2019-2020学年高中化学 第4章 电化学基础 第3节 电解池 第3课时 电解原理及其应用习题课

1EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Docfor.NET.第三课时《电解原理及其应用》习题课题组一电解池及电解原理1．下列有关电解池的说法正确的是()A．在电解池中与外接电源负极相连的电极是阳极B．无论电解何种物质，阳极上失电子数都与阴极上得电子数相等C．电解氯化铜溶液时，在阴极上有气体生成D．电解NaCl、CuCl2两种溶液，参加反应的物质是相同的解析：选B与负极相连的是阴极；电解氯化铜时，阳极上有氯气生成，阴极上有铜析出；电解NaCl溶液时，水参加了反应，而电解CuCl2溶液时，水没有参加反应。2．如图所示，X、Y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b极板处有无色、无味气体放出。符合这一情况的是附表中的()a极板b极板X电极Z溶液A锌石墨负极CuSO4B石墨石墨负极NaOHC银铁正极AgNO3D铜石墨负极CuCl2解析：选A由题意知，通电后a极板质量增加，说明有金属析出，由此可知，a极为电解池的阴极，则X为电源负极，B、C不符合；又b极放出的是无色、无味的气体，D不符合。3．在25℃时，将2个铜电极插入到一定的Na2SO4饱和溶液中，通直流电电解并不断搅拌，当阴极上收集到amol气体时，溶液中析出了bmol的结晶水合物Na2SO4·10H2O，若保持温度不变，则所剩溶液中溶质的质量分数是()A.bb＋18aB．bb＋36aC.71b161b＋18aD．71b161b＋9a解析：选C电解发生的电极反应：阳极为Cu－2e===Cu2＋，阴极为2H＋＋2e===H2↑。电2解时总的化学反应方程式为Cu＋2H2O=====电解Cu(OH)2↓＋H2↑，阴极逸出amolH2，水被电解了2amol，由于原溶液为饱和Na2SO4，剩余溶液仍为该温度下的饱和溶液，电解的水与bmolNa2SO4·10H2O也形成饱和溶液，所以质量分数＝b×142b×322＋36a＝71b161b＋18a，故选C。4．下列各组中，每种电解质溶液用惰性电极电解时只生成氢气和氧气的是()A．HCl、CuCl2、Ba(OH)2B．NaOH、CuSO4、H2SO4C．NaOH、H2SO4、Ba(OH)2D．NaBr、H2SO4、Ba(OH)2解析：选C电解时只生成氧气和氢气，则电解质所含阳离子在金属活动性顺序中位于铜之前，阴离子不是简单离子。题组二电解原理的应用5．下列关于电化学知识的说法正确的是()A．电解饱和食盐水在阳极得到氯气，阴极得到金属钠B．电解精炼铜时，阳极质量的减少不一定等于阴极质量的增加C．电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液，在阴极上依次析出Al、Fe、CuD．电解CuSO4溶液一段时间后(Cu2＋未反应完)，加入适量Cu(OH)2可以使溶液恢复至原状态解析：选B电解饱和食盐水的化学方程式为2NaCl＋2H2O=====通电，A项错误；阳极除铜放电外，比铜活泼的金属如Zn、Fe也放电，但阴极上只有Cu2＋放电，B项正确；根据金属活动性顺序可知，阴极上离子的放电顺序是Fe3＋Cu2＋H＋Fe2＋Al3＋，Fe2＋和Al3＋不放电，Fe3＋得电子生成Fe2＋，不会析出铁和铝，在阴极上依次生成的是亚铁离子、铜、氢气，C项错误；电解CuSO4溶液，阴极析出Cu，阳极生成氧气，应加入CuO，D项错误。6．(2019·滨海高二检测)将Fe片和Zn片放在盛有NaCl溶液(其中滴入酚酞)的表面皿中，如图所示，最先观察到变红的区域是()A．Ⅰ和ⅢB．Ⅰ和ⅣC．Ⅱ和ⅢD．Ⅱ和Ⅳ3解析：选B分析甲、乙两图的特点可以判断出，甲图是原电池，乙图是电解池。甲图中的电极反应为：负极(Zn)：Zn－2e－===Zn2＋，正极(Fe)：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，所以甲图中Ⅰ附近有OH－生成，先变红；乙图中Fe为阳极：Fe－2e－===Fe2＋，Zn为阴极：2H＋＋2e－===H2↑，H2O电离出的H＋放电变成H2，OH－增多，所以乙中Ⅳ附近先变红。7．电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：(1)若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则：①电解池中X极上的电极反应式是________。②Y电极上的电极反应式________________________，检验该电极反应产物的方法是______________。③该反应的总反应方程式是________。(2)如果用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则：①X电极的材料是________，电极反应式为________________________。②Y电极的材料是_______，主要的电极反应式为____________________。解析：(1)用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑；阴极反应：2H＋＋2e－===H2↑。与电源正极相连的为阳极，反之为阴极。所以X为阴极，Y为阳极。X极在反应过程中消耗了H2O电离出的H＋，溶液呈碱性，加入酚酞溶液变成红色；Y极产生Cl2，能使湿润的淀粉KI试纸变为蓝色。(2)电解精炼Cu时，用含杂质的Cu为阳极，纯Cu为阴极。反应过程中阳极上的Cu以及比Cu活泼的金属失去电子，成为离子进入溶液，活泼性比Cu弱的金属形成阳极泥；在阴极只有Cu2＋能得电子成为单质，其他较活泼的金属对应的离子不能得电子。根据装置图，X为阴极，Y为阳极。所以，X电极的材料是纯铜，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu；Y电极的材料是粗铜，主要的电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋。答案：(1)①2H＋＋2e－===H2↑②2Cl－－2e－===Cl2↑把湿润的淀粉碘化钾试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色③2NaCl＋2H2O=====电解2NaOH＋H2↑＋Cl2↑(2)①纯铜Cu2＋＋2e－===Cu②粗铜Cu－2e－===Cu2＋题组三电解计算48．有三个烧杯，分别盛有氯化铜、氯化钾和硝酸银三种溶液，均以Pt作电极，将它们串联在一起电解一定时间，测得电极增重总和2.8g，这时产生的有色气体与无色气体的物质的量之比为()A．4∶1B．1∶1C．4∶3D．3∶4解析：选C串联电路中，相同时间内各电极得或失的电子的物质的量相同，各电极上放出气体的物质的量之比为定值。不必注意电极增重是多少，只要判断出生成何种气体及生成该气体一定物质的量所得失电子的物质的量，就可以通过得失电子守恒，判断气体体积之比，第一个烧杯中放出Cl2，第二个烧杯中放出Cl2和H2，第三个烧杯中放出O2。在有1mol电子转移时，生成的气体的物质的量分别是0.5mol、0.5mol、0.5mol和0.25mol。所以共放出有色气体(Cl2)0.5mol＋0.5mol＝1mol，无色气体(O2和H2)0.5mol＋0.25mol＝0.75mol。9．甲、乙两个电解池均以铂为电极，且互相串联，甲池中盛有AgNO3溶液，乙池中盛有一定量的某盐溶液，通电一段时间后，测得甲池电极的质量增加2.16g，乙池电极上析出0.24g金属，则乙池中的溶质可能是()A．CuSO4B．MgSO4C．Al(NO3)3D．Na2SO4解析：选A根据阳离子放电顺序可知，在上述4个选项中只有CuSO4溶液中的Cu2＋电解时可以放电，从而在电极上析出；当转移0.02mol电子时，乙池中析出铜的质量小于0.64g，是因为电解过程中CuSO4不足，后来变成电解水，故A项正确。题组四多池电解10．某研究性学习小组将下列装置如图连接，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。将电源接通后，向乙中滴入酚酞试液，在F极附近显红色。试回答下列问题：(1)电源A极的名称是________。(2)甲装置中电解反应的总化学方程式：________________________。(3)如果收集乙装置中产生的气体，两种气体的体积比是________。(4)欲用丙装置给铜镀银，G应该是________(填“铜”或“银”)，电镀液的主要成分是________(填化学式)。5(5)装置丁中的现象是________________________________。解析：(1)这是一个串联电解装置，乙中F极出现红色，说明在F极放出H2，生成NaOH，F为阴极，B为负极，A为正极。(2)甲池电解CuSO4溶液：2CuSO4＋2H2O=====电解2Cu＋O2↑＋2H2SO4。(3)乙池电解NaCl溶液：2NaCl＋2H2O=====电解2NaOH＋Cl2↑＋H2↑，V(Cl2)∶V(H2)＝1∶1。(4)丙装置是给铜镀银，银应为阳极，铜为阴极，G为银，电镀液为AgNO3溶液。(5)丁装置是胶体的电泳，Fe(OH)3胶体胶粒带正电荷，通电后向阴极移动，阴极区颜色变深。答案：(1)正极(2)2CuSO4＋2H2O=====电解2Cu＋O2↑＋2H2SO4(3)1∶1(4)银AgNO3(5)Y极附近红褐色变深11．如图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100g5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100g10.00%的K2SO4溶液，电极均为石墨电极。接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4的质量分数为10.47%，乙中c电极质量增加。据此回答问题：(1)电源的N端为________极。(2)电极b上发生的电极反应式为________________________。(3)列式计算电极b上生成的气体在标准状况下的体积：_______________。(4)电极c的质量变化是________g。解析：由题中信息c的电极质量增加知：c极上析出铜，故c为阴极，d为阳极，e为阴极，f为阳极。(1)N为正极，M为负极，a为阴极，b为阳极。(2)甲烧杯中b极上发生反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。(3)电解K2SO4溶液实际上是电解水，设电解水的质量为m，则100g×10.00%＝(100g－m)×10.47%，解得m≈4.5g，即0.25molH2O，每电解2molH2O转移4mol电子，故整个装置发生电极反应转移0.5mol电子，产生O2的体积V＝n·Vm＝0.5mol4×22.4L·mol－1＝2.8L。(4)c极上析出铜的质量为0.5mol2×64g·mol－1＝16g。答案：(1)正(2)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑6(3)水减少的质量：100g×1－10.00%10.47%≈4.5g，生成O2的体积：4.5g18g·mol－1×12×22.4L·mol－1＝2.8L(4)1612．某课外活动小组准备用如图所示的装置进行实验。现有甲、乙、丙三位同学分别选择了如下电极材料和电解质溶液：A电极B电极X溶液甲CuZnH2SO4乙PtPtCuCl2丙FeCu？(1)甲同学在实验中将电键K5闭合，Zn电极上的电极反应式为_________。(2)乙同学准备进行电解CuCl2溶液的实验，则电解时的总反应方程式为________________________；实验时应闭合的电键组合是________。(从下列五项中选择所有可能组合，第三小题也在这五项中选择)A．K1和K2B．K1和K3C．K1和K4D．K2和K3E．K2和K4(3)丙同学准备在Fe上镀Cu，选择了某种盐来配制电镀液，则该盐的化学式为________，实验时，应闭合的电键组合是________(选项如上)。解析：(1)甲同学在实验中将电键K5闭合，装置为原电池，较活泼的Zn为原电池负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋。(2)乙同学用惰性电极电解CuCl2溶液，电解时的总反应方程式为CuCl2=====电解Cu＋Cl2↑，实验时应闭合K1和K4或K2和K3。(3)丙同学准备在Fe上镀Cu，则Fe为电镀池阴极，接电源负极，Cu为电镀池阳极，接电源正极，实验时应闭合K2和K3。应选择含有Cu2＋的电解质溶液为电解液。答案：(1)Zn－