2022年高中化學 第四章 第3節(jié) 電解池 電解原理的應用練習 新人教版選修4

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1、2022年高中化學 第四章 第3節(jié) 電解池 電解原理的應用練習 新人教版選修4 1．電解飽和食鹽水 (1)電極反應式 陽極：發(fā)生________反應， ________________________________________________________________________。 陰極：發(fā)生________反應， ________________________________________________________________________。 (2)總反應式 化學方程式： _________________________

2、_____________________________。 離子方程式： _____________________________________________________。 2．電鍍 (1)定義：電鍍是應用________原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他________或________的方法。 (2)電鍍池的構成 (3)電鍍目的：使金屬增強________能力，增加美觀和表面硬度。 (1)氧化　2Cl－－2e－===Cl2↑ 還原　2H＋＋2e－===H2↑ (2)2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 2Cl－＋2H2OCl2

3、↑＋H2↑＋2OH－ 2．(1)電解　金屬　合金 (2)①鍍層金屬?、诖兊慕饘僦破贰、酆绣儗咏饘匐x子的溶液 (3)抗腐蝕 　　　　1.若在電解飽和食鹽水時滴入幾滴酚酞試液，為什么陰極附近變紅色？提示：電解飽和食鹽水時，由于H＋在陰極上得到電子而生成H2，破壞了附近的水的電離平衡，促進了水繼續(xù)電離，結果陰極區(qū)溶液里OH－的濃度增大而呈現(xiàn)堿性。 2．在某鍍件上鍍銅時，電鍍液中CuSO4的濃度如何變化？ 解析：電鍍銅，陽極：Cu－2e－===Cu2＋；陰極：Cu2＋＋2e－===Cu，故電鍍液CuSO4的濃度保持不變。 1．電解精煉銅 2．電冶金 (

4、1)金屬冶煉的本質(zhì)：使礦石中的________獲得電子，從它們的化合物中________出來。如Mn＋＋ne－===M。 (2)電冶金：電解是最強有力的氧化還原手段，適用于一些________單質(zhì)的制取，如冶煉__________等活潑金屬。 (3)電解熔融的氯化鈉 陽極反應： ________________________________________________________________________； 陰極反應： ________________________________________________________________________；

5、 總反應： ________________________________________________________________________。 1．純銅　粗銅　Cu－2e－===Cu2＋　CuSO4溶液 2．(1)金屬離子　還原 (2)活潑金屬　鈉、鈣、鎂、鋁 (3)2Cl－－2e－===Cl2↑　2Na＋＋2e－===2Na 2NaCl(熔解)2Na＋Cl2↑ 　　　　3.電解精煉銅時，電解液中CuSO4的濃度如何變化？提示：電解精煉銅時，陰極：Cu2＋＋2e－===Cu，陽極：Cu－2e－===Cu2＋(主要)，Zn－2e－===Zn2＋，F(xiàn)e－2e－==

6、=Fe2＋(雜質(zhì)失電子)。因此陽極溶解的銅比陰極析出的銅少，故c(CuSO4)減小。 ?基礎訓練 1．下列描述中，不符合生產(chǎn)實際的是(　　) A．電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁，用鐵做陽極 B．電解法精煉粗銅，用純銅做陰極 C．電解飽和食鹽水制燒堿，用涂鎳碳鋼網(wǎng)做陰極 D．在鍍件上電鍍鋅，用鋅做陽極 解析：電解冶煉金屬鋁時，若鐵做陽極，則鐵將失電子而溶解，不符合生產(chǎn)實際。 答案：A 2．(雙選)利用電解法可將含有Fe、Zn、Ag、Pt等雜質(zhì)的粗銅提純，下列敘述正確的是(　　) A．電解時以精銅作陽極 B．電解時陰極發(fā)生還原反應 C．粗銅連接電源負極，其電極反應是C

7、u===Cu2＋＋2e－ D.電解后，電解槽底部會形成含少量Ag、Pt等金屬的陽極泥 解析：粗銅精煉只能以精銅作陰極，粗銅作陽極；電解時陰極Cu2＋得到電子發(fā)生還原反應，B正確；粗銅連接電源正極；粗銅中的Ag、Pt等金屬不及Cu活潑，不能失電子被氧化，形成陽極泥，D正確。 答案：BD 3．關于電解NaCl水溶液，下列敘述正確的是(　　) A．電解時在陽極得到氯氣，在陰極得到金屬鈉 B．若在陽極附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色 C．若在陰極附近的溶液中滴入酚酞試液，溶液呈無色 D．電解一段時間后，將全部電解液轉(zhuǎn)移到燒杯中，充分攪拌后溶液呈中性 解析：陽極Cl－失電子生成Cl

8、2，滴入KI溶液，溶液呈棕色；陰極H＋得電子生成H2，溶液中c(OH－)增大，滴入酚酞顯紅色，電解后電解質(zhì)最終變成NaOH溶液。 答案：B 4．(xx·重慶市模擬)下列有關電化學裝置完全正確的是(　　) A B C D 銅的精煉 鐵上鍍銀 防止Fe被 腐蝕 構成銅鋅 原電池 解析：解析電解精煉銅時，應該用粗銅作陽極，純銅作陰極，故A項錯誤；鐵上鍍銀時，應該用銀作陽極，鐵作陰極，故B項錯誤；C項是外加電流的陰極保護法，正確；銅鋅原電池中，鋅應插入硫酸鋅溶液中，銅應插入硫酸銅溶液中，故D項錯誤。答案選C項。 答案：C 5.(xx·珠海一中高三聯(lián)考)下

9、列有關用惰性電極電解AgNO3溶液的說法不正確的是(　　) A．電解過程中陰極質(zhì)量不斷增大 B．電解過程中陽極附近的pH不斷降低 C．電解一段時間后，向溶液中加入適量的Ag2O固體可使溶液恢復到電解前的狀況 D．電解過程中，溶液中電子由陰極遷向陽極 解析：電解過程中Ag在陰極析出，故陰極質(zhì)量不斷增大，A正確；電解過程中陽極附近的OH－不斷放電生成氧氣，使pH不斷降低，B正確；電解一段時間后，溶液產(chǎn)生HNO3，故向溶液中加入適量的Ag2O固體可使溶液恢復到電解前的狀況，C正確；電解過程中，溶液中沒有電子移動，D錯；答案為D。 答案：D 6．現(xiàn)有陽離子交換膜、陰離子交換膜、石墨電極，

10、請用氯堿工業(yè)中的膜技術原理回答下列問題。 (1)寫出氯堿工業(yè)中電解飽和食鹽水的離子方程式： ________________________________________________________________________； (2)請利用交換膜技術，根據(jù)下圖框架，設計一個電解硫酸鈉溶液制氫氧化鈉溶液和硫酸溶液的裝置，標出進出物質(zhì)的化學式： A________；C________；E________；膜b為________離子交換膜(填“陽”或“陰”)。 解析：(1)氯堿工業(yè)中電解飽和食鹽水的離子方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋Cl2

11、↑＋H2↑。 (2)陽離子交換膜只能讓陽離子通過，類推陰離子交換膜也應該只能讓陰離子通過。氯堿工業(yè)中H2O參與放電而產(chǎn)生NaOH，電解Na2SO4溶液時陰極區(qū)H＋放電(陰極：2H＋＋2e－===H2↑)破壞水的電離平衡而使溶液呈堿性，所以C出來的物質(zhì)為NaOH；陽極區(qū)OH－放電(4OH－－4e－===2H2O＋O2↑)破壞水的電離平衡而使溶液呈酸性，A處出來的物質(zhì)為O2。③氯堿工業(yè)中為了得到純凈的NaOH產(chǎn)品，陰極區(qū)加入水(含少量NaOH增強導電性)。類推：電解Na2SO4溶液要得到“純凈”的產(chǎn)品，在陰極區(qū)、陽極區(qū)也只能加入水，在電解池的中央部分加入Na2SO4溶液，即E處加Na2SO4溶液

12、。根據(jù)分析膜b只能讓陽離子通過，為陽離子交換膜。 答案：(1)2Cl－＋2H2O2OH－＋Cl2↑＋H2↑ (2)O2　NaOH　Na2SO4(溶液)　陽 ?能力提升 7．(xx·浙江重點中學協(xié)作體高三摸底考)高鐵酸鹽在能源環(huán)保領域有廣泛用途。用鎳(Ni)、鐵作電極電解濃NaOH溶液制備高鐵酸鹽Na2FeO4的裝置如圖所示，下列推斷合理的是(　　) A．鐵是陽極，電極反應為Fe－6e－＋4H2O===FeO＋8H＋ B．電解時電子的流動方向為：負極→Ni電極→溶液→Fe電極→正極 C．若隔膜為陰離子交換膜，則OH－自右向左移動 D．電解時陽極區(qū)pH降低

13、、陰極區(qū)pH升高，撤去隔膜混合后，與原溶液比較pH降低(假設電解前后體積變化忽略不計) 解析：A項，依據(jù)裝置圖分析可知鐵與電源正極相連做電解池陽極，堿性溶液不能生成氫離子，電極反應為Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O，故A項錯誤；B項，電解過程中電子流向負極流向Ni電極，不能通過電解質(zhì)溶液，是通過電解質(zhì)溶液中離子定向移動實現(xiàn)閉合電路，通過Fe電極回到正極，故B項錯誤；C項，陰離子交換膜只允許陰離子通過；陰離子移向陽極，應從左向右移動，故C項錯誤；D項，陽極區(qū)域，鐵失電子消耗氫氧根離子，溶液pH減小，陰極區(qū)氫離子得到電子生成氫氣，溶液中氫氧根離子濃度增大，溶液pH增大；生成氫氧根離

14、子物質(zhì)的量消耗，在陽極電極反應Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O，陰極氫氧根離子增大，電極反應2H＋＋2e－===H2↑，依據(jù)電子守恒分析，氫氧根離子消耗的多，生成的少，所以溶液pH降低，故D正確；故選D。 答案：D 8．關于鍍銅和電解精煉銅，下列說法中正確的是(　　) A．都用粗銅作陽極、純銅作陰極 B．電解液的成分都保持不變 C．陽極反應都只有Cu－2e－===Cu2＋ D．陰極反應都只有Cu2＋＋2e－===Cu 解析：A項電鍍時鍍件作陰極；B項電解精煉銅時電解液成分改變；C項電解精煉銅時，雜質(zhì)若有比銅活潑的金屬(如鋅)，則還會發(fā)生Zn－2e－===Zn2＋的反應

15、。 答案：D 9．Zn-MnO2干電池應用廣泛，其電解質(zhì)溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液。 (1)該電池的負極材料是__________。電池工作時，電子流向__________(填“正極”或“負極”)。 (2)若ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有雜質(zhì)Cu2＋，會加速某電極的腐蝕，其主要原因是________________________________________________________________________。 欲除去Cu2＋，最好選用下列試劑中的__________(填代號)。 a．NaOH b．Zn c．Fe d．NH3·H2O (3)M

16、nO2的生產(chǎn)方法之一是以石墨為電極，電解酸化的MnSO4溶液。陰極的電極反應式是______________。若電解電路中通過2 mol電子，MnO2的理論產(chǎn)量為__________。 解析：(1)負極上是失電子的一極，Zn失去的電子由負極經(jīng)外電路流向正極。 (2)鋅與還原出來的Cu構成銅鋅原電池而加快鋅的腐蝕。除雜的基本要求是不能引入新雜質(zhì)，所以應選Zn將Cu2＋ 置換為單質(zhì)而除去。 (3)陰極上得電子，發(fā)生還原反應，H＋得電子生成氫氣。因為MnSO4～MnO2～2e－，通過2 mol電子產(chǎn)生1 mol MnO2，質(zhì)量為87 g。 答案：(1)Zn(或鋅)　正極 (2)鋅與還原出來

17、的Cu構成銅鋅原電池而加快鋅的腐蝕　b (3)2H＋＋2e－===H2↑　87 g 10．(xx·高考山東卷)離子液體是一種室溫熔融鹽，為非水體系，由有機陽離子、Al2Cl和AlCl組成的離子液體作電解液時，可在鋼制品上電鍍鋁。 (1)鋼制品應接電源的________極，已知電鍍過程中不產(chǎn)生其他離子且有機陽離子不參與電極反應，陰極電極反應式為________________________。若改用AlCl3水溶液作電解液，則陰極產(chǎn)物為__________。 (2)為測定鍍層厚度，用NaOH溶液溶解鋼制品表面的鋁鍍層，當反應轉(zhuǎn)移6 mol電子時，所得還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量為________m

18、ol。 (3)用鋁粉和Fe2O3做鋁熱反應實驗，需要的試劑還有____________。 a．KCl b．KClO3 c．MnO2 d．Mg 取少量鋁熱反應所得到的固體混合物，將其溶于足量稀H2SO4，滴加KSCN溶液無明顯現(xiàn)象，________(填“能”或“不能”)說明固體混合物中無Fe2O3，理由是____________________________________(用離子方程式說明)。 解析：(1)鋼制品為鍍件，電鍍時作陰極，連接電源的負極；電鍍鋁陰極應生成單質(zhì)鋁，所以陰極電極反應式為4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl；若改用AlCl3水溶液作電解液，H2O電離

19、產(chǎn)生的H＋放電生成H2。 (2)用NaOH溶液溶解鋼制品表面的鋁鍍層的化學方程式為2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑還原產(chǎn)物為H2，與轉(zhuǎn)移電子的對應關系為：H2～2e－，n(H2)＝n(e－)＝×6 mol＝3 mol。 (3)鋁熱反應需要用Mg燃燒提供反應條件，KClO3提供O2，所以b、d正確；H2SO4與Fe2O3反應可生成Fe3＋，但鋁熱反應生成的Fe可將Fe3＋還原為Fe2＋，發(fā)生反應：Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，加入KSCN，無明顯現(xiàn)象。 答案：(1)負　4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl　H2 (2)3 (3)b、d　不能　Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O　Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋(或只寫Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋)