高中化学选修4第4章第3节 电解池

高中化学选修4第4章第3节 电解池

‎2011-2012学年高二化学选修4（人教版）同步练习第四章 第三节 电解池 一. 教学内容：‎ ‎ 电解池 二. 重点、难点：‎ 电解原理及其应用既是重点，也是难点 三. 具体内容：‎ ‎1. 电解原理 ‎（1）装置 ‎（2）现象 ‎（3）电极反应 ‎（4）电解定义 ‎（5）电极的判断和选择 ‎（6）电子流向 ‎（7）离子放电顺序 ‎2. 电解的几种情况与pH变化 ‎（1）氯化铜溶液电解 ‎（2）盐酸电解 ‎（3）硫酸钾溶液电解 ‎（4）溴化钙溶液电解 ‎（5）硫酸铜溶液、以铜为电极的电解 ‎3. 电解原理的应用 ‎（1）氯碱工业 ‎ ‎（2）电镀 ‎（3）铜的电解精炼 ‎（4）铝的冶炼 ‎（5）钠的冶炼 ‎4. 原电池、电解池的对比 ‎ ‎5. pH变化的判断 ‎【典型例题】‎ ‎[例1] 实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取氯气，已知铅蓄电池放电时发生如下反应：负极Pb+SO42－=PbSO4+2e－正极PbO2+4H++SO42－+2e－=PbSO4+2H2O，今若制Cl20.050 mol，这时电池内消耗H2SO4的物质的量至少是（ ）‎ A. 0.025 mol B. 0.050 mol C. 0.10 mol D. 0.20 mol 答案：C ‎ 解析：根据电源和电解池中转移电子数相同来解题。‎ ‎[例2] 下图各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时，由快到慢的顺序是（ ）‎ A. ④>②>①>③ B. ②>①>③>④ ‎ C. ④>②>③>① D. ③>②>④>①‎ 答案：A 解析：考察原电池、电解池中金属电极的消耗情况比较。‎ ‎[例3] 近年来，加“碘”食盐较多的使用了碘酸钾（KIO3），碘酸钾在工业上可用电解法制取。以石墨和不锈钢为电极，以KI溶液为电解液，在一定条件下电解，反应方程式为：‎ ‎。下列有关说法正确的是（ ）‎ A. 电解时，石墨作阴极，不锈钢作阳极 B. 电解时，阳极反应是：I – – 6e – + 3H2O = IO3 – + 6H+‎ C. 溶液调节至强酸性，对生产有利 D. 电解前后溶液的pH几乎不变 答案：BD ‎ 解析：考察基本电解原理的应用。 ‎ ‎ ‎ ‎[例4] ① 某同学用碳棒、铜棒和稀硫酸为原材料，实现了在通常条件下不能发生的反应：Cu+H2SO4（稀）＝CuSO4+H2↑。请在右边画出能够实验这一反应的装置图。② 某同学在做一定条件下铜与稀硫酸的反应实验时，看到碳棒上有气泡产生，但铜棒却没有被腐蚀。请你分析其原因： 。 ‎ 答案：②两极与电源的正负极接反了，或铜棒接电源的负极了等。‎ 解析：考察对于电解原理的分析。‎ ‎ ‎ ‎[例5] 在下图用石墨作电极的电解池中，放入500mL含一种溶质的某蓝色溶液进行电解，观察到A电极表面有红色的固态物质生成，B电极有无色气体生成；当溶液中的原有溶质完全电解后，停止电解，取出A电极，洗涤、干燥、称量、电极增重1.6g。请回答下列问题：‎ ‎（1）A接的是电源的 极，B是该装置 。‎ ‎（2）写出电解时反应的总离子方程式 。‎ ‎（3）电解后溶液的pH为 ；要使电解后溶液恢复到电解前的状态，则需加入 ，其质量为 。（假设电解前后溶液的体积不变）‎ 答案：（1）负极；阳极；（2）2Cu2++2H2O 2Cu+O2↑+4H+ （3）1；CuO，2g ‎ 解析：考察电解池中离子放电顺序的应用。 ‎ ‎[例6] 用惰性电极电解M（NO3）x的水溶液，当阴极增重ag，阳极同时产生bLO2（STP），从而知M的相对分子质量为（ ）‎ A.（22.4ax）/b B.（11.2ax）/b C.（5.6ax）/b D.（2.5ax）/b ‎ 答案：C ‎ 解析：考察电解池中电极反应的基本判断。 ‎ ‎[例7] 用铂电极电解x下列溶液一段时间后，再加入一定量的某物质（括号内），能与原来溶液浓度一样的是（ ）‎ A. （CuCO3） B. NaOH（NaOH）‎ C. NaCl（HCl） D.CuSO4 []‎ 答案：AC ‎ 解析：考察溶液的复原方法。‎ ‎[例8] 从H+、Cu2+、Na+、SO42－、Cl－五种离子中恰当地组成电解质，按下列要求进行电解：‎ ‎（1）以石墨为电极进行电解，使电解质质量减少，水质量不变，可采用的电解质是__________________‎ ‎（2）以石墨为电极进行电解，使电解质质量不变，水质量减少，可采用的电解质是________________‎ ‎（3）以碳棒为阳极，铁棒为阴极进行电解，使电解质和水的质量都减少，可采用的电解质是______________________‎ 答案：（1）HCl、CuCl2 （2）NaHSO4、Na2SO4、H2SO4 （3）NaCl、CuSO4 ‎ 解析：考察电解中根据放电离子的选择来确定物质。‎ ‎【模拟试题】（答题时间：30分钟）‎ ‎1. 某种蓄电池的充放电过程可表示为：Fe+NiO2+2H2O，该电池充电时，阳极是 ，电极反应式为 。‎ ‎2. 将质量分数为0.052（5.2%）的NaOH溶液1 L（密度为1.06 g·cm－3）用铂电极电解，当溶液中NaOH的质量分数改变了0.010（1.0%）时停止电解，则此时溶液中应符合的关系是（ ）‎ NaOH的质量分数 阳极析出物的质量（g）‎ 阴极析出物的质量（g） ‎ A ‎0.062‎ ‎19‎ ‎152‎ B ‎0.062‎ ‎152 ‎ ‎19‎ C ‎0.042‎ ‎1.2‎ ‎9.4 ‎ D ‎0.042‎ ‎9.4‎ ‎1.2‎ ‎3. 电镀和电解精炼的原理来源于电解，但与通常意义上的电解又有所不同。‎ ‎（1）电镀时，须用镀层金属作 极，镀件作 极，电镀液中含有 。 电镀过程中，电镀液中金属离子浓度理论上保持不变。‎ ‎（2）电解精炼制高纯度金属时，须用粗金属作 极，纯金属作 极，电解液中含该金属的离子。‎ ‎4. 下列关于铜电极的叙述不正确的是（ ）‎ A. 铜锌原电池中铜是正极 ‎ B. 用电解法精炼粗铜时粗铜作阳极 ‎ C. 在镀件上电镀铜时，用金属铜作阳极 ‎ D. 电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极 ‎5. 可以将反应Zn+Br2 = ZnBr2设计成蓄电池，下列4个电极反应 ‎① Br2 + 2e－= 2Br－ 　 ② 2Br－－2e－= Br2 　‎ ‎③ Zn – 2e－= Zn2+　 ④ Zn2+ +2e－= Zn ‎ 其中表示充电时的阳极反应和放电时的负极反应的分别是（　 ）‎ A. ②和③ 　 B. ②和① C. ③和①　　D. ④和①‎ ‎6. 用铂电极电解下列物质的水溶液，工作一段时间后溶液pH变小的是（ ）‎ A. 稀硫酸 B. Na2SO4 C. AgNO3 D. KI ‎7. 石墨作电极电解下列溶液，阴阳两极产生的气体体积比为2:1，且电解液pH增大的是（ ）‎ A. KCl B. NaOH C. Na2SO4 D. H2SO4‎ ‎8. 工业上为了处理含有Cr2O72－酸性工业废水，采用下面的处理方法：往工业废水中加入适量的NaCl，以Fe为电极进行电解，经过一段时间，有和沉淀生成，工业废水中铬（Cr）的含量已低于排放标准。请回答下列问题：‎ ‎（1）电极反应式：阳极___________，阴极_____________‎ ‎（2）写出Cr2O72－变为Cr3+的离子方程式______________‎ ‎（3）工业废水pH升高的原因_________________________‎ ‎（4）____（填“能”或“不能”）改用石墨电极，原因______________‎ ‎9. 用质量为100g 的铜作电极电解AgNO3溶液，电解一段时间后，两极的质量相差28g，此时两极质量分别是：阳极________________ ，阴极________________‎ ‎10. 关于铜电极的叙述正确的是（ ）‎ A. 铜锌原电池中铜是正极 ‎ B. 用电解法精练粗铜时，粗铜作阴极 C. 在镀件上电镀铜时，可用金属铜作阳极 ‎ D. 电解稀硫酸制 H2、O2时铜作阳极 ‎11. 同一电路分别电解足量CuCl2溶液和AgNO3溶液，如果析出64g铜，则可析出银的质（ ）‎ A. 108g B. 54g C. 216g D. 64g ‎12. 同一电路串联四个电解槽，分别电解以下四种物质的水溶液，阴极析出物质质量最多的是（ ）‎ A. CuSO4 B. C. KNO3 D. NaOH ‎ ‎【试题答案】‎ ‎1. ；+2OH－－2e－=NiO2+2H2O ‎2. B 3. （1）阳；阴；镀层金属离子；（2）阳；阴。 4. D 5. A 6. AC 7. B ‎8.（1）Fe－2e－=Fe2+；2H++2e－=H2↑‎ ‎（2）Cr2O72－+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++14H2O 阴极反应消耗H+，溶液中的氧化还原反应也消耗H+，使溶液pH升高。‎ ‎（3）不能；若用石墨做电极，则无法产生还原剂Fe2+，使Cr2O72－还原为Cr3+，变成沉淀除去 ‎9. 93.6g；121.6g 10. AC 11. C 12. A ‎【试题解析】‎ ‎1. 二次电池的放电过程是原电池原理，充电过程是电解池原理，所以阳极是还原剂，发生氧化反应。‎ ‎2. 根据离子放电顺序，NaOH溶液中放电的是H+和OH－，相当于水在减少，所以溶液应变浓，同时阳极是OH－放电，产生O2，是H2质量的8倍。‎ ‎4. 因为要产生氢气和氧气，必须用惰性电极作阳极，否则将是铜在阳极放电，不能产生氧气。‎ ‎5. 锌和溴的反应为自发的氧化还原反应，是放电时的原电池原理，所以发生氧化反应的锌为负极，而充电时是逆向反应，且阳极发生氧化反应。‎ ‎6. A中是H+和OH－放电，酸溶液变浓，pH减小；B中是H+和OH－放电，中性溶液中pH不变；C中是Ag+和OH－放电，碱性减弱，pH减小；D中是H+和I－放电，酸性减弱，pH变大。‎ ‎7. 所有选项的阴极放电离子都是H+，所以阳极产生气体必须是每生成1mol气体，转移4mol电子，才能保证2：1的关系，所以应为O2，OH－放电；BCD都是电解水，所以只有碱性溶液，才能使pH升高。‎ ‎9. 每有1mol铜反应，则同时生成2mol银，质量差为（64+108×2）=280，所以质量差为28g，说明有 ‎0.1mol铜反应掉，质量剩93.6g，0.2mol银生成，质量为100+21.6=121.6g。‎ ‎10. B中粗铜应作阳极，参加反应，变成离子，和杂质分开；D中铜作阳极，铜失电子反应，不能产生O2。‎ ‎11. 根据串联电路中，电子转移数目相同，生成64g铜，转移2mol电子，所以生成2mol银。‎ ‎12. 考察不同阳离子放电情况，BCD中都是H+放电，A中是铜离子放电，所以质量最大。‎