2019-2020同步苏教化学选修四新突破课时分层作业：5 电解池的工作原理及应用 Word版含解析.doc

课时分层作业(五)电解池的工作原理及应用 (建议用时：45分钟)基础达标练1下列叙述中错误的是()A电解池是电能转化为化学能的装置B原电池跟电解池连接后，电子从原电池负极流向电解池阳极C电解时，阳极发生氧化反应D电解时，阳离子移向阴极B电解池中电能转化为化学能，A正确；原电池跟电解池连接后，电子从原电池负极流向电解池阴极，因此B错误；电解时，阳极发生氧化反应，C正确；电解池中阳离子移向阴极，D正确。2如图所示是电解CuCl2溶液的装置，其中a、b为直流电源的两极，c、d为石墨电极。则以下有关此电解池的判断正确的是()Aa为负极，b为正极Ba为阳极，b为阴极C电解过程中，d电极质量增加D电解过程中，氯离子浓度保持不变C依据电流的方向可知，a为正极，b为负极，c为阳极，d为阴极。d极上的电极反应：Cu22e=Cu，c极上的电极反应：2Cl2e=Cl2，溶液中的Cl浓度减小。3如图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是()A逸出气体的体积，a电极的小于b电极的B一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体Ca电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色Da电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色Da、b电极分别为电解池的阴极和阳极，其电极反应分别是4H4e=2H2和4OH4e=O22H2O，即a电极逸出气体体积比b电极大。a电极和b电极溶液分别显碱性和酸性，故可以看到a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色。4在铁制品上镀上一定厚度的锌层，以下电镀方案中正确的是 ()A锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含Fe2B锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含Zn2C锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含Fe3D锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含Zn2D在电镀池中，镀件作阴极，镀层金属作阳极，含镀层金属阳离子的溶液作电解质溶液。5为使反应Cu2H2O=Cu(OH)2H2能够发生，下列设计方案正确的是()A用铜片作负极，石墨电极作正极，氯化钠溶液为电解质溶液构成原电池B用铜片作电极，外接直流电源电解硫酸铜溶液C用铜片作阳极，铁片作阴极，电解硫酸钠溶液D用铜片作阴、阳电极，电解稀硫酸C该反应为不能自发进行的氧化还原反应，必须设计为电解池才能发生。阳极为Cu放电，阴极为H放电，即用Cu作阳极，电解质溶液中为H2O放电，选项C符合要求。6将一直流电源的正、负极(电极材料为Pt)，用玻璃片分别压在一张用食盐水、碘化钾、淀粉溶液和石蕊试液浸透的滤纸上，经过一段时间后，两极附近滤纸的颜色分别是()ABCD阳极蓝白红蓝阴极白蓝蓝蓝D阳极上I放电生成I2，使淀粉变蓝，阴极上H放电后，使溶液中的c(H)c(OH)，呈碱性，使石蕊显蓝色，故D正确。7如图装置分别通电一段时间后，溶液的质量增加的是()DA项实质是电解水，2H2O2H2O2，溶液质量减少；B项电解CuCl2，CuCl2CuCl2，溶液质量减少；C项，阳极是活性电极Cu，电极反应Cu2e=Cu2；阴极反应：Cu22e=Cu溶液质量无变化；D项阳极是活性电极Ag，电极反应2Ag2e=2Ag，阴极反应Cu22e=Cu，总反应2AgCu(NO3)22AgNO3Cu，溶液质量增大。8利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产中的应用。下列说法正确的是()A氯碱工业中，X电极上的反应式是4OH4e=2H2OO2B电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2浓度不变C在铁片上镀铜时，Y是纯铜D制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁DX电极连接电源正极是阳极，Y电极连接电源负极是阴极。氯碱工业中阳极是Cl放电生成Cl2，A错误；电解精炼铜时阳极粗铜溶解，阴极Cu2放电析出Cu，但是粗铜中含有锌、铁、镍等杂质，使得溶液中Cu2浓度变小，B项错误；铁片上镀铜时，阴极应该是铁片，阳极是纯铜，C项错误；镁是活泼金属，冶炼金属镁应该电解熔融氯化镁，D项正确。9工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜(只允许阳离子通过)，其工作原理如图所示。(1)该电解槽的阳极反应式是_。(2)通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因_。(3)除去杂质后得氢氧化钾溶液，液体从出口_(填写“A”或“B”)导出。解析：(1)阳极是左池，氢氧根放电；(2)H2O电离出的H放电，同时生成OH，OH浓度增大；(3)K经阳离子交换膜进入右池，右池中H2O电离出的H放电，剩下OH；除去杂质后得到的氢氧化钾溶液从B口导出。答案：(1)4OH4e=O22H2O(2)H2O电离出的H放电，同时生成OH，OH浓度增大(3)B10如图所示中的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，请填写下列空白：(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，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2H2e=H2，即该极为阴极，与电源的负极相连，所以a是正极。(2)滤纸B上发生的总反应方程式为2NaCl2H2OH2Cl22NaOH。(3)c、d两点短路后，e为阳极，反应为Zn2e=Zn2。阴极上镀锌，则阴极反应为Zn22e=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)2NaCl2H2OH2Cl22NaOH(3)Zn2e=Zn2Zn22e=ZnZnSO4Zn(NO3)2能力提升练11(双选)用酸性氢氧燃料电池电解苦卤水(含Cl、Br、Na、Mg2)的装置如图所示(a、b为石墨电极)。下列说法中，正确的是()A电池工作时正极反应式为O22H2O4e=4OHB电解时，a电极周围首先放电的是Br而不是Cl，说明当其他条件相同时前者的还原性强于后者C电解时，电子流动路径是负极外电路阴极溶液阳极正极D忽略能量损耗，当电池中消耗0.02 g H2时，b极周围会产生0.02 g H2BD因为酸性氢氧燃料电池，故其正极反应为O24H4e=2H2O，A错误；可利用离子放电顺序来判断离子的还原性强弱，B正确；电子只在导线和电极中流动，C错误；据电子守恒，知D正确。12下列叙述中正确的是() 图一图二ACu2O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一所示，石墨电极上产生氢气，铜电极发生氧化反应B图一中当有0.1 mol电子转移时，有0.1 mol Cu2O生成C图二装置中发生反应：Cu2Fe3=Cu22Fe2，X极是负极，Y极材料可以是铜D如图二，盐桥的作用是传递电荷以维持电荷平衡，Fe3经过盐桥进入左侧烧杯中A根据电解总反应：2CuH2O=Cu2OH2可知金属铜为阳极材料，Cu失电子发生氧化反应，石墨为阴极材料，阴极上H得电子生成氢气，故A正确；2 mol Cu失去2 mol电子生成1 mol Cu2O，所以当有0.1 mol电子转移时，有0.05 mol Cu2O生成，故B错误；已知Cu2Fe3=Cu22Fe2，则该原电池中Cu失电子作负极，即X为Cu，若Y为铜，会与Fe3直接反应，故C错误；原电池中阳离子向正极移动，盐桥的作用是传递电荷以维持电荷平衡，右侧为正极，所以Fe3在右侧烧杯中不向左移动，故D错误。13将等物质的量浓度的CuSO4和NaCl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，则下列说法正确的是()A阳极产物一定是Cl2，阴极产物一定是CuBBC段表示在阴极上是H放电产生了H2C整个过程中阳极先产生Cl2，后产生O2DCD段表示阳极上OH放电破坏了水的电离平衡，产生了HC设CuSO4和NaCl各n mol，电解分3个阶段：AB段：阳极：n mol Cl失n mol电子，阴极：n mol Cu2得n mol电子，由于Cu2水解使溶液呈酸性，Cu2浓度逐渐减小，溶液pH逐渐增大；BC段：阳极：n mol OH失n mol电子(来源于水的电离)，阴极：n mol Cu2再得n mol电子，由于OH消耗，溶液中H浓度增大，溶液的pH迅速减小；CD段：阳极：OH失去电子，阴极：H得到电子，开始电解水，溶液中H浓度逐渐增大，pH减小，选项A，电解开始时，阳极先发生2Cl2e=Cl2，后发生4OH4e=2H2OO2，阴极反应先发生Cu22e=Cu，后发生2H2e=H2，故A错误；选项B，BC段阳极发生的电极反应：4OH4e=2H2OO2，阴极Cu2得到电子，生成铜单质，故B错误；选项C，阳极先发生2Cl2e=Cl2，后发生4OH4e=2H2OO2，故C正确；选项D，CD段发生2H2e=H2、4OH4e=2H2OO2，即CD段电解的物质是水，故D错误。14如图为电解装置，X、Y为电极材料，a为电解质溶液。(1)若a为含有酚酞的KCl溶液，X为Fe，Y为石墨，电解一段时间后：X电极附近可观察到的实验现象是_，写出Y电极的电极反应式_。(2)若要实现CuH2SO4=CuSO4H2，则Y电极材料是_，写出X电极的电极反应式_。(3)若要利用该装置在铁制品表面镀上一层银，则a为_，反应前两电极的质量相等，反应后两电极质量相差2.16 g则该过程理论上通过电流表的电子数为_。(4)X、Y均为惰性电极，a为NaOH溶液，电解一段时间后，溶液的pH_(填“增大”“不变”或“减小”)，若要使溶液恢复原来的状态，可往溶液中加入_。解析：(1)若a为含有酚酞的KCl溶液，X为Fe，Y为石墨，X电极上氢离子得到电子生成氢气，电极附近溶液中氢氧根离子浓度增大，遇酚酞变红色；Y电极上氯离子失电子生成氯气，电极反应是2Cl2e=Cl2。(2)要实现CuH2SO4=CuSO4H2，需要利用电解原理，Y电极应是铜作阳极，X电极上是氢离子得到电子生成氢气，阴极电极反应为2H2e=H2。(3)利用该装置在铁制品表面镀上一层银，应使银作阳极Y，铁作阴极X，硝酸银溶液作电解液进行电解完成；反应前两电极的质量相等，反应后两电极质量相差2.16 g，依据电子守恒可知，阳极质量减小与阴极质量增加的质量相同，阴极析出银的质量阳极溶解减小的银的质量1.08 g，析出银的物质的量0.01 mol，则该过程理论上通过电流表的电子数为0.01 NA或6.02×1021。(4)X、Y均为惰性电极，a为NaOH溶液，实质是电解水 ，溶液浓度增大，溶液pH增大；氢氧根离子在阳极上失电子发生氧化反应，氢离子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气，故应加入水恢复溶液浓度。答案：(1)电极表面产生气体，附近溶液变红2Cl2e=Cl2(2)Cu2H2e=H2(3)AgNO3溶液0.01NA或(6.02×1021)(4)增大H2O