2020高中化学 电解原理的应用（基础）巩固练习 新人教版选修4

2020高中化学 电解原理的应用（基础）巩固练习 新人教版选修4

电解原理的应用 ‎【巩固练习】‎ 一、选择题 ‎1．氯碱工业中，能穿过阳离子交换膜的是（ ）。‎ ‎ A．Cl－ B．Na+ C．OH－ D．Cl2‎ ‎2．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 ‎3．氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镉镍电池。氢镍电池的总反应式是根据此反应式判断，下列叙述中正确的是（　　）。‎ A．电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大 B．电池放电时，镍元素被氧化 C．电池充电时，氢元素被氧化 D．电池放电时，H2是负极 ‎4．下列叙述中正确的是( )‎ A．用铂电极电解NaOH溶液，一段时间后，溶液中溶质的质量分数不变 B．用电解法精炼粗铜时，粗铜作阴极 C．用惰性电极电解100mL饱和食盐水，生成112mL氢气(标况)时，氢氧根离子浓度约为0.05mol/L(假定溶液体积仍为100mL)‎ D．铜锌原电池工作时，正极从外电路得到电子 ‎5．下列关于离子交换膜电解槽的叙述错误的是（     ）。‎ A．精制饱和食盐水进入阳极室 B．纯水（加少量NaOH）进入阴极室 C．阴极产物为氢氧化钠和氢气 D．电解槽的阳极用金属铁网制成 ‎6．在铁制品上镀一定厚度的锌层，以下方案设计正确的是（　　）。‎ A．锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含有锌离子 B．铁作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子 C．铁作阳极，镀件作阴极，溶液中含有亚铁离子 D．锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子 ‎7．下列过程需要通电后才可进行的是（　　）。 ①电离；②电解；③电镀；④电泳；⑤电化学腐蚀 A．①②③ B．②③④‎ 6‎ C．②④⑤　 D．①②③④⑤‎ ‎8．下列关于电解法精炼粗铜的叙述中不正确的是（　　）。‎ A．粗铜板作阳极，纯铜片作阴极，CuSO4溶液作电解液 B．电解时，阳极发生氧化反应，而阴极发生的反应为：Cu2＋+2e-＝Cu C．粗铜中所含Ni、Fe、Zn等金属杂质，电解后以单质形式沉积槽底，形成阳极泥 D．电解铜的纯度可达99.95%～99.98%‎ ‎9．关于原电池和电解池的叙述正确的是（　　）。‎ A．原电池中失去电子的电极为阴极 B．原电池的负极、电解池的阳极都发生氧化反应 C．原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成 D．电解时电解池的阳极一定是阴离子放电 ‎10．下列叙述正确的是（ ）。‎ ‎ A．在原电池的负极和电解池的阴极上发生的都是氧化反应 ‎ B．实验室用惰性电极电解Na2SO4溶液，阴、阳两极收集到的气体体积之比为1∶2‎ ‎ C．电解稀硫酸溶液，可能发生反应：Cu+H2SO4CuSO4+H2↑‎ ‎ D．在铜的电解精炼过程中，电解质CuSO4溶液中Cu2+浓度始终保持不变 ‎11．关于下列四个装置图的说法，正确的是（ ）。‎ ‎ ‎ ‎ A．①装置中阴极处产生的气体能够使湿润淀粉KI试纸变蓝 ‎ B．②装置中待镀铁制品应与电源正极相连 ‎ C．③装置中电子由b极流向a极 ‎ D．④装置中的离子交换膜可以避免生成的Cl2与NaOH溶液反应 ‎12．右图所示的两个实验装置中，溶液的体积均为300 mL，开始时电解质溶液的浓度均为0.1 mol／L，工作一段时间后，测得导线中均通过0.02 mol电子，若不考虑盐的水解和溶液体积的变化，则下列叙述中正确的是（ ）。‎ ‎ A．溶液的pH变化：①增大，②减小 ‎ B．①为原电池，②为电解池 ‎ C．电极反应式：①中阳极：4OH－－4e－＝2H2O+O2↑，②中负极：2H++2e－＝H2↑‎ ‎ D．产生气体的体积：②＞①‎ 6‎ ‎13．以KCl和ZnCl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是（　　 ） 　　A．未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程 　　B．因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系 　　C．电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率 　　D．镀锌层破损后对铁制品失去保护作用 ‎ 二、非选择题 ‎1．如图所示，当线路接通时，发现M（用石蕊试液浸润过的滤纸）a端显蓝色，b端显红色，且知甲中电极材料是锌、银，乙中电极材料是铂、铜，且乙中两电极不发生变化。填写下列空白：‎ ‎ （1）甲、乙分别是什么装置________、________。‎ ‎ （2）写出A、B、C、D的电极名称以及电极材料和电极反应式________。‎ ‎2．某课外活动小组准备用如图所示的装置进行实验。现有甲、乙、丙三位同学分别选择了如下电极材料和电解质溶液：‎ ‎ ‎ ‎ （1）甲同学在实验中将电键K5闭合，Zn电极上的电极反应式为________。‎ ‎ （2）乙同学准备进行电解CuCl2溶液的实验，则电解时的总反应方程式为________；实验时应闭合的电键组合是________。（从下列五项中选择所有可能组合，第三小题也在这五项中选择）‎ ‎ A．K1和K2 B．K1和K‎3 C．K1和K4 D．K2和K3 E．K2和K4‎ ‎ （3）丙同学准备在Fe上镀Cu，选择了某种盐来配制电镀液，则该盐的化学式为________，实验时，应闭合的电键组合是________（选项如上）。‎ ‎3．如图所示，若电解5 min时，测得铜电极的质量增加‎2.16 ‎g，试回答：‎ ‎ ‎ ‎ （1）电源中X极是________（填“正”或“负”）极。‎ ‎ （2）通电5 min时，B中共收集到224 mL（标准状况）气体，溶液体积为200 mL。（电解前后溶液的体积变化忽略不计），则通电前c (CuSO4)=________。‎ ‎ （3）若A中KCl溶液的体积也是200 mL，则电解后溶液的pH=________。‎ 6‎ ‎【答案与解析】‎ 一、选择题 ‎1．B ‎ ‎【解析】阳离子交换膜只允许阳离子（Na+）通过，而阻止阴离子（Cl－、OH－）和气体（H2、Cl2）通过。‎ ‎2．A ‎ ‎【解析】本题考查电解知识。电解熔融的氧化铝制取金属铝，应该用石墨作阳极，如果用铁作阳极，因铁的失电子能力比O2－强，就变成铁放电而不是O2－放电。‎ ‎3．D ‎【解析】放电时，是原电池，反应应从左向右看，显然H2失e－，为电源负极反应物，生成H+，其周围pH减小，A错，D对；NiO(OH)为正极，得电子生成Ni(OH)2，被还原，B错；电池充电时，是电解池，反应式应从右向左看，显然氢元素被还原，C不对。 ‎ ‎4．D ‎【解析】A电解NaOH溶液实际是电解H2O，一段时间后，溶液中溶质的质量分数增大。  B、用电解法精练粗铜时，用粗铜极作阳极，与直流电源的正极相连，用纯铜片作阴极，与电源的负极相连，用CuSO4溶液作电解液。  C、   得：x＝0.01mol 因此OH－浓度为 ‎ ‎5．D ‎【解析】用离子交换膜电解槽电解饱和食盐水时，C1－在阳极放电，H2O电离出的H+在阴极放电，因此食盐水和纯水分别进入阳极室和阴极室，A,B对；在阴极H+放电，生成H2的同时，产生大量OH－,故H2和NaOH为阴极产物，C项对；电解槽的阳极材料用金属钛网制成（一种惰性材料），不能用非惰性材料铁网，D错。 ‎ ‎6．A ‎【解析】在铁制品上镀锌，即要求锌作阳极，镀件铁为阴极，电解质溶液中含锌离子，阳极Zn放电生成Zn2+进入溶液补充由于在阴极放电而消耗的Zn2+，Zn2+在阴极铁（镀件）上析出。 ‎ ‎7．B ‎【解析】①电离是指电解质在水溶液中或在高温熔融时离子键被破坏而离解成阴阳离子的过程； ②电解是指使电流通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化还原反应的过程，必须通电才能进行； ③电镀是电解的一种，需要通电； ④电泳是指带电微粒（主要指胶体颗粒）在直流电源的外加电场作用下发生定向移动，需要通电才能进行； ‎ ‎⑤电化学腐蚀是指金属因形成原电池被氧化而腐蚀，该过程是自发的不需通电，反而会形成电流。 ‎ 6‎ ‎8．C ‎【解析】精炼某金属，含杂质金属应作阳极，纯单质作阴极，含该种金属元素的离子作电解液，金属活动性在Cu后面的金属杂质形成阳极泥，活动性在Cu前面的金属先放电进入溶液但其阳离子不放电，从而将该金属与杂质分离。‎ ‎9．B ‎【解析】原电池的两极一般称为正极和负极。负极是电子流出的极，即负极材料失去电子，发生氧化反应；电解池的两极一般称之为阴极和阳极，阴极与电源的负极相连，电源负极流出的电子聚集在电解池的阴极，因此阴极处有物质得电子，发生还原反应，而阳极与电源的正极相连，阳极处有物质失电子，发生氧化反应，因此选项A错，B对； 电解池的阴极一般为电解质溶液中的阳离子得电子，而其阳极若阳极材料为惰性电极（石墨、Au、Pt）则溶液中的阴离子失电子放电，但若阳极为非惰性电极（除Au、Pt以外的金属）则阳极材料本身优先于溶液中的阴离子而放电，因此选项D错；原电池两极一定是活泼性不同的导体（石墨也为导体）故C错。‎ ‎10．C ‎ ‎【解析】选项A，电解池的阴极发生的是还原反应。选项B，用惰性电极电解Na2SO4溶液，其实质是电解水，阴极产生H2，阳极产生O2，其体积之比为2∶1；选项C，用Cu作电极电解稀硫酸可发生反应：Cu+H2SO4CuSO4+H2↑。选项D，因粗铜中的杂质也可能失去电子，所以粗铜减少的铜的质量与阴极析出铜的质量不等，溶液中的Cu2+浓度会减小。‎ ‎11．D ‎ ‎【解析】A项，电极反应式分别为阳极：2Cl－－2e－＝Cl2↑，阴极：Cu2++2e－＝Cu，阳极产生的Cl2能使湿润的淀粉KI试纸变蓝；B项，电镀装置中待镀铁制品（镀件）应与电源负极相连接；C项，氢氧燃料电池工作时，负极上通入的H2失电子，电子由a极流向b极；D项，氯碱工业中阳极产生Cl2，阴极附近溶液中生成NaOH，为防止Cl2与NaOH发生反应Cl2+2NaOH＝NaCl+NaClO+H2O，工业上常采用离子交换膜法电解装置。‎ ‎12．D ‎ ‎【解析】①是电解池，阴极：Cu2++2e－＝Cu，阳极：4OH－－4e－＝2H2O+O2↑。②是原电池，负极：Zn－2e－＝Zn2+，正极：2H++2e－＝H2↑。A项pH变化是①中OH－放电，pH减小，②中有H+放电，pH增大，错误；D项通过0.02 mol电子后，产生的气体①中为0.005 mol，②中为0.01 mol，正确。‎ ‎13．C 【解析】电镀时，通常把待镀的金属制品作阴极，把镀层金属作阳极，用含有镀层金属离子的溶液作电镀液。因此在铁制品上镀锌时，铁作阴极，锌作阳极，由于锌比铁活泼，因此未通电前可以构成原电池，但此时锌作负极失去电子，铁作正极，而电镀时锌仍然失电子，所以选项A不正确；在氧化还原反应中必需满足得失电子守恒，因此电镀时通过的电量与锌的析出量有确定关系而与能量变化无关，B不正确；由于电镀时保持电流恒定，因此导线中通过的电子速率是不变的，所以升高温度不能改变电解反应速率，C正确；镀锌层破损后，由于锌比铁活泼，所以即使发生电化学腐蚀也是锌失去电子而保护了铁，即选项D也不正确。‎ ‎【总结升华】在电解池中，阴极：得电子，发生还原反应，电极本身不参加反应，一定是电解质溶液中阳离子“争”得电子；阳极：失电子，氧化反应，若为金属（非惰性）电极，电极失电子，若为惰性电极，电解质溶液中阴离子“争”失电子。‎ 二、非选择题 ‎1．（1）原电池 电解池 （2）A极（负极Zn）：Zn－2e－＝Zn2+；B极（正极Ag）：Cu2++2e－＝Cu；C极（阳极 6‎ Pt）：4OH－－4e－＝2H2O+O2↑，D极（阴极Cu）：2H++2e－＝H2↑ ‎ ‎【解析】由于a端显蓝色，可推知a端附近呈碱性 显然滤纸上水电离的H+在a端获得电子发生反应，使该端OH－浓度较大。由于锌活动性强于银，甲池为原电池。乙池中Cu、Pt不参与反应，故C极为Pt，D极为Cu，显然乙池为电解池。电子从A→a→b→D→C→B→A。滤纸上水电离的OH－在b端反应，b端H+浓度增大，使b端出现红色。‎ ‎2．（1）Zn－2e－＝Zn2+ （2）CuCl2Cu+Cl2↑ C、D （3）CuCl2或CuSO4 D ‎3．（1）负 （2）0.025 mol／L （3）13 ‎ ‎【解析】（1）铜极增重，说明银在铜极析出，则铜极为阴极，X为负极。‎ ‎ （2）因为C中铜电极增重‎2.16 ‎g，所以共有0.02 mol电子转移，而转移的电子和B池转移的电子数目相同，故B池中OH－共放电0.02 mol，假设B池中阴极只有Cu2+放电，那么气体全为O2，共0.01 mol，由4OH－－4e－＝O2↑+2H2O得共有0.04 mol电子转移，与0.02 mol不符，说明气体中还有H2，可列方程解得有0.005 mol O2和0.005 mol H2，故Cu2+共放电0.01 mol，原有0.005 mol Cu2+，通电前c (CuSO4)=0.025 mol／L。‎ ‎（3）A池电极反应式为：阴极：2H++2e－＝H2↑，阳极：2Cl－－2e－＝Cl2↑，所以共有0.02 mol的H+转换成H2，此时A池相当于多了0.02 mol的OH－，此时为碱溶液，故pH=14+lg[c (OH)]=14+lg [0.02／(200×10－3)]=13。‎ 6‎