电解原理的应用练习题及答案解析.doc

4-3-2《电解原理的应用》课时练
双基练习
1．(2011·山东高考题)以KCl和ZnCl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是(　　)
A．未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程
B．因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系
C．电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率
D．镀锌层破损后对铁制品失去保护作用
解析：电镀时，通常把待镀的金属制品作阴极，把镀层金属作阳极，用含有镀层金属离子的溶液作电镀液，因此在铁制品上镀锌时，铁作阴极，锌作阳极。由于锌比铁活泼，因此未通电前可以构成原电池，但此时锌作负极失去电子，铁作正极，而电镀时锌仍然失电子，所以选项A不正确；在氧化还原反应中需满足得失电子守恒，因此电镀时通过的电量与锌的析出量有确定关系而与能量变化无关，B不正确；由于电镀时保持电流恒定，因此导线中通过的电子速率是不变的，所以升高温度不能改变电解反应速率，C正确；镀锌层破损后，由于锌比铁活泼，所以即使发生电化学腐蚀也是锌失去电子而保护了铁，即选项D也不正确。
答案：C
2．(2011·新课标全国高考)铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：Fe＋Ni2O3＋3H2O===Fe(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，阴极附近溶液的pH降低
D．电池充电时，阳极反应为2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===Ni2O3＋3H2O
解析：由放电时的反应可以得出铁做还原剂失去电子，Ni2O3做氧化剂得到电子，因此选项A、B均正确；充电可以看作是放电的逆过程，即阴极为原来的负极，所以电池放电时，负极反应为Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2，所以电池充电过程时阴极反应为Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH－，因此电池充电过程中，阴极附近溶液的pH会升高，C不正确；同理分析选项D正确。
答案：C
3．下图中能验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置是(　　)
　A．　　　　　　　B.
　C．　　　　　　　D.
解析：与直流电源的正极相连接的为阳极，阳极上发生氧化反应，失去电子回到正极；与直流电源的负极相连接的为阴极，阴极上发生还原反应，接受负极输出的电子。据此判断，D图右电极为阳极，发生反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，可观察到碘化钾淀粉溶液变蓝，证明有Cl2生成；左电极为阴极，发生反应：2H＋＋2e－===H2↑，可观察到阴极区溶液变红，证明有NaOH生成，收集的气体经点燃可证明氢气。
答案：D
4．电解CuSO4和NaCl的混合溶液，开始阴极和阳极上分别析出的物质是(　　)
A．H2和Cl2　　　　　　　 B．Cu和Cl2
C．H2和O2 D．Cu和O2
解析：CuSO4和NaCl的混合溶液中，阳离子有Cu2＋、H＋、Na＋，首先放电的是Cu2＋，阴离子有Cl－、OH－、SO，其中Cl－放电能力最强，所以阴极析出Cu，阳极析出Cl2。
答案：B
5．关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是(　　)
A．电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠
B．若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色
C．若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色
D．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性
解析：电解NaCl水溶液，阳极生成Cl2，阴极生成NaOH和H2。Cl2可与KI反应生成I2，溶于水呈棕色溶液。
答案：B
6．火法炼铜得到的粗铜中含多种杂质(如锌、金和银等)，其性能远不能达到电气工业的要求，工业上常用电解精炼法将粗铜提纯。在电解精炼时(　　)
A．精炼时粗铜接电源负极
B．精炼时纯铜作阴极
C．杂质都将以单质形式沉积到池底
D．纯铜片增重2.56 g，电路中通过电子为0.04 mol
解析：由金属活动顺序Zn＞Cu＞Ag＞Au可知，首先锌失去电子进入溶液，而后是铜失去电子，由于杂质Au、Ag很少，铜溶解时，二者以单质形式沉积到池底。纯铜增重2.56 g时，得到电子：[2.56 g/64 (g/mol)]×2＝0.08 mol，即电路中通过电子0.08 mol。D不正确。
答案：B
7．电解CuSO4溶液时，若要达到以下三个要求：①阳极质量减少；②阴极质量增加；③电解液中c(Cu2＋)不变，则可选用的电极是(　　)
A．纯铜作阳极，含Zn、Ag的Cu合金作阴极
B．含Zn、Ag的Cu合金作阳极，纯铜作阴极
C．用纯铁作阳极，纯铜作阴极
D．用石墨作阳极，用惰性电极(Pt)作阴极
解析：根据题目中的三个要求，很显然是电镀铜原理，只要选择纯铜作阳极，就可使阳极质量减少，阴极质量增加，电解液中c(Cu2＋)不变。故选A。
答案：A
8．镍镉可充电电池，电极材料是Cd和NiOOH，电解质是KOH，放电时的电极反应式：Cd＋2OH－－2e－===Cd(OH)2，2NiOOH＋2H2O＋2e－===2Ni(OH)2＋2OH－。下列说法不正确的是(　　)
A．电池的总反应式：Cd＋2NiOOH＋2H2O2Ni(OH)2＋Cd(OH)2
B．电池充电时，镉元素被还原
C．电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大
D．电池充电时，电池的负极和电源的正极连接
解析：将放电时的两个电极反应相加得到电池的总反应：Cd＋2NiOOH＋2H2O2Ni(OH)2＋Cd(OH)2，A正确；充电时，Cd由＋2价变为0价，被还原，B正确；放电时负极要消耗OH－，因此pH应变小C错误；充电时，电池的负极应与电源的负极相连，D错误。
答案：CD
9．按下图装置进行实验，若乙中横坐标x表示流入电极的电子的物质的量，下列叙述中不正确的是(　　)
A．E表示生成铜的物质的量
B．E表示总反应中消耗水的物质的量
C．F表示反应生成氧气的物质的量
D．F表示生成硫酸的物质的量
解析：甲装置是电解CuSO4的实验装置，其电解方程式为2CuSO4＋2H2O2Cu↓＋O2↑＋2H2SO4，可得2CuSO4～2H2O～2Cu～O2～2H2SO4～4e－，结合图乙可知选项D错误。
答案：D
10．(2010·安徽淮北一中期末)我国第五套人民币中的一元硬币材料为钢芯镀镍依据你所掌握的电镀原理，你认为硬币制作时，钢芯应该做(　　)
A．正极 B．负极
C．阳极 D．阴极
解析：电镀池中待镀金属应做阴极。
答案：D
能力提升
11．将浓度均为2 mol/L的AgNO3与Cu(NO3)2溶液各0.5 L混合，以铜为电极进行电解，一段时间后阴极上有1.6 g铜析出。
(1)直流电源已输出__________mol电子。新 课 标 第 一 网
(2)溶液中c(Cu2＋)为__________mol/L。
解析：(1)阴极有Cu析出时，Ag＋已完全放电，所以直流电源已输出电子：2 mol/L×0.5 L＋×2＝1.05 mol。
(2)因用铜作电极，当Ag＋、Cu2＋在阴极析出时，而在阳极铜亦同时溶解成为Cu2＋，最终使Cu2＋增加；而Cu2＋的增加与析出的Ag相对应，故此时Cu2＋总量为×2 mol/L×0.5 L＋2 mol/L×0.5 L＝1.5 mol，
c(Cu2＋)＝＝1.5 mol/L。
答案：(1)1.05　(2)1.5
12．(2010·北京海淀区期末)如下图所示的装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。接通电源后，向乙中滴入酚酞溶液，在F极附近显红色。试回答下列问题：
(1)A是外加电源的__________极，B是__________极。
(2)甲是__________池，甲中总和反应式是 _____________。
(3)收集乙装置中产生的气体，则阴极和阳极产生的气体在相同状态下体积比为__________。
(4)欲用丙装置给铜镀银，铜件是__________(填G和H)极，电镀液是__________溶液。
(5)装置丁是什么装置，可以观察到______________________，原因是__________________________________________。
答案：(1)正极　负极
(2)电解池　2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4
(3)1∶1　(4)H　AgNO3
(5)电泳　Y极附近颜色变深；X附近颜色变浅，说明氢氧化铁胶粒带正电荷
13．请用如图所示仪器装置设计一个包括：电解饱和食盐水并测定电解时产生的氢气的体积和检验氯气的氧化性的实验装置。
(1)所选仪器连接时，各接口的顺序是(填各接口的代号字母)：A接__________、__________接__________；B接__________、__________接__________。w w w .x k b 1.c o m
(2)实验时，装置中的石墨电极接电源的__________极，所发生的反应为____________________________；铁电极接电源的__________极，所发生的反应为______________此电解总反应方程式为______________________________。
(3)实验测得产生的氢气体积(已折算标准状况)为5.60 mL，电解后溶液的体积恰好为50.0 mL，则溶液的pH为__________。
解析：(1)原题U形管反应器中的两个电极未限定哪个是阳极或阴极，可任意选用。而反应器两边连接哪些仪器及其连接顺序，取决于A、B为哪种电极以及电极产物和实验要求。
设A上电极为铁质阴极、B上电极为石墨阳极，则反应器两边所选用的各仪器接口连接顺序为：A接贮气瓶的G端，把水挤入量筒，用量筒测量出的水量，以测定产生的H2体积。B接洗气瓶的D端，生成的Cl2氧化洗气瓶里的淀粉KI溶液，以证明其氧化性，多余的Cl2通入烧杯里的C导管，借助氢氧化钠吸收Cl2，防止污染大气。
(2)根据电解饱和食盐水阳极所发生的反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑，为防止电极被腐蚀，实验中一般选用石墨作阳极。阴极发生的是水电离出的H＋被还原，2H＋＋2e－===H2↑，从而破坏水的电离平衡，在阴极区域里形成氢氧化钠，显碱性，阴极通常使用铁电极。电解的总反应方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
(3)已知电解产生H25.6 mL，相当于＝0.000 25 mol，
2NaCl＋2H2O===2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
　　　　　 　2 mol　 1 mol
　　　　　　 x　　　 0.000 25 mol。
x＝2×0.000 25 mol＝0.000 5 mol。
c(OH－)＝＝10－2 mol/L，pH＝12。
答案：(1)A接G、F接H；B接D、E接C
(2)正极，2Cl－－2e－===Cl2↑　负极　2H＋＋2e－===H2↑；2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
(3)pH＝12新课标第一网
14．电解原理在化学工业中有广泛的应用。如上图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：
(1)若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则：
①电解池中X电极上的电极反应式为__________，在X极附近观察到的现象是__________。
②Y电极上的电极反应式为__________，检验该电极反应产物的方法是__________。
(2)如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则：
①X电极的材料是__________，电极反应式为_____________。
②Y电极的材料是__________，电极反应式为_____________。
③溶液中的c(Cu2＋)与电解前相比__________(填“变大”、“变小”或“不变”)。
(3)如利用该装置实现铁上镀锌电极X上发生的反应为________________________________________，电解池盛放的电镀液可以是________或__________(只要求填两种电解质溶液)。
解析：(1)①X与电源负极相连为阴极，发生还原反应：2H＋＋2e－===H2↑，X极产物为H2和NaOH，所以现象为：有气体产生，溶液变红；电解池中向阴极方向移动的是阳离子：Na＋、H＋。
②Y极为阳极，发生氧化反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，检验Cl2的方法是：把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色，证明生成Cl2。w w w .x k b 1.c o m
(2)①电解精炼铜时，纯铜作阴极，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu。
②粗铜作阳极，电极反应为Cu－2e－===Cu2＋。
③电解过程有少量活泼金属如Zn等在阳极上失电子被氧化，所以溶液中c(Cu2＋)减小。
(3)铁上镀锌，应使铁作阴极，锌作阳极，含Zn2＋的电解质溶液作电镀液，X极即阴极上的电极反应式为：Zn2＋＋2e－===Zn，电镀液可以是ZnCl2、ZnSO4等。
答案：(1)①2H＋＋2e－===H2↑　放出气体，溶液变红
②2Cl－－2e－===Cl2↑　把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色
(2)①纯铜　Cu2＋＋2e－===Cu　②粗铜　Cu－2e－===Cu2＋　③变小　(3)Zn2＋＋2e－===Zn　ZnCl2　ZnSO4(答案不唯一，合理即可)