2019版化学人教版选修4训练：第4章 第3节　第1课时　电解原理 .docx

第1课时电解原理课时过关能力提升一、基础巩固1.下列关于电解槽的叙述中不正确的是()A.与电源正极相连的是电解槽的阴极B.与电源负极相连的是电解槽的阴极C.在电解槽的阳极发生氧化反应D.电子从电源的负极沿导线流入电解槽的阴极答案:A2.下列说法不正确的是()A.不能自发进行的氧化还原反应,一般可以通过电解实现B.电解质溶液导电是化学变化,金属导电是物理变化C.电解池和原电池中均发生氧化还原反应D.电解、电离、原电池均需要通电解析:电离不需要通电,是电解质在溶于水或熔融状态下发生的。答案:D3.某学生欲完成2HCl+2Ag2AgCl+H2反应,设计了下列四个实验,你认为可行的实验是()解析:反应不能自发进行,应设计成电解池,金属银失电子作阳极与电源的正极相连。答案:C4.用石墨作电极,电解1 molL-1下列物质的溶液,溶液的pH保持不变的是()A.HClB.NaOHC.Na2SO4D.NaCl 解析:电解HCl溶液,阴极析出H2,阳极析出Cl2,溶液pH升高;电解NaOH溶液,相当于电解水,溶液pH升高;电解Na2SO4溶液,相当于电解水,溶液pH不变;电解NaCl溶液,阴极析出H2,阳极析出Cl2,溶液pH升高。答案:C5.电解CuCl2和NaCl的混合溶液,阴极和阳极上首先分别析出的物质是()A.H2和Cl2B.Cu和Cl2C.H2和O2D.Cu和O2解析:阳极放电的离子有Cl-、OH-,根据阴离子放电顺序,首先析出Cl2;阴极放电的离子有Cu2+、H+,根据阳离子放电顺序,首先析出Cu。答案:B6.如图是电解CuCl2溶液的装置,其中c、d为石墨电极,则下列有关判断正确的是()A.a为负极,b为正极B.a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,氯离子浓度不变解析:电流从电源的正极流出,故a为电源的正极,b为负极;与电源正极相连的c为阳极,与电源负极相连的d为阴极。在电解过程中,因Cu2+是阳离子,移向阴极d,在阴极放电析出Cu,所以d电极质量增加;Cl-是阴离子,移向阳极c,在阳极放电析出Cl2,会导致溶液中氯离子浓度降低。答案:C7.某小组设计电解饱和食盐水的装置如图,通电后两极均有气泡产生,下列叙述正确的是()A.铜电极附近观察到黄绿色气体B.石墨电极附近溶液先变红C.溶液中的Na+向石墨电极移动D.铜电极上发生还原反应解析:A项,电解饱和食盐水时,若电极为惰性电极,则两极分别产生氯气和氢气,而现在铜作电极时仍产生两种气体,说明铜为阴极,石墨为阳极,则石墨电极附近有氯气产生,错误;B项,石墨为阳极,铜为阴极,H+放电生成氢气,则铜电极附近溶液先变红,错误;C项,电解池中的阳离子向阴极移动,所以Na+向铜极移动,错误;D项,铜电极为阴极,发生还原反应,正确。答案:D8.用石墨作电极电解AlCl3溶液时,如下图所示的电解变化曲线合理的是()A.B.C.D.解析:AlCl3溶液电解时发生反应:2AlCl3+6H2O2Al(OH)3+3H2+3Cl2,使溶液中的H+不断减少,pH增大,但pH绝对不会大于7,正确,错;随着电解的不断进行,Al(OH)3沉淀的量不断增加,直至AlCl3消耗完毕,Al(OH)3沉淀的量不再增加。若再继续电解,就是电解水,Al(OH)3的量不变,正确。答案:A9.若阳极是石墨电极,阴极是铁电极,写出电解下列电解质溶液的两电极反应式和电解方程式。(1)Na2SO4溶液阳极:,阴极:,电解方程式:;(2)MgCl2溶液阳极:,阴极:,电解方程式:;(3)CuSO4溶液阳极:,阴极:,电解方程式:;(4)CuCl2溶液阳极:,阴极:,电解方程式:;答案:(1)4OH-4e-2H2O+O24H+4e-2H22H2O2H2+O2(2)2Cl-2e-Cl22H+2e-H2MgCl2+2H2OMg(OH)2+H2+Cl2(3)4OH-4e-2H2O+O22Cu2+4e-2Cu2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4(4)2Cl-2e-Cl2Cu2+2e-CuCuCl2Cu+Cl210.用石墨棒作电极,在Na+、Cu2+、Cl-、SO42-等离子中选出适当离子组成电解质,电解其溶液,写出符合条件的一种电解质的化学式:(1)当阴极放出H2,阳极放出O2时,电解质是;(2)当阴极析出金属,阳极放出O2时,电解质是;(3)当阴极放出H2,阳极放出Cl2时,电解质是;(4)通过电子的物质的量与阴极析出的金属的物质的量、阳极放出的气体的物质的量之比为421时,电解质的化学式是。解析:惰性电极电解电解质溶液的类型有电解水型、电解电解质型、放氢气生碱型和放氧气生酸型。再根据阴阳离子在电极的放电顺序判断。(1)阴极有H2生成,阳极有O2生成,实质为电解水,故电解质是活泼金属的含氧酸盐,即Na2SO4。(2)实质为放氧气生酸型,即电解质为不活泼金属的含氧酸盐,即CuSO4。(3)实质为放氢气生碱型(或电解盐酸,但本题无H+),即电解质为活泼金属的无氧酸盐,即NaCl。(4)由阳极生成气体和转移电子的物质的量比为14,知阳极产生气体为O2,1 mol O2转移4 mol e-,金属与电子的物质的量比为12,故金属为+2价,即Cu2+,即为CuSO4。答案:(1)Na2SO4(2)CuSO4(3)NaCl(4)CuSO411.由于Fe(OH)2极易被氧化,所以实验室很难用亚铁盐溶液与碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀,应用右图所示的电解实验来探究能否制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀,两电极的材料分别为石墨和铁。(1)a电极材料应为,b电极的电极反应式为。(2)电解液d可以是。A.纯水B.NaOH溶液C.NaCl溶液D.CuCl2溶液(3)c为苯,其作用是,在加入苯之前,对d溶液应作何简单处理:。这是为什么?可否用其他试剂来代替苯?(4)为了在较短时间内看到白色沉淀,可采取的措施是。A.改用稀硫酸作电解液B.适当增大电源的电压C.适当减小两电极间的距离D.适当降低电解液的浓度(5)若d改为Na2SO4溶液,当电解一段时间,看到白色沉淀后,再反接电源,继续电解,除了电极上看到气泡外,另一明显的现象为。解析:(4)要加大电解的速率,可以增大电解液的浓度,但不能用稀硫酸,因为它可溶解氢氧化亚铁,而增大电压和缩小两极板间的距离,均可以使电解的速率加大。(5)当电解一段时间后将电源反接,则为电解水:2H2O2H2+O2,生成的氧气将氢氧化亚铁氧化为氢氧化铁,现象为白色沉淀迅速变为灰绿色,最终变成红褐色。答案:(1)Fe2H+2e-H2(2)BC(3)隔开空气,防止生成的Fe(OH)2被氧化成Fe(OH)3加热d以除去其中溶解的O2;可以考虑用汽油、煤油等密度比水溶液小的试剂来代替。(4)BC(5)白色沉淀迅速变为灰绿色,最终变成红褐色二、能力提升1.CuI是一种不溶于水的白色固体,它可由反应:2Cu2+4I-2CuI+I2而得到。现以石墨为阴极,以Cu为阳极电解KI溶液,通电前向电解液中加入少量酚酞溶液和淀粉溶液。电解开始不久阴极区溶液呈红色,而阳极区溶液呈蓝色,对这个现象的正确解释是()阴极:2H+2e-H2使c(OH-)>c(H+)阳极:2Cu+4I-4e-2CuI+I2,淀粉遇I2变蓝阳极:Cu-2e-Cu2+,Cu2+显蓝色阳极:2I-2e-I2,淀粉遇I2变蓝A.B.C.D.答案:A2.在水中加等物质的量的Ag+、Pb2+、Na+、SO42-、NO3-、Cl-,该溶液放在用惰性材料作电极的电解槽中,通电片刻,则氧化产物与还原产物的质量比为()A.35.5108B.16207C.81D.10835.5解析:溶液中的六种离子,有四种发生反应生成沉淀:Ag+Cl-AgCl、Pb2+SO42-PbSO4,最后溶液就成了NaNO3溶液;而电解NaNO3溶液,实质就是电解水,电解方程式为2H2O2H2+O2。氧化产物和还原产物的质量之比为m(O2)m(H2)=(1 mol32 gmol-1)(2 mol2 gmol-1)=81,即C项正确。答案:C3.如图所示装置中,a、b都是惰性电极,通电一段时间后,b极附近溶液呈蓝色。下列说法中不正确的是()A.x是正极,y是负极B.a极产生氢气,b极生成I2C.a极和Pt电极都有气泡产生D.U形管中溶液的碱性增强答案:A4.用Pt电极电解含有各0.1 mol Cu2+和X3+的溶液,阴极析出固体物质的质量m(g)与溶液中通过电子的物质的量n(mol)的关系见图示,则离子的氧化能力由大到小排列正确的是()A.Cu2+>X3+>H+B.H+>X3+>Cu2+C.X3+>H+>Cu2+D.Cu2+>H+>X3+解析:本题的解题信息在图像中:一通电有固体析出,且通过0.2 mol e-后再没有固体析出说明是Cu2+放电的结果;X3+不放电。答案:D5.(1)电解制备Al(OH)3时,电极分别为Al片和石墨,电解质溶液为Na2CO3溶液,电解总反应方程式为。(2)一种可超快充电的新型铝电池,充放电时AlCl4-和Al2Cl7-两种离子在Al电极上相互转化,其他离子不参与电极反应,放电时负极Al的电极反应式为。解析:(1)电解时铝作阳极,失电子生成Al(OH)3,石墨作阴极,H+得电子生成H2,电解总反应为2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2;(2)Al失电子,结合AlCl4-和Al2Cl7-,根据电荷守恒可知:Al+7AlCl4-3e-4Al2Cl7-。答案:(1)2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2(2)Al-3e-+7AlCl4-4Al2Cl7-6.二氧化氯(ClO2,黄绿色易溶于水的气体)是高效、低毒的消毒剂。回答下列问题:(1)工业上可用KClO3与Na2SO3在H2SO4存在下制得ClO2,该反应氧化剂与还原剂物质的量之比为。(2)实验室用NH4Cl、盐酸、NaClO2(亚氯酸钠)为原料,通过以下过程制备ClO2:电解时发生反应的化学方程式为。溶液X中大量存在的阴离子有。除去ClO2中的NH3可选用的试剂是。A.水B.碱石灰C.浓硫酸D.饱和食盐水解析:(1)因制ClO2的反应中,KClO3为氧化剂,被还原为ClO2,Cl从+5价+4价,Na2SO3为还原剂,S应从+4价+6价,由电子守恒得二者物质的量之比应为21。(2)由电解产物有H2和NCl3,可得出电解方程式为2HCl+NH4Cl3H2+NCl3。根据反应NCl3+6NaClO2+3H2O6ClO2+NH3+3NaCl+3NaOH,故溶液X中大量存在的阴离子有Cl-、OH-。因NH3易与酸反应,ClO2易溶于水,所以可以用浓硫酸除去ClO2中的NH3,选C。答案:(1)21(2)NH4Cl+2HCl3H2+NCl3Cl-、OH-C