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课时提升作业(二十五)
(45分钟 100分)
一、选择题(本题包括10小题，每小题6分，共60分)
1.(2021·崇左模拟)下列说法中正确的是( )
A.精炼铜时粗铜作阴极，纯铜作阳极
B.工业上利用电解饱和AlCl3溶液的方法生产金属铝
C.氯碱工业和金属钠的冶炼都用到了NaCl，阳极反应都是2Cl--2e-Cl2↑
D.钢铁的腐蚀通常为电化学腐蚀，该腐蚀过程中负极反应为Fe-3e-Fe3+
2.(2022·山东高考)下列与金属腐蚀有关的说法正确的是( )
A.图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严峻
B.图b中，开关由M改置于N时，Cu-Zn合金的腐蚀速率减小
C.图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大
D.图d中，Zn-MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的
3.若用如图所示装置(X、Y是直流电源的两极)分别进行下列各组试验，则下表中所列各项对应关系均正确的一组是( )
选项
电源
X极
试验前U形管中液体
混合溶液通电后现象或结论
A
正极
Na2SO4
溶液U形管两端滴入酚酞后，a管中呈红色
B
正极
AgNO3溶液
b管中电极反应式是4OH--4e-2H2O+
O2↑
C
负极
KCl和CuCl2
相同条件下，a、b两管中产生的气体总体积可能相等
D
负极
Fe(OH)3
b管中液体颜色加深
4.(2021·来宾模拟)用惰性电极实现电解，下列说法正确的是( )
A.电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变
B.电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH-，故溶液pH减小
C.电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2
D.电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1
5.铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为
Fe+Ni2O3+3H2OFe(OH)2+2Ni(OH)2
下列有关该电池的说法不正确的是( )
A.电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3，负极为Fe
B.电池放电时，负极反应为Fe+2OH--2e-Fe(OH)2
C.电池充电过程中，阴极四周溶液的pH降低
D.电池充电时，阳极反应为2Ni(OH)2+2OH--2e-Ni2O3+3H2O
6.如图所示，X、Y分别是直流电源的两极，通电后发觉a极板质量增加，b极板处有无色、无味气体放出。符合这一状况的是附表中的( )
a极板
b极板
X电极
Z溶液
A
锌
石墨
负极
CuSO4
B
石墨
石墨
正极
NaOH
C
银
铁
正极
AgNO3
D
铜
石墨
负极
CuCl2
7.某校活动小组为探究金属腐蚀的相关原理，设计了如图a所示装置，图a的铁棒末段分别连上一块Zn片和Cu片，并置于含有K3Fe(CN)6及酚酞的混合凝胶上。一段时间后发觉凝胶的某些区域(如图b所示)发生了变化，已知Fe2+可用K3Fe(CN)6来检验(呈蓝色)。则下列说法不正确的是( )
A.甲区发生的电极反应式：Fe-2e-Fe2+
B.乙区产生Zn2+
C.丙区呈现红色
D.丁区呈现蓝色
8.(力气挑战题)用惰性电极电解确定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2后，恰好恢复到电解前的浓度和pH，则电解过程中转移的电子为( )
A.0.1 mol B.0.2 mol C.0.3 mol D.0.4 mol
9.(2021·北海模拟)1 L某溶液中含有的离子如下表：
离 子
Cu2+
Al3+
N
Cl-
物质的量浓度(mol·L-1)
1
1
a
1
用惰性电极电解该溶液，当电路中有3 mol e-通过时(忽视电解时溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象)，下列说法正确的是( )
A.电解后溶液呈酸性
B.a=3
C.阳极生成1.5 mol Cl2
D.阴极析出的金属是铜与铝
10.(2021·钦州模拟)电化学原理广泛用于工业生产中，有一种电化学净水法的原理是：在电解过程中将低价金属离子(如Co2+)氧化成高价态的离子(Co3+)，然后以此高价态的金属离子作氧化剂把废水中的有机物氧化成CO2而净化。试验室用如图装置模拟上述过程，下列说法正确的是( )
A.电极a可以是石墨，电极b可以是铜
B.电解后阴极四周H+浓度不变
C.Co3+氧化甲醇的离子方程式为6Co3++CH3OH+H2OCO2↑+6Co2++6H+
D.当1 mol甲醇被完全氧化时，阳极应当失去4 mol电子
二、非选择题(本题包括3小题，共40分)
11.(14分)Ⅰ.(2022·山东高考)(1)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是 。
a.电能全部转化为化学能
b.粗铜接电源正极，发生氧化反应
c.溶液中Cu2+向阳极移动
d.利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属
(2)利用反应2Cu+O2+2H2SO42CuSO4+2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为 。
Ⅱ.(2022·福建高考)(1)电镀时，镀件与电源的 极连接。
(2)化学镀的原理是利用化学反应生成金属单质沉积在镀件表面形成镀层。若用铜盐进行化学镀铜，应选用 (填“氧化剂”或“还原剂”)与之反应。
Ⅲ.(2022·重庆高考)尿素[CO(NH2)2]是首个由无机物人工合成的有机物。人工肾脏可接受间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如图。
(1)电源的负极为 (填“A”或“B”)。
(2)阳极室中发生的反应依次为 、 。
(3)电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将 ；若两极共收集到气体13.44 L(标准状况)，则除去的尿素为 g(忽视气体的溶解)。
12.(13分)(2021·柳州模拟)浸出-萃取-电积法已成为铜湿法冶金的主要工艺过程。以黄铜矿(主要成分为CuFeS2)为原料，接受电积法生产阴极铜生产线，主要生产工艺为黄铜矿→硫酸浸出→过滤→萃取→反萃→电积→阴极铜。
(1)浸出是用浸矿剂将铜矿石中的铜浸入溶液中。据报道，有一种细菌在氧气存在下，酸性溶液中，将黄铜矿氧化成硫酸盐，写出用硫酸浸出黄铜矿发生反应的离子方程式： 。
(2)萃取是利用特效铜萃取剂在含铜、铁及其碱性金属离子的低浓度含杂浸出液中有选择性地使铜离子萃入有机相，将铜离子与其他金属离子有效地分别，并通过反萃使低浓度铜离子的原液富集成适宜电积要求的硫酸铜溶液。萃取过程的化学平衡为2RH+Cu2+R2Cu+2H+。则萃取和反萃进行的程度受 和
的影响。
(3)电积是将萃取富集后的铜溶液电解沉积出阴极铜。如图为用惰性阳极电积阴极铜的装置图：
①在图示方框中标出电源的正负极。
②写出电积阴极铜的总反应式 。
(4)金属铜长期露置于空气中简洁生锈，铜锈的主要成分为 ，请利用电化学原理画出防止铜腐蚀的装置图。
13.(13分)(力气挑战题)已知铅蓄电池的工作原理为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O，现用如图装置进行电解(电解液足量)，测得当铅蓄电池中转移0.4 mol电子时铁电极的质量削减11.2 g。请回答下列问题：
(1)A是铅蓄电池的 极，铅蓄电池正极反应式为
，放电过程中电解液的密度 (填“减小”“增大”或“不变”)。
(2)Ag电极的电极反应式是 ，该电极的电极产物
共 g。
(3)Cu电极的电极反应式是 ，CuSO4溶液的浓度 (填“减小”“增大”或“不变”)。
(4)如图表示电解进行过程中某个量(纵坐标x)随时间的变化曲线，则x表示 。
a.各U形管中产生的气体的体积
b.各U形管中阳极质量的削减量
c.各U形管中阴极质量的增加量
答案解析
1.【解析】选C。精炼铜时纯铜作阴极，粗铜作阳极，A项错误；工业上利用电解熔融的Al2O3的方法生产金属铝，B项错误；氯碱工业和金属钠的冶炼都用到了NaCl，阳极反应都是2Cl--2e-Cl2↑，C项正确；钢铁的腐蚀通常为电化学腐蚀，该腐蚀过程中负极反应为Fe-2e-Fe2+，D项错误。
2.【解题指南】解答本题时应理解原电池的工作原理，知道电化学腐蚀和化学腐蚀的快慢不同的缘由。
【解析】选B。A项，因溶液具有均一性，烧杯底端的溶液的浓度与上端相同，故腐蚀速率相同，A错误；B项，由M改置于N后，锌作原电池的负极，Cu-Zn合金应充当原电池的正极，明显受到了确定的疼惜，腐蚀速率减小，B正确；C项，接通开关时，锌作原电池的负极，腐蚀速率变大，但是气体不在锌(负极)上产生，而是在铂(正极)上产生，C错误；D项，Zn-MnO2干电池发生放电反应，导致Zn被腐蚀，主要缘由是锌发生氧化反应，体现了锌的还原性，D错误。
3.【解析】选C。本题考查电解池原理。A项电解Na2SO4溶液，a为阳极，OH-失电子破坏水的电离平衡，阳极四周呈酸性，不会使酚酞变红；B项电解硝酸银溶液，a为阳极，电极反应式为4OH--4e-2H2O+O2↑，B项错误；C项电解KCl和CuCl2的混合溶液，先电解CuCl2，再电解KCl，随着反应的进行，连续电解则为电解水，阳极依次生成Cl2、O2，阴极依次生成Cu和H2，两极产生气体的总体积可能相等，C项正确；D项为电泳，Fe(OH)3胶粒带正电，向阴极移动，a管颜色加深。
4.【解析】选D。电解稀硫酸，实质上是电解水，硫酸的物质的量不变，但溶液体积减小，浓度增大，故溶液pH减小，A不正确；电解稀NaOH溶液，阳极消耗OH-，阴极消耗H+，实质也是电解水，NaOH溶液浓度增大，故溶液的pH增大，B不正确；电解Na2SO4溶液时，在阳极发生反应：4OH--4e-2H2O+O2↑，在阴极发生反应：4H++4e-2H2↑，由于两电极通过的电量相等，故析出H2与O2的物质的量之比为2∶1，C不正确；电解CuCl2溶液时，阴极反应为Cu2++2e-Cu，阳极反应为2Cl--2e-Cl2↑，两极通过电量相等时，Cu和Cl2的物质的量之比为1∶1，D正确。
5.【解题指南】解答本题时应留意电池放电时为原电池，失去电子的为负极反应；充电时为电解池，失去电子的为阳极反应。
【解析】选C。可充电电池中活泼金属失去电子，为负极，得到电子的Ni2O3为正极，由于放电时电极产物为氢氧化物，可以推断电解液为碱性溶液，A项正确；放电时，负极铁失去电子生成Fe2+，由于电解液为碱性溶液，所以电极反应为Fe+2OH--2e-Fe(OH)2，B项正确；充电时，阴极发生还原反应：Fe(OH)2+2e-Fe+2OH-，所以电极四周pH增大，C项错误；电池充电时，阳极发生氧化反应，由Ni(OH)2转化为Ni2O3，反应方程式为2Ni(OH)2+2OH--2e-Ni2O3+3H2O，D项正确。
6.【解析】选A。由题意知，通电后a极板质量增加，说明有金属析出，由此可知，a极为电解池的阴极，则X为电源负极，B、C均不符合；又b极放出的是无色无味的气体，可淘汰D。
7.【解题指南】解答本题需留意以下2点：
(1)分析图a装置正负极材料；
(2)正负电极反应式。
【解析】选A。铁棒末段连上Zn片时，Zn片端(乙区)作负极，乙区发生的电极反应式：Zn-2e-Zn2+；铁棒另一端(甲区)作正极，甲区发生的电极反应式：O2+2H2O+4e-4OH-。铁棒末段连上Cu片时，Cu片端(丙区)作正极，丙区发生的电极反应式：O2+2H2O+4e-4OH-，溶液呈碱性，酚酞变红；铁棒另一端(丁区)作负极，丁区发生的电极反应式：Fe-2e-Fe2+，遇K3Fe(CN)6呈现蓝色，综上，A错误。
8.【解析】选D。Cu(OH)2从组成上可看成CuO·H2O，加入0.1 mol Cu(OH)2后，恰好恢复到电解前的浓度和pH，即电解生成了0.1 mol H2SO4，并消耗0.1 mol H2O，由电解的总反应式：2H2O+2CuSO42Cu+O2↑+2H2SO4，2H2O2H2↑+O2↑，知：2H2SO4～4e-，2H2O～4e-，所以电解过程中转移电子为0.2 mol+0.2 mol=0.4 mol。
【误区警示】本题易忽视水的电解，而直接按生成0.1 mol Cu，转移0.2 mol电子计算，导致错选B的结果。
9.【解析】选A。1 mol Cu2+放电的过程中，另一极Cl-和OH-各放电1 mol，故溶液显酸性，A正确；依据电荷守恒可推知a=4，B不正确；Cl-的物质的量为1 mol，阳极不会产生1.5 mol Cl2，C不正确；铝较活泼，在溶液中Al3+不会放电，D不正确。
10.【解析】选C。选项A，Cu与电源正极相连时，Cu失去电子而溶解，所以b极不能用Cu，应用石墨等惰性电极。选项B，依据题给信息，阳极是溶液中的Co2+失去电子生成Co3+：2Co2+-2e-2Co3+，阴极是溶液中的H+得到电子变为H2：2H++2e-H2↑，所以阴极四周H+浓度变小。选项C，CH3OH被氧化为CO2，溶液中的Co3+被还原为Co2+，再依据得失电子守恒和离子方程式的正误推断方法可知该离子方程式正确。选项D，阳极失去电子的物质的量等于Co3+获得电子的物质的量，1 mol CH3OH被氧化，转移6 mol电子。
11.【解析】Ⅰ.(1)在电解过程中，会有一部分电能损失转化为热能，因此电能不行能全部转化为化学能，a错误；c项，溶液中的Cu2+应向阴极(精铜)移动，c错误；正确答案为b、d。
(2)本题可实行两种方法书写：一是直接法，通过化学反应可以看出，O2发生还原反应，正极反应物确定为O2，其对应的还原产物为H2O，故正极的电极反应式为O2+4e-+4H+2H2O；二是先写出负极电极反应：铜作为负极反应物，氧化产物为CuSO4，故其电极反应式为Cu-2e-+SCuSO4，在电量相同的前提下，设转移4 mol电子用总反应式减去该电极反应式，可得正极的电极反应式为O2+4e-+4H+2H2O。
Ⅱ.(1)电镀时，镀层金属作电解池的阳极，镀件作电解池的阴极，与电源的负极相连。
(2)镀铜是将Cu2+变成Cu，需要加入还原剂与之反应。
Ⅲ.(1)图像中产生氯气的电极为阳极，与阳极相连的电极为正极。
(2)依据图像信息，阳极上先产生氯气，氯气具有氧化性，尿素中的氮原子为-3价，具有还原性，两者相遇发生氧化还原反应。
(3)反应过程中实际上发生两个反应(条件略去)：
2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑
CO(NH2)2+3Cl2+H2ON2+CO2+6HCl
两方程式相加消去中间产物可得总反应方程式：
CO(NH2)2+H2ON2↑+CO2↑+3H2↑
由此可知反应的最终结果是没有酸或者碱生成，阴极室的酸碱性不会发生转变；两极产生的气体是氢气、氮气和二氧化碳，依据反应方程式，若设氢气的物质的量为x，氮气和二氧化碳各为x/3，x=0.36 mol，求出x的值后依据尿素和氯气的反应方程式可计算出尿素的量。
答案：Ⅰ.(1)b、d(2)4H++O2+4e-2H2O
Ⅱ.(1)负(2)还原剂
Ⅲ.(1)B(2)2Cl--2e-Cl2↑ CO(NH2)2+3Cl2+H2ON2+CO2+6HCl(3)不变 7.2
12.【解析】(1)依据供应信息，该反应为黄铜矿、氧气、硫酸发生氧化还原反应，生成硫酸铜、硫酸铁和水。
(2)依据萃取和反萃的化学平衡，进行的程度受萃取液的pH和反萃取剂的酸度的影响。
(3)电解硫酸铜溶液的反应为2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，阳极产生氧气，与电源正极相连，阴极析出铜，与电源负极相连。
(4)铜锈的主要成分为Cu2(OH)2CO3，可分别利用牺牲阳极的阴极疼惜法和外接电源的阴极疼惜法防止金属铜腐蚀。
答案：(1)4CuFeS2+4H++17O24Cu2++4Fe3++8S+2H2O
(2)浸出液的pH 反萃取剂的酸度 (3)①
②2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4
(4)Cu2(OH)2CO3
13.【解析】依据在电解过程中铁电极质量的削减可推断A是电源的负极，B是电源的正极，电解时Ag极作阴极，电极反应式为2H++2e-H2↑，Fe作阳极，电极反应式为Fe-2e-Fe2+，左侧U形管中总反应式为Fe+2H+Fe2++H2↑。右侧U形管相当于电镀装置，Zn电极作阴极，电极反应式为Cu2++2e-Cu，铜电极作阳极，电极反应式为Cu-2e-Cu2+，电镀过程中CuSO4溶液的浓度保持不变，依据上述分析可得答案。
答案：(1)负
PbO2+4H++S+2e-PbSO4+2H2O
减小(2)2H++2e-H2↑ 0.4
(3)Cu-2e-Cu2+ 不变(4)b
【方法技巧】电解计算的一般解题思路
(1)先看阳极材料是活性电极还是惰性电极。
(2)找全离子，将溶液中的全部离子按阴阳离子分开。
(3)依据电子守恒，串联电路中转移的电子数目相同，即阴离子(活泼电极)失去的电子数等于阳离子得到的电子数，列出关系式进行计算。常用的计算关系式有：4H+～4OH-～2H2～O2～2Cu2+～2Cu～4Ag～4Ag+～4Cl-～2Cl2等。
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