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课时分层作业(五)电解池的工作原理及应用(建议用时：45分钟)[基础达标练]1．下列叙述中错误的是()A．电解池是电能转化为化学能的装置B．原电池跟电解池连接后，电子从原电池负极流向电解池阳极C．电解时，阳极发生氧化反应D．电解时，阳离子移向阴极B[电解池中电能转化为化学能，A正确；原电池跟电解池连接后，电子从原电池负极流向电解池阴极，因此B错误；电解时，阳极发生氧化反应，C正确；电解池中阳离子移向阴极，D正确。]2．如图所示是电解CuCl2溶液的装置，其中a、b为直流电源的两极，c、d为石墨电极。则以下有关此电解池的判断正确的是()A．a为负极，b为正极B．a为阳极，b为阴极C．电解过程中，d电极质量增加D．电解过程中，氯离子浓度保持不变C[依据电流的方向可知，a为正极，b为负极，c为阳极，d为阴极。d极上的电极反应：Cu2＋＋2e－===Cu，c极上的电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，溶液中的Cl－浓度减小。]3．如图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是()A．逸出气体的体积，a电极的小于b电极的B．一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体C．a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色D．a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色D[a、b电极分别为电解池的阴极和阳极，其电极反应分别是4H＋＋4e－===2H2↑和4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，即a电极逸出气体体积比b电极大。a电极和b电极溶液分别显碱性和酸性，故可以看到a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色。]4．在铁制品上镀上一定厚度的锌层，以下电镀方案中正确的是()A．锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含Fe2＋B．锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含Zn2＋C．锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含Fe3＋D．锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含Zn2＋D[在电镀池中，镀件作阴极，镀层金属作阳极，含镀层金属阳离子的溶液作电解质溶液。]5．为使反应Cu＋2H2O===Cu(OH)2↓＋H2↑能够发生，下列设计方案正确的是()A．用铜片作负极，石墨电极作正极，氯化钠溶液为电解质溶液构成原电池B．用铜片作电极，外接直流电源电解硫酸铜溶液C．用铜片作阳极，铁片作阴极，电解硫酸钠溶液D．用铜片作阴、阳电极，电解稀硫酸C[该反应为不能自发进行的氧化还原反应，必须设计为电解池才能发生。阳极为Cu放电，阴极为H＋放电，即用Cu作阳极，电解质溶液中为H2O放电，选项C符合要求。]6．将一直流电源的正、负极(电极材料为Pt)，用玻璃片分别压在一张用食盐水、碘化钾、淀粉溶液和石蕊试液浸透的滤纸上，经过一段时间后，两极附近滤纸的颜色分别是()ABCD阳极蓝白红蓝阴极白蓝蓝蓝D[阳极上I－放电生成I2，使淀粉变蓝，阴极上H＋放电后，使溶液中的c(H＋)＜c(OH－)，呈碱性，使石蕊显蓝色，故D正确。]7．如图装置分别通电一段时间后，溶液的质量增加的是()D[A项实质是电解水，2H2O=====通电2H2↑＋O2↑，溶液质量减少；B项电解CuCl2，CuCl2=====通电Cu＋Cl2↑，溶液质量减少；C项，阳极是活性电极Cu，电极反应Cu－2e－===Cu2＋；阴极反应：Cu2＋＋2e－===Cu溶液质量无变化；D项阳极是活性电极Ag，电极反应2Ag－2e－===2Ag＋，阴极反应Cu2＋＋2e－===Cu，总反应2Ag＋Cu(NO3)2=====通电2AgNO3＋Cu，溶液质量增大。]8．利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产中的应用。下列说法正确的是()A．氯碱工业中，X电极上的反应式是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑B．电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2＋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D[X电极连接电源正极是阳极，Y电极连接电源负极是阴极。氯碱工业中阳极是Cl－放电生成Cl2，A错误；电解精炼铜时阳极粗铜溶解，阴极Cu2＋放电析出Cu，但是粗铜中含有锌、铁、镍等杂质，使得溶液中Cu2＋浓度变小，B项错误；铁片上镀铜时，阴极应该是铁片，阳极是纯铜，C项错误；镁是活泼金属，冶炼金属镁应该电解熔融氯化镁，D项正确。]9．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，液体从出口________(填写“A”或“B”)导出。解析：(1)阳极是左池，氢氧根放电；(2)H2O电离出的H＋放电，同时生成OH－，OH－浓度增大；(3)K＋经阳离子交换膜进入右池，右池中H2O电离出的H＋放电，剩下OH－；除去杂质后得到的氢氧化钾溶液从B口导出。答案：(1)4OH－－4e－===O2↑＋2H2O(2)H2O电离出的H＋放电，同时生成OH－，OH－浓度增大(3)B10．如图所示中的A为直流电源，B为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸，C为电镀槽，接通电路后，发现B上的c点显红色，请填写下列空白：(1)电源A上的a为________极。(2)滤纸B上发生的总化学反应方程式为________________________。(3)欲在电镀槽中实现在铁上镀锌，接通K，使c、d两点短路，则电极e上发生的反应为________，电极f上发生的反应为________，槽中盛放的电镀液可以是________溶液或________溶液(只要求填两种电解质溶液)。解析：根据c点酚酞变红，则该极的反应为2H＋＋2e－===H2↑，即该极为阴极，与电源的负极相连，所以a是正极。(2)滤纸B上发生的总反应方程式为2NaCl＋2H2O=====通电H2↑＋Cl2↑＋2NaOH。(3)c、d两点短路后，e为阳极，反应为Zn－2e－===Zn2＋。阴极上镀锌，则阴极反应为Zn2＋＋2e－===Zn。电解液用含镀层离子的电解质，所以可用ZnSO4溶液或Zn(NO3)2溶液等。答案：(1)正(2)2NaCl＋2H2O=====通电H2↑＋Cl2↑＋2NaOH(3)Zn－2e－===Zn2＋Zn2＋＋2e－===ZnZnSO4Zn(NO3)2[能力提升练]11．(双选)用酸性氢氧燃料电池电解苦卤水(含Cl－、Br－、Na＋、Mg2＋)的装置如图所示(a、b为石墨电极)。下列说法中，正确的是()A．电池工作时正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－B．电解时，a电极周围首先放电的是Br－而不是Cl－，说明当其他条件相同时前者的还原性强于后者C．电解时，电子流动路径是负极→外电路→阴极→溶液→阳极→正极D．忽略能量损耗，当电池中消耗0.02gH2时，b极周围会产生0.02gH2BD[因为酸性氢氧燃料电池，故其正极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，A错误；可利用离子放电顺序来判断离子的还原性强弱，B正确；电子只在导线和电极中流动，C错误；据电子守恒，知D正确。]12．下列叙述中正确的是()图一图二A．Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如图一所示，石墨电极上产生氢气，铜电极发生氧化反应B．图一中当有0.1mol电子转移时，有0.1molCu2O生成C．图二装置中发生反应：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，X极是负极，Y极材料可以是铜D．如图二，盐桥的作用是传递电荷以维持电荷平衡，Fe3＋经过盐桥进入左侧烧杯中A[根据电解总反应：2Cu＋H2O===Cu2O＋H2↑可知金属铜为阳极材料，Cu失电子发生氧化反应，石墨为阴极材料，阴极上H＋得电子生成氢气，故A正确；2molCu失去2mol电子生成1molCu2O，所以当有0.1mol电子转移时，有0.05molCu2O生成，故B错误；已知Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，则该原电池中Cu失电子作负极，即X为Cu，若Y为铜，会与Fe3＋直接反应，故C错误；原电池中阳离子向正极移动，盐桥的作用是传递电荷以维持电荷平衡，右侧为正极，所以Fe3＋在右侧烧杯中不向左移动，故D错误。]13．将等物质的量浓度的CuSO4和NaCl等体积混合后，用石墨电极进行电解，电解过程中，溶液pH随时间t变化的曲线如图，则下列说法正确的是()A．阳极产物一定是Cl2，阴极产物一定是CuB．BC段表示在阴极上是H＋放电产生了H2C．整个过程中阳极先产生Cl2，后产生O2D．CD段表示阳极上OH－放电破坏了水的电离平衡，产生了H＋C[设CuSO4和NaCl各nmol，电解分3个阶段：AB段：阳极：nmolCl－失nmol电子，阴极：12nmolCu2＋得nmol电子，由于Cu2＋水解使溶液呈酸性，Cu2＋浓度逐渐减小，溶液pH逐渐增大；BC段：阳极：nmolOH－失nmol电子(来源于水的电离)，阴极：12nmolCu2＋再得nmol电子，由于OH－消耗，溶液中H＋浓度增大，溶液的pH迅速减小；CD段：阳极：OH－失去电子，阴极：H＋得到电子，开始电解水，溶液中H＋浓度逐渐增大，pH减小，选项A，电解开始时，阳极先发生2Cl－－2e－===Cl2↑，后发生4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极反应先发生Cu2＋＋2e－===Cu，后发生2H＋＋2e－===H2↑，故A错误；选项B，BC段阳极发生的电极反应：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极Cu2＋得到电子，生成铜单质，故B错误；选项C，阳极先发生2Cl－－2e－===Cl2↑，后发生4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，故C正确；选项D，CD段发生2H＋＋2e－===H2↑、4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，即CD段电解的物质是水，故D错误。]14．如图为电解装置，X、Y为电极材料，a为电解质溶液。(1)若a为含有酚酞的KCl溶液，X为Fe，Y为石墨，电解一段时间后：X电极附近可观察到的实验现象是________，写出Y电极的电极反应式________________。(2)若要实现Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑，则Y电极材料是________，写出X电极的电极反应式____________________________________________________________________________________________________________________。(3)若要利用该装置在铁制品表面镀上一层银，则a为________，反应前两电极的质量相等，反应后两电极质量相差2.16g则该过程理论上通过电流表的电子数为________。(4)X、Y均为惰性电极，a为NaOH溶液，电解一段时间后，溶液的pH________(填“增大”“不变”或“减小”)，若要使溶液恢复原来的状态，可往溶液中加入________。解析：(1)若a为含有酚酞的KCl溶液，X为Fe，Y为石墨，X电极上氢离子得到电子生成氢气，电极附近溶液中氢氧根离子浓度增大，遇酚酞变红色；Y电极上氯离子失电子生成氯气，电极反应是2Cl－－2e－===Cl2↑。(2)要实现Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑，需要利用电解原理，Y电极应是铜作阳极，X电极上是氢离子得到电子生成氢气，阴极电极反应为2H＋＋2e－===H2↑。(3)利用该装置在铁制品表面镀上一层银，应使银作阳极Y，铁作阴极X，硝酸银溶液作电解液进行电解完成；反应前两电极的质量相等，反应后两电极质量相差2.16g，依据电子守恒可知，阳极质量减小与阴极质量增加的质量相同，阴极析出银的质量＝阳极溶