2020高中化学 专题1 化学反应与能量变化 第二单元 化学能与电能的转化 第4课时课时作业课件 苏

[A篇知识对点训练]知识点一电解池工作原理的应用1．(双选)如图所示是氯碱工业中应用的立式隔膜电解槽示意图，其中的离子交换膜仅允许阳离子通过。下列说法正确的是()A．电极B的电极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑B．W是稀的氯化钠溶液C．Z是氢氧化钠溶液D．a是电源负极答案BC答案解析从图示可知，电解槽左侧下端通入的是饱和NaCl溶液，而Cl－不能透过离子交换膜，故Cl－不可能在电极B上放电，电极B的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，A项错误；右侧H＋放电后剩余的OH－与穿过离子交换膜的Na＋结合生成NaOH，即Z为氢氧化钠溶液，C项正确；在电极A上放电的为溶液中的阴离子Cl－，相应的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，则a是电源正极，D项错误；从左侧上端排出的是稀的氯化钠溶液(W)，B项正确。解析2．利用如图所示装置可以在铜牌表面电镀一层银。下列有关说法中正确的是()A．通电后，Ag＋向阳极移动B．银片与电源负极相连C．该电解池的阴极反应可表示为Ag＋＋e－===AgD．当电镀一段时间后，将电源反接，铜牌可恢复如初答案C答案解析铜牌上镀银，银片为阳极，Ag＋向阴极移动，阴极反应为Ag＋＋e－===Ag。由于实验中镀层不可能非常均匀致密，所以将电源反接，阳极上Cu、Ag均会溶解，铜牌不可能恢复如初。解析3．金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量铁、锌、铜、铂等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是(已知：氧化性Fe2＋Ni2＋Cu2＋)()A．阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2＋＋2e－===NiB．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2＋和Zn2＋D．电解后，电解槽底部的阳极泥中有铜和铂，没有锌、铁、镍答案D答案解析电解精炼镍时，粗镍作阳极，纯镍作阴极，电解质溶液中含有Ni2＋，则阳极发生氧化反应，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，Fe－2e－===Fe2＋，Ni－2e－===Ni2＋，阴极电极反应式为Ni2＋＋2e－===Ni，因此，电解过程中阳极减少的质量不等于阴极增加的质量，电解后，溶液中存在的金属阳离子有Fe2＋、Ni2＋、Zn2＋，电解槽底部的阳极泥中含有的是不如镍活泼的金属，故只有铜和铂，没有锌、铁、镍。解析4．下列关于电解精炼铜与电镀的说法正确的是()A．电解精炼铜时，将电能转化为化学能，电路中每通过2mole－，阳极就会溶解64g铜B．电解精炼铜时，阳极为粗铜，阴极为精铜，电解过程中电解质溶液不需要更换C．在铁制器皿上镀铝，熔融氧化铝作电解质，铁制器皿作阴极，铝棒作阳极D．电镀过程中电镀液需要不断更换答案C答案解析电解精炼铜时，阳极为粗铜，比铜活泼的金属也会反应，电路中每通过2mole－，阳极溶解的铜的质量小于64g，A项错误。电解精炼铜时，比铜活泼的金属在阳极也会失去电子，而阴极上只有铜离子得到电子转化为铜单质，溶液中的铜离子浓度减小，因此在电解精炼过程中，需要更换电解质溶液，B项错误。在铁制器皿上镀铝，不能用含有铝离子的溶液充当电解质溶液，否则氢离子先得到电子，不能达到镀铝的目的，应用熔融氧化铝作电解质，铁制器皿作阴极，铝棒作阳极，C项正确。电镀过程的实质是在电能的作用下，将阳极上的金属转移到阴极上，因此电镀液不需要更换，D项错误。解析5．21世纪是钛的世纪，在800～1000℃时电解TiO2可制得钛，装置如图所示，下列叙述正确的是()A．a为电源的正极B．石墨电极上发生氧化反应C．阴极发生的反应为TiO2＋2e－===Ti＋2O2－D．每生成0.1mol钛，转移电子0.2mol答案B答案解析由O2－移动方向可知b为电源正极，A项错误；b为电源正极，石墨电极上发生氧化反应，B项正确；阴极发生的反应为TiO2＋4e－===Ti＋2O2－，C项错误；每生成0.1mol钛，转移电子0.4mol，D项错误。解析6．某同学设计一个燃料电池(如下图所示)，目的是探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。根据要求回答相关问题：(1)通入氢气的电极为________(填“正极”或“负极”)，该电极反应式为_________________________。(2)石墨电极为________(填“阳极”或“阴极”)，反应一段时间后，在乙装置中滴入酚酞溶液，________(填“铁极”或“石墨极”)区的溶液先变红。(3)如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将________(填“增大”“减小”或“不变”)。精铜电极上的电极反应式为_____________________________________。答案(1)负极H2－2e－＋2OH－===2H2O(2)阳极铁极(3)减小Cu2＋＋2e－===Cu答案解析(1)通入氢气的电极为负极，电解质溶液是碱性的，该电极反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2O。(2)铁与电源负极相连为阴极，则石墨电极为阳极，反应一段时间后，在乙装置中滴入酚酞溶液，溶液中的H＋在阴极(Fe电极)放电，破坏了附近的水的电离平衡，该区域的溶液显碱性，因此铁极的溶液先变红。(3)粗铜中比铜活动性强的金属锌也失去电子被氧化，溶液中只有铜离子得到电子被还原，故硫酸铜溶液浓度将减小；精铜电极上的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu。解析知识点二电解的有关计算7．用惰性电极电解硫酸铜溶液。若阳极上产生气体的物质的量为0.01mol，阴极无气体逸出，则阴极上析出铜的质量为()A．0.64gB．1.28gC．2.56gD．5.12g答案B答案解析用惰性电极电解硫酸铜溶液，在阳极产生的气体为氧气，由4OH－－4e－===2H2O＋O2↑知，产生0.01mol的氧气转移0.04mol电子，则根据Cu2＋＋2e－===Cu可推出应析出0.02mol的铜，其质量为1.28g。解析8．在100mL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2.24L气体(标准状况)，则原混合液中，Cu2＋的物质的量浓度为()A．1mol·L－1B．2mol·L－1C．3mol·L－1D．4mol·L－1答案A答案解析分析电解硫酸、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0.1mol，氧气是由氢氧根离子失去0.4mol电子而得到，氢气是由氢离子得到0.2mol电子而生成。由得失电子守恒知，还有0.2mol电子是铜离子得到的，则铜离子的物质的量是0.1mol，其物质的量浓度为0.1mol100×10－3L＝1mol·L－1。解析9．将含有0.4molCuSO4和0.2molNaCl的水溶液1L，用惰性电极电解一段时间后，在一个电极上得到0.3molCu，另一个电极上析出气体在标准状况下的体积为()A．4.48LB．5.6LC．6.72LD．13.44L答案A答案解析阴极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，因为反应的n(Cu2＋)＝0.3mol，总n(Cu2＋)＝0.4mol，说明Cu2＋过量，阴极共得到0.6mol电子。由得失电子守恒可知，阳极应失去0.6mol电子。阳极：首先2Cl－－2e－===Cl2↑，因为0.2molCl－只能失去0.2mol电子生成0.1molCl2，另外0.4mol电子只能由水失去，阳极反应还有2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，生成0.1molO2，则阳极共放出气体体积(0.1mol＋0.1mol)×22.4L/mol＝4.48L，故应选A。解析[B篇综合提升训练]10．下列描述中，不符合生产实际的是()A．电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极B．电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极C．电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极D．在镀件上电镀锌，用锌作阳极答案A答案解析电解池的阳极发生失电子的氧化反应、阴极发生得电子的还原反应。电解熔融的Al2O3制Al时，若用Fe作阳极，会发生反应Fe－2e－===Fe2＋，Fe2＋移动到阴极上发生反应Fe2＋＋2e－===Fe，使得到的Al不纯。解析11．(粗铜中有锌、铁、镍、银等杂质，部分导线未画出)，下列说法正确的是()A．a应与c相连接，b应与d相连接B．电解一段时间，b与d两极析出物质的物质的量相等C．电解一段时间，c与d两极的质量变化相等D．电解过程中，Y装置中Cu2＋的浓度始终不变答案B答案解析a为负极，应与纯铜即d极相连，b为正极，应与粗铜即c极相连，A项错误。b极析出H2，d极析出Cu，相同时间内，据得失电子守恒知二者析出的物质的物质的量相等，B项正确。电解过程中，c极溶解的不仅有Cu，还有各种比铜活泼的金属杂质，d极只有Cu析出，故两极质量变化不相等，因而Y装置中Cu2＋的浓度减小，C项错误，D项错误。解析12．电解硫酸钠溶液生产硫酸和烧碱溶液的装置如图所示，其中阴极和阳极均为惰性电极。测得同温同压下，气体甲与气体乙的体积比约为1∶2，以下说法正确的是()A．a极与电源的负极相连B．a电极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－C．离子交换膜d为阴离子交换膜D．产物丙为硫酸溶液答案D答案解析据装置图分析可知是电解装置，电解硫酸钠溶液，实质是电解水，气体甲与气体乙的体积比约为1∶2，气体甲为氧气，气体乙为氢气，阳极生成氧气，电极反应4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极生成氢气，2H＋＋2e－===H2↑，所以a电极是阳极，b电极是阴极，在阳极室得到硫酸，在阴极室得到氢氧化钠溶液，则c为阴离子交换膜，d为阳离子交换膜。解析13．Fe(OH)2极易被氧化，实验室很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀，下图所示电解实验可以制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀，两电极材料分别为石墨和铁。(1)a电极材料应为________，电极反应式为______________________，电解液d可以是________(填字母)。A．纯水B．NaCl溶液C．NaOH溶液D．CuCl2(2)c为苯，其作用是____________________，在加入苯之前对d应做何简单处理？_________________________________。(3)为了在较短时间内看到白色沉淀，可采取的措施是________(填字母)。A．该用稀硫酸作电解液B．适当增大电源电压C．适当减小两电极间的距离D．适当降低电解液的温度解析(1)可以将铁作为阳极，直接失电子得到Fe2＋。电解质溶液要能够消耗H＋，得到OH－，纯水导电性差，不合适，而CuCl2中是Cu2＋放电，所以NaCl溶液和NaOH溶液符合。解析答案(1)FeFe－2e－===Fe2＋BC(2)隔绝空气，防止生成的Fe(OH)2被空气中的氧气氧化加热煮沸，排净溶液中溶解的氧气(3)BC答案(2)这里可以利用苯的密度比水小，在溶液上方液封，以隔绝空气。电解质溶液则要煮沸，因为水溶液中空气的溶解度随温度的升高而降低。(3)在短时间内看到沉淀，不能用硫酸，因为沉淀会溶解于酸，不符合题意；增大电压可以增加单位时间内通过导线的电量，加快电解速率，符合题意；减小两极板间的距离也可以节约离子运动的时间，符合题意；降温会减慢微粒运动速度，不符合题意。解析14．蓄电池是一种可以反复充电、放电的装置，有一种蓄电池在充电和放电时发生的反应是NiO2＋Fe＋2H2O放电充电Fe(OH)2＋Ni(OH)2，用该蓄电池电解(阴、阳极均为惰性电极)M(NO3)x溶液时，若此蓄电池工作一段时间后消耗0.36g水。(1)电解时，电解池的阳极应连接________(填字母)。A．NiO2B．FeC．Fe(OH)2D．Ni(OH)2(2)电解M(NO3)x溶液时某一极质量增加mg，金属M的相对原子质量的计算式为__________________(用m、x表示)。(3)此蓄电池电解含有0.01molCuSO4和0.01molNaCl的混合溶液100mL，转移相同量的电子时，阳极产生气体________L(标准状况)，电解后溶液加水稀释至1L，溶液