人教版化学选修4第四章第三节课后强化作业2

第四章第三节第二课时

一、选择题(每小题有1个或2个选项符合题意)

1．(2008·上海高考卷)取一张用饱和的NaCl溶液浸湿的pH试纸，两根铅笔芯作电极，接通直流电源，一段时间后，发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圈为白色，外圈呈浅红色。则下列说法错误的是()

A．b电极是阴极

B．a电极与电源的正极相连

C．电解过程中水是氧化剂

D．b电极附近溶液的pH变小

【解析】a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圈为白色，外圈呈浅红色，说明a极附近产生了Cl2，所以a极与电源的正极相连，即a为阳极，电极反应式为：2Cl－－2e－＝Cl2↑，b为阴极，电极反应式为：2H2O－4e－＝H2↑＋2OH－，所以b极附近的pH增大。

【答案】 D

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

【解析】电解熔融的氧化铝制取金属铝，用碳作阳极，如果用铁做阳极，则铁失电子而消耗，故A不对；B、C、D符合生产实际，正确。

【答案】 A

3．某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿，然后平铺在一块铂片上，接通电源后，用铅笔在滤纸上写字，会出现红色字迹。据此，下列叙述正确的是()

A．铅笔端作阳极，发生还原反应

B．铂片端作阴极，发生氧化反应

C．铅笔端有少量的氯气产生

D．a点是负极，b点是正极

【解析】本题考查的是电解饱和食盐水实验，电解实验中阳极发生氧化反应，生成氯气，阴极发生还原反应生成氢气，由电极反应式可知，在阴极生成氢氧化钠，出现红色字迹，所以铅笔做阴极，a为电源负极，故选D。

【答案】 D

4．火法炼铜得到的粗铜中含多种杂质(如锌、金、银等)，其性能远不能达到电气工业的要求，工业上常使用电解精炼法将粗铜提纯。在电解精炼时() A．粗铜接电源负极

B．纯铜做阳极

C．杂质都将以单质形式淀沉到池底

D．纯铜片增重2.56 g，电路通过电子为0.08 mol

【解析】电解精炼铜时，用粗铜作阳极，用精铜作阴极，所以A、B不正确；锌比铜活泼，失电子变成锌离子进入溶液中，金、银不活泼，以单质形式沉淀到池底，C不正确。

n(e－)＝2.56 g

64 g·mol－1

×2＝0.08 mol，D正确。

【答案】 D

5．用含少量银和锌的粗铜做阳极，纯铜片做阴极，CuSO4溶液做电解液，电解一段时间后，阳极质量减少了x g，则() A．电解液质量增加x g

B．阴极质量增加x g

C．阴极质量增加a g，a＞x

D．阴极质量增加b g，b＜x

【解析】由于粗铜中含有Zn和Ag，在电解过程中阳极先是锌失去电子，然后是铜失去电子；而阴极一直是铜析出。在电解过程中，两极得失电子相等，所以溶解的锌和铜的物质的量之和等于析出的铜的物质的量，但由于M(Zn)＞M(Cu)，所以阳极溶解的金属的质量大于阴极析出铜的质量，即b＜x，所以D项正确。

【答案】 D

6．烧碱的制备，在上世纪七十年代常用水银法，此法通过钠汞齐(Na·n Hg)生产得到的烧碱质量好，浓度高，目前已被离子交换膜法所取代。两种生产方法示意图如下：

下列说法正确的是() A．水银法被淘汰，是因为生产过程中，汞不能循环利用

B．水银法生产，在电解槽中，阴极的电极反应式为：Na＋＋e－＋n Hg＝Na·n Hg

C．离子膜法电解，阳极发生的电极反应为：2H＋＋2e－＝H2↑

D．水银法中烧碱在电解槽中生成，离子膜法烧碱在阴极生成

【解析】A选项，由水银法电解图可看出，汞在生成过程中能循环利用，被淘汰的可能原因是汞毒性大，易造成环境污染。B选项，电极反应的书写要注意题给信息和环境，生成的钠形成钠汞齐，选项中的电极反应式书写正确。选项C，由离子交换膜法电解装置图可以看出其阳极的电极反应式为：2Cl－－2e－＝Cl2↑，C选项不正确。D选项，由两电解装置图中的产物出口可以看出，D中前半句话说法错误。

【答案】 B

7．(2009·盐城一模)三氧化二镍(Ni2O3)可用于制造高能电池，其电解法制备过程如下：用NaOH调NiCl2溶液pH至7.5，加入适量硫酸钠后进行电解。电解过程中产生的Cl2在弱碱性条件下生成ClO－，把二价镍氧化为三价镍。以下说法正确的是() A．可用铁作阳极材料

B．电解过程中阳极附近溶液的pH升高

C．阳极反应方程式为：2Cl－－2e－＝Cl2↑

D．1 mol二价镍全部转化为三价镍时，外电路中通过了1 mol电子

【解析】电解时阳极产生Cl2，电极反应为2Cl－－2e－＝Cl2↑，故C对，阳极不可能是活泼性电极如铁，故A错。阳极产生Cl2与碱反应，故pH降低，故B错，二价镍全部转化为三价镍失1 mol e－，故D对。

【答案】CD

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

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、Au、Ag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】电解法精炼铜是以粗铜作阳极，发生Cu－2e－＝Cu2＋。在此之前由于Ni、Fe、Zn均比Cu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，最后存于电解质溶液中，因此选项C说法不正确。经电解精炼铜后，铜的纯度可高达99.95%～99.98%。

【答案】 C

9．(2008·全国卷Ⅰ)电解100 mL含c(H＋)＝0.30 mol/L的下列溶液，当电路中通过0.04 mol 电子时，理论上析出金属质量最大的是() A．0.10 mol/L Ag＋B．0.20 mol/L Zn2＋

C．0.20 mol/L Cu2＋D．0.20 mol/L Pb2＋

【解析】电解含有Zn2＋、Pb2＋溶液，H＋得电子生成H2，不能析出金属，B、D项错；电解含有Ag＋溶液，可得Ag 0.1 mol·L－1×0.1 L×108 g·mol－1＝1.08 g，电解含有Cu2＋溶液，可得Cu 0.2 mol·L－1×0.1 L×64 g·mol－1＝1.28 g，故C正确。

【答案】 C

10．按图中图甲装置进行实验，若图乙的x轴表示流入电极的电子的量，则y轴不可能表示的情况是()

A．c(Ag＋) B．c(NO－3)

C．溶液的pH D．银棒质量

【解析】此为铁上镀银，电镀一段时间后，c(Ag＋)、c(NO－3)、溶液的pH基本不变，而银棒质量减小。

【答案】 D

11．如图乙所示是根据图甲的电解池进行电解时，某个量(纵坐标x)随时间变化的函数图象(各电解池都用石墨作电极，不考虑电解过程中溶液浓度变化对电极反应的影响)，这个量x表示()

A．各电解池析出气体的体积

B．各电解池阳极质量的增加量

C．各电解池阴极质量的增加量

D．各电极上放电的离子总数

【答案】 C

【点评】电解NaCl溶液时阴、阳极都产生气体，电解AgNO3溶液时阴极上产生单质银，电解CuSO4溶液时阴极上产生单质铜，所以随着电解的进行，阴极质量的增加量有如题中图乙所示的变化。

12．把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和酚酞混合液的表面皿中，如下图所示，最先观察到酚酞变红现象的区域是()

A．Ⅰ和ⅢB．Ⅱ和Ⅳ

C．Ⅱ和ⅢD．Ⅰ和Ⅳ

【解析】左边装置是原电池，Fe作正极，因此正极区呈碱性，滴入酚酞试液显红色。右边装置是电解池，Zn作阴极，电极反应为2H＋＋2e－＝H2↑，因此阴极区呈碱性，滴入酚酞溶液显红色，所以Ⅱ、Ⅳ两个区域显红色，故选项B正确。

【答案】 B

13．CuI是一种不溶于水的白色固体，它可以由反应：2Cu2＋＋4I－＝2CuI↓＋I2而得到。现以石墨为阴极，以Cu为阳极电解KI溶液，通电前向电解液中加入少量酚酞和淀粉溶液。电解开始一段时间后，阴极区溶液呈红色，而阳极区溶液呈蓝色。对阳极区溶液呈蓝色的正确解释是() A．2I－－2e－＝I2淀粉遇碘变蓝

B．Cu－2e－＝Cu2＋Cu2＋显蓝色

C．2Cu2＋＋4I－＝2CuI↓＋I2淀粉遇碘变蓝

D．4OH－－4e－＝2H2O＋O2↑O2将I－氧化为I2，淀粉遇碘变蓝

【解析】以石墨为阴极，Cu为阳极电解KI溶液时，阳极反应为Cu－2e－＝Cu2＋，阴极反应为：2H＋＋2e－＝H2↑，则阳极区溶液变蓝是由于产生了Cu2＋，且Cu2＋与I－又发生了化学反应；阴极区溶液变红是由于H＋放电后，使得该区域的c(OH－)增大，溶液呈碱性。故选项B正确。

【答案】BC

14．通以相等的电量，分别电解等浓度的硝酸银和硝酸亚汞(亚汞的化合价为＋1)溶液，若被还原的硝酸银和硝酸亚汞的物质的量之比n(硝酸银)∶n(硝酸亚汞)＝2∶1，则下列叙述正确的是() A．在两个阴极上得到的银和汞的物质的量之比n(银)∶n(汞)＝2∶1

B．在两个阳极上得到的产物的物质的量不相等

C．硝酸亚汞的化学式为HgNO3

D．硝酸亚汞的化学式为Hg2(NO3)2

【解析】通以相等的电量，即是通过相同的电子数，银和亚汞都是＋1价，因此得到的单质银和汞的物质的量也应相等；又因电解的n(硝酸银)∶n(硝酸亚汞)＝2∶1，硝酸银的化学式为AgNO3，所以硝酸亚汞的化学式不可能为HgNO3，只能为Hg2(NO3)2。

【答案】 D

二、非选择题

15．如图，X和Y均为石墨电极。

(1)若电解液为滴有酚酞的饱和食盐水，电解反应的离子方程式为

__________________________；电解过程中____________极(填“阴”或“阳”)附近会出现红色。

(2)若电解液为500 mL 含A 溶质的某蓝色溶液，电解一段时间，观察到X 电极表面有红色的固态物质生成，Y 电极有无色气体生成；溶液中原有溶质完全电解后，停止电解，取出X 电极，洗涤、干燥、称量，电极增重1.6 g 。

①电解后溶液的pH 为____________；要使电解后溶液恢复到电解前的状态，需加入一定量的____________(填加入物质的化学式)。(假设电解前后溶液的体积不变)

②Y 电极产生气体的体积为____________L 。

③请你推测原溶液中所含的酸根离子可能是____________；并设计实验验证你的推测，写出实验的操作步骤、现象和结论：__________________________________。

【解析】 (1)电解饱和食盐水的离子方程式：2Cl －＋2H 2O=====电解2OH －＋Cl 2↑＋H 2↑，

在阴极区生成NaOH ，使酚酞溶液变红。

(2)蓝色溶液中可能含有Cu 2＋，并且在电解过程中析出红色固体，进一步验证析出的是

铜；Y 电极上析出无色气体，应该是O 2，电解离子方程式：2Cu 2＋＋2H 2O=====电解2Cu ＋O 2↑

＋4H ＋。

①根据电解离子方程式得：n (H ＋)＝2n (Cu 2＋)＝2× 1.6 g 64 g·mol

－1＝0.05 mol ，故溶液中c (H ＋)＝0.05 mol 0.5 L

＝0.1 mol·L －1，溶液的pH ＝1。要使溶液恢复到以前，可以加入CuO 或CuCO 3。 ②根据电解离子方程式得：n (O 2)＝12

×n (Cu)＝0.0125 mol ，在标准状况下的体积V (O 2)＝22.4 L·mol －1×0.0125 mol ＝0.28 L 。

③溶液中存在的必须是含氧酸根离子，可以是SO 2－4或NO －3；然后利用实验进行检验。

【答案】 (1)2Cl －＋2H 2O=====电解2OH －＋Cl 2↑＋H 2↑ 阴

(2)①1 CuO 或CuCO 3(仅答1种即可)

②0.28

③硫酸根离子 取少量待测液于试管中，滴加盐酸无明显现象，继续加入氯化钡溶液若有白色沉淀产生，则证明是硫酸根离子(或：硝酸根离子 取少量待测液于试管中，加热浓缩后滴加浓硫酸和铜粉，若有红棕色气体产生，则证明是硝酸根离子)

16．现代工业上主要采用离子交换膜法电解饱和食盐水制取H 2、Cl 2、NaOH 。请回答下列问题：

(1)在电解过程中，与电源正极相连的电极上所发生的电极反应式为____________。

(2)电解之前食盐水需要精制，目的是除去粗盐中的Ca 2＋、Mg 2＋、SO 2－4等杂质离子，使

用的试剂有：a.Na 2CO 3溶液，b.Ba(OH)2溶液，c.稀盐酸，其合理的加入顺序为____________(填试剂序号)。

(3)如果在容积为10 L 的离子交换膜电解槽中，1 min 后阴极可产生11.2 L(标准状况下)Cl 2，这时溶液的pH 是(设溶液体积保持不变)____________。

【解析】 (1)与电源正极相连的电极是阳极，发生氧化反应，电极反应式：2Cl －－2e

－＝Cl 2↑。

(2)在粗盐精制过程中，要先加Ba(OH)2溶液除去SO 2－4、Mg 2＋，然后再加Na 2CO 3溶液

除去Ca 2＋，最后加稀盐酸，除去多余的CO 2－3。

(3)由2NaCl ＋2H 2O =====电解2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑，可知n (NaOH)＝2n (H 2)＝

2×11.2 L 22.4 L·mol

－1＝1.0 mol ，c (OH －)＝1.0 mol 10 L ＝0.1 mol·L －1，故溶液的pH ＝13。 【答案】 (1)2Cl －－2e －＝Cl 2↑

(2)b 、a 、c (3)13

17．铝和氢氧化钾都是重要的工业产品。请回答：

(1)工业冶炼铝的化学方程式是__________________________________。

(2)铝与氢氧化钾溶液反应的离子方程式是__________________________________。

(3)工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜(只允许阳离子通过)，其工作原理如图所示。

①该电解槽的阳极反应式是__________________________________。

②通电开始后，阴极附近溶液pH 会增大，请简述原因________________________________。

③除去杂质后得氢氧化钾溶液从液体出口____________(填写“A ”或“B ”)导出。

【解析】 本题考查工业冶炼铝的原理、以氯碱工业为背景氢氧化钾的制备，属课本知

识的自然延伸。(3)①阳极是左池，氢氧根放电；②H ＋放电，促进水的电离，OH －浓度增大；

③K ＋经阳离子交换膜进入右池，除去杂质后得氢氧化钾溶液从B 口导出。

【答案】 (1)2Al 2O 3=====电解4Al ＋3O 2↑

(2)2Al ＋2H 2O ＋2OH －＝2AlO －2＋3H 2↑

(3)①4OH －－4e －＝O 2↑＋2H 2O

②H ＋放电，促进水的电离，OH －浓度增大

③B

18．有一硝酸盐晶体，其化学式表示为M(NO 3)x ·n H 2O ，经测定其摩尔质量为242 g·mol －1。取1.21 g 该晶体溶于水配成100 mL 溶液。将此溶液倒入下图所示装置中，用石墨作电极进行电解。当有0.01 mol 电子通过电极时，溶液中的金属阳离子全部析出，在A 极得到金属0.32 g 。回答：

(1)金属M 的摩尔质量为____________，x ＝____________，n ＝____________。

(2)C 极为____________极。

(3)电解后溶液的pH 为(设电解前后溶液的体积不变)____________。

【解析】 (1)n (硝酸盐)＝ 1.21 g 242 g·mol －1

＝0.005 mol ，则金属M 也为0.005 mol 。M 的摩尔质量＝0.32 g 0.005 mol

＝64 g·mol －1。 M x ＋＋x e －―→M

x 0.01＝10.05

解得：x ＝2 188＋18n ＝242，n ＝3。

(2)因为金属在A 极析出，所以A 极是电解池的阴极，则C 极是电源的负极。

(3)有0.01 mol 电子通过电极，就有0.01 mol OH －放电，在溶液中就生成0.01 mol H ＋。

c (H ＋)＝0.010.1

mol·L －1＝0.1 mol·L －1，pH ＝1。 【答案】 (1)64 g·mol －1 2 3 (2)负 (3)1

19．已知NaCl 在60 ℃时的溶解度是37.1 g 。现电解60 ℃的精制饱和食盐水1371 g 。经分析，电解后的溶液密度为1.37 g/cm 3，其中含有20 g NaCl 。计算：

(1)电解后所得溶液中NaOH 的物质的量浓度。

(2)电解过程中得到H 2的体积(标准状况下)

【解析】 (1)被电解的NaCl 的质量为：1371 g ×37.1137.1

－20 g ＝351 g 设351 NaCl 被电解后生成NaOH 的物质的量为x ，生成H 2的质量为y ，生成Cl 2质量为z ，则有

2NaCl ＋2H 2O ――→电解2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑

2×58.5 g 2 mol 2 g 71 g

351 g x y z

x ＝6 mol ，y ＝6 g ，z ＝213 g

所以可知，电解后溶液的质量为1371 g －6 g －213 g ＝1152 g

电解后溶液的体积为：1152 g 1.37 g/cm 3＝841 cm 3＝0.841 L 所以c (NaOH)＝6 mol 0.841 L

＝7.13 mol/L (2)V(H 2)＝ 6 g 2 g/mol

×22.4/mol ＝67.2 L 【答案】 (1)c (NaOH)＝7.13 mol/L

(2)V(H 2)＝67.2 L