2020版高考化學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 第6章 化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化 4 第2節(jié) 電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能——電解檢測 魯科版.doc

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第2節(jié) 電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能——電解 [課后達標(biāo)檢測] 一、選擇題 1．某同學(xué)將電解池工作時電子、離子流動方向及電極種類等信息表示在下圖中，下列有關(guān)分析完全正確的是(　　) 選項 A B C D a電極 陽極 陰極 陽極 陰極 d極 正極 正極 負(fù)極 負(fù)極 Q離子 陽離子 陽離子 陰離子 陰離子 解析：選B。電子由電源的負(fù)極流出，故a是陰極、d是正極，溶液中陽離子移向陰極。 2．下列圖示中關(guān)于銅電極的連接錯誤的是(　　) 解析：選C。在鍍件上鍍銅時，銅應(yīng)作陽極，與電源正極相連；鍍件應(yīng)作陰極，與電源負(fù)極相連。 3．下列電解質(zhì)溶液用惰性電極進行電解時，一段時間后，溶液的pH增大的是(　　) A．稀碳酸鈉溶液　　　　　 B．硫酸鈉溶液 C．稀硫酸 D．硫酸銅溶液 解析：選A。A項，電解稀碳酸鈉溶液，實質(zhì)是電解水，碳酸鈉溶液濃度增大，pH增大，故符合；B項，電解硫酸鈉溶液實質(zhì)也是電解水，但溶液仍為中性，pH不變；C項，電解稀硫酸實質(zhì)是電解水，硫酸濃度增大，pH減小；D項，電解硫酸銅生成硫酸、氧氣和銅，故pH減小。 4．火法煉銅得到的粗銅中含多種雜質(zhì)(如鋅、金、銀等)，其性能遠(yuǎn)不能達到電氣工業(yè)的要求，工業(yè)上常使用電解精煉法將粗銅提純。在電解精煉時(　　) A．粗銅接電源負(fù)極 B．純銅作陽極 C．雜質(zhì)都將以單質(zhì)形式沉淀到池底 D．純銅片增重2.56 g，電路中通過的電子為0.08 mol 解析：選D。電解精煉銅時，粗銅作陽極，接電源正極，純銅作陰極，接電源負(fù)極，A、B兩項錯誤；由于陽極反應(yīng)有Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋等，則Zn、Fe等雜質(zhì)不能沉淀到池底，C項錯誤；由Cu～2e－可知n(e－)＝2n(Cu)＝2＝0.08 mol，D項正確。 5．(2019大連模擬)用惰性電極電解一定濃度的 CuSO4溶液，通電一段時間后，向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH(不考慮二氧化碳的溶解)。則電解過程中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為(　　) A．0.4 mol B．0.5 mol C．0.6 mol D．0.8 mol 解析：選C。Cu2(OH)2CO3可改寫為2CuOH2OCO2，因反應(yīng)后生成的CO2離開溶液，所以加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3相當(dāng)于加入0.2 mol CuO、0.1 mol H2O，根據(jù)關(guān)系式： 2CuO　　～　O2～　　4e－ 2 mol 4 mol 0.2 mol 0.4 mol 2H2O ～ O2 ～ 4e－ 2 mol 4 mol 0.1 mol 0.2 mol 則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量＝0.4 mol＋0.2 mol＝0.6 mol。 6. (2019包頭模擬)電浮選凝聚法處理污水的原理如圖所示。電解過程生成的膠體能使污水中的懸浮物凝聚成團而除去，電解時陽極也會產(chǎn)生少量氣體。下列說法正確的是(　　) A．可以用鋁片或銅片代替鐵片 B．陽極產(chǎn)生的氣體可能是O2 C．電解過程中H＋向陽極移動 D．若污水導(dǎo)電能力較弱，可加入足量硫酸 解析：選B。電解原理是鐵做陽極發(fā)生氧化反應(yīng)生成Fe2＋，陰極水中H＋放電生成H2，陽極區(qū)生成膠體吸附水中懸浮雜質(zhì)沉降而凈水。A項，銅鹽無凈水作用，錯誤；B項，陽極可能有少量OH－放電，正確；C項，H＋在陰極放電，向陰極移動，錯誤；D項，加入的硫酸會與膠體反應(yīng)，錯誤。 7.CN－污染可用電解方法除去，其裝置如圖所示。已知電解時控制溶液pH為9～10并加入食鹽，陽極產(chǎn)生的ClO－將CN－氧化為兩種無污染的氣體。下列說法不正確的是(　　) A．不能用鐵作陽極材料 B．加入食鹽的目的是陽極產(chǎn)生ClO－ C．陰極的電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ D．除去CN－的反應(yīng)為2CN－＋5ClO－＋2H＋===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O 解析：選D。若用鐵作陽極，則鐵被氧化，陽極不能產(chǎn)生ClO－，達不到除去CN－的目的，A、B項正確。H2O電離出的H＋在陰極獲得電子生成H2，同時生成OH－，其電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，C項正確。因為溶液呈堿性，所以除去CN－的反應(yīng)中不能出現(xiàn)H＋，D項錯誤。 8．(2019海南五校聯(lián)考)工業(yè)上常用NCl3制備消毒劑ClO2，利用如圖裝置電解氯化銨和鹽酸的混合溶液可制備NCl3(已知NCl3的水溶液具有漂白性)。下列推斷正確的是(　　) A．石墨極為正極 B．鐵極附近溶液的pH減小 C．每生成1 mol NCl3必轉(zhuǎn)移3 mol電子 D．電解反應(yīng)為NH4Cl＋2HClNCl3＋3H2↑ 解析：選D。石墨極為陽極，A錯誤；鐵極為陰極，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑，鐵極附近溶液的酸性逐漸減弱，pH增大，B錯誤；每生成1 mol NCl3必轉(zhuǎn)移6 mol電子，C錯誤；根據(jù)電解原理可知D正確。 9．(2018高考全國卷Ⅰ)最近我國科學(xué)家設(shè)計了一種CO2＋H2S協(xié)同轉(zhuǎn)化裝置，實現(xiàn)對天然氣中CO2和H2S的高效去除。示意圖如圖所示，其中電極分別為ZnO石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯電極區(qū)發(fā)生反應(yīng)為①EDTA－Fe2＋－e－=== EDTA－Fe3＋ ②2EDTA－Fe3＋＋H2S=== 2H＋＋S＋2EDTA－Fe2＋ 該裝置工作時，下列敘述錯誤的是(　　) A．陰極的電極反應(yīng)：CO2＋2H＋＋2e－=== CO＋H2O B．協(xié)同轉(zhuǎn)化總反應(yīng)：CO2＋H2S=== CO＋H2O＋S C．石墨烯上的電勢比ZnO石墨烯上的低 D．若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA－Fe3＋/EDTA－Fe2＋，溶液需為酸性 解析：選C。陰極發(fā)生還原反應(yīng)，氫離子由交換膜右側(cè)向左側(cè)遷移，陰極的電極反應(yīng)式為CO2＋2e－＋2H＋===CO＋H2O，A項正確；結(jié)合陽極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)，可知協(xié)同轉(zhuǎn)化總反應(yīng)為CO2＋H2S===S＋CO＋H2O，B項正確；石墨烯做陽極，其電勢高于ZnO石墨烯的，C項錯誤；Fe3＋、Fe2＋在堿性或中性介質(zhì)中會生成沉淀，它們只穩(wěn)定存在酸性較強的介質(zhì)中，D項正確。 二、非選擇題 10．如圖表示一個電解池，裝有電解液a；X、Y是兩塊電極板，通過導(dǎo)線與直流電源相連。請回答以下問題： (1)若X、Y都是惰性電極，a是飽和NaCl溶液，實驗開始時，同時在兩邊各滴入幾滴酚酞試液。 ①電解池中X極上的電極反應(yīng)式為______________________________________， 在X極附近觀察到的現(xiàn)象是____________________________________________。 ②Y電極上的電極反應(yīng)式為_____________________________________________， 檢驗該電極反應(yīng)產(chǎn)物的方法是___________________________________________。 (2)用上述裝置電解精煉銅。 ①X電極材料為________，電極反應(yīng)式為______________________________。 ②Y電極材料為________，主要電極反應(yīng)式為______________________________。 解析：(1)用惰性電極電解飽和NaCl溶液時，陽極反應(yīng)2Cl－－2e－===Cl2↑；陰極反應(yīng)2H＋＋2e－===H2↑。與電源正極相連的為陽極，反之為陰極。所以X為陰極，Y為陽極。X極在反應(yīng)過程中消耗了H2O電離出的H＋，溶液呈堿性，加入酚酞試液變成紅色；Y極產(chǎn)生Cl2，能使?jié)駶櫟牡矸郏璌I試紙變成藍(lán)色。 (2)電解精煉Cu時，含雜質(zhì)的Cu為陽極，純Cu為陰極。反應(yīng)過程中陽極上的Cu以及比Cu活潑的金屬失去電子，成為離子進入溶液，活潑性比Cu差的金屬形成陽極泥；在陰極只有Cu2＋能得電子成為單質(zhì)，其他較活潑的金屬對應(yīng)的離子不能得電子。根據(jù)裝置圖，X為陰極，Y為陽極。所以，X電極的材料是純銅，電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－===Cu；Y電極材料是粗銅，主要電極反應(yīng)式為Cu－2e－===Cu2＋。 答案：(1)①2H＋＋2e－===H2↑　有氣泡產(chǎn)生，溶液變紅 ②2Cl－－2e－===Cl2↑　把濕潤的淀粉－KI試紙放在Y電極附近，試紙變藍(lán)色 (2)①純銅　Cu2＋＋2e－===Cu?、诖帚~　Cu－2e－===Cu2＋ 11．(2019南平模擬)如圖，p、q為直流電源的兩極，A由＋2 價金屬單質(zhì)X制成，B、C、D為鉑電極，接通電源，金屬X沉積于B極，同時C、D上產(chǎn)生氣泡。 試回答： (1)p為________極，A極發(fā)生了________反應(yīng)。 (2)C為________極，試管里收集到的氣體是________；D為________極，試管里收集到的氣體是________。 (3)C極的電極方程式是_________________________________________________。 (4)當(dāng)反應(yīng)進行一段時間后，A、B電極附近溶液的pH________(填“增大”“減小”或“不變”)。 解析：由B極上有金屬X沉積，可知電極反應(yīng)為X2＋＋2e－===X，則B極為陰極，故q為負(fù)極、p為正極，進而推知C為陽極、D為陰極，C極反應(yīng)為2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，D極反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑。 答案：(1)正　氧化　(2)陽　氧氣　陰　氫氣 (3)2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ (4)不變 12．工業(yè)上可用電解法來處理含Cr2O的酸性廢水，最終可將Cr2O轉(zhuǎn)化成Cr(OH)3沉淀而除去。如圖為電解裝置示意圖(電極材料分別為鐵和石墨)。 請回答下列問題： (1)裝置中的b電極是________(填“陽極”或“陰極”)。 (2)a電極的電極反應(yīng)為_____________________________________________。 (3)完成b電極附近溶液中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式： Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===________＋________＋________。 (4)電解時用鐵而不用石墨作陽極的原因是_______________________________。 解析：(1)裝置中的b電極連接電源的正極，則b電極為陽極。(2)a電極為電解池的陰極，溶液中的H＋得電子，電極反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑。(3)Cr2O把Fe2＋氧化為Fe3＋，Cr2O自身被還原為Cr3＋，根據(jù)元素守恒推知，同時生成H2O，所以生成物為Cr3＋、Fe3＋、H2O。(4)除去Cr2O需要還原劑Fe2＋，用Fe作陽極可產(chǎn)生還原劑Fe2＋，而石墨作陽極則不能提供還原劑。 答案：(1)陽極　(2)2H＋＋2e－===H2↑　(3)2Cr3＋　6Fe3＋　7H2O　(4)Fe作陽極，可產(chǎn)生還原劑Fe2＋，而石墨作陽極不能提供還原劑 13．ClO2為一種黃綠色氣體，是目前國際上公認(rèn)的高效、廣泛、快速、安全的殺菌劑。制備ClO2的新工藝是電解法。 (1)如圖表示用石墨作電極，在一定條件下電解飽和食鹽水制取ClO2，寫出陽極產(chǎn)生ClO2的電極反應(yīng)式：________________________________；圖中b電極為______(填“陽極”或“陰極”)。 (2)電解一段時間，當(dāng)陰極產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體112 mL時，停止電解，則通過陽離子交換膜的陽離子物質(zhì)的量為________mol，陰極區(qū)pH________(填“變大”“變小”或“不變”)。 (3)ClO2對污水中的Fe2＋、Mn2＋、S2－、CN－等有明顯去除效果，某工廠中污水含CN－(a mol/L)，現(xiàn)用ClO2把CN－氧化成兩種無毒氣體，寫出該反應(yīng)的離子方程式：________________________________________________________________________。 解析：(1)電解液中陽離子由陽極移向陰極，故由圖知左邊是陽極，右邊是陰極(b是陰極)。(2)陰極產(chǎn)生的是H2，n(H2)＝0.005 mol，轉(zhuǎn)移的電子為0.01 mol，通過陽離子交換膜的為H＋，故n(H＋)＝0.01 mol；陰極區(qū)H＋放電，pH變大。(3)根據(jù)電子得失守恒和原子守恒得2ClO2＋2CN－===N2＋2CO2＋2Cl－。 答案：(1)Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋　陰極 (2)0.01　變大 (3)2ClO2＋2CN－===N2＋2CO2＋2Cl－ 14．以二甲醚(CH3OCH3)－空氣燃料電池為電源進行如下實驗，裝置如圖所示。裝置D為精煉粗銀，e電極為粗銀(含有鐵、銅雜質(zhì))。x、y、a、b、c、d電極均為石墨。B、C、D裝置中溶液體積為100 mL，反應(yīng)前后忽略溶液體積變化(裝置中電解質(zhì)溶液都過量)。 請回答下列問題： (1)f電極的材料是________；d電極的名稱是________(填“陰極”或“陽極”)。 (2)寫出x電極的電極反應(yīng)式：___________________________________________。 (3)b電極附近可能的現(xiàn)象是_________________________________________________。 檢驗a電極附近產(chǎn)生的氣體的方法是_________________________________________。 (4)已知f電極凈增質(zhì)量為21.6 g時，C裝置兩極收集的氣體體積相同(同溫同壓下)，則原溶液中c(CuSO4)＝________。 解析：本題的突破口是e電極為粗銀，精煉銀時粗銀作陽極。根據(jù)原電池與電解池、電解池與電解池連接關(guān)系推知電極名稱如下： 電極代號 x y a b c d e f 電極名稱 負(fù)極 正極 陽極 陰極 陽極 陰極 陽極 陰極 (1)精煉銀時，純銀作陰極。(2)CH3OCH3在負(fù)極(x電極)發(fā)生氧化反應(yīng)，在堿性條件下生成碳酸鹽。(3)b電極的電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，b電極附近有氣體逸出且溶液變紅色。a電極附近產(chǎn)生氯氣，可用濕潤的淀粉－碘化鉀試紙檢驗。(4)n(Ag)＝＝0.2 mol，根據(jù)放電順序，C裝置中c電極反應(yīng)式為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，d電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－===Cu(先)，2H＋＋2e－===H2↑(后)，根據(jù)得失電子守恒知，n(O2)＝0.05 mol，則 n(H2)＝0.05 mol，n(Cu)＝n(Cu2＋)＝＝0.05 mol，c(CuSO4)＝＝0.5 molL－1。 答案：(1)純銀　陰極 (2)CH3OCH3－12e－＋16OH－===2CO＋11H2O (3)有氣體逸出且溶液變紅色　用鑷子夾一片濕潤的淀粉－碘化鉀試紙，接近a電極，試紙變藍(lán)色，則證明生成了氯氣　(4)0.5 molL－1