2020高中化学 电解规律（提高）巩固练习 新人教版选修4

2020高中化学 电解规律（提高）巩固练习 新人教版选修4

电解规律 ‎【巩固练习】‎ 一、选择题 ‎1．以Pt作电极，用电源串联电解分装在两个烧杯里的200mL0.3mol·L－1NaCl溶液和300mL0.1mol·L－1的AgNO3溶液，过一段时间后取出电极，将两杯溶液混合，则对混合溶液的pH判断正确的是（　　）。‎ A．小于7 B．大于7‎ C．等于7 D．大于或等于7‎ ‎2．某铝冶炼厂以碳棒为电极，电解熔融状态的Al2O3，当生成‎54kg铝时，阳极消耗‎24kg碳，则阳极生成的CO和CO2混合气中，CO与CO2两种气体的分子个数之比为（　　）。‎ A． 1∶2　 B． 2∶1‎ C． 1∶3　 D． 1∶1‎ ‎3．CuI是一种不溶于水的白色固体，它可由反应：2Cu2++4I－＝2CuI↓+I2而得到。现以石墨为阴极，以Cu为阳极电解KI溶液，通电前的电解液中加入少量酚酞和淀粉溶液。电解开始不久阴极区溶液呈红色，而阳极区溶液呈现蓝色，对这个现象的正确解释是（　　）。 ①阴极电极反应2H++2e－＝H2↑使c(OH－)＞c(H+) ②阳极2Cu+4I――4e－＝2CuI↓+I2，I2遇淀粉变蓝 ③阳极Cu－2e－＝Cu2+，Cu2+显蓝色 ④电极2I――2e―＝I2，I2遇淀粉变蓝 A．①② B．①③‎ C．①④　 D．③④‎ ‎4．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，则下列表述正确的是（　　）。‎ A．在两个阴极上得到的银和汞的物质的量之比n(Ag)∶n(Hg)＝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 ‎5．某学生为完成2HCl+2Ag＝2AgCl↓+H2↑，设计如图所示的四个实验，你认为可行的实验是（ ）。‎ ‎ ‎ ‎6．用惰性电极电解M(NO3)x的水溶液，当阴极上增重a g时，在阳极上同时产生b L（标准状况）氧气，从而可知M的相对原子质量是（ ）。‎ ‎ A． B． C． D．‎ ‎7．在水中加等物质的量的Ag+、Pb2+、Na+、SO42－、NO3－、Cl－‎ 6‎ ‎，该溶液放在用惰性电极作电极的电解槽中，通电片刻，则氧化产物与还原产物质量之比为（ ）。‎ ‎ A．35.5∶108 B．16∶‎207 ‎‎ C．8∶1 D．108∶35.5‎ ‎8．电解‎100 ‎mL含c (H+)=0.30 mol·L－1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－1 Ag+ B．0.02 mol·L－1 Zn2+‎ ‎ C．‎0.20 ‎mol·L－1 Cu2+ D．0.20 mol·L－1 Pb2+‎ ‎9．用石墨做电极电解CuSO4溶液。通电一段时间后，欲使用电解液恢复到起始状态，应向溶液中加入适量的（　 ） 　　A．CuSO4　　　 B．H2O　　　C．CuO　　　 D．CuSO4·5H2O ‎ ‎10．将两个铂电极插入500mL CuSO4溶液中进行电解，通电一定时间后，某一电极增重‎0.064g（设电解时该电极无氢气析出，且不考虑水解和溶液体积变化）。此时，溶液中H+浓度约为（　 ） 　　A．4×10-3mol/L　　 B．2×10-3 mol/L　　 C．1×10-3 mol/L　　 D．1×10-7mol/L ‎11．当用两铂电极电解‎100 g 10％CuSO4溶液一段时间后，在阳极析出‎0.16g物质时，CuSO4溶液的质量分数为（　　 ） 　　A．8.41％　　　　 B．8.36％　　　　 C．8.73％　　　　 D．9.62％‎ ‎12．用石墨作电极电解CuCl2溶液，当通电一段时间后，阳极收集到‎2.24 L气体(标准状况)。下列有关说法正确的是（ ） 　　A．阴极生成的铜为‎3.2g  　　B．上述电解过程中共转移0.2 mol电子 　　C．电解得到的Cu的物质的量为0.5mol  　　D．电解后溶液呈碱性 ‎ ‎13．某溶液中含有两种溶质NaCl和H2SO4，它们的物质的量之比为3:1，用石墨做电极电解溶液时，根据电解产物，可明显分为三个阶段。下列叙述不正确的是（ ） 　　A．阴极只析出H2　　　　 　　　　　B．阳极先析出Cl2，后析出O‎2 ‎　　C．电解最后阶段为电解水　　 　　　D．溶液pH不断增大，最后为7 ‎ 二、非选择题 ‎1．采用惰性电极，从NO3－、SO42－、Cl－、Cu2+、Ba2+、Ag+、H+中选出适当的离子组成电解质并电解。‎ ‎ （1）若两极分别放出H2和O2，电解质可能为________。‎ ‎ （2）若阴极析出金属，阳极放出O2，电解质可能为________。‎ ‎ （3）若两极均放出气体，且体积之比为1∶1，电解质可能为________‎ ‎ （4）若既无O2又无H2放出，电解质可能为________。‎ ‎2．某研究性学习小组的学生在一次活动中，设计如下方案来测定铜的相对原子质量：‎ ‎ ‎ ‎ 指导老师认为此方案可行，提供了一瓶含有一定量H2SO4、Fe2(SO4)3杂质的CuSO4溶液及其他相关药品、器材。‎ ‎ 已知Cu2+、Fe2+、Fe3+开始沉淀及沉淀完全时的pH如下表：‎ 6‎ 氢氧化物开始沉淀时的pH 氢氧化物完全沉淀时的pH Cu2+‎ Fe2+‎ Fe3+‎ ‎4.7‎ ‎7.0‎ ‎1.9‎ ‎6.7‎ ‎9.0‎ ‎3.2‎ ‎ （1）同学们首先讨论不纯的CuSO4是否需要提纯。假如你是学习小组的学生，请阐明你的看法。[结合你的意见，只需选择（a）、（b）中一题作答]‎ ‎ （a）需要提纯，加入________（填写试剂化学式），反应后经过滤即可提纯CuSO4溶液。‎ ‎ （b）不必提纯，理由是________。‎ ‎ （2）用铜和石墨两个电极电解CuSO4溶液时，铜电极应接电源的________极。石墨电极上的电极反应式是________。电解总反应式是________。‎ ‎ （3）该实验测得的铜的相对原子质量是________。（用含m、V的代数式表示）‎ ‎3．有一种化学式为R(NO3)x·nH2O的硝酸盐晶体。现取此晶体‎6.05 g溶于水配成500 mL溶液，用石墨棒作电极对此溶液进行电解，当通过电流强度为‎5A的电流16.05 min时，溶液中的金属离子已全部放电，且其中一极增重‎1.60 ‎g（已知此晶体的摩尔质量为‎242 ‎g·mol－1），试求：‎ ‎ （1）x和n的值；‎ ‎ （2）R的相对原子质量；‎ ‎ （3）若反应前后溶液体积保持不变，求反应后溶液的pH。‎ ‎【答案与解析】‎ 一、选择题 ‎1．D ‎ ‎【解析】NaCl为0.06mol，AgNO3为0.03mol，串联电路中电子通过电量总是相同的，当通过的电子小于0.03mol时，根据电子守恒，NaCl溶液中产生的NaOH和AgNO3溶液中产生HNO3的物质的量相等，将两杯溶液混合，NaOH和HNO3恰好中和，剩余NaCl和剩余AgNO3反应，即成NaNO3和NaCl溶液，pH＝7。当电路中通过的电子大于0.03mol时，电解NaCl溶液产生的NaOH多于电解AgNO3溶液产生的HNO3则混合后，混合溶液pH＞7。‎ ‎2．D ‎【解析】‎ ‎3．A 6‎ ‎【解析】电解池的阴极材料为石墨，阳极为Cu，电解溶液为KI，因此电解时，阳极为电极材料Cu自身放电生成Cu2+进入阳极区，而由题给信息知，Cu2+能氧化I－生成I2，故阳极处的淀粉遇I2变蓝； 阴极为H2O电离出的H+放电，H+放电的同时，产生大量OH－，使得阴极区碱性，故酚酞变红。因此能正确解释电解过程中的现象的为①②。 ‎ ‎4．D ‎【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，故硝酸亚汞的化学式不可能为HgNO3，只能为Hg2(NO3)2。 ‎ ‎5．D ‎ ‎【解析】该反应不能自发进行，必须电解，且阳极为Ag。‎ ‎6．C ‎ ‎【解析】由电极反应，阴极：Mn++xe－＝M，阳极：4OH－－4e－＝2H2O+O2↑，利用阴、阳两极转移的电子的数目相同，即，由此式得，所以。‎ ‎7．C ‎ ‎【解析】溶液中的六种离子，有四种发生反应生成沉淀，Ag++Cl－＝AgCl↓、Pb2++SO42－＝PbSO4↓，最后溶液就成了NaNO3溶液；而电解NaNO3溶液，实质就是电解水，电解方程式为：2H2OH2↑+O2↑。氧化产物和还原产物的质量之比为m (O2)∶m (H2)=(1 mol×‎32g·mol－1)∶(2 mol×‎2 ‎g·mol－1)=8∶1，即C项正确。‎ ‎8．C ‎ ‎【解析】根据离子的放电顺序可知，当电路中通过0.04 mol的电子时，能析出金属的只有选项A和C，根据Ag++e－＝Ag和Cu2++2e－＝Cu可知，析出的金属分别为0.04 mol的Ag和0.02 mol的Cu，其质量分别为‎4.32 ‎g和‎1.28 ‎g。但溶液中n (Ag+)=0.10 mol／L×‎0.1 ‎L=0.01 mol＜0.04 mol，所以析出Ag的质量为‎1.08 ‎g。‎ ‎9．C 【解析】用石墨做电极电解CuSO4溶液的电解方程式是2CuSO4＋2H2O2H2SO4＋2Cu＋O2↑，根据缺什么补什么的，选项C正确。‎ ‎【总结升华】做题的思路：明确溶液中存在哪些离子；阴阳两极附近有哪些离子；根据阳极氧化、阴极还原分析得出产物。根据原溶液的酸、碱性和电极产物可对电解后溶液的pH的变化作出正确的判断。若电极产物只有H2而无O2，则pH变大；若电极产物只有O2而无H2，则pH变小；若电极产物既有O2又有H2，原溶液呈酸性，则pH变小，原溶液呈碱性则pH变大，原溶液呈中性，则pH不变。 ‎ ‎10．A　 ‎ ‎【解析】2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4 根据方程式计算。 11．A ‎12．B ‎ 6‎ ‎【解析】CuCl2Cu+Cl2↑，阳极收集到‎2.24 L气体(标准状况)，即收集0.1 mol Cl2，转移0.2 mol电子，阴极生成Cu 0.1 mol，质量为‎6.4g，电解后溶液仍为CuCl2溶液，只是浓度减小，溶液仍因水解呈酸性。 ‎ ‎13．D 二、非选择题 ‎1．（1）Ba(NO3)2、HNO3、H2SO4 （2）CuSO4、Cu(NO3)2、AgNO3 （3）HCl （4）CuCl2 ‎ ‎【解析】（1）电解实质是电解水；‎ ‎ （2）阴极：Cu2++2e－＝Cu，Ag++e－＝Ag；阳极：4OH－－4e－＝2H2O+O2↑；‎ ‎ （3）2HClH2↑+Cl2↑，产物体积之比为1∶1；‎ ‎ （4）CuCl2Cu+Cl2↑。‎ ‎2．（1）CuO或Cu(OH)2或CuCO3 （2）负 4OH－－4e－＝O2↑+2H2O ‎ 2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4 （3） ‎ ‎【解析】（1）如果不提纯，溶液中存在的Fe3+先放电，使实验产生误差。除杂方法是加入CuO或Cu(OH)2或CuCO3，促进Fe3+的水解，使Fe3+以Fe(OH)3的形式脱离溶液体系。‎ ‎ （2）使用铜电极的目的是使还原出的铜能够附着，因此铜电极接电源的负极。‎ ‎ （3）根据硫酸铜的电解方程式得出阴极与阳极产物量的关系为：‎ ‎ 2Cu ～ O2↑‎ ‎ 2 mol 22400 mL ‎ V mL ‎ 所以得出。‎ ‎3．（1）x=2；n=3。 （2）Ar (R)=64。 （3）pH=1。 ‎ ‎【解析】此题电解过程中涉及有关物理学中的电学知识，考查灵活运用物理知识解决化学问题的能力。‎ ‎ Q=It ‎ =‎5 C·s－1×16.05 min×60 s·min－1‎ ‎ =4.815×‎103 ‎C，‎ ‎ ，‎ ‎ ，‎ ‎ 则0.025 mol金属离子Rx++xe－＝R，电解过程中得到0.05 mol电子，此金属的化合价为+2，x=2。‎ ‎ 其中一极增重‎1.60 g，此极必为阴极，R的摩尔质量==‎64 g·mol－1，Ar (R)=64，则有64+62×2+18n=242得n=3。‎ 6‎ 根据电解反应方程式：‎ ‎2R(NO3)2+2H2O2R+O2↑+4HNO3‎ n (HNO3)=2n (R)=2×0.025 mol=0.05 mol，，pH=―lg[c (H+)]=―lg0.1=1。‎ 6‎