2019-2020高中化学（人教版 选修4）练习：第4章 第3节 第2课时

2019-2020高中化学（人教版 选修4）练习：第4章 第3节 第2课时

第四章　第三节　第 2 课时 一、选择题 1．关于电解 NaCl 水溶液，下列叙述正确的是(　　) A．电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠 B．若在阳极附近的溶液中滴入 KI 溶液，溶液呈黄色 C．若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色 D．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性 解析：用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，发生的反应是 2NaCl＋2H2O =====电解 2NaOH＋ H2↑＋Cl2↑，故电解一段时间后电解液呈碱性。电解时，阳极发生氧化反应：2Cl－－2e－ ===Cl2↑，在阳极附近的溶液中滴入 KI 溶液时，发生反应 2I－＋Cl2===2Cl－＋I2，故溶液呈 黄色；阴极发生还原反应：2H＋＋2e－===H2↑，因而阴极附近的溶液呈碱性，滴入酚酞试 液变红。 答案：B 2．关于电解法精炼铜的下列说法正确的是(　　) A．粗铜作阳极，纯铜作阴极，硫酸铜为电解质溶液 B．纯铜作阳极，粗铜作阴极，硫酸铜为电解质溶液 C．电解结束后，溶液中 Cu2＋浓度不变 D．电解结束后，溶液中 Cu2＋浓度变大 解析：电解精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，CuSO4 为电解质溶液，因粗铜中活泼 金属失电子形成的阳离子如 Zn2＋，会逐渐代替 Cu2＋，故 c(Cu2＋)将会有所减小。 答案：A 3．某小组为研究电化学原理，设计甲、乙、丙三种装置(C1、C2、C3 均为石墨)。下列 叙述正确的是(　　) A．甲、丙中是化学能转变为电能，乙中是电能转变为化学能 B．C1、C2 分别是阳极、阴极，锌片、铁片上都发生氧化反应 C．C1 上和 C3 上放出的气体相同，铜片上和铁片上放出的气体也相同 D．甲中溶液的 pH 逐渐升高，丙中溶液的 pH 逐渐减小 解析：本题考查原电池和电解池，考查考生结合实验装置判断电池类型和根据电极反应 式分析问题的思维能力。难度中等。 A 项，甲图为原电池，将化学能转化为电能，乙、丙为电解池，将电能转化为化学能； B 项，C1、C2 分别做电解池的阳极和阴极，原电池中 Zn 和 Cu 分别为负极和正极，分别发 生氧化反应和还原反应；C 项，C1 和 C3 上均为 Cl－失电子被氧化生成 Cl2，甲中 Cu 片和丙 中 Fe 片上均生成 H2；D 项，甲中不断消耗 H＋，溶液的 pH 升高，丙中生成 NaOH 溶液，pH 也逐渐升高。 答案：C 4．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 所示，电解总反应为 2Cu＋H2O 电解,Cu2O＋H2↑。 下列说法正确的是(　　) A．石墨电极上产生氢气 B．铜电极发生还原反应 C．铜电极接直流电源的负极 D．当有 0.1 mol 电子转移时，有 0.1 mol Cu2O 生成 解析：石墨作阴极，阴极上是溶液中的 H＋反应，电极反应为 2H＋＋2e－===H2↑，A 选 项正确；由电解总反应可知，Cu 参加了反应，所以 Cu 作电解池的阳极，发生氧化反应，B 选项错误；阳极与电源的正极相连，C 选项错误；阳极反应为 2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋ H2O，当有 0.1 mol 电子转移时，有 0.05 mol Cu2O 生成，D 选项错误。 答案：A 5．以 KCl 和 ZnCl2 混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是(　　) A．未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程 B．因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系 C．电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率 D．镀锌层破损后对铁制品失去保护作用 解析：电镀过程中 Zn 与电源正极相连，若给原电池充电，则 Zn 应接电源负极，A 错 误；导线中通过的电子，在阴极均被 Zn2＋得到，所以通过的电子与锌析出的物质的量成正 比，B 错误；只要电流恒定，阴阳极得失电子的速率不变，所以电解反应速率不变，C 正确； 镀锌层破损后，Zn 比铁活泼，Zn 作负极，Fe 作正极，Fe 被保护，D 错误。 答案：C 6．取一张用饱和 NaCl 溶液浸湿的 pH 试纸，两根铅笔芯作电极，接通直流电源，一段 时间后，发现 a 电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圆为白色，外圆呈浅红色。下列 说法错误的是(　　) A．b 电极是阴极 B．a 电极与电源的正极相连接 C．电解过程中，水是氧化剂 D．b 电极附近溶液的 pH 变小 解析：a 电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圆为白色，外圆呈浅红色，说明 a 极附近产生了 Cl2，所以 a 极与电源的正极相连，即 a 为阳极，电极反应式为 2Cl－－2e－ ===Cl2↑，b 为阴极，电极反应式为 2H2O－4e－===H2↑＋2OH－，所以 b 极附近的 pH 增大。 答案：D 7．(2014·全国大联考)Cu2O 是一种半导体材料，用作制造整流器 的材料，还可以用于制船底防污漆(杀死低级海生动物)、农作物的杀 菌剂。在实验室里可模拟工业过程制取 Cu2O，总反应式是 2Cu＋H2O =====通电 Cu2O＋H2↑，其装置如右图，下列有关说法不正确的是(　　) A．该实验符合绿色化学的设计理念 B．图中的虚线框内需连接直流电源，且正极与石墨相连 C．CuO 高温加热分解也可以得到 Cu2O D．上述装置中，阳极的电极反应式是 2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O 解析：利用电解反应制取 Cu2O 时，铜被氧化，应用铜作阳极，连直流电源的正极；石 墨是电解池的阴极，与电源的负极相连。 答案：B 8．(2014·长春市第一次调研)如图所示的两个实验装置，溶液的体积均为 200 mL。开始 时电解质溶液的浓度均为 0.1 mol/L，工作一段时间后，测得导线中均通过 0.02 mol 电子， 若不考虑盐的水解和溶液的体积变化，下列叙述中正确的是(　　) A．产生气体的体积(标准状况)：①>② B．溶液的 pH 变化：①减小，②增大 C．电极上生成物质的质量：①＝② D．电极反应式：①中阳极 2Cl－－2e－===Cl2↑，②中负极 2H＋＋2e－===H2↑ 解析：本题考查考生对原电池和电解池原理的理解和掌握，意在考查考生的分析和判断 能力。①的阳极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，导线中通过 0.02 mol 电子时，V(Cl2)＝n(Cl2)Vm ＝0.01 mol×22.4 L/mol＝0.224 L，②中的正极反应为：2H＋＋2e－===H2↑，导线中通过 0.02 mol 电子时，V(H2)＝n(H2)Vm＝0.01 mol×22.4 L/mol＝0.224 L，所以产生气体的体积：①＝ ②，A 项错误；①相当于电解 CuCl2 本身，生成的 Cl2 与 H2O 反应，从而使溶液 pH 减小，② 相当于 Zn 和稀 H2SO4 中的 H＋反应，所以 H＋减少，酸性减弱，溶液 pH 增大，B 项正确； 由以上分析可知，m(Cl2)＝n(Cl2)M(Cl2)＝0.01 mol×71 g/mol＝0.71 g，阴极反应：Cu2＋＋2e －===Cu，导线中通过 0.02 mol 电子时，m(Cu)＝n(Cu)M(Cu)＝0.01 mol×64 g/mol＝0.64 g， 所以①电极上生成物质的质量为 0.71 g＋0.64 g＝1.35 g，由以上分析可知，m(H 2)＝ n(H2)M(H2)＝0.01 mol×2 g/mol＝0.02 g，所以②电极上生成物质的质量为 0.02 g，①>②，C 项错误；②中负极：Zn－2e－===Zn2＋，D 项错误。 答案：B 9．某溶液中含有溶质 NaCl 和 H2SO4，它们的物质的量之比为 3∶1。用石墨作电极电 解溶液时，根据电极产物，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 解析：电解质溶液中，n(Na＋)∶n(Cl－)∶n(SO2－4 )＝3∶3∶1，开始电解产生 H2 和 Cl2， 同时生成 OH－中和 H2SO4，且生成 OH－多，最后相当于电解水，因而 pH>7，阴极只生成 H2。三个阶段分别为电解 HCl、NaCl、H2O。 答案：D 10．将 KCl 和 CuSO4 两种溶液等体积混合后，用石墨电极进行电解，电解过程中，溶 液 pH 随时间 t 变化的曲线如图所示，则下列说法正确的是(　　) A．整个过程中两电极反应 2Cl－－2e－===Cl2↑、2H＋＋2e－===H2↑不可能同时发生 B．电解至 C 点时，往电解质溶液中加入适量 CuCl2 固体，即可使电解质溶液恢复至原 来的浓度 C．AB 段表示电解过程中 H＋被还原，pH 增大 D．原混合溶液中 KCl 和 CuSO4 浓度之比恰好为 2∶1 解析：图像分为三段，因此整个电解过程也有三个过程。第一个过程相当于电解 CuCl2 溶液，CuCl2 水解呈酸性，随着电解的进行，浓度减小，酸性减弱，pH 增大，C 项错误；第 二个过程相当于电解 CuSO4 溶液，因产物中不断生成 H2SO4，故酸性不断增强，pH 减小； 第三个过程相当于电解水。若原混合溶液中 KCl 和 CuSO4 浓度之比恰好为 2∶1，则达 B 点 时 CuCl2 消耗完，接着只电解水，则与图像不符，D 项错误；根据 B→C，溶液的 pH 明显 下降，说明 B 点时 Cl－已耗完，而 Cu2＋过量，继续电解，水量减少，由此可判断 B 项错误； 综上分析可知 A 项正确。 答案：A 二、非选择题 11．如右图所示中的 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 空： (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 点，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 点是正极。(2)滤纸 B 上发生的总反应方程式为 2NaCl＋2H2O =====电解 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 =====电解 H2↑＋Cl2↑＋2NaOH (3)Zn－2e－===Zn2＋　Zn2＋＋2e－===Zn ZnSO4　Zn(NO3)2 12．(2014·江苏昆山检测)现在工业上主要采用离子交换膜法电解饱和食盐水制取 H 2、 Cl2、NaOH。请回答下列问题： (1)在电解过程中，与电源正极相连的电极的电极反应式为________________________。 (2)电解之前食盐水需要精制，目的是除去粗盐中含有的 Ca2＋、Mg2＋、SO 2－4 等杂质离 子，使用的试剂有： a．Na2CO3 溶液 b．Ba(OH)2 溶液 c．稀盐酸 其合理的加入顺序为________(填试剂序号)。 (3)如果在容积为 10 L 的离子交换膜电解槽中，1 min 内在阳极可产生 11.2 L(标准状 况)Cl2，这时溶液的 pH 是(设体积维持不变)________________________。 解析：(1)与电源正极相连的电极为阳极，Cl－放电。 (2)为了除尽杂质，除杂剂要稍过量，所以要考虑后加的试剂能够将前面加入的过量试 剂也除去，最后加入的物质可依靠其特性如挥发性而除去。 (3)由 2NaCl＋2H2O =====电解 2NaOH＋Cl2↑＋H2↑可知： n(NaOH)＝2n(Cl2)＝2× 11.2 L 22.4 L·mol－1＝1 mol， c(OH－)＝c(NaOH)＝1 mol 10 L ＝0.1 mol/L 所以溶液的 pH＝13。 答案：(1)2Cl－－2e－===Cl2↑ (2)bac (3)13 13．(2014·温州高二检测)25 ℃时，用石墨电极电解 2.0 L 0.5 mol·L－1 CuSO4 溶液。5 min 后，在一个石墨电极上有 6.4 g Cu 生成。 试回答下列问题： (1)发生氧化反应的是________极，电极反应为__________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)若电解后溶液的体积不变，则电解后溶液的 pH 为________。 (3)若将溶液恢复到与电解前一样，则需加入________mol 的________。 (4)若用等质量的两块铜片代替石墨作电极，电解后两铜片的质量相差________g，电解 液的 pH________(填“变小”、“变大”或“不变”)。 解析：(1)n(CuSO4)＝2.0 L×0.5 mol·L－1＝1.0 mol，而在阴极析出的 Cu 为 64 g 64 g·L－1＝0.1 mol，故 CuSO4 未完全电解，阳极发生氧化反应，电极反应为 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。 (2)总反应： 2CuSO4＋2H2O =====电解 2Cu　＋　O2↑　＋　2H2SO4 2 2 2 1 2 0.1 mol 0.1 mol 0.1 mol 0.05 mol 0.1 mol 所以电解后 c(H＋)＝0.1 mol × 2 2.0 L ＝0.1 mol·L－1。 故 pH＝－lg0.1＝1。 (3)电解后生成的 0.1 mol Cu 和 0.05 mol O2 脱离该体系，即相当于 0.1 mol CuO，因此若 将溶液复原，则应加入 0.1 mol CuO。 (4)此时为电镀池，阳极：Cu－2e－===Cu2＋，阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，因此若阴极上 析出 6.4 g 铜，则阳极溶解 6.4 g 铜，电解后两铜片质量差为 6.4 g＋6.4 g＝12.8 g，而电解液 的 pH 不变。 答案：(1)阳　4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ (2)1 (3)0.1　CuO (4)12.8　不变 14．(2014·福建龙岩高二期中)右图由莫菲滴管改装成的微型电解装 置。 (1)若用该装置来电解含 3 mol NaCl 和 1 mol H2SO4 的混合溶液，已 知 a、b 两极均为石墨。当从导管口收集到 44.8 L(标准状况下)氢气时，阳 极生成的气体及对应的物质的量________。 (2)若 b 极是铜锌合金，a 极是纯铜，电解质溶液中含有足量的 Cu2＋，通电一段时间后， 若 b 极恰好全部溶解，此时 a 极质量增加 7.68 g，溶液质量增加 0.03 g，则合金中 Cu、Zn 的物质的量之比为________。 解析：(1)生成 44.8 L H2，转移 4 mol 电子，则阳极将生成 1.5 mol Cl2 和 0.25 mol O2。 (2)a 极增加 7.68 g Cu，其物质的量为 0.12 mol，由得失电子守恒可知，b 极 Cu、Zn 的 物质的量之和为 0.12 mol，溶液中部分 Cu2＋变成 Zn2＋，即： Cu2＋　～　Zn2＋　　Δm 64 g 65 g 1 g 溶液质量增加 0.03 g，可知 Zn 的物质的量为 0.03 mol，所以 Cu、Zn 的物质的量之比为 0.09∶0.03，即 3∶1。 答案：(1)1.5 mol Cl2,0.25 mol O2 (2)3∶1 15．(2014·江门模拟)蓄电池是一种可以反复充电、放电的装置，有一种蓄电池在充电和 放电时发生的反应是 NiO2＋Fe＋2H2O ― ― →充电 Fe(OH)2＋Ni(OH)2，用该蓄电池电解(阴、阳 极均为惰性电极)M(NO3)x 溶液时，若此蓄电池工作一段时间后消耗 0.36 g 水。 (1)电解时，电解池的阳极应连接________(填序号)。 A．NiO2　　　　　　　 B．Fe C．Fe(OH)2 D．Ni(OH)2 (2)电解 M(NO3)x 溶液时某一极质量增加了 m g，金属 M 的相对原子质量的计算式为 ________(用 m、x 表示)。 (3)此蓄电池电解含有 0.01 mol CuSO4 和 0.01 mol NaCl 的混合溶液 100 mL，转移相同量 的电子时，阳极产生气体________L(标准状况)，电解后溶液加水稀释至 1 L，溶液的 pH 为 ________。 解析：(1)电解池的阳极应连原电池的正极，故连 NiO2。 (2)蓄电池工作时，消耗 0.36 g 水，通过 0.02 mol 电子，由电子守恒知mx M ＝0.02，M＝50mx。 (3)通过电子 0.02 mol，首先产生 0.005 mol Cl2，转移电子的物质的量为 0.01 mol，然后 发生 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，产生 O2 为0.02 mol－0.01 mol 4 ＝0.0025 mol，V 气＝(0.002 5 mol＋0.005 mol)×22.4 L/mol＝0.168 L。产生 n(H＋)＝0.0025 mol×4＝0.01 mol，c(H＋)＝0.01 mol/L，pH＝2。 答案：(1)A (2)50mx (3)0.168　2