第九章+第二节+电解池+课时作业

第九章第二节电解池[课时作业]一、选择题(本题包括12小题，每小题4分，共48分)1．(2008·天津高考)下列叙述正确的是() A．在原电池的负极和电解池的阴极上都发生失电子的氧化反应B．用惰性电极电解Na2SO4溶液，阴阳两极产物的物质的量之比为1∶2C．用惰性电极电解饱和NaCl溶液，若为1 mol电子转移，则生成1 mol NaOH D．镀层破损后，镀锡铁板比镀锌铁板更耐腐蚀解析：原电池负极上发生失电子的氧化反应，而电解池的阴极上发生得电子的还原反应，A项错误；用惰性电极电解Na2SO4溶液，相当于电解水，阴阳两极产物分别为H2和O2，其物质的量之比应为2∶1，B项错误；当镀层破损后，镀锡铁板中铁作负极，而镀锌铁板中铁作正极，因此镀锡铁板比镀锌铁板更易腐蚀，D项错误．答案：C2．(2010·潍坊模拟)现将氯化铝溶液蒸干灼烧并熔融后用铂电极进行电解，下列有关电极产物的判断正确的是() A．阴极产物是氢气B．阳极产物是氧气C．阴极产物是铝和氧气D．阳极产物只有氯气解析：将氯化铝溶液蒸干灼烧得到Al2O3，电解熔融的Al2O3，阳极为O2－放电，阳极产物为氧气；阴极为Al3＋放电，阴极产物为Al.答案：B3．(2010·安庆模拟)观察下列几个装置示意图，有关叙述正确的是()A ．装置①中阳极上析出红色固体B ．装置②的待镀铁制品应与电源正极相连C ．装置③中外电路电子由a 极流向b 极D ．装置④的离子交换膜允许阳离子、阴离子、水分子自由通过解析：本题考查原电池和电解池的应用．装置①阳极上Cl －放电，发生氧化反应： 2Cl －－2e －===Cl 2↑，A 错；装置②待镀铁制品放电，发生还原反应Cu 2＋＋2e －===Cu ， 与电源负极相连，B 错；装置④的离子交换膜只允许阳离子、阴离子自由通过，D 错．答案：C4．(2009·安徽高考)Cu2O 是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu 2O 的电解池示意图如图所示，电解总反应为：2Cu ＋H 2O=====通电Cu 2O ＋H 2↑.下列说法正确的是 ( )A ．石墨电极上产生氢气B ．铜电极发生还原反应C ．铜电极接直流电源的负极D ．当有0.1 mol 电子转移时，有0.1 mol Cu 2O 生成解析：从反应中得知Cu 在通电时失电子在阳极放电，发生氧化反应，另一电极(石墨)作阴极，发生还原反应，2H 2O ＋2e －===H 2↑＋2OH －，相应的2Cu ＋2OH －－ 2e －===Cu 2O ＋H 2O ，转移0.1 mol 电子生成0.05 mol Cu 2O ，故B 、C 、D 项错． 答案：A5．(双选)LiFePO 4新型锂离子动力电池以其独特的优势成为奥运会绿色能源的新宠．已知该电池放电时的电极反应式为：正极FePO 4＋Li ＋e －===LiFePO 4，负极Li －e－===Li ＋，下列说法中正确的是 ( )A ．放电时，电池反应为FePO 4＋Li===LiFePO 444C．放电时，电池内部Li＋向负极移动D．放电时，在正极上是Li＋得电子被还原解析：将已知条件中正极反应与负极反应相加则得电池反应，即放电时电池反应为FePO4＋Li===LiFePO4，A项正确；由电池反应知，1 mol FePO4转化为 1 mol LiFePO4时，即Fe3＋―→Fe2＋时，外电路中通过了1 mol 电子，B项正确；放电时，由电极反应可以看出Li＋在正极参加反应，即Li＋向正极移动，由正极反应可看出Li＋反应前后化合价无变化，所以C、D两项错误．答案：AB6．将质量相等的铜片和铂片插入硫酸铜溶液中，铜片与电源正极相连，铂片与电源负极相连，以电流强度为1 A通电10 min，然后反接电源，以电流强度2 A继续通电10 min.下列表示铜电极、铂电极、电解池中产生气体的质量和电解时间的关系图正确的是()解析：开始10 min，阳极反应为：Cu－2e－===Cu2＋，阴极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，所以铜片质量减少，铂片质量增加，铜片上所溶解的铜与铂片上析出的铜的质量相等．后10 min，电源反接，表面附有铜的铂片成为阳极，铜片成为阴极，又由于电流强度为开始时的2倍，附着在铂片上的铜在第5 min时即可完全溶解，后5 min，阳极的电极反应式为：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，此时阳极铂片质量不发生变化．作为阴极的铜片在第5 min时为即恢复到开始时的质量，后5 min内质量继续增加．答案：C7．(双选)(2010·盐城调研)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∶2D．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解析：电解稀H2SO4溶液实质上是电解水，硫酸的物质的量不变，但溶液体积减小，浓度增大，故溶液pH减小．电解稀NaOH溶液，阳极消耗OH－，阴极消耗H＋，实质也是电解水，NaOH溶液浓度增大，故溶液的pH增大．电解Na2SO4溶液时，在阳极上发生反应4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，在阴极上发生反应2H＋＋2e－===H2↑，由于两电极通过的电量相等，故放出H2与O2的物质的量之比为2∶1.电解CuCl2溶液时，阴极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，阳极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，两极通过电量相等时，Cu和Cl2的物质的量之比为1∶1.答案：BD8．(2010·银川模拟)某同学按下图所示装置进行实验．A、B为两种常见金属，它们的硫酸盐可溶于水，实验前，在右侧的U形管两侧均滴入几滴酚酞试液．当K闭合时，在交换膜处SO2－4从右向左移动．下列分析正确的是()A．溶液中A2＋浓度减小B．B的金属活动性比A强C．Y电极附近溶液先变红色D．反应初期，x电极周围出现白色胶状沉淀，不久沉淀溶解解析：在原电池溶液中，阴离子向负极移动．由SO2－4从右向左移动，可知左侧的A 金属是负极，B为正极，A的金属性比B强，所以B选项错误；反应中A不断溶解，使A2＋浓度不断增大，所以A选项错误；A与X相连，说明X是阴极，在该极水电离出的氢离子放电，溶液中积累了氢氧根离子，使酚酞变为红色，C选项错误；X 电极附近溶液中的铝离子先和氢氧根离子结合生成白色氢氧化铝沉淀，后来又被产生的氢氧根离子溶解，D选项正确．答案：D9．用惰性电极电解一定浓度的一种物质的水溶液，通电一段时间后，溶液的pH值增A ．NaClB ．CuCl 2C ．H 2SO 4D ．NaOH解析：电解H 2SO 4、NaOH 溶液的本质就是电解水，但H 2SO 4溶液中水减少，酸性 增强，则pH 值减小．答案：D10．(双选)用两支惰性电极插入CuSO 4溶液中，通电电解，当有1×10－3 mol 的OH －放电时，溶液显浅蓝色，则下列叙述正确的是 ( )A ．阳极上析出5.6 mL O 2(标准状况)B ．阴极上析出32 mg CuC ．阴极上析出11.2 mL H 2(标准状况)D ．阳极和阴极质量都无变化解析：用惰性电极电解CuSO 4溶液时，电极反应为，阴极：2Cu 2＋＋4e －===2Cu ，阳极：4OH －－4e －===O 2↑＋2H 2O.当有1×10－3 mol 的OH －放电时，生成标准状况下的O 2为5.6 mL ，此时转移电子为1.0×10－3 mol ，则在阴极上析出32 mg Cu. 答案：AB11．在25℃时，将两个Pt 电极插入一定量的硫酸钠饱和溶液中，进行电解，通电一段时间后，阴极逸出a mol 气体，同时有w g Na 2SO 4·10H 2O 晶体析出，若温度不变，剩余溶液的溶质质量分数是 ( )A.w w ＋18a ×100%B.w w ＋36a×100% C.7100w 161(w ＋36a )% D.7100w 161(w ＋18a )% 解析：用Pt 电极电解Na 2SO 4溶液实质是电解水，由2H 2O 电解,2H 2↑＋O 2↑，结合题意阴极产生了a mol H 2，知电解了a mol H 2O ，因为析出Na 2SO 4·10H 2O 之后溶液仍为饱和溶液，故Na 2SO 4溶液溶质的质量分数为：φ(Na 2SO 4)＝w ×71161(w ＋18 a )×100%. 答案：D12．利用如图所示装置制取Fe(OH)2，通电后溶液中产生的白色沉淀能保持较长时间不变色．下列说法错误的是 ( )B．甲电极上有氢气冒出C．只能用铁作甲电极和乙电极D．可用食盐水代替烧碱溶液解析：A项，煮沸是为了排出溶液中的O2.B项，甲电极为阴极，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑.C项，甲电极作阴极，可用其他导电材料作电极，乙电极为阳极，要产生Fe2＋，乙电极必须用铁作电极．D项，因阳极Fe属活性电极，故Cl－不会放电，所以可用NaCl代替NaOH，D项正确．答案：C二、非选择题(本题包括4小题，共52分)13．(14分)工业上处理含Cr2O2－7的酸性工业废水采用以下方法：①往工业废水中加入适量的NaCl，搅拌均匀；②用铁作电极进行电解，经过一段时间后有Cr(OH)3、Fe(OH)3沉淀生成；③过滤后回收沉淀，废水达到排放标准．试回答下列问题：(1)写出电解时的电极反应式，阳极：____________________________________________________________________________________________________________，阴极：________________________________________________________________.(2)写出Cr2O2－7转变为Cr3＋的离子方程式_________________________________________________________________________________________________________.(3)电解过程中Cr(OH)3和Fe(OH)3是怎样产生的？______________________________________________________________________.(4)能否将铁电极改为石墨电极？为什么？___________________________________________________________________________________________________________ 解析：用铁作电极电解食盐溶液，阴极上发生反应：2H＋＋2e－===H2↑，在阳极上发生反应：Fe－2e－===Fe2＋(绝不是2Cl－－2e－===Cl2↑，因为Cl－失去电子的能力远没有Fe失去电子的能力强)，在溶液中消耗H＋，产生了OH－，同时在阳极上产生大量的Fe2＋.Fe2＋与Cr2O2－7在酸性溶液中发生氧化还原反应，生成了Fe3＋和Cr3＋.由于在电解及Cr2O2－7被还原的反应过程中消耗了大量的H＋，即产生了大量的OH－，OH－与Fe3＋、Cr3＋反应生成Cr(OH)3和Fe(OH)3，经过过滤后将废水中Cr(OH)3除去．若将铁电极改为石墨电极，则电解时阳极上的电极反应为：2Cl－－2e－===Cl2↑，而不再是Fe－2e－===Fe2＋.由于没有Fe2＋生成，无法将Cr2O2－7还原为Cr3＋，也无法将进行后续的反应．答案：(1)Fe－2e－===Fe2＋2H＋＋2e－===H2↑2272332(3)因H＋放电以及反应中c(H＋)下降促进水电离；c(OH－)增大，OH－与Fe3＋和Cr3＋结合成Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀(4)不能；因为用石墨作电极，阳极产生Cl2，得不到Fe2＋；缺少还原剂，不能使Cr2O2－7转变成Cr3＋最终变成Cr(OH)3↓而除去14．(10分)(2010·南京模拟)Zn－MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2－NH4Cl 混合溶液．(1)该电池的负极材料是________．电池工作时，电子流向________(填“正极”或“负极”)．(2)若ZnCl2－NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2＋，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是________．欲除去Cu2＋，最好选用下列试剂中的________(填代号)．a．NaOH b．Zn c．Fe d．NH3·H2O(3)MnO2的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO4溶液．阴极的电极反应式是_______________________________________________________________ ________________________________________________________________________.若电解电路中通过2 mol电子，MnO2的理论产量为________g.解析：(1)原电池的负极是发生氧化反应的一极：Zn－2e－===Zn2＋；电池工作时，电子是从负极流向正极．(2)Zn与Cu2＋发生氧化还原反应，生成的Cu附着在Zn的表面构成铜锌原电池，加快反应速率，从而加快Zn的腐蚀．(3)电解池的阴极是发生还原反应的一极：2H＋＋2e－===H2↑；每生成1 mol MnO2需转移2 mol电子，故每通过2 mol电子，理论上生成1 mol MnO2，质量为87 g.答案：(1)Zn(或锌)正极(2)锌与还原出的铜构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀 b(3)2H＋＋2e－===H2↑8715．(16分)(2010·西安调研)按照如图所示接通线路，反应一段时间后，回答下列问题(假设所提供的电能可以保证电解反应的顺利进行)：(1)U 形管内发生什么现象？_____________________________________________.(2)写出有关反应的化学方程式：A ：________________________________________ ______________________________________________________________________， a ：____________________________________________________________________， B ：____________________________________________________________________.(3)在a 、b 两烧杯中发生的现象：___________________________________________ ______________________________________________________________________.(4)如果小烧杯中有0.508 g 碘析出，则大烧杯中负极减轻________g.解析：由图知，左边的装置为原电池，Zn 作负极，Pt 作正极，电解质为硫酸溶液，总方程式为Zn ＋H 2SO 4===ZnSO 4＋H 2↑，因此，右边的装置为电解池．根据装置的连接方式，电解池的左边为阳极，右边为阴极，电解质为KCl 溶液，阳极氯离子放电生成氯气，所以a 烧杯中KI-淀粉溶液变蓝，反应方程式为：2KI ＋Cl 2===2KCl ＋I 2，阴极氢离子放电产生氢气，同时生成氢氧根离子，因此KCl-酚酞溶液变红，b 烧杯中有无色气体逸出，电解的总方程式为2KCl ＋2H 2O=====电解H 2↑＋Cl 2↑＋2KOH.根据电子转移守恒，Zn ～I 2，再根据生成的碘单质的质量，可求出锌消耗的质量．答案：(1)左侧管内有黄绿色气体逸出，右侧管内有无色气体逸出，右侧溶液由无 色变为红色(2)A ：Zn ＋H 2SO 4===ZnSO 4＋H 2↑a ：2KI ＋Cl 2===2KCl ＋I 2B ：2KCl ＋2H 2O=====电解H 2↑＋Cl 2↑＋2KOH(3)a 烧杯中溶液变蓝，b 烧杯中有无色气体逸出，溶液无明显变化 (4)0.1316．(12分)如图为相互串联的甲乙两电解池．试回答：(1)甲池若为用电解原理精炼铜的装置，A是________极，材料是________，电极反应为________________________________，B是________极，材料是________，主要电极反应为________________________________，电解质溶液为______________．(2)乙池中若滴入少量酚酞试液，电解一段时间后Fe极附近呈________色．(3)若甲池中阴极增重12.8 g，则乙池中阳极放出的气体在标准状况下的体积为________．若此时乙池剩余液体为400 mL，则电解后得到碱液的物质的量浓度为________，pH为________．解析：(1)甲为粗铜精炼装置，A是阴极，材料为纯铜，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，B是阳极，材料为粗铜，主要电极反应为Cu－2e－===Cu2＋，电解质溶液为CuSO4或CuCl2溶液．(2)乙池也为电解池装置，其中铁作阴极，H＋放电，相当于生成了OH－，使酚酞试液变红色．(3)若甲池阴极增重12.8 g，即生成了0.2 mol 纯铜，转移了0.4 mol 电子，根据串联电路中转移电子数相等，由乙池中阳极上发生的反应2Cl－－2e－===Cl2↑知，产生0.2 mol Cl2，标准状况下体积为4.48 L；由阴极上的电极反应2H＋＋2e－===H2↑知，溶液中剩余0.4 mol OH－，若乙池中剩余液体为400 mL，则电解后得到碱液的物质的量浓度为1.0 mol·L－1，pH为14.答案：(1)阴纯铜Cu2＋＋2e－===Cu阳粗铜Cu－2e－===Cu2＋CuSO4(其它合理也可以)(2)红(3)4.48 L 1.0 mol·L－114。