1、课时作业(二十)电解原理的应用1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粗铜接电源负极B纯铜做阴极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】电解精炼时，粗铜接电源正极，纯铜做阴极；活动性ZnCu，Zn2e=Zn2；纯铜片增重2.56 g，即0.04 mol，电路中通过的电子应为0.08 mol。【答案】B2如下图所示，下列有关实验现象的描述正确的是()a电极b电极X溶液实验现象A石墨石墨CuCl2a电极质量增加，b电极放出无色气体BFe石墨KNO3a
2、电极质量增加，b电极放出无色气体CFeCuCuSO4a电极质量增加，b电极质量减少D石墨石墨HCla电极放出无色气体，b电极放出无色气体【解析】这是一个电解装置，其中A、D选项中是惰性电极，且电解液都含有氯离子，所以b电极应该放出黄绿色的气体(氯气)；B选项中的a电极质量不变；C选项中所组成的电解池相当于电镀池，其中b电极的铜溶解，质量减少，而a电极上析出铜，质量增加。【答案】C3下列关于铜电极的叙述中，正确的是()A铜锌原电池中铜是正极B用电解法精炼粗铜时粗铜作阴极C在镀件上电镀铜时可用金属铜作阴极D电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极【解析】本题主要考查了原电池、电解池的区别。A叙述的是原电池
3、，铜不如锌活泼，铜应为正极。B、C、D叙述的是电解池。电解池的阳极发生失去电子的氧化反应，阴极发生得到电子的还原反应，所以精炼粗铜时，粗铜应作为阳极，镀铜时铜也应作为阳极以提供Cu2，而电解稀硫酸时，如把铜作为阳极，铜就会首先放电，阳极就不能产生氧气。故选A。【答案】A4把两个惰性电极插入500 mL的AgNO3溶液中，通电电解。当电解液的pH从6.0变为3.0时(设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积可以忽略)，电极上析出银的质量大约是()A27 mgB54 mgC108 mg D216 mg【解析】本题考查的是有关电解反应的计算。首先应弄清楚两极的反应。阳极：4OH4e=O22H
4、2O；阴极没有氢气析出，则阴极反应为：Age=Ag。OH的消耗导致了H的增加，增加量为1103 mol/L0.5 L5104 mol，即转移电子数5104mol，析出银的质量为5104 mol108 g/mol0.054 g54 mg。【答案】B5. 某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述不正确的是()Aa和b不连接时，铁片上会有金属铜析出Ba和b用导线连接时，铜片上发生的反应为：Cu22e=CuC无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色Da和b分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，Cu2向铜电极移动【解析】a、b不连接，未形成原电池，Cu2与Fe在接触面上直接反
5、应，A项正确；a、b用导线连接，铜片作正极，Cu2在该电极上得电子，B项正确；a、b连接与否，溶液中的Cu2均得电子发生还原反应生成Cu，Fe均失电子发生氧化反应生成Fe2，故溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色，C项正确；a与电源正极相连时，Cu片作阳极，Cu2向Fe电极移动，D项错误。【答案】D6Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如图所示，电解总反应为：2CuH2OCu2OH2。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】由电解总反应可知，Cu参加了反
6、应，所以Cu作电解池的阳极，发生氧化反应，B选项错误；石墨作阴极，阴极上是溶液中的H反应，电极反应为：2H2e=H2，A选项正确；阳极与电源的正极相连，C选项错误；阳极反应为2Cu2OH2e=Cu2OH2O，当有0.1 mol 电子转移时，有0.05 mol Cu2O生成，D选项错误。【答案】A7金属镍有广泛的用途，粗镍中含有少量的Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，用电解法制备高纯度的镍，下列叙述中正确的是()A阳极发生还原反应，其电极反应式为：Ni22e=NiB电解过程中，阳极质量减少与阴极质量增加相等C电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2和Zn2D电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt
7、【解析】本题为课本中“电解精炼铜”的迁移应用，A项阳极应发生氧化反应。C项溶液中的阳离子主要为Ni2，根据金属原子的还原性和金属阳离子的氧化顺序，阳极反应为Zn2e=Zn2，Fe2e=Fe2，Ni2e=Ni2，Cu、Pt在该条件下不失电子，阴极反应为Ni22e=Ni，Fe2、Zn2在该条件下不得电子。比较两电极反应，因Zn、Fe、Ni的相对原子质量不等，当两极通过相同的电量时，阳极减少的质量与阴极增加的质量不等。【答案】D8电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法，如图是电解污水的实验装置示意图，实验用污水中主要含有可被吸附的悬浮物(不导电)。下列有关推断明显不合理的是()A阴极的电极反应式
8、为：O24e2H2O=4OHB通电过程中烧杯内产生可以吸附悬浮物的Fe(OH)3C通电过程中会产生气泡，把悬浮物带到水面形成浮渣弃去D如果实验用污水导电性不良，可加入少量Na2SO4固体以增强导电性【解析】A项中阴极H2O电离出的H得电子，电极反应式为2H2O2e=2OHH2。【答案】A9将Fe片和Zn片放在盛有NaCl溶液(其中滴有酚酞)的表面皿中，如图所示。最先观察到变为红色的区域为()甲乙A和 B和C和 D和【解析】甲是原电池，Zn作负极，Fe作正极，正极上发生反应O22H2O4e=4OH，c(OH)c(H)，呈碱性，使酚酞变红；乙池为电解池，Fe作阳极，Zn作阴极，在阴极上H放电，产生
9、大量OH，区域酚酞变红。【答案】B10按图甲装置进行实验，若图乙中横坐标x表示通过电极的电子的物质的量。下列叙述不正确的是()AE表示反应生成Cu的物质的量BE表示反应实际消耗H2O的物质的量CF表示反应生成H2SO4的物质的量DF表示反应生成O2的物质的量【解析】该电解池是阳极、阴极的反应式分别为：阳极：4OH4e=2H2OO2阴极：2Cu24e=2Cu总反应式：2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2从乙中所给的图像看，每转移4 mol e，E变化为2 mol，F变化为1 mol，因此E可表示生成Cu或消耗水或生成H2SO4的物质的量。F可表示生成O2的物质的量。【答案】C11. 电解原
10、理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电解池，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：电解池中X极上的电极反应式是_，在X极附近观察到的现象是_。Y电极上的电极反应式是_，检验该电极反应产物的方法是_。(2)如果用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则：X极的材料是_，电极反应式为_。Y极的材料是_，电极反应式为_。(说明：杂质发生的电极反应不必写出)【解析】(1)用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极反应：2Cl2e=Cl2；阴极反应：2H2e=H2。与电源
11、正极相连的为阳极，反之为阴极。所以X为阴极，Y为阳极。X极在反应过程中消耗了H2O电离出的H，溶液呈碱性，加入酚酞试液变成红色；Y极产生Cl2，能使湿润的KI淀粉试纸变为蓝色。(2)电解精炼Cu时，用含杂质的Cu为阳极，纯Cu为阴极。反应过程中阳极上的Cu以及比Cu活泼的金属失去电子，成为离子进入溶液，活泼性比Cu差的金属形成阳极泥；在阴极只有Cu2能得电子成为单质，其他较活泼的金属对应的离子不能得电子。根据装置图，X为阴极，Y为阳极。所以，X电极的材料是纯铜，电极反应式为Cu22eCu；Y电极的材料是粗铜，电极反应式为Cu2e=Cu2。【答案】(1)2H2e=H2放出气体，溶液变红2Cl2e
12、=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)纯铜Cu22e=Cu粗铜Cu2e=Cu212课题式研究性学习是培养学生创造性思维的良好方法，某研究性学习小组将下列装置如图连接，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。将电源接通后，向乙中滴人酚酞试液，在F极附近显红色。试回答下列问题：(1)电源A极的名称是_。(2)甲装置中电解反应的总化学方程式：_。(3)如果收集乙装置中产生的气体，两种气体的体积比是_。(4)欲用丙装置给铜镀银，G应该是_(填“铜”或“银”)，电镀液的主要成分是_(填化学式)。(5)装置丁中的现象是_。 甲乙丙丁【解析】(1)这是一个串联电解装置，乙中F极出现红色，
13、说明在F极放出H2，生成NaOH，F为阴极，B为负极，A为正极。(2)甲池电解CuSO4溶液：2CuSO42H2O2CuO22H2SO4。(3)乙池电解NaCl溶液：2NaCl2H2O2NaOHCl2H2，V(Cl2)V(H2)11。(4)给铜镀银，银应为阳极，铜为阴极，G为银，电镀液为AgNO3溶液。(5)丁装置是胶体的电泳，Fe(OH)3胶体胶粒带正电荷，通电后向阴极移动，阴极区颜色变深。【答案】(1)正极(2)2CuSO42H2O通电,2CuO22H2SO4(3)11(4)银AgNO3(5)Y极附近红褐色变深13铝和氢氧化钾都是重要的工业产品。请回答：(1)工业冶炼铝的化学方程式是_。(
14、2)铝与氢氧化钾溶液反应的离子方程式是_。(3)工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜(只允许阳离子通过)，其工作原理如图所示。该电解槽的阳极反应式是_。通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因_。除去杂质后的氢氧化钾溶液从液体出口_(填写“A”或“B”)导出。【解析】离子交换膜法电解提纯KOH时，阳极反应为：4OH4e=2H2OO2，阴极反应为：4H2O4e=4OH2H2。电解过程中阳极附近的K通过阳离子交换膜向阴极移动，含氧酸根离子不能通过离子交换膜。一段时间后，阴极附近K、OH浓度变大，从B处(阴极区)得到溶液，蒸发结晶后可得
15、较纯净的KOH。【答案】(1)2Al2O34Al3O2(2)2Al2OH2H2O=2AlO3H2(3)4OH4e=2H2OO2H放电，促进水的电离，OH浓度增大B14(2012威海高二质检)如图是一个用铂丝作电极，电解稀的MgSO4溶液的装置，电解液中加有中性红指示剂，此时溶液呈红色。(指示剂的pH变色范围：6.88.0，酸色红色，碱色黄色)回答下列问题：(1)下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是_(填编号)；A管溶液由红变黄B管溶液由红变黄A管溶液不变色B管溶液不变色(2)写出A管中发生反应的反应式： _；(3)写出B管中发生反应的反应式：_； (4)检验a管中气体的方法是_
16、；(5)检验b管中气体的方法是_；(6)电解一段时间后，切断电源，将电解液倒入烧杯内观察到的现象是_。【解析】(1)由题给装置图知A管是电解池的阴极，B管是电解池的阳极。阴极H放电，使H2O的电离平衡H2OHOH向右移动，c(OH)c(H)，溶液呈碱性，所以A管附近溶液由红变黄。阳极OH放电使水的电离平衡H2OHOH向右移动，c(H)增大，c(H)c(OH)，溶液呈酸性，所以B管附近溶液仍为红色。(2)A管是电解池的阴极，电极反应式为2H2e=H2，同时产生的OH会和Mg2反应生成Mg(OH)2沉淀，反应式为Mg22OH=Mg(OH)2(3)B管是电解池的阳极，电极反应式为4OH4e=2H2O
17、O2(4)a管收集到的气体是H2，要检验H2应先将试管a从烧杯中取出，操作方法是用拇指堵住管口，取出试管，靠近火焰，放开拇指，有爆鸣声，管口有蓝色火焰(5)b管收集到的气体是O2，要检验O2，同样应先将试管b从烧杯中取出，然后用带火星的木条检验(6)A管产生的Mg(OH)2和B管产生的H2SO4反应，所以会看到白色沉淀溶解，但溶液仍是MgSO4溶液，所以溶液仍呈红色【答案】(1)(2)2H2e=H2、Mg22OH=Mg(OH)2(3)4OH4e=2H2OO2(4)用拇指堵住管口，取出试管，靠近火焰，放开拇指，有爆鸣声，管口有蓝色火焰(5)用拇指堵住管口，取出试管，放开拇指，将带有火星的木条伸入试管内，木条复燃(6)溶液呈红色，白色沉淀溶解(或大部分溶解)