蘇教版化學選修6 專題5課題2知能優(yōu)化訓練

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111 1．(2011年揚州高二檢測)某同學按如圖所示的裝置進行電解實驗。下列說法不正確的是(　　) A．電解過程中，銅電極上有H2產(chǎn)生 B．電解初期，主反應(yīng)方程式為：Cu＋H2SO4CuSO4＋H2↑ C．電解一定時間后，石墨電極上有銅析出 D．電解前期，H＋的濃度不斷減小 解析：選A。Cu作陽極被消耗，溶液中H＋在陰極放電析出H2。因此，電解一段時間后c(H＋)減小，當生成的CuSO4濃度不斷增大后，Cu2＋在陰極放電而析出，c(H＋)不再變化。 2．如圖是工業(yè)電解飽和食鹽水的裝置示意圖，下列有關(guān)說法中不正確的是(　　) A．裝置中出口①處的物質(zhì)是氯氣，出口②處的物質(zhì)是氫氣 B．該離子交換膜只能讓陽離子通過，不能讓陰離子通過 C．裝置中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：2Cl－＋2H＋Cl2↑＋H2↑ D．該裝置是將電能轉(zhuǎn)化為化學能 解析：選C。電解飽和食鹽水中，陰極：2H＋＋2e－===H2↑，陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑，總離子方程式為：2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－，故A項正確，B項正確；根據(jù)定義，D項正確。C項中離子方程式錯誤。 3.如圖是在待鍍鐵制品上鍍銅的實驗裝置，則下列說法正確的是(　　) A．電源a極為負極 B．Ⅰ極上銅放電而逐漸消耗 C．Ⅱ極上發(fā)生的電極反應(yīng)為Fe－2e－===Fe2＋ D．Ⅱ極上Cu2＋放電而使溶液中Cu2＋濃度逐漸變小 解析：選B。電鍍時，鍍件作陰極，則b為負極，鍍層金屬作陽極，a為正極，故A項錯；C項中，Cu2＋＋2e－===Cu，故C項錯；D項中CuSO4溶液的濃度不變，也錯誤。 4.(2011年莆田高二檢測)如圖所示，a、b是多孔石墨電極。某同學按圖示裝置進行如下實驗：斷開K2，閉合K1一段時間，觀察到兩支玻璃管內(nèi)都有氣泡將電極包圍，此時斷開K1，閉合K2，觀察到電流計A的指針有偏轉(zhuǎn)。下列說法不正確的是(　　) A．斷開K2，閉合K1一段時間，溶液的pH變大 B．斷開K1，閉合K2時，b極上的電極反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑ C．斷開K2，閉合K1時，a極上的電極反應(yīng)為4OH－－4e－===O2↑＋2H2O D．斷開K1，閉合K2時，OH－向b極移動 解析：選B。該題為原電池和電解池的綜合試題。當斷開K2，閉合K1時為電解池，此時根據(jù)電源判斷a極為陽極，b極為陰極，相當于電解水，a極的電極反應(yīng)為4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，故A、C兩項正確；當斷開K1，閉合K2時，該裝置為原電池，可看作氫氧燃料電池，a極為正極，電極反應(yīng)為O2＋4e－＋2H2O===4OH－，b極為負極，電極反應(yīng)為2H2＋4OH－－4e－===4H2O，故D項正確，B項錯誤。 5．電解原理在化學工業(yè)中有廣泛應(yīng)用。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，則： ①電解池中X極上的電極反應(yīng)式為_____________________， 在X電極附近觀察到的現(xiàn)象是____________________________。 ②Y電極上的電極反應(yīng)式是______________________________________， 檢驗該電極反應(yīng)產(chǎn)物的方法是__________________________。 (2)如果用電解方法精煉粗銅，電解液a選用CuSO4溶液，則： ①X電極的材料是________，電極反應(yīng)式是_______________________________。 ②Y電極的材料是________，電極反應(yīng)式是___________________________。 (說明：雜質(zhì)發(fā)生的電極反應(yīng)不必寫出) 解析：(1)用惰性電極電解飽和食鹽水時，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)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊優(yōu)樗{色。 (2)電解精煉Cu時，用含雜質(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電極的材料是粗銅，電極反應(yīng)式為Cu－2e－===Cu2＋。 答案：(1)①2H＋＋2e－===H2↑　放出氣體，溶液變紅?、?Cl－－2e－===Cl2↑　把濕潤的淀粉碘化鉀試紙放在Y電極附近，試紙變藍色 (2)①純銅　Cu2＋＋2e－===Cu ②粗銅　Cu－2e－===Cu2＋ 1.如圖是電解CuCl2溶液的裝置，其中c、d為石墨電極，則下列有關(guān)判斷正確的是(　　) A．a(chǎn)為負極，b為正極 B．a(chǎn)為陽極，b為陰極 C．電解過程中，d電極質(zhì)量增加 D．電解過程中，氯離子濃度不變 解析：選C。電流從電源的正極流出，故a為電源的正極，b為負極；與電源正極相連的c為陽極，與電源負極相連的d為陰極。在電解過程中，因Cu2＋是陽離子，移向陰極d，在陰極放電析出Cu，所以d電極質(zhì)量增加；Cl－是陰離子，移向陽極c，在陽極放電析出Cl2，會導致溶液中氯離子濃度降低。 2.(2011年邯鄲高二檢測)某學生設(shè)計了一個“黑筆寫紅字”的趣味實驗。濾紙先用氯化鈉、無色酚酞的混合液浸濕，然后平鋪在一塊鉑片上，接通電源后，用鉛筆在濾紙上寫字，會出現(xiàn)紅色字跡。據(jù)此，下列敘述正確的是(　　) A．鉛筆端作陽極，發(fā)生還原反應(yīng) B．鉑片端作陰極，發(fā)生氧化反應(yīng) C．鉛筆端有少量的氯氣產(chǎn)生 D．a(chǎn)點是負極，b點是正極 解析：選D。本題考查的是電解飽和食鹽水實驗，電解實驗中陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，生成氯氣，陰極發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，由電極反應(yīng)式可知，在陰極生成氫氧化鈉，出現(xiàn)紅色字跡，所以鉛筆作陰極，a為電源負極。故選D。 3．用圖甲所示裝置進行實驗，若圖乙中橫坐標x表示流入電極的電子的物質(zhì)的量。下列敘述不正確的是(　　) A．E表示反應(yīng)生成Cu的物質(zhì)的量 B．E表示反應(yīng)消耗H2O的物質(zhì)的量 C．F表示反應(yīng)生成H2SO4的物質(zhì)的量 D．F表示反應(yīng)生成O2的物質(zhì)的量 解析：選C。此題的考查點為電解池反應(yīng)，在該電解池中，陰極：Cu2＋＋2e－===Cu，陽極：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，總反應(yīng)：2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑，從乙中所給的圖象看每轉(zhuǎn)移4 mol e－，E為0→2，F(xiàn)從0→1，顯然A、B、D正確，C中要表示生成H2SO4的物質(zhì)的量也應(yīng)為E。 4．(2011年廈門高二檢測)取一張用飽和的NaCl溶液浸濕的pH試紙，兩根鉛筆芯作電極，接通直流電源，一段時間后，發(fā)現(xiàn)a電極與試紙接觸處出現(xiàn)一個雙色同心圓，內(nèi)圈為白色，外圈呈淺紅色。則下列說法錯誤的是(　　) A．b電極是陰極 B．a(chǎn)電極與電源的正極相連 C．電解過程中水是氧化劑 D．b電極附近溶液的pH變小 解析：選D。a電極與試紙接觸處出現(xiàn)一個雙色同心圓，內(nèi)圈為白色，外圈呈淺紅色，說明a極產(chǎn)生了Cl2，所以a極與電源的正極相連，即a為陽極，電極反應(yīng)式為：2Cl－－2e－===Cl2↑，b為陰極，2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，所以b極附近的pH增大。 5．下列關(guān)于銅電極的敘述正確的是(雙選)(　　) A．銅鋅原電池中銅是正極 B．用電解法精煉粗銅時粗銅作陰極 C．在鍍件上電鍍銅時可用金屬銅作陽極 D．電解稀硫酸制H2、O2時銅作陽極 解析：選AC。A敘述的是原電池，銅不如鋅活潑，銅應(yīng)為正極；B、C、D敘述的是電解池。電解池的陽極發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)。所以，精煉銅時，粗銅應(yīng)放在陽極，鍍銅時銅也應(yīng)放在陽極以提供Cu2＋。而電解稀硫酸時，如把銅放在陽極，銅就會首先放電，陽極就不能產(chǎn)生氧氣。故答案選A、C。 6．(2011年杭州高二檢測)如圖所示，a、b是兩根石墨棒。下列敘述正確的是(　　) A．a(chǎn)是正極，發(fā)生還原反應(yīng) B．b是陽極，發(fā)生氧化反應(yīng) C．稀硫酸中硫酸根離子的物質(zhì)的量不變 D．往濾紙上滴加酚酞試液，a極附近顏色變紅 解析：選C。a是陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)；b是陰極，發(fā)生還原反應(yīng)；在反應(yīng)過程中，硫酸根離子沒有參與反應(yīng)，因此，稀硫酸中硫酸根離子的物質(zhì)的量不變；往濾紙上滴加酚酞試液，b極附近顏色變紅。 7．(2011年龍巖高二檢測)如圖所示，下列敘述正確的是(　　) A．Y為陰極，發(fā)生還原反應(yīng) B．X為正極，發(fā)生氧化反應(yīng) C．Y與濾紙接觸處有氧氣生成 D．X與濾紙接觸處變紅 解析：選A。根據(jù)圖示的裝置可以得出左側(cè)的裝置為原電池，右側(cè)的裝置為電解池。根據(jù)原電池的構(gòu)成規(guī)律：Zn為負極，Cu為正極；由圖示連接情況可知X為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，Y為陰極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)分別為Cu－2e－===Cu2＋、2H＋＋2e－===H2↑。因為在Y電極附近H＋的濃度減小，c(OH－)＞c(H＋)，顯堿性，所以Y電極附近變紅色。所以只有A選項正確。 8．下列說法中可用于金屬防護的有(　　) ①原電池原理?、陔娊庠怼、弁坑推帷、茈婂? ⑤置于干燥環(huán)境中 A．③④⑤　　　　　　　　　 B．①②③ C．②③④ D．全部 解析：選D。①②是通過電化學原理在被保護的金屬上聚集電子，從而進行保護。③④是覆蓋保護層，使金屬與外界隔絕加以保護。⑤在干燥環(huán)境中，金屬不易發(fā)生原電池反應(yīng)。 9．用普通食鹽進行電解飽和食鹽水的實驗，食鹽水裝在U形管內(nèi)，結(jié)果很快在某一電極附近出現(xiàn)食鹽水渾濁現(xiàn)象。造成渾濁的難溶物主要是(　　) A．碳酸鎂 B．硫酸鋇 C．氫氧化鎂 D．碳酸鋇 解析：選C。用惰性電極電解飽和食鹽水，電解方程式為2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。原料食鹽水要經(jīng)過精制，未經(jīng)精制的食鹽水中含有Mg2＋、Ca2＋、SO等離子。如果用普通食鹽水進行電解，陰極附近在電解產(chǎn)生NaOH的同時，OH－與陰極附近的Mg2＋會反應(yīng)產(chǎn)生白色難溶物Mg(OH)2。 10．下圖中，鐵腐蝕由快到慢的順序為(未標明的電解質(zhì)溶液為水)(　　) A．⑥＞④＞①＞②＞③＞⑤ B．⑤＞③＞①＞②＞④＞⑥ C．⑤＞④＞①＞②＞③＞⑥ D．⑤＞④＞②＞①＞③＞⑥ 解析：選C。①中由于水中溶解了氧氣，鐵與雜質(zhì)碳會形成微原電池，發(fā)生電化學腐蝕；②中鐵在油中，氧氣難以溶解，無電解質(zhì)溶液，不能形成原電池；③④都形成原電池，但③中鐵為正極，受到保護；④中鐵為負極，被氧化；⑤⑥都形成了電解池，⑤中鐵與電源的正極相連，作陽極，腐蝕速率加快；⑥中鐵與電源的負極相連，作陰極，受到保護。所以鐵腐蝕由快到慢的順序為⑤＞④＞①＞②＞③＞⑥。 11．某研究性學習小組的學生在一次活動中，設(shè)計出如下方案來測定銅的相對原子質(zhì)量： 指導教師認為此方案可行，提供了一瓶含有一定量H2SO4、Fe2(SO4)3雜質(zhì)的CuSO4溶液及其他相關(guān)藥品、器材。 (1)同學們首先討論不純的CuSO4溶液是否需要提純。假設(shè)你是學習小組的學生，請闡明你的看法。(結(jié)合你的意見，只需選擇a、b兩小題中一題作答，另一問不必回答) a．需要提純，加入________(填寫試劑化學式)，反應(yīng)后經(jīng)過濾即可提純CuSO4溶液。 b．不必提純，理由是 ________________________________________________________________________。 (2)用銅和石墨兩個電極電解CuSO4溶液時，銅電極應(yīng)接電源的________極，石墨電極上的電極反應(yīng)式是________________________________________；另一極的反應(yīng)式是 ________________________________________________________________________。 (3)該實驗測得銅的相對原子質(zhì)量是 ________________________________________________________________________ (用含m、V的代數(shù)式表示)。 解析：(1)雜質(zhì)會影響CuSO4溶液的電解，因為Fe3＋的氧化性比Cu2＋強，電解時會優(yōu)先放電，所以必須提純?？梢约尤隒uO、Cu(OH)2或CuCO3等物質(zhì)，調(diào)節(jié)溶液的酸堿性，使Fe3＋以Fe(OH)3的形式沉淀出來，過濾除去。 (2)因為陰極上必須有Cu2＋放電，所以銅只能作為陰極，只能與電源的負極相連，石墨作陽極，OH－放電。 (3)可根據(jù)總電解反應(yīng)方程式進行計算。 答案：(1)a.CuO[或Cu(OH)2或CuCO3] (2)負　4OH－－4e－===2H2O＋O2↑　Cu2＋＋2e－===Cu (3) 12．(2011年福州高二檢測)現(xiàn)需設(shè)計一套實驗裝置來電解飽和食鹽水，并測量電解產(chǎn)生的氫氣的體積約6 mL和檢驗氯氣的氧化性(不應(yīng)將多余的氯氣排入空氣中)。 (1)試從上圖中選用幾種必要的儀器，連成一整套裝置，各種儀器接口的連接順序(填編號)是：A接__________，B接__________； (2)碳棒接直流電源的________極，電極反應(yīng)式為 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； (3)能說明氯氣具有氧化性的實驗現(xiàn)象是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； (4)假定裝入U形管的飽和食鹽水為50 mL(電解前后溶液的體積變化可忽略)，當測得生成的氫氣為5.6 mL(標準狀況)時停止通電。搖勻U形管內(nèi)的溶液后溶液的pH約為________； (5)用離子方程式表示電解飽和食鹽水的總反應(yīng)： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； 氯氣與NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：U形管裝置為電解裝置，鐵棒為陰極，連接電源負極，發(fā)生還原反應(yīng)：2H＋＋2e－===H2↑；碳棒為陽極，連接電源正極，發(fā)生氧化反應(yīng)：2Cl－－2e－===Cl2↑，所以從A出來的是H2，應(yīng)該連接G，然后F連接I。淀粉KI溶液可以檢驗Cl2，所以B連接D，E連接C，目的是吸收尾氣Cl2。 答案：(1)G、F、I　D、E、C (2)正　2Cl－－2e－===Cl2↑ (3)淀粉KI溶液變成藍色 (4)12 (5)2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑ Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O 13．為節(jié)省藥品和時間，甲、乙、丙三位同學用銅片、鋅片、稀硫酸、CuSO4溶液；直流電源、石墨電極、導線、燒杯、試管等中學化學常見的藥品和儀器(用品)，以巧妙的構(gòu)思，“接力”的方式，設(shè)計了比較銅與鋅金屬活潑性相對強弱的系列實驗。試填寫下列空白： (1)甲同學分別將一小片銅片、鋅片置于燒杯底部(銅、鋅不接觸)，小心向燒杯中加入稀硫酸，觀察到的現(xiàn)象是______________________________。甲同學的設(shè)計思路是________________________________________________________________________。 (2)乙同學接著甲的實驗，向燒杯中滴加________溶液，進而觀察到的現(xiàn)象是________________________________________________________________________， ________________________。乙同學判斷出鋅、銅金屬活動性相對強弱所依據(jù)的原理是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， ________________________________________________________________________。 (3)丙同學使用直流電源和石墨電極組裝電解裝置，向乙同學實驗后的溶液中補充了必要的試劑(作電解液)。反 應(yīng)在調(diào)控下開始，有關(guān)電化學反應(yīng)的化學方程式為______________________________。獲得的明顯實驗現(xiàn)象是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)請你再單獨設(shè)計一個簡單實驗(試劑、儀器自選)，證實鋅和銅金屬活潑性的相對強弱(簡要說明操作步驟及現(xiàn)象)____________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：根據(jù)題目條件和信息可知，甲同學是利用金屬活動順序表的有關(guān)知識設(shè)計實驗證明鋅和銅的活潑性；乙同學在甲同學的基礎(chǔ)上采用置換反應(yīng)和電化學原理證明鋅和銅的活潑性；由于硫酸銅溶液的加入，鋅單質(zhì)將會與銅離子發(fā)生置換反應(yīng)產(chǎn)生銅附著在鋅的表面，從而形成原電池加快了鋅與稀硫酸的反應(yīng)；丙同學采用的是電解法，由于乙反應(yīng)后的溶液為硫酸鋅溶液，所以補充的試劑為硫酸銅。 答案：(1)鋅片表面有氣泡產(chǎn)生　在金屬活動順序表中，鋅排在氫的前面，可與稀硫酸反應(yīng)，而銅排在氫的后面，不與稀硫酸反應(yīng) (2)CuSO4　鋅片表面有紅色固體產(chǎn)生　鋅片表面產(chǎn)生氣泡的速率加快　在金屬活動順序表中，鋅排在銅的前面，可將銅從其鹽溶液中置換出來　鋅表面產(chǎn)生的銅與鋅構(gòu)成原電池的兩個電極，使鋅與稀硫酸的反應(yīng)加快 (3)2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑ 陽極產(chǎn)生無色氣體，陰極石墨表面產(chǎn)生紅色固體 (4)取兩片相同的鐵片，分別放入盛有ZnSO4溶液、CuSO4溶液的兩支試管中，觀察鐵片表面的變化，發(fā)現(xiàn)盛CuSO4溶液的試管中的鐵片表面有紅色固體生成，而鐵片放入ZnSO4溶液中無明顯現(xiàn)象(其他合理答案均可) 111