高中化学 课时自测 基础达标 4.3 电解池4.3.2(含解析)新人教版选修4-新人教版高二选修4化

课时自测·基础达标
1. 在给定条件下,下列选项所示的物质间转化,均能通过一步化学反应实现的是( )
A.NaCl Cl2漂白粉
B.Cu2(OH)2CO3CuO Cu(OH)2
C.MgCO3MgCl2溶液Mg
D.Fe3O4Fe FeCl3
【解析】选A。

2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,2Cl2+2Ca(OH)2CaCl2+Ca(ClO)2 +2H2O,A正确。

CuO与H2O不能直接化合生成Cu(OH)2,B错误。

电解MgCl2溶液时,阴极得不到Mg单质,C错误。

Fe与HCl反应生成FeCl2,D错误。

2.依据下列甲、乙、丙三图,判断下列叙述不正确的是 ( )
A.甲是原电池,乙是电镀装置
B.甲、乙装置中,锌极上均发生氧化反应
C.乙、丙装置中,阳极均发生氧化反应而溶解
D.丙装置中,两个铜电极质量有增有减
【解析】选B。

A中甲装置没有外加电源,属于原电池,乙装置存在外加电源,属于电解池,可以在锌上镀铜,故A正确;B中甲装置中,锌是负极,该电极上锌失电子发生氧化反应,乙装置中,
锌极是阴极,该电极上发生还原反应,故B错误;C中乙、丙装置中,阳极均是活泼的金属电极,该电极发生氧化反应而溶解,故C正确;D中粗铜精炼,阳极粗铜溶解质量减小,阴极精铜上有铜析出质量增加,故D正确。

3.(2018·聊城高二检测)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,用石墨作阳极
D.在镀件上电镀锌,用锌作阳极
【解析】选A。

依据电解原理分析,铁作阳极失电子溶解不符合生产实际,电解熔融的氧化铝制取金属铝,用石墨作阳极,故A错误;依据电解精炼铜原理分析,粗铜作阳极,纯铜作阴极,故B 正确;电解饱和食盐水,阳极材料为石墨,溶液中氯离子失电子生成氯气,故C正确;依据电镀原理分析,镀层金属作阳极,在镀件上电镀锌,用锌作阳极,故D正确。

【补偿训练】
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
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.粗铜中所含的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%
【解析】选C。

电解法精炼粗铜是以粗铜为阳极,发生反应Cu-2e-Cu2+,在此以前由于Ni、Fe、Zn均比铜容易失去电子,这些金属首先失去电子变成Ni2+、Fe2+、Zn2+进入溶液。

在阴极上
Cu2++2e-Cu,而Ni2+、Fe2+、Zn2+得电子能力弱于Cu2+,这些金属离子不可能重新变成金属,最后存在于电解质溶液中,选项C的说法不正确。

经电解精炼铜后,铜的纯度高达99.95%～99.98%。

4.(2018·武汉高二检测)金属镍有广泛的用途。

粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质,可用电解法制备高纯度的镍,下列叙述正确的是(已知:氧化性Fe2+<Ni2+<Cu2+) ( )
A.阳极发生还原反应,其电极反应式:Ni2++2e-Ni
B.电解过程中,阳极质量的减少与阴极质量的增加相等
C.电解后,溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+和Zn2+
D.电解后,电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt
【解析】选D。

阳极发生氧化反应,其电极反应式:Ni-2e-Ni2+,Fe-2e-Fe2+, Zn-2e-Zn2+,A错误;电解过程中阳极失电子的有Fe、Zn、Ni;阴极析出的是镍;依据电子守恒,阳极质量的减少与阴极质量的增加不相等,B错误;电解后,溶液中存在的金属阳离子有Fe2+、Zn2+、Ni2+,C错误;粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质作阳极,铜和铂不失电子,沉降电解池底部形成阳极泥,电解后,电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt,D正确。

5.渗析法是一种利用离子交换膜进行海水淡化的方法,其原理如图所示,电极为惰性电极。

已知海水中含Na+、Cl-、Ca2+、Mg2+、S等离子。

下列叙述中正确的是 ( )
A.A膜是阳离子交换膜
B.通电后,海水中阴离子往b电极处移动
C.通电后,b电极上产生无色气体,溶液中出现白色沉淀
D.通电后,a电极的电极反应式为4OH--4e-O2↑+2H2O
【解析】选C。

A项,A膜是阴离子交换膜,错误;B项,通电后,海水中阴离子往阳极(a电极)处移动,错误;C项,通电后,由于放电能力:H+>Mg2+>Ca2+,所以H+在阴极(b电极)上放电:2H++2e-H2↑,产生无色气体,由于破坏了附近水的电离平衡,在该区域c(OH-)增大,发生反
应:Mg2++2OH-Mg(OH)2↓,所以溶液中还会出现白色沉淀,正确;D项,通电后,由于在溶液中的放
电能力:Cl->OH-,所以在阳极发生反应:2Cl--2e-Cl2↑,错误。

6.某小组同学设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氧气、氢气、硫酸和氢氧化钾。

世纪金榜导学号
(1)X极与电源的______(填“正”或“负”)极相连,氢气从______(选填“A”“B”“C”或“D”)口导出。

(2)离子交换膜只允许一类离子通过,则M为______(填“阴离子”或“阳离子”,下同)交换膜,N 为______交换膜。

(3)若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池(石墨为电极),则电池负极的电极反应式为_______________________________________。

(4)若在标准状况下,制得11.2 L氢气,则生成硫酸的质量是______,转移的电子数为
____________。

【解析】(1)(2)题图中左边加入含硫酸的水,暗示左边制硫酸,即H2O在阳极发生氧化反应,使左边溶液中H+增多,为了使溶液呈电中性,硫酸钾溶液中的S通过M交换膜向左迁移,即M为阴离子交换膜,由此推知X为阳极,与电源正极相连,B出口产生氧气,A出口流出硫酸;同理,右侧加入含KOH的水,说明右边制备KOH溶液,H2O在Y极发生还原反应,说明Y极为阴极,与电源负极相连,右边溶液中OH-增多,硫酸钾溶液中K+向右迁移,N为阳离子交换膜。

所以,C 出口产生氢气,D出口流出KOH溶液。

(3)若将制得的氢气和氧气在氢氧化钾溶液中构成原电池,正极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,负极反应式为2H2-4e-+4OH-4H2O。

(4)n(H2)=0.5 mol,2H++2e-H2↑,得电子为1 mol,X极的反应式为4OH--4e- 2H2O+O2↑或2H2O-4e-4H++O2↑,根据电子守恒知,生成H+的物质的量为1 mol,故生成0.5 mol H2SO4,m(H2SO4)=49 g。

答案:(1)正 C (2)阴离子阳离子
(3)H2-2e-+2OH-2H2O (4) 49 g 6.02×1023
7.(2018·汕头高二检测)催化硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。

世纪金榜导学号
(1)催化硝化法中,用H2将N还原为N2,一段时间后,溶液的碱性明显增强。

则该反应离子方程式为________________。

(2)电化学降解N的原理如图所示,电源正极为______(填“a”或“b”);若总反应为
4N+4H+5O2↑+2N2↑+2H2O,则阴极反应式为______________________________。

【解析】(1)用H2将N还原为N2,一段时间后,溶液的碱性明显增强,说明该反应中生成氢氧根离子,同时还生成水,所以反应方程式为2N+5H2N2+2OH- +4H2O。

(2)根据题给图象知,硝酸根离子得电子发生还原反应,则b为负极、a为正极,根据电解总反应式知,阴极上硝酸根离子得电子生成氮气和水,电极反应式为2N+12H++10e-N2↑+6H2O。

答案:(1)2N+5H2N2+2OH-+4H2O
(2)a 2N+12H++10e- N2↑+6H2O
【补偿训练】
(2016·全国卷Ⅰ)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示,采用惰性电极,ab、cd 均为离子交换膜,在直流电场的作用下,两膜中间的Na+和S可通过离子交换膜,而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。

下列叙述正确的是( )
A.通电后中间隔室的S离子向正极迁移,正极区溶液pH增大
B.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品
C.负极反应为2H2O-4e-O2+4H+,负极区溶液pH降低
D.当电路中通过1 mol电子的电量时,会有0.5 mol的O2生成
【解析】选B。

电解池中阴离子向阳极移动,所以通电后中间隔室的S向正极区迁移,阳极上氢氧根离子放电产生氧气,溶液中氢离子浓度增大,pH减小,A项错误;电解时在负极区生成NaOH,在正极区生成H2SO4,B项正确;阴极反应是氢离子得到电子生成氢气,溶液中氢氧根离子浓度增大,pH升高,C项错误;当电路中通过1 mol电子的电量时,会有0.25 mol的O2生成,D 项错误。