2022-2022学年高二化学成才之路4-3-2《电解原理的应用》课时达标作业新人教版选修4.docx

2022-2022学年高中化学电解原理的应用课时达标作业新人教版选修4
一、选择题
1．(2022·经典习题选萃)有关原电池和电解池的说法正确的选项是()
A．铅蓄电池放电时铅电极发生复原反响
B．电解池的外接电源可以是直流电也可以是交流电
C．燃料电池的负极都是氧气得电子发生复原反响
D．利用电解池可以使反响Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑发生
解析：铅蓄电池放电时铅电极发生氧化反响：Pb－2e－＋SO,PbSO4，A错；电解池的外接电源不可以是交流电，B错；燃料电池的负极都是燃料失电子发生氧化反响，C错。
答案：D
2．关于电解法精炼铜的以下说法正确的选项是()
A．粗铜作阳极，纯铜作阴极，硫酸铜为电解质溶液
B．纯铜作阳极，粗铜作阴极，硫酸铜为电解质溶液
C．电解结束后，溶液中Cu2＋浓度不变
D．电解结束后，溶液中Cu2＋浓度变大
解析：电解精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，CuSO4为电解质溶液，因粗铜中活泼金属失电子形成的阳离子如Zn2＋，会逐渐代替Cu2＋，故c(Cu2＋)将会有所减小。
答案：A
3．(双选)以下列图示中关于铜电极的连接错误的选项是()
解析：铜锌原电池中锌作负极，铜作正极，A正确；电解精炼铜时，粗铜作阳极，精铜作阴极，B正确；镀件上镀铜时，铜作阳极，镀件作阴极，C错误；电解氯化铜溶液时，石墨作阳极，铜作阴极，D错误。
答案：CD
4．学生欲完成反响Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑而设计了以下四个实验，你认为可行的是()
解析：Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑是非自发氧化复原反响，为使该反响能发生，应采用电解装置。Cu被腐蚀，应接电源的正极作为阳极。电解质溶液选用H2SO4溶液。
答案：C
5．(2022·潍坊模拟)如下列图a、b是两根石墨棒。
以下表达正确的选项是()
A．a是正极，发生复原反响
B．b是阳极，发生氧化反响
C．稀硫酸中硫酸根离子的物质的量不变
D．往滤纸上滴加酚酞试液，a极附近颜色变红
解析：a是阳极，发生氧化反响；b是阴极，发生复原反响；在反响过程中，硫酸根离子没有参与反响，因此稀硫酸中硫酸根离子的物质的量不变；往滤纸上滴加酚酞试液，b极附近颜色变红。
答案：C
6．(2022·太原调研)某小组为研究电化学原理，设计甲、乙、丙三种装置(C1、C2、C3均为石墨)。以下表达正确的选项是()
A．甲、丙中是化学能转变为电能，乙中是电能转变为化学能
B．C1、C2分别是阳极、阴极，锌片、铁片上都发生氧化反响
C．C1上和C3上放出的气体相同，铜片上和铁片上放出的气体也相同
D．甲中溶液的pH逐渐升高，丙中溶液的pH逐渐减小
解析：此题考查原电池的电解池，考查考生结合实验装置判断电池类型和根据电极反响式分析问题的思维能力。难度中等。
A项，甲图为原电池，将化学能转化为电能，乙、丙为电解池，将电能转化为化学能；B项，C1、C2分别做电解池的阳极和阴极，原电池中Zn和Cu分别为负极和正极，分别发生氧化反响和复原反响；C项，C1和C3上均为Cl－失电子被氧化生成Cl2，甲中Cu片和丙中Fe片上均生成H2；D项，甲中不断消耗H＋，溶液的pH升高，丙中生成NaOH溶液，pH也逐渐升高。
答案：C
7．(2022·济南调研)如下列图，将两烧杯用导线如图相连，Pt、Cu、Zn、C分别为四个电极，当闭合开关后，那么以下表达正确的选项是()
A．C电极为电解池的阳极
B．Cu电极附近OH－浓度增大
C．Na＋移向Pt电极
D．Pt电极上有O2生成
解析：此题考查原电池、电解池的组成，考查考生分析、运用原电池、电解池原理的能力。难度较大。
A项，C电极是原电池的正极；B项，Cu电极是电解池的阴极，氢离子得电子生成氢气，电极附近由水电离出的OH－浓度增大；C项，为了保持电荷平衡，Na＋向Cu电极移动；D项，Pt电极为电解池的阳极，Cl－失电子被氧化为Cl2。
答案：B
8．(2022·太原调研)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列图，电解总反响为2Cu＋H2O===Cu2O＋H2↑。
以下说法正确的选项是()
A．石墨电极上产生氢气
B．铜电极发生复原反响
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：此题考查电解原理的应用，考查考生接受、处理信息和分析作答的能力。难度中等。
A项，石墨电极上发生复原反响，即2H＋＋2e－,H2↑；B项，由总反响可知Cu发生氧化反响，即Cu为阳极，发生氧化反响；C项，Cu电极为阳极，与直流电源的正极相连；D项，根据2Cu－2e－＋2OH－==Cu2O＋H2O可知，每生成0.1 mol Cu2O，转移0.2 mol电子。
答案：A
9．用铂电极分别电解KCl溶液和K2SO4溶液时，都会出现的现象或实验结果是()
A．溶液中K＋离子浓度都不变
B．溶液的pH都不变
C．阳极上都生成能使湿润的碘化钾淀粉试纸变成蓝色的无色气体
D．阴极上都生成可燃的气体
解析：用Pt电极电解KCl溶液，反响为2KCl＋2H2O2KOH＋H2↑＋Cl2↑，溶液的pH将增加，B错。用惰性电极电解K2SO4溶液，相当于电解水，K＋浓度将增加，A错。电解KCl溶液，阴极上产生H2，阳极上产生黄绿色气体Cl2，电解K2SO4溶液，阴极上产生H2，阳极上产生O2，所以C错。二者阴极均产生的可燃气体H2，D对。
答案：D
10．(2022·北京顺义二模)一种碳纳米管能够吸附氢气，可作二次电池(如以下列图所示)的碳电极。该电池的电解质溶液为6 mol·L－1的KOH溶液，以下说法中正确的选项是()
A．充电时阴极发生氧化反响
B．充电时将碳电极与电源的正极相连
C．放电时碳电极反响为：H2－2e－===2H＋
D．放电时镍电极反响为：NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－
解析：A项，充电时阴极发生复原反响，阳极发生氧化反响；B项，充电时碳电极作阴极，应与电源的负极相连；C项，电解质溶液是碱性溶液，放电时碳电极反响为：H2＋2OH－－2e－===2H2O。
答案：D
11．(2022·金华十校联考)工业上采用的一种污水处理方法如下：保持污水的pH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe(OH)3。Fe(OH)3具有吸附性，可吸附污物而沉积下来，有净化水的作用。某科研小组用该原理处理污水，设计的装置如下列图。以下说法正确的选项是()
A．为了增加污水的导电能力，应向污水中参加适量的H2SO4溶液
B．甲装置中Fe电极的反响为Fe－3e－===Fe3＋
C．为了使燃料电池乙长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定，电池工作时，循环的物质A为CO2
D．当乙装置中有1.6 g CH4参加反响时，C电极理论上生成气体的体积在标准状况下为4.48 L
解析：A选项参加硫酸，不利于Fe(OH)3的生成，错误；B选项Fe电极的反响为Fe－2e－===Fe2＋，错误；D选项1.6 g CH4参加反响，转移0.8 mol电子，那么C电极理论上生成0.4 mol H2，在标准状况下为8.96 L，错误。
答案：C
二、非选择题
12．(2022·西安市质检一)一种新型锂电池是将化学式为Li4Ti5O12的物质作为电池的正极材料，在放电的过程中变为化学式为Li7Ti5O12的物质。
(1)Li4Ti5O12中Ti元素的化合价为________，锂电池的突出优点是________。
(2)该锂电池是一种二次电池，放电时的负极反响式为________，充电时的阳极反响式为________。
解析：(1)由正负化合价代数和为0的原那么进行计算，Li为＋1价，O为－2价，故Ti为＋4价。(2)由题意知：放电时，负极材料为Li，失去电子发生氧化反响：2Li－2e－===2Li＋，正极材料为Li4Ti5O12，得到电子发生复原反响：Li4Ti5O12＋3Li＋＋3e－===Li7Ti5O12；充电时，阳极发生氧化反响，其电极反响是放电时正极反响的逆反响。
答案：(1)＋4价　体积小，比能量高，携带方便
(2)Li－e－,Li＋Li7Ti5O12－3e－===Li4Ti5O12＋3Li＋
13．(2022·黄冈质检)电解原理在化学工业中有着广泛的应用。
(1)如右图，其中a是电解液，X、Y是两块电极板。假设X、Y是惰性电极，a是CuSO4溶液，那么电解时的化学方程式为________。通电一段时间后，向烧杯中的电解质溶液中参加0.2 mol CuO粉末，电解质溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH，那么电解过程中转移的电子的物质的量为________；当X、Y分别是铁和铜，a仍是CuSO4溶液，那么Y极的电极反响式为_____________________。
(2)＋2价的铁的化合物通常具有较强的复原性，易被氧化。实验室用亚铁盐溶液与烧碱反响很难制得白色纯洁的Fe(OH)2沉淀，但是假设用电解的方法却可以较易制得纯洁的Fe(OH)2沉淀。制备装置如右图所示，其中a、b的电极材料分别为铁和石墨。
①a电极上的反响式为________________。

A．纯水　　　　　　B．CuSO4溶液
C．NaOH溶液D．H2SO4溶液

A．四氯化碳　　　　　B．硝基苯
C．苯D．乙醇
解析：(1)该题主要考查用不同的电极电解CuSO4溶液，先用惰性电极电解时的化学方程式为：2CuSO4＋2H2O===2Cu＋O2↑＋2H2SO4，通电一段时间后，向烧杯中的电解质溶液中参加0.2 mol CuO粉末，电解质溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH，说明在电解的过程中刚好生成了0.2 mol Cu和0.1 mol O2，所以转移的电子的物质的量为0.4 mol。当X、Y分别是铁和铜时，此反响为电镀，所以Y极的电极反响式为Cu－2e－,Cu2＋。
(2)该题主要考查在无氧环境下制备Fe(OH)2沉淀，所以液体c应选择密度比水小且与水不互溶的物质，所以选C。
答案：(1)2CuSO4＋2H2O====2Cu＋O2↑＋2H2SO40.4 molCu－2e－===Cu2＋
(2)①Fe－2e－===Fe2＋②C③C
点拨：电解原理分析中注意阳极材料，假设是金属材料(除惰性金属Pt)如Fe、Cu、Ag等；那么该金属必会失去电子形成阳离子进入溶液，阳极质量减少。
14．(2022·济南调研)
(1)高铁电池是一种新型二次电池，电解液为碱溶液，其反响式：
3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH3Zn＋2K2FeO4＋8H2O
放电时电池的负极反响式为________。充电时电解液的pH________(填“增大〞“不变〞或“减小〞)。
(2)H2O2是一种绿色氧化剂。电解KHSO4溶液制H2O2的原理如下：
①电解池总反响：2SO＋2H＋===S2O＋H2↑
②电解生成的S2O水解：S2O＋2H2O===H2O2＋2H＋＋2SO
电解池中阴极反响式：_____________________。
解析：高铁电池放电时是原电池，活泼金属Zn失电子生成Zn(OH)2做负极；充电时反响正向进行，发生电解，OH－浓度降低，pH减小。(3)电解池阴极发生复原反响，由总反响式可知H＋得电子被复原，生成H2。
答案：(1)Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2
[或3Zn＋6OH－－6e－===3Zn(OH)2或Zn＋2OH－===Zn(OH)2＋2e－均合理]　减小
(2)2H＋＋2e－===H2↑
15．如右图所示中的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，请填空：
(1)电源A上的a为________极。
(2)滤纸B上发生的总化学反响方程式为：________________。
(3)欲在电镀槽中实现在铁上镀锌，接通K点，使c、d两点短路，那么电极e上发生的反响为________，电极f上发生的反响为________，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，那么该极的反响为2H＋＋2e－===H2↑，即该极为阴极，与电源的负极相连，所以a点是正极。(2)滤纸B上发生的总反响方程式为2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH。(3)c、d两点短路后，e为阳极，反响为Zn－2e－===Zn2＋。阴极上镀锌，那么阴极反响为Zn2＋＋2e－===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)2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH
(3)Zn－2e－===Zn2＋Zn2＋＋2e－===Zn
ZnSO4Zn(NO3)2
16．工业上为了处理含有Cr2O的酸性工业废水，采用下面的处理方法：
往工业废水中参加适量的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。请答复以下问题。
(1)两极发生的电极反响式
(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原因是_____________________
_____________________。
(4)________(填“能〞或“不能〞)改用石墨电极，原因是___________。
解析：此题除铬的思路：Cr2OCr3＋Cr(OH)3↓。电解时阳极被氧化而生成Fe2＋，Fe2＋显然为复原剂，将Cr2O复原为Cr3＋，本身被氧化为Fe3＋；反响式为：Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。该反响消耗了溶液中的H＋，另外阳极H＋放电生成H2，又会使溶液中的OH－浓度增大。完成了工业废水从弱酸性到碱性的转变，进而发生了如下的离子反响：Cr3＋＋3OH－===Cr(OH)3↓(铬被除去)，Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓。
答案：(1)Fe－2e－===Fe2＋2H＋＋2e－===H2↑
(2)Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O
(3)H＋不断放电，Cr2O与Fe2＋反响时消耗H＋，打破了水的电离平衡，使溶液中c(OH－)>c(H＋)
(4)不能　用石墨作电极无Fe2＋产生，不能复原Cr2O
电镀的妙用
电镀在工业的应用已经普及国民经济各个生产领域中，如机械制造、无线电通讯、交通运输及轻工业系统，这些工业系统中使用金属镀层的目的是多种多样的。其中应用最多的是为了防止金属制品及其组合件的腐蚀。例如，一辆解放牌载重汽车上，零部件的受镀面积可达10 m2左右，其主要目的是防止金属锈蚀。一些产品使用金属镀层那么具有防护和装饰的双重目的，像自行车、钟表等。在一些特殊情况下，电镀金属层那么是为了赋予制品一定的物理、机械性能，如增加金属外表反光能力、提高外表导电能力、增加抗磨损能力、提高金属的热稳定性等。