电解原理的应用
(40分钟 70分)
一、选择题(本题包括8小题,每小题5分,共40分)
1.(2024·深圳高二检测)利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯,下列叙述正确的是
( )
A.电解时以精铜为阳极,以CuSO4溶液为电解液 B.电解时阴极发生还原反应
C.粗铜连接电源负极,其电极反应是Cu-2e
-
Cu
2+
D.电解结束后,电解质溶液的浓度保持不变
【解析】选B。电解时精铜为阴极,粗铜为阳极,A项错误;溶液中Cu在阴极上得电子,发生还原反应,B项正确;粗铜应该连接电源正极,C项错误;阳极上Fe、Zn、Cu失电子,阴极上只有Cu得电子,电解结束后,电解质溶液中的Cu浓度减小,D项错误。 【补偿训练】
(2024·鞍山高二检测)用含少量银和锌的粗铜作阳极,纯铜片作阴极,CuSO4溶液作电解液,电解一段时间后,阳极质量减少了x g,则 ( ) A.电解液质量增加x g B.阴极质量增加x g C.阴极质量增加b g,b>x D.阴极质量增加b g,b 【解析】选D。由于粗铜中含有Zn和Ag,在电解过程中阳极先是锌失去电子,然后是铜失去电子,Ag落入阳极泥;而阴极一直是铜析出。在电解过程中,两极得失电子相等,所以溶解的锌和铜的物质的量之和等于析出的铜的物质的量,但由于M(Zn)>M(Cu),且还有一部分Ag要落入阳极泥,所以阳极减少的金属的质量大于阴极析出铜的质量,即b 2.(2024·徐州高二检测)若在铜片上镀银时,下列叙述正确的是 ①将铜片接在电源的正极上 ②将银片接在电源的正极上 ③在铜片上发生的反应是Ag+e + -2+ 2+ 2+ ( ) Ag ④在银片上发生的反应是4OH-4e⑤需用硫酸铜溶液作为电镀液 ⑥需用硝酸银溶液作为电镀液 A.①③⑥ C.①④⑤ -- O2↑+2H2O B.②③⑥ D.②③⑤ + - 【解析】选B。在铜片上镀银,铜片作阴极,电极反应式为Ag+e式为Ag-e - Ag;银片作阳极,电极反应 Ag;电解液应含有Ag,故B正确。 ++ 3.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淀粉KI溶液, 溶液呈现蓝色 C.若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液, 溶液呈现无色 D.电解一段时间后,将全部电解液转移到烧杯中,充分搅拌后溶液呈现中性 【解析】选B。电解NaCl溶液,阴极生成H2和NaOH,阳极生成Cl2。 【补偿训练】 铜是一种重要的金属材料,有着非常重要的应用。下列图示中关于铜电极的连接错误的是 ( ) 【解析】选C。镀件作阴极,与电源负极相连,C选项错误。 4.(2024·邵阳高二检测)在水中加等物质的量的Ag、Ba、Na、S +2++ 、N、Cl,将所得 - 溶液放在用惰性电极作电极的电解槽中,通电片刻,则氧化产物与还原产物的质量比为 ( ) B.16∶207 A.35.5∶108 C.8∶1 D.108∶35.5 + - 【解析】选C。溶液中的六种离子,有四种发生反应生成沉淀:Ag+ClAgCl↓、 Ba+S 2+ BaSO4↓,最后溶液就成了NaNO3溶液;而电解NaNO3溶液,实质就是电解水,电解 方程式为2H2O -1 2H2↑+O2↑。氧化产物和还原产物的质量之比为m(O2)∶m(H2)=(1 mol×32 -1 g·mol)∶(2 mol×2 g·mol)=8∶1,即C项正确。 【易错提醒】解答混合离子或物质的电解题目时容易忽略离子之间的反应,而导致分析电极反应式时出错,如本题容易忽略Ag与Cl之间的反应而错选A。 【补偿训练】 + - (2024·苏州高二检测)某溶液中含有Cu、Fe、A 2+2+ 、Cl、N - ,且浓度均为0.1 mol·L, -1 用石墨作电极进行电解时,肯定得不到的产物是 ( ) A.Cl2 B.Al C.Cu D.H2 【解析】选B。阴极上A - 、Fe的放电能力弱于H,而Cu的放电能力比水电离出的H的放 - 2++2++ 电能力强,阳极上Cl放电能力强于OH。 5.硝酸盐是进入地下水中最频繁的污染物质,饮用水中的硝酸盐会导致“兰婴”综合症和胃癌、 结直肠癌、淋巴瘤等癌症发病率升高。电解降解法可用于治理水体硝酸盐污染,将NN2的电解装置如下图所示。下列说法正确的是 世纪金榜导学号( ) 降解成 A.电源的正极为b B.电解时H从膜右侧迁移到膜左侧 C.Ag-Pt电极反应为2H2O-4e -+ 4H+O2↑ 24 + D.若转移的电子数为1.204×10,生成N2 5.6 g 【解析】选D。A项,Ag-Pt只能作阴极,b为电源负极,错误;B项,阳离子向阴极移动,故质子应 是由左侧向右侧迁移,错误;C项,阴极得电子,错误;D项,根据氮原子守恒可知2N -24 ～N2～ 10e,转移电子数为1.204×10,即2 mol电子生成N2 0.2 mol,其N2的质量为5.6 g,正确。 6.(2024·哈尔滨高二检测)某同学按如图所示的装置进行电解实验。下列说法不正确的是 ( ) A.电解过程中,铜电极上有H2产生 B.电解初期,总反应方程式为Cu+H2SO4 CuSO4+H2↑ C.电解一段时间后,石墨电极上有铜析出 D.整个电解过程中,H的浓度减小 【解析】选A。Cu电极为阳极,电极反应式为Cu-2e为2H+2e + --+ Cu,故A项错误。电解初期,阴极反应 + 2+ H2↑,总反应方程式为Cu+H2SO4 2+ CuSO4+H2↑,溶液中H的浓度减小,故B、D两项 2+ - 正确。电解一段时间后,溶液中Cu的浓度较大,此时阴极反应为Cu+2e【补偿训练】 Cu,故C项正确。 酸雨是世界十大环境问题之一,其罪魁祸首是大气污染物SO2和氮氧化物,利用如图所示装置(电极均为惰性电极)可吸收SO2,并用阴极排出的溶液吸收NO2。下列说法正确的是 ( ) A.b为直流电源的正极 B.将装置中的阳离子交换膜换成阴离子交换膜,电极反应式不变 C.阳极的电极反应式为SO2+2H2O-2e + - S+4H + D.电解时,H由阴极室通过阳离子交换膜到阳极室 【解析】选C。二氧化硫被氧化为硫酸根离子,所以二氧化硫所在的区为阳极区,阳极与电源正 极相连,则b为电源负极,故A错误;将装置中的阳离子交换膜换成阴离子交换膜,电极反应式 发生改变,故B错误;阳极的电极反应式为SO2+2H2O-2e + - S+4H,故C正确;电解时,阳离 + 子移向阴极,所以H由阳极室通过阳离子交换膜到阴极室,故D错误。 7.在100 mL硫酸和硫酸铜的混合液中,用石墨作电极进行电解,两极上均收集到2.24 L气体(标准状况),则原混合液中,Cu的物质的量浓度为 ( ) A.1 mol·L C.3 mol·L -1-1 2+ B.2 mol·L D.4 mol·L -1 -1 【解析】选A。分析电解硫酸、硫酸铜混合液的阴、阳两极的电极反应可知,两极产生的气体分别为氢气、氧气各0.1 mol,氧气是由氢氧根离子失去0.4 mol电子而得到,氢气是由氢离子得到0.2 mol电子而生成。由电子得失守恒知,还有0.2 mol电子是铜离子得到的,则铜离子的物质的量是0.1 mol,其物质的量浓度为【互动探究】(1)写出阴阳极的电极反应式。 提示:阳极OH放电,电极反应式为4OH-4e反应为Cu+2e 2+ ---- =1 mol·L。 -1 O2↑+2H2O;阴极首先Cu放电然后是H放电,电极 2++ Cu,2H+2e +- H2↑。 (2)电解后加入什么物质可以使溶液恢复到电解之前,加入的物质的质量是多少? 提示:由于电解过程中在阳极产生了0.1 mol的O2,在阴极产生了0.1 mol H2,根据电子守恒可以判断在阴极还产生0.1 mol的Cu,因此复原时应加入Cu(OH)2,根据元素守恒可以判断其物质的量为0.1 mol,则质量为9.8 g。 8.(2024·西城区高二检测)化学实验小组在学习化学电源和氯碱工业相关知识后,在实验室进行实验验证。他们设计组装了如图所示装置,已知a为石墨电极,b为铁电极,c为铝电极(已除去表面氧化膜),d为多孔石墨电极,烧杯中是足量饱和食盐水(滴有酚酞),连好导线后,电流表指针发生明显偏转。下列判断正确的是 ( ) A.b为负极,d为阳极
新教材高中化学第1章化学反应与能量转化第3节电能转化为化学能__电解2电解原理的应用练习含解析鲁科版必修1
