高中化學(xué) 第1章 化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化 第2節(jié) 電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能——電解 第2課時 電解原理的應(yīng)用作業(yè)1 魯科版選修4

第2課時 電解原理的應(yīng)用 [基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)] 1．用石墨電極電解CuCl2溶液(如圖所示)。下列分析正確的是(　　) A．a(chǎn)端是直流電源的負(fù)極 B．通電使CuCl2發(fā)生電離 C．陽極上發(fā)生的反應(yīng)：Cu2＋＋2e－===Cu D．通電一段時間后，在陰極附近觀察到黃綠色氣體 解析：選A。A.銅離子應(yīng)移向陰極，則a為負(fù)極。B.CuCl2發(fā)生電離是在水分子的作用下完成的，并非通電才能發(fā)生。C.反應(yīng)Cu2＋＋2e－===Cu應(yīng)在陰極上發(fā)生，陽極上發(fā)生的反應(yīng)應(yīng)為2Cl－－2e－===Cl2↑。D.通電一段時間后，應(yīng)在陽極附近觀察到黃綠色氣體。 2．已知銅或銀做電解池的陽極時，能被氧化為金屬離子。下圖中裝置分別通電一段時間后，溶液質(zhì)量增加的是(　　) 解析：選D。A、B項中石墨做電極材料，溶液質(zhì)量只會減小；C項中進(jìn)入溶液的銅與從溶液中析出的銅的質(zhì)量相等；D項中2 mol Ag失電子進(jìn)入溶液，1 mol Cu從溶液中析出，溶液質(zhì)量增加，故正確。 3．用石墨做電極電解CuSO4溶液。通電一段時間后，欲使電解液恢復(fù)到起始狀態(tài)，應(yīng)向溶液中加入適量的(　　) A．CuSO4 B．H2O C．CuO D．CuSO45H2O 解析：選C。用石墨做電極電解CuSO4溶液的電解方程式是2CuSO4＋2H2O通電,2H2SO4＋2Cu＋O2↑，根據(jù)缺什么補(bǔ)什么的原則，要想使電解液恢復(fù)原狀，應(yīng)加入CuO，C項正確。 4．如圖所示的裝置，通電一段時間后，測得甲池中某電極質(zhì)量增加2.16 g，乙池中某電極上析出0.64 g某金屬，下列說法正確的是(　　) A．甲池是b極上析出金屬銀，乙池是c極上析出某金屬 B．甲池是a極上析出金屬銀，乙池是d極上析出某金屬 C．某鹽溶液可能是CuSO4溶液 D．某鹽溶液可能是Mg(NO3)2溶液 解析：選C。甲池a極是陰極，析出金屬銀，乙池c極是陰極，析出某金屬。某鹽溶液如果是Mg(NO3)2溶液，不可能析出金屬，由關(guān)系式2Ag＋～2e－～Cu2＋可知，某鹽為可溶性銅鹽。 5．如圖所示裝置中，a、b都是惰性電極，通電一段時間后，b電極附近溶液呈紅色。下列說法正確的是(　　) A．X是負(fù)極，Y是正極 B．Pt是陰極，Cu是陽極 C．CuSO4溶液的酸性增強(qiáng) D．CuSO4溶液的酸堿性不變 解析：選C。b電極附近呈紅色，溶液顯堿性，b極是陰極，Y是負(fù)極，X是正極，則Pt是陽極，電解CuSO4溶液時，陽極OH－放電，陰極Cu2＋放電，溶液中有H2SO4生成，酸性增強(qiáng)。 6．電鍍在工業(yè)上有著廣泛的應(yīng)用，可以鍍鋅、鍍銅、鍍金等。如利用下圖所示裝置可以將銅牌搖身一變?yōu)殂y牌，即在銅牌表面電鍍一層銀。下列有關(guān)說法中正確的是(　　) A．通電后，Ag＋向陽極移動 B．銀條與電源負(fù)極相連 C．該電解池的陰極反應(yīng)可表示為Ag＋＋e－===Ag D．當(dāng)電鍍一段時間后，將電源反接，銅牌可恢復(fù)如初 解析：選C。銅牌上鍍銀，銀為陽極，Ag＋向陰極移動，陰極反應(yīng)為Ag＋＋e－===Ag。由于實驗中鍍層不可能非常均勻致密，所以將電源反接，陽極上Cu、Ag均能溶解，銅牌不可能恢復(fù)如初。 7．如圖所示，X、Y分別是直流電源的兩極，通電后發(fā)現(xiàn)a極板質(zhì)量增加，b極板處有無色、無臭氣體放出。符合這一情況的是下表中的(　　) 選項 a極板 b極板 X電極 Z溶液 A 鋅 石墨 負(fù)極 CuSO4 B 石墨 石墨 負(fù)極 NaOH C 銀 鐵 正極 AgNO3 D 銅 石墨 負(fù)極 CuCl2 解析：選A。由a極板質(zhì)量增加知，溶液中陽離子在 a極板生成金屬析出，則a為陰極，X為負(fù)極；因B項中a極板不析出金屬，C項中X為正極可知，B、C兩項均錯誤；又由b極板有無色、無臭氣體放出，可知D項錯誤。 8．如圖所示，甲、乙為相互串聯(lián)的兩個電解池。 (1)甲池若為用電解原理精煉銅的裝置，則a電極名稱為________極，電極材料是________，電極反應(yīng)式為________________，電解質(zhì)溶液可以是 ________________________________________________________________________。 (2)乙池中鐵極電極反應(yīng)式為________________，若在乙池中滴入少量酚酞溶液，開始電解一段時間后，鐵極附近呈________色。 (3)若乙電解池中的電解質(zhì)溶液為等物質(zhì)的量濃度的Cu(NO3)2和MgCl2溶液，分階段寫出乙池中電解反應(yīng)的化學(xué)方程式： ________________________________________________________________________。 解析：(1)在一條電路中串聯(lián)兩個電解池，往往對陰、陽極的判斷容易受到干擾，在分析甲池時，把乙池視為一段導(dǎo)線，反之，分析乙池時，把甲池視為一段導(dǎo)線。據(jù)此分析得出：a為陰極，b為陽極，F(xiàn)e為陰極，石墨為陽極。又根據(jù)工業(yè)上電解精煉銅的原理判斷a電極材料應(yīng)為純銅，電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－===Cu，電解質(zhì)溶液用含Cu2＋的溶液(如CuSO4溶液)。 (2)乙池中是用惰性電極電解NaCl溶液(陰極材料是否為活潑金屬對電解無影響)，鐵極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑，由于水提供的H＋放電，鐵極附近溶液中OH－越來越多，溶液由無色變?yōu)榧t色。 (3)電解多種電解質(zhì)的混合溶液，分析電解反應(yīng)的方法步驟為①分析電解質(zhì)溶液中所有離子，分為陰、陽兩組(包括水電離出的H＋和OH－)；②將陰、陽離子分別按放電先后順序進(jìn)行排列；③寫出陰、陽兩極上的反應(yīng)式和電解的總反應(yīng)式并據(jù)此判斷反應(yīng)現(xiàn)象或進(jìn)行計算。 答案：(1)陰　純銅　Cu2＋＋2e－===Cu　含Cu2＋的溶液(如CuSO4溶液)　(2)2H＋＋2e－===H2↑　紅 (3)第一階段：CuCl2通電,Cu＋Cl2↑，第二階段：2H2O通電,2H2↑＋O2↑ [能力提升] 9．某溶液中含有兩種溶質(zhì)NaCl和H2SO4，它們的物質(zhì)的量之比為3∶1。用石墨做電極電解溶液時，根據(jù)電極產(chǎn)物，可明顯分為三個階段。下列敘述不正確的是(　　) A．陰極只析出H2 B．陽極先析出Cl2，后析出O2 C．電解最后階段為電解水 D．溶液pH不斷增大，最后為7 解析：選D。電解質(zhì)溶液中，n(Na＋)∶n(Cl－)∶n(H＋)∶n(SO)＝3∶3∶2∶1，開始電解產(chǎn)生H2和Cl2，同時生成OH－中和H2SO4，且生成OH－多，最后相當(dāng)于電解水，因而pH＞7，陰極只生成H2。三個階段分別為電解HCl、NaCl、H2O。 10．CuI是一種不溶于水的白色固體，它可由反應(yīng)2Cu2＋＋4I－===2CuI＋I(xiàn)2而得到。現(xiàn)以石墨為陰極，以Cu為陽極電解KI溶液，通電前向電解液中加入少量酚酞和淀粉溶液。電解開始不久陰極區(qū)溶液呈紅色，而陽極區(qū)溶液呈藍(lán)色，對這個現(xiàn)象的正確解釋是(　　) ①陰極：2H＋＋2e－===H2↑，使[OH－]＞[H＋] ②陽極：2Cu－4e－＋4I－===2CuI＋I(xiàn)2，I2遇淀粉變藍(lán) ③陽極：Cu－2e－===Cu2＋，Cu2＋顯藍(lán)色 ④陽極：2I－－2e－===I2，碘遇淀粉變藍(lán) A．①② B．①③ C．①④ D．③④ 解析：選A。由于陽極材料是Cu，故電極反應(yīng)為Cu－2e－===Cu2＋，但是由于Cu2＋與I－之間發(fā)生氧化還原反應(yīng)：2Cu2＋＋4I－===2CuI＋I(xiàn)2，陽極反應(yīng)由上述兩反應(yīng)相加得2Cu－4e－＋4I－===2CuI＋I(xiàn)2，其藍(lán)色是由淀粉遇I2所致，故A項符合題意。 11．根據(jù)金屬活動性順序表，Cu不能發(fā)生反應(yīng)：Cu＋2H2O===Cu(OH)2＋H2↑。但選擇恰當(dāng)電極材料和電解液進(jìn)行電解，這個反應(yīng)就能變?yōu)楝F(xiàn)實。下列四組電極和電解液中，能實現(xiàn)該反應(yīng)最為恰當(dāng)?shù)氖?　　) 選項 A B C D 陽極 石墨棒 Cu Cu Cu 陰極 石墨棒 石墨棒 Fe Pt 電解液 CuSO4溶液 Na2SO4溶液 H2SO4溶液 H2O 解析：選B。本題考查一些不自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)實現(xiàn)的條件，可以用電解方法，Cu做陽極時，自身失電子，電極反應(yīng)為Cu－2e－===Cu2＋，陰極反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑。C項，電解液H2SO4會與生成的Cu(OH)2中和，實際上不會生成Cu(OH)2；D項，H2O導(dǎo)電能力不強(qiáng)；B項，Na2SO4溶液起增強(qiáng)導(dǎo)電性作用，電解總反應(yīng)式為Cu＋2H2O通電,Cu(OH)2＋H2↑。 12．某學(xué)生想制作一種家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器，用石墨做電極電解飽和氯化鈉溶液，通電時為使氯氣被完全吸收，設(shè)計了如圖所示的裝置，則對電源電極名稱和消毒液的主要成分判斷正確的是(　　) A．a(chǎn)為正極，b為負(fù)極；NaClO和NaCl B．a(chǎn)為負(fù)極，b為正極；NaClO和NaCl C．a(chǎn)為陽極，b為陰極；HClO和NaCl D．a(chǎn)為陰極，b為陽極；HClO和NaCl 解析：選B。消毒液發(fā)生器的下端應(yīng)接電源的正極，做陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生的氯氣在上升過程中與陰極產(chǎn)生的氫氧化鈉反應(yīng)生成NaClO和NaCl。 13．Ⅰ.(1)電鍍時，鍍件與電源的________極連接。 (2)化學(xué)鍍的原理是利用化學(xué)反應(yīng)生成金屬單質(zhì)沉淀在鍍件表面形成的鍍層。若用銅鹽進(jìn)行化學(xué)鍍銅，應(yīng)選用________(填“氧化劑”或“還原劑”)與之反應(yīng)。 Ⅱ.尿素[CO(NH2)2]是首個由無機(jī)物人工合成的有機(jī)物。人工腎臟可采用間接電化學(xué)方法除去代謝產(chǎn)物中的尿素，原理如圖。 (1)電源的負(fù)極為________(填“A”或“B”)。 (2)陽極室中發(fā)生的反應(yīng)依次為 ________________________________________________________________________、 ____________________。 (3)電解結(jié)束后，陰極室溶液的pH與電解前相比將________________；若兩極共收集到氣體13.44 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則除去的尿素為________g(忽略氣體的溶解)。 解析：Ⅰ.(1)電鍍時，鍍層金屬做電解池的陽極，鍍件做電解池的陰極，與電源的負(fù)極相連。 (2)鍍銅是將Cu2＋變成Cu，需要加入還原劑與之反應(yīng)。 Ⅱ.(1)圖示中產(chǎn)生氫氣的電極為陰極，與陰極相連的電極為負(fù)極。 (2)根據(jù)圖示信息，陽極上先產(chǎn)生氯氣，氯氣具有氧化性，尿素中的氮原子為－3價，具有還原性，兩者相遇發(fā)生氧化還原反應(yīng)。 (3)陰極室：2H＋＋2e－===H2↑。 陽極室產(chǎn)生的H＋通過質(zhì)子交換膜進(jìn)入陰極室，從而使陰極室H＋濃度保持不變。pH與電解前相比不變。 兩極共收集到的氣體n(氣體)＝＝0.6 mol 　陽極　　　陰極 5 mol　 　　　　60 g 0．6 mol　 　　 m[CO(NH2)2] m[CO(NH2)2]＝＝7.2 g。 答案：Ⅰ.(1)負(fù)　(2)還原劑 Ⅱ.(1)B　(2)2Cl－－2e－===Cl2↑　CO(NH2)2＋H2O＋3Cl2===N2＋CO2＋6HCl　(3)不變　7.2 14．電解原理常應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。 (1)火法煉銅得到的粗銅中含多種雜質(zhì)(如鋅、金、銀等)，其性能遠(yuǎn)不能達(dá)到電氣工業(yè)的要求，工業(yè)上常使用電解精煉法將粗銅提純。在電解精煉時，粗銅接電源______極，電極反應(yīng)為______________；純銅做______極，電極反應(yīng)為______________。 (2)工業(yè)上用電解飽和食鹽水的方法可制得燒堿、氯氣、氫氣。電解時，總反應(yīng)化學(xué)方程式為________________________________________________________________________； 電解時所需的精制食鹽水，通常在粗鹽水中加入某些試劑來除去其中的Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO雜質(zhì)離子，添加試劑的先后順序：________________(填所加試劑的化學(xué)式)。 (3)為了避免產(chǎn)物相混合發(fā)生副反應(yīng)，工業(yè)上采用離子交換膜法電解食鹽水。如圖為離子交換膜法電解飽和食鹽水原理示意圖。電極反應(yīng)為 陽極： ________________________________________________________________________； 陰極： ________________________________________________________________________。 下列說法中正確的是________。 A．從E口逸出的氣體是H2 B．從B中加入含少量NaOH的水溶液以增強(qiáng)導(dǎo)電性 C．標(biāo)準(zhǔn)狀況下每生成22.4 L Cl2，便產(chǎn)生2 mol NaOH D．向電解后的陽極室溶液中加適量鹽酸，可以恢復(fù)到電解前的物質(zhì)的濃度 解析：電解精煉銅時，用純銅做陰極，粗銅做陽極，電極反應(yīng)分別是陽極：Cu－2e－===Cu2＋；陰極：Cu2＋＋2e－===Cu。除去粗鹽中的雜質(zhì)離子，可選用BaCl2、Na2CO3、NaOH、HCl等的溶液，并且應(yīng)使BaCl2溶液在Na2CO3溶液之前加入。應(yīng)用離子交換膜法電解食鹽水，與電解飽和食鹽水的原理相同，電極反應(yīng)也相同；根據(jù)Na＋的移動方向，可得右邊電極為陰極，得到H2和NaOH，故E口逸出的是H2，可以在B口加入含少量NaOH的水溶液以增強(qiáng)導(dǎo)電性，則在左邊電極得到Cl2，根據(jù)化學(xué)方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，可得每生成22.4 L的Cl2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)便生成2 mol的NaOH；當(dāng)向陽極室加入鹽酸時，由于離子交換膜的存在只能通過陽離子，也就不能恢復(fù)電解前的物質(zhì)的濃度。 答案：(1)正　Cu－2e－===Cu2＋　陰　Cu2＋＋2e－===Cu (2)2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ BaCl2、Na2CO3、NaOH、HCl(或BaCl2、NaOH、Na2CO3、HCl，合理即可) (3)2Cl－－2e－===Cl2↑　2H＋＋2e－===H2↑　ABC 我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)，需要轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式，改變粗放式增長模式，不斷優(yōu)化經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)健康可持續(xù)發(fā)展進(jìn)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展，推進(jìn)新型城鎮(zhèn)化，推動城鄉(xiāng)發(fā)展一體化因：我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展還面臨區(qū)域發(fā)展不平衡、城鎮(zhèn)化水平不高、城鄉(xiāng)發(fā)展不平衡不協(xié)調(diào)等現(xiàn)實挑戰(zhàn)。