的过程就是被电解的过程，电解过程发生氧化还原反应，一定有新物质生成，所以是化学变化；而金属导电是靠自由电子的定向移动，无新物质生成，是物理变化，故A、B、D三项正确。电解质只有存在自由移动的离子时，才有可能导电，C错误。‎ ‎3．下图中能验证饱和食盐水(含酚酞)电解产物的装置是(下列各图中的电极均为惰性电极)(　　)‎ 答案　D 解析　电解饱和食盐水时，阳极产物是Cl2，阴极产物是H2、NaOH，‎ - 5 -‎ 根据图中的电子流向先确定装置中电源的正、负极，从而确定电解池的阴、阳极，然后判断电极产物以及检验方法，D项符合题意。‎ ‎4．用惰性电极实现电解，下列说法正确的是(　　)‎ A．电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变 B．电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH－，故溶液pH减小 C．电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2‎ D．电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1‎ 答案　D 解析　电解稀H2SO4，实质是电解水，因溶剂减少，H2SO4浓度将增大，故溶液的pH变小；电解稀NaOH溶液，虽然OH－在阳极放电，但H＋同时也在阴极放电，其实质同样是电解水，溶液的浓度也将变大，故溶液的pH变大；电解Na2SO4溶液，其实质也是电解水，在阴极和阳极分别析出H2和O2，二者的物质的量之比为2∶1；电解CuCl2溶液，在阴、阳两极上分别析出Cu和Cl2，二者的物质的量之比为1∶1。‎ ‎　酸、碱、盐溶液的电解规律 ‎(1)电极材料 惰性电极：Pt、Au、石墨等。‎ 活性电极：除Pt、Au等外的金属。‎ ‎(2)电极反应规律 ‎①阴极：无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。阳离子放电顺序：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋。‎ ‎②阳极：首先看电极，如果是活性电极，则电极材料失去电子，被溶解，如果是惰性电极，根据阴离子的放电顺序加以判断。阴离子的放电顺序：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－。‎ ‎5．将等物质的量的K2SO4、NaCl、Ba(NO3)2、AgNO3混合均匀后，置于指定容器中，加入足量的水，搅拌、静置、过滤。取滤液，用铂电极电解一段时间，则两极区析出的氧化产物与还原产物的质量比约为 (　　)‎ A．35．5∶108 B．108∶35．5‎ C．8∶1 D．1∶2‎ 答案　C 解析　将等物质的量的K2SO4、NaCl、Ba(NO3)2、AgNO3混合均匀后，置于指定容器中，加入足量的水，发生反应：K2SO4＋Ba(NO3)2===BaSO4↓＋2KNO3，AgNO3＋NaCl===AgCl↓＋NaNO3，搅拌、静置、过滤，滤液为KNO3和NaNO3溶液，电解时发生反应：2H2O2H2↑＋O2↑，氧化产物为O2，还原产物为H2，两极区析出的氧化产物与还原产物的质量比约为32∶(2×2)＝8∶1。‎ - 5 -‎ ‎6．用惰性电极电解下列溶液一段时间后再加入一定量的某种物质(方括号内物质)，能够使溶液恢复到原来的成分和浓度的是(　　)‎ A．AgNO3[AgNO3] B．NaOH[H2O]‎ C．KCl[KCl] D．CuSO4[Cu(OH)2]‎ 答案　B 解析　AgNO3应加入一定量的Ag2O，NaOH应加入一定量的H2O，KCl应加入一定量的HCl，CuSO4应加入一定量的CuO，才能够使溶剂恢复到原来的成分和浓度。故选B项。‎ ‎7．利用如图所示装置可以在铜牌表面电镀一层银。下列有关说法正确的是(　　)‎ A．通电后，Ag＋向阳极移动 B．银片与电源负极相连 C．该电解池的阴极反应可表示为Ag＋＋e－===Ag D．当电镀一段时间后，将电源反接，铜牌可恢复如初 答案　C 解析　铜牌上镀银，银片为阳极，Ag＋向阴极移动，阴极反应为Ag＋＋e－===Ag。将电源反接，阳极上Cu、Ag均会溶解，铜牌不可能恢复如初。‎ ‎　电镀与电解精炼铜 ‎(1)电解精炼铜，粗铜中含有的Zn、Fe、Ni等活泼金属失去电子，变成金属阳离子进入溶液，活泼性小于铜的杂质以阳极泥的形式沉积。电解过程中电解质溶液中的Cu2＋浓度会逐渐减小。‎ ‎(2)电镀的特点：一多、一少、一不变。一多指阴极上有镀层金属沉积，一少指阳极上有镀层金属溶解；一不变指电镀液浓度不变。‎ ‎8．用硫酸铜溶液作电解液，对含有Fe、Zn、Ag杂质的粗铜进行电解精炼。电解过程中，在相同时间内，下列说法正确的是(　　)‎ A．阴、阳两极上转移的电子数一定相等 B．阴、阳两极的质量变化量一定相等 C．阳极溶解的铜的质量比阴极析出的铜的质量大 D．电解质溶液的组成始终保持不变 答案　A 解析　根据得失电子守恒可知，电解过程中阴、阳两极上转移的电子数一定相等，A项正确；电解精炼时，阳极上Zn、Fe优先放电，而Ag成为阳极泥，阴极仅发生反应Cu2＋＋2e－‎ - 5 -‎ ‎===Cu，所以阴、阳两极的质量变化量不一定相等，阳极溶解的铜的质量比阴极析出的铜的质量小，故B、C两项错误；电解质溶液中会引入Zn2＋、Fe2＋等，故D项错误。‎ ‎9．用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积比为3∶1的CuSO4溶液和NaCl溶液的混合溶液，不可能发生的反应是(　　)‎ A．2Cu2＋＋2H2O2Cu＋4H＋＋O2↑‎ B．Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑‎ C．2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑‎ D．2H2O2H2↑＋O2↑‎ 答案　C 解析　由n(CuSO4)∶n(NaCl)＝3∶1得n(Cu2＋)∶n(Cl－)＝3∶1，由于阴离子的放电顺序为Cl－>OH－>SO，阳离子的放电顺序为Cu2＋>H＋>Na＋，故该电解过程分为三个阶段。第一阶段，电解CuCl2溶液：Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑。第二阶段，电解CuSO4溶液：2Cu2＋＋2H2O2Cu＋4H＋＋O2↑。第三阶段，电解水：2H2O2H2↑＋O2↑。‎ ‎10．电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法，保持污水的pH在5．0～6．0之间，通过电解生成Fe(OH)3沉淀。Fe(OH)3有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用。阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去(或撇掉)浮渣层，即起到了浮选净化的作用。某科研小组用电浮选凝聚法处理污水，设计如图所示装置。‎ ‎(1)实验时若污水中离子浓度较小，则导电能力较差，产生气泡速率缓慢，无法使悬浮物形成浮渣。此时，应向污水中加入适量的________(填序号)。‎ A．BaSO4 B．CH3CH2OH C．Na2SO4 D．NaOH ‎(2)电解池阳极发生了两个电极反应，其中一个反应生成一种无色气体，则阳极的电极反应式分别是：Ⅰ．______________________；Ⅱ．__________________________________。‎ ‎(3)电极反应Ⅰ和Ⅱ的生成物反应得到Fe(OH)3沉淀的离子方程式是__________________________________________。‎ ‎(4)该燃料电池以熔融碳酸盐为电解质，CH4‎ - 5 -‎ 为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料作电极。为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定，电池工作时必须有部分A物质参加循环。A物质的化学式是________。‎ 答案　(1)C ‎(2)Fe－2e－===Fe2＋　2H2O－4e－===4H＋＋O2↑‎ ‎(3)4Fe2＋＋10H2O＋O2===4Fe(OH)3↓＋8H＋‎ ‎(4)CO2‎ 解析　(1)为了增强溶液的导电性，可选用易溶的强电解质，排除A和B，考虑到题中要求电解时保持污水的pH在5．0～6．0之间，因此不能添加NaOH。‎ ‎(2)电解时铁作阳极，因此主要发生反应：Fe－2e－===Fe2＋，同时也发生副反应，即溶液中的水电离出的OH－失电子，被氧化成O2。‎ ‎(3)根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒即可得离子方程式。‎ ‎(4)由于原电池的负极有水生成，所以负极必有CO参加反应，同时根据碳元素守恒可知A必为CO2，负极反应式可表示为CH4＋4CO－8e－===5CO2＋2H2O。‎ - 5 -‎