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(时间：60分钟分值：100分)一、选择题1．利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。下列说法正确的是()A．氯碱工业中，X电极上反应式是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑B．电解精炼铜时，Z溶液中的铜离子浓度不变C．在铁片上镀铜时，Y是纯铜D．制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁[解析]氯碱工业中阳极是氯离子被氧化；电解精炼铜时粗铜溶解，溶液中铜离子浓度变小；铁片上镀铜时，阴极应该是铁片，阳极是纯铜。[答案]D2．用铂作电极电解某种溶液，通电一段时间，溶液的pH变小，并且在阳极得到0.56L气体，阴极得到1.12L气体(两种气体均在相同条件下测定)。由此可知溶液可能是()A．稀盐酸B．KNO3溶液C．CuSO4溶液D．稀硫酸[解析]阳极与阴极产生的气体体积比为0.56L1.12L＝12，相当于电解水，pH变小，说明电解了含氧酸。[答案]D3．如下图，四种装置中所盛的溶液体积均为200mL，浓度均为0.6mol·L－1，工作一段时间后，测得导线上均通过了0.2mol电子，此时溶液的pH由大到小的顺序是()A．④②①③B．④③①②C．④③②①D．①③②④[解析]装置①中，2CuSO4＋2H2O=====电解2Cu＋O2↑＋2H2SO4，溶液的pH减小；装置②中，Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，溶液的pH增大但小于7；装置③是在Fe上镀Zn，ZnCl2溶液的物质的量浓度不变，pH也不变；装置④中，2NaCl＋2H2O=====电解2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，溶液的pH增大。故①～④装置中溶液的pH大小关系为④③②①。[答案]C4．现有阳离子交换膜、阴离子交换膜、石墨电极和如右图所示的电解槽，用氯碱工业中的离子交换膜技术原理，可电解Na2SO4溶液生产NaOH溶液和H2SO4溶液。下列说法中正确的是()A．阳极反应式为2H＋＋2e－===H2↑B．从A口出来的是H2SO4溶液C．a是阳离子交换膜，允许H＋通过D．Na2SO4溶液从E口加入[解析]惰性电极电解Na2SO4溶液，阳极电解得到O2和H＋，阴极电解得到H2和OH－。离子交换膜将电解槽分为3个区域，Na2SO4溶液从中间区域加入，Na＋通过阳离子交换膜b移向阴极室，SO2－4通过阴离子交换膜a移向阳极室，这样即可得到NaOH和H2SO4。阳极室和阴极室在电解开始时只需分别加入少量H2SO4和NaOH溶液，以增强溶液导电性而又不带入杂质。[答案]B5．若按下图甲装置进行实验，若图乙中横坐标x表示通过电极的电子的物质的量。下列叙述正确的是()A．F表示反应生成Cu的物质的量B．E表示反应消耗H2O的物质的量C．E表示反应生成O2的物质的量D．F表示反应生成H2SO4的物质的量[解析]关键是分析图像的意义。用惰性电极电解CuSO4溶液的电解反应方程式为：[答案]B6．(2011·5，海淀)向盛有饱和碳酸钠溶液的烧杯中，插入惰性电极，接通直流电源，保持温度不变，一定时间后，溶液中()A．Na2CO3浓度减小B．Na2CO3浓度增大C．Na2CO3浓度增大，并有晶体析出D．Na2CO3浓度不变，并有晶体析出[解析]电解Na2CO3溶液的实质是电解水，随着电解反应的进行，溶液中水的量不断减少，但由于溶液本来就是饱和的，所以碳酸钠溶液的浓度不变，且同时析出碳酸钠晶体。[答案]D7．(2011·德州质检)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纯净物(方括号内物质)，能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][解析]A选项4AgNO3＋2H2O=====通电4Ag＋O2↑＋4HNO3，脱离反应体系的物质是4Ag＋O2，相当于2Ag2O，所以应当加入适量的Ag2O才能复原。B选项2H2O=====通电2H2↑＋O2↑，脱离反应体系的是2H2＋O2，相当于2H2O，加入适量水可以复原。C选项2KCl＋2H2O=====通电2KOH＋H2↑＋Cl2↑，脱离反应体系的是H2＋Cl2，相当于2HCl，应通入适量HCl气体才能复原。D选项2CuSO4＋2H2O=====通电2H2SO4＋2Cu＋O2↑，脱离反应体系的是2Cu＋O2，相当于2CuO，加入适量CuO才可能复原。[答案]B8(2011·3，潍坊)某同学按下图所示的装置进行实验。A、B为两种常见金属，它们的硫酸盐可溶于水。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电极的反应：B－2e－===B2＋C．Y电极上有H2产生，发生还原反应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]由图示可知，左边装置为原电池，右边装置为电解池。由SO2－4从右向左移动可知A为负极，B为正极，故溶液中的A2＋浓度增大；B电极上发生还原反应，故选项B不正确；C项，Y为电解池的阳极，发生氧化反应，不正确；D项，X极发生还原反应，溶液中的H＋放电，使该区域的OH－浓度增大，故开始出现Al(OH)3沉淀，不久后OH－将沉淀溶解，正确。[答案]D9．(2011·4，大连)已知在PH为4～5的溶液中，Cu2＋几乎不水解，而Fe3＋几乎完全水解。某学生拟用电解CuSO4溶液的方法测定铜的相对原子质量。该同学向pH＝3.8的含有Fe2(SO4)3杂质的CuSO4溶液中加入适量的黑色末X，充分搅拌后过滤，将滤液用如图所示装置电解，其中某电极增重ag，另一电极上产生标准状况下的气体VmL。下列说法正确的是()A．黑色粉末X是铁粉B．铜电极连接电源正极C．石墨电极上发生的反应是4OH－－4e－===O2↑＋2H2OD．铜的相对原子质量的计算式是22.4aV[解析]由题意可知，，加入黑色粉末的目的是调节溶液的pH至4～5，从而除去杂质Fe3＋，但不能引进新的杂质，故黑色粉末X不能为铁粉，可以是CuO，A项错误；由于某电极质量增加，说明是Cu2＋得电子生成Cu，另一电极只可能是OH－失电子生成氧气，故铜电极不能作阳极，不能连接电源正极，B项错误，C项正确；由阴极失去电子数与阳极得到的电子数相等可计算Cu的相对原子质量：Cu～2e－，O2～4e－，a/Ar(Cu)×2＝V×10－3/22.4×4，Ar(Cu)＝11200a/V，故D项错误。[答案]C10．实现反应：Cu＋2H＋===Cu2＋＋H2↑，可以通过以下措施()A．将Cu投入稀硫酸中B．让Cu在潮湿的环境发生电化学腐蚀C．将Cu投入浓硫酸中并加热D．用Cu作电极、稀硫酸作电解质溶液电解[解析]金属活动性顺序表中铜在氢之后，不能与稀硫酸反应，Cu在潮湿的环境发生电化学腐蚀时，正极是氧气参与反应。Cu投入浓硫酸中并加热，生成的是SO2。用Cu作电极、稀硫酸作电解质溶液电解时，铜作阳极，氢离子在阴极放电，符合题意。[答案]D11．用惰性电极电解100mL4mol·L－1的Cu(NO3)2溶液，一定时间后在阳极收集到标准状况下气体1.12L。停止电解，向电解后的溶液中加入足量的铁粉，充分作用后溶液中的Fe2＋浓度为(设溶液的体积不变)()A．0.75mol·L－1B．3mol·L－1C．4mol·L－1D．3.75mol·L－1[解析]电解后溶液中硝酸和硝酸铜分别为0.2mol、0.3mol，前者与铁粉反应生成硝酸亚铁0.075mol，后者与铁粉反应生成0.3molFe2＋。[答案]D12．CuI是一种不溶于水的白色固体，可以由反应：2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2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。下列叙述正确的是()A．阴极区溶液呈红色，电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑B．阴极区溶液呈蓝色，阳极生成的Cu2＋向阴极移动C．阳极区有白色沉淀生成，原因是2Cu＋4I－－4e－===2CuI↓＋I2D．阳极区溶液呈蓝色，电极反应是2I－－2e－===I2[解析]该装置阳极反应为2Cu＋4I－－4e－===2CuI↓＋I2，碘遇淀粉变蓝，故C正确、D错误；阴极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，溶液显碱性，酚酞变红，故A、B错误。[答案]C二、填空题13．(2011·合肥质检)太阳能电池可用做电解的电源(如图)。(1)若c、d均为惰性电极，电解质溶液为硫酸铜溶液，电解过程中，c极先无气体产生，后又生成气体，则c极为________极，在电解过程中，溶液的pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)，停止电解后，为使溶液恢复至原溶液应加入适量的____________。(2)若c、d均为铜电极，电解质溶液为氯化钠溶液，则电解时，溶液中氯离子的物质的量将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。(3)若用石墨、铁作电极材料，可组装成一个简易污水处理装置。其原理是：加入试剂调节污水的pH在5.0～6.0之间。接通电源后，阴极产生的气体将污物带到水面形成浮渣而刮去，起到浮选净化作用；阳极产生的有色沉淀具有吸附性，吸附污物而沉积，起到凝聚净化作用。该装置中，阴极的电极反应式为____________；阳极区生成的有色沉淀是____________。[解析](1)用惰性电极电解硫酸铜溶液，c极上先无气体生成，后又产生气体，说明c极为阴极(先生成Cu，后生成H2)，电解CuSO4溶液最终生成H2SO4，溶液的pH减小。电解过程分两个阶段：第一阶段，阴极生成Cu，阳极生成O2，溶液中减少的相当于CuO；第二阶段，阴极生成H2，阳极生成O2，溶液中减少的是H2O。(2)若c、d为铜电极时，阳极：Cu→Cu2＋＋2e－，电解质溶液中Cl－不放电，故其物质的量不变。(3)若用石墨、铁作电极材料，阴极产生气体，阴极发生的反应只能是2H＋＋2e－―→H2↑，阳极生成有色沉淀，则阳极为铁放电，Fe―→Fe2＋＋2e－，该有色沉淀是Fe(OH)3。[答案](1)阴减小CuO和H2O(2)不变(3)2H＋＋2e－―→H2↑，Fe(OH3)14.在下图中，甲烧杯中盛有100mL0.50mol·L－1AgNO3溶液，乙烧杯中盛有100mL0.25mol·L－1CuCl2溶液，A、B、C、D均为质量相同的石墨电极，如果电解一段时间后，发现A极比C极重1.9g，则：(1)电源E为________极，F为________极。(2)A极的电极反应式为____________，析出物质________mol。(3)B极的电极反应式为____________，析出气体________mL(标准状况)。(4)C极的电极反应式为____________，析出物质________mol。(5)D极的电极反应式为____________，析出气体________mL(标准状况)。(6)甲烧杯中滴入石蕊试液，________附近变红，如果继续电解，在甲烧杯中最终得到________溶液。[解析]本题是以电解知识为依托的综合性较强的题目。由于有外接直流电源，所以装置甲、乙均为电解池，两个电解池的关系为串联。电解一段时间后，A极比C极重。故A极上必有Ag析出，由于Ag＋在A极上获得电子发生了还原反应，故A极为电解池的阴极，在电解池中阴极与外接直流电源的负极相连，故E极为负极，F为正极。根据电解池甲、乙的串联关系，可进一步得出A、B、C、D依次为阴极、阳极、阴极、阳极。电极反应依次为，A极：4Ag＋＋4e－===4Ag，B极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，C极：Cu2＋＋2e－===Cu，D极：2Cl－－2e－===Cl2↑，由于串联时各电极上流过的电量是相同的，假设电路中均通过4mol电子，则A极上生成4molAg，B极上生成1molO2，C极上生成2molCu，D极上生成2molCl2，这样便可得出一个关系式：4e－～4Ag～O2～2Cu～2Cl2，A极比C极重4mol×108g·mol－1－2mol×64g·mol－1＝304g，根据A极比C极重1.9g，可列出比例式求出反