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一、选择题(本题包括7小题,每小题3分,共21分)
1.下列描述中,不符合生产实际的是 ( )
A.电解熔融的氧化铝制取金属铝,用铁作阳极
B.电解法精炼粗铜,用纯铜作阴极
C.电解饱和食盐水制烧碱,用涂镍碳钢网作阴极
D.在镀件上电镀锌,用锌作阳极
解析:电解池的阳极发生氧化反应、阴极发生还原反应。电解熔融的Al2O3制Al时,若用Fe作阳极,会发生Fe-2e-===Fe2+,Fe2+移动到阴极上发生Fe2++2e-===Fe,使得到的Al不纯。
答案:A
2.某同学在做电解食盐水的试验时,误用铜棒做两极材料,请推断下列说法正确的是( )
A.完全电解后,得到CuCl2溶液
B.电解完全并放置一段时间后,得到蓝色沉淀和NaCl溶液
C.电解一段时间后,NaCl溶液浓度可能变小
D.电解后溶液中的NaCl质量肯定不变
解析:阳极反应Cu-2e-===Cu2+,阴极反应2H++2e-===H2↑,余下OH-,一段时间之后Cu2+会与OH-在两极之间部分反应生成Cu(OH)2,电解过程中不消耗NaCl,只消耗水,所以剩余的NaCl溶液浓度可能变大或不变(饱和溶液),溶液中NaCl质量可能变小(饱和溶液,析出晶体)或不变。
答案:B
3.很多金属都可以通过电解的方法达到精炼的目的。下列有关该方法的叙述中,正确的是 ( )
A.含杂质的粗金属做阳极,与直流电源的正极相连
B.阴极只要是一种导体即可,与精炼过程无关
C.电解质溶液中除了含有精炼的金属的阳离子之外,确定不能含有其他金属阳离子
D.在精炼过程中,电解质溶液的成分不发生任何变化
解析:阳极要失电子,含杂质的粗金属做阳极,纯金属做阴极,若阴极用其他导体就会使需要精炼的金属掩盖在该导体上;粗金属中可能含有一些比较活泼的金属,失电子之后也会进入溶液,电解质溶液的成分可能会增加。
答案:A
4.在水中加入等物质的量的Ag+、Pb2+、Na+、SO、NO、Cl-,该溶液放在用惰性材料做电极的电解槽中,通电片刻,则氧化产物与还原产物的质量之比为 ( )
A.35.5∶108 B.16∶207
C.8∶1 D.108∶35.5
解析:由于Ag+与Cl-、Pb2+与SO形成沉淀,电解的是NaNO3溶液,实质是电解水。
答案:C
5.在25℃时,将两个铂电极插入肯定量的硫酸钠饱和溶液中进行电解,通电一段时间后,在阳极逸出a mol气体,同时有W g Na2SO4·10H2O析出,若温度不变,此时剩余溶液中溶质的质量分数为 ( )
A.×100%
B.×100%
C.×100%
D.×100%
解析:此题要留意题目条件。“铂电极”与“铜电极”不同,在阳极析出a mol气体与在阴极析出a mol气体不同。消耗水的计算:2n(H2O)=n(O2),即消耗2a mol水,析出晶体中所含溶质为W g。原溶液削减的质量为(W+2a×18) g,因剩余溶液仍为饱和溶液,故剩余溶液中溶质的质量分数为/(W+2a×18)×100%=×100%。
答案:D
6.Cu2O是一种半导体材料,基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如下图所示,电解总反应为:2Cu+H2OCu2O+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:从反应中得知Cu在通电时失电子在阳极放电,发生氧化反应,另一电极(石墨)作阴极,发生还原反应,2H2O+2e-===H2↑+2OH-,相应的2Cu+2OH--2e-===Cu2O+H2O,转移0.1 mol电子生成0.05 mol Cu2O,故B、C、D项错。
答案:A
7.KIO3在工业上可用电解法制取,以石墨和铁为电极,以KI溶液为电解质溶液。在肯定条件下电解,反应式为KI+3H2O===KIO3+3H2↑。下列有关说法中,正确的是( )
A.电解时,石墨作阳极,铁作阴极
B.电解时,在阳极上产生氢气
C.电解后得到KIO3产品的步骤有:过滤―→浓缩―→结晶―→灼烧
D.电解中,每转移0.6 mol电子,理论上可得到0.6 mol无水KIO3晶体
解析:电解过程中,阳极I-放电生成IO,阴极H+放电生成H2,因此应为惰性电极作阳极。1 mol I-~1 mol IO转移电子6 mol,每转移0.6 mol电子,得0.1 mol KIO3。得到KIO3的步骤为:蒸发浓缩,冷却结晶,过滤。
答案:A
二、非选择题(本题包括4小题,共39分)
8.(6分)工业上主要接受电解饱和食盐水的方法制取Cl2、H2、NaOH。请回答下列问题:
(1)在电解过程中,所发生反应的离子方程式为________________________。
(2)电解之前食盐水需要精制,目的是除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、SO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。 其中合理的加入挨次为________(填写序号);
(3)假如在容积为10 L的电解池内,一段时间后共收集到11.2 L(标准状况)气体。这时溶液中NaOH的物质的量浓度为________(设电解时溶液的体积不变)。
解析:先加过量的Ba(OH)2除去SO和Mg2+,再加入过量的Na2CO3除去Ca2+和开头时过量的Ba2+,将生成的沉淀过滤除去,再加稀盐酸调整pH等于7。
设生成NaOH的物质的量为x。
得x=0.5 mol
NaOH的物质的量浓度为0.5 mol÷10 L=0.05 mol·L-1。
答案:(1)2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑
(2)bac (3)0.05 mol·L-1
9.(10分)如下图为相互串联的甲、乙两电解池,试回答:
(1)甲池若为用电解池原理炼铜的装置,A是________,材料________,电极反应____________________,B是________,材料________,电极反应____________电解质溶液为________。
(2)乙池中若滴入少量酚酞试液,开头电解一段时间,Fe极四周呈________色,C极四周呈________色。
(3)若甲槽阴极增重12.8 g,则乙槽阳极放出气体在标准状况下的体积是__________mL。
(4)若乙槽中剩余液体为400 mL,则电解后得到碱液的浓度为________mol·L-1。
解析:(1)甲中A是阴极,B是阳极,则B为粗铜,A为精铜,甲中溶液为含有Cu2+的溶液,电极反应式A:Cu2++2e-===Cu,B:Cu-2e-===Cu2+。
(2)乙中C作阳极,其产物为Cl2,Fe作阴极,其产物为OH-(NaOH)。
(3)Cu~Cu2+~2e-~Cl2,可得生成Cl2:=0.2 mol,标准状况下体积为4.48 L。
(4)又由Cu~Cu2+~2e-~2OH-,则生成OH-=×2=0.4 mol,[OH-]==1 mol·L-1。
答案:(1)阴极 精铜 Cu2++2e===Cu
阳极 粗铜 Cu-2e-===Cu2+ CuSO4(CuCl2)
(2)红 无 (3)4.48 (4)1
10.(11分)如下图装置所示,C、D、E、F、X、Y都是惰性电极,甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变),A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后,F极四周呈红色。
请回答:
(1)B极是电源的________,一段时间后,甲中溶液颜色________,丁中X极四周的颜色渐渐变浅,Y极四周的颜色渐渐变深,这表明__________________,在电场作用下向Y极移动。
(2)若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时,对应单质的物质的量之比为________。
(3)现用丙装置给铜件镀银,则H应当是________(填“镀层金属”或“镀件”),电镀液是________溶液。当乙中溶液的c(OH-)=0.1 mol·L-1时(此时乙溶液体积为500 mL),丙中镀件上析出银的质量为________,甲中溶液的pH________(填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)若将C电极换为铁,其他装置都不变,则甲中发生总反应的离子方程式是________________________________________________________________________。
解析:(1)F极四周呈红色,说明F是阴极,E是阳极,则A为正极,B为负极。甲中因Cu2+放电使溶液颜色变浅。丁中Y极四周颜色变深,说明Fe(OH)3胶粒向阴极移动,即Fe(OH)3胶粒带正电荷。(2)C、D、E、F的电极产物分别为O2、Cu、Cl2、H2,由于电路中通过的电量相等,所以其物质的量之比为1∶2∶2∶2。(3)乙中,生成n(NaOH)=0.1 mol·L-1×0.5 L=0.05 mol,电路中通过的电子的物质的量为0.05 mol,所以丙中镀件上析出银0.05 mol×108 g·mol-1=5.4 g。(4)当金属作阳极时,金属先于溶液中的阴离子放电而溶解,故甲中发生反应的离子方程式为Fe+Cu2+电解,Fe2++Cu。
答案:(1)负极 渐渐变浅 氢氧化铁胶体粒子带正电荷 (2)1∶2∶2∶2 (3)镀件 AgNO3 5.4 g 变小 (4)Fe+Cu2+电解,Cu+Fe2+
11.(12分)工业上为了处理含有Cr2O的酸性工业废水,可接受下面的处理方法:往工业废水中加入适量的NaCl,以Fe为电极进行电解,经过一段时间,有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成,工业废水中铬的含量已低于排放标准,请回答下列问题:
(1)写出两极发生反应的电极反应式:阳极________________,阴极________________。
(2)写出Cr2O变为Cr3+的离子方程式:________________________________。
(3)工业废水由酸性变为碱性的缘由是_______________________________________
________________________________________________________________________
____________________________。
(4)能否改用石墨电极?________(填“能”或“不能”),缘由是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:Fe为活性电极,则阳极反应是:Fe-2e-===Fe2+,阴极为阳离子放电,阴极反应为:2H++2e-===H2↑;阳极产生的Fe2+与酸性溶液中的Cr2O发生氧化还原反应,生成Fe3+和Cr3+,由于Fe2+与Cr2O反应和阴极电极反应消耗H+,使溶液中的OH-增多,OH-与Fe3+和Cr3+结合生成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀,降低了废水中铬的含量;假如改用石墨电极,阳极产生Cl2,缺少还原剂Fe2+,不能使Cr2O转变成Cr(OH)3而除去。
答案:(1)Fe-2e-===Fe2+ 2H++2e-===H2↑
(2)6Fe2++Cr2O+14H+===6Fe3++2Cr3++7H2O
(3)Fe2+与Cr2O反应消耗H+,H+又不断放电,使溶液中的OH-增多,废水由酸性变为碱性
(4)不能 若改用石墨电极,阳极产生Cl2,缺少还原剂Fe2+,不能使Cr2O转变成Cr(OH)3而除去
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