2020版高中化学 课时分层作业22 电解原理的应用 新人教版选修4

1课时分层作业(二十二)(建议用时：40分钟)[基础达标练]1．下列图示中关于铜电极的连接错误的是()ABCD[答案]C2．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．电解时以精铜作阳极B．电解时阴极发生氧化反应C．粗铜连接电源负极，其电极反应式是Cu－2e－===Cu2＋D．电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥[答案]D3．在铁制品上镀一层一定厚度的锌层，以下方案设计正确的是()A．锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含有锌离子B．铂作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子C．铁作阳极，镀件作阴极，溶液中含有亚铁离子D．锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含有亚铁离子A[本题考查的是电镀的原理。电镀原理是镀层金属作阳极、镀件作阴极，含有镀层金属阳离子的电解质溶液作电镀液。]4．用LiOH可制备锂离子电池的正极材料。LiOH可由电解法制备，如图所示，两极区电解质溶液分别为LiOH和LiCl溶液。下列说法错误的是()A．B极区电解质溶液为LiOH溶液B．阳极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑C．电解过程中主要是H＋通过阳离子交换膜向B极区迁移D．电极A连接电源的正极2C[B极区生成H2，同时生成LiOH，则B极区电解液为LiOH溶液，故A正确；电极A为阳极，阳极区电解液为LiCl溶液，根据放电顺序，阳极上Cl－失去电子，阳极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，故B正确；在电解池中阳离子向阴极移动，所以电解过程中主要是Li＋向B极区迁移，故C错误；电极A为阳极，所以电极A连接电源的正极，故D正确。]5．用惰性电极电解M(NO3)x的水溶液，当阴极上增重ag时，在阳极上同时产生bL氧气(标准状况下)，从而可知M的相对原子质量是()A.22.4axbB.11.2axbC.5.6axbD.2.5axbC[生成bLO2转移电子为b×422.4mol，据电子守恒得到M的物质的量为：4b22.4xmol＝b5.6xmol，则M的摩尔质量为a÷b5.6x＝5.6xabg/mol，M的相对原子质量为5.6axb。]6．某小组运用工业上离子交换膜法制烧碱的原理，用如图所示装置电解K2SO4溶液。(1)该电解槽的阳极反应式为__________________，通过阴离子交换膜的离子数________(填“”“”或“＝”)通过阳离子交换膜的离子数。(2)图中a、b、c、d分别表示有关溶液的pH，则a、b、c、d由小到大的顺序为______________________________________________________________。[解析](1)依据电解池工作原理，阳极的电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋；阴极放电的是H＋，因为溶液呈电中性，所以透过阳离子交换膜的K＋数目大于透过阴离子交换膜的SO2－4数目。(2)因为电解后生成的硫酸和氢氧化钾溶液浓度均增大，故ba、cd，结合碱溶液的pH大于酸溶液的pH，可得bacd。[答案](1)2H2O－4e－===O2↑＋4H＋(2)bacd[能力提升练]7．用惰性电极电解硫酸铜溶液，整个过程转移电子的物质的量与产生气体总体积的关系如图所示(气体体积均在相同状况下测定)。欲使溶液恢复到起始状态，可向溶液中加入()3A．0.1molCuOB．0.1molCuCO3C．0.1molCu(OH)2D．0.05molCu2(OH)2CO3D[根据图像和电解原理，O～P段电解反应的化学方程式为：2CuSO4＋2H2O=====电解2Cu＋O2↑＋2H2SO4，P～Q段电解反应的化学方程式为：2H2O=====电解2H2↑＋O2↑，所以溶液中应加入CuO：0.2mol2＝0.1mol，H2O：0.3－0.2mol2＝0.05mol，分析四个选项，加入0.05molCu2(OH)2CO3合适。]8．高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途，用镍(Ni)、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸盐Na2FeO4的装置如图所示。下列说法合理的是()A．镍电极上的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－B．铁是阳极，电极反应式为Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2C．若隔膜为阴离子交换膜，则OH－自右向左移动D．电解时阳极区pH降低、阴极区pH升高，最终溶液pH不变A[用镍(Ni)、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸钠(Na2FeO4)，铁失电子生成高铁酸钠，则铁作阳极，镍作阴极，溶液中的H＋在阴极放电生成氢气，则电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故A正确；根据分析，铁是阳极，电极反应式为Fe＋8OH－－6e－===FeO2－4＋4H2O，故B错误；若隔膜为阴离子交换膜，则OH－自左(阴极区)向右(阳极区)移动，故C错误；电解时，阳极区的电极反应式为Fe＋8OH－－6e－===FeO2－4＋4H2O，pH降低，阴极区电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，pH升高，电池的总反应式为Fe＋2H2O＋2OH－=====电解FeO2－4＋3H2↑，最终溶液pH降低，故D错误。]49．如图所示装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变)，A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F极附近溶液呈红色。请回答：(1)A极是电源的________，一段时间后，甲中溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)，丁中X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，这表明________在电场作用下向Y极移动。(2)若甲、乙装置中的C、D、E、F电极上均只有一种单质生成时，对应单质的物质的量之比为________。(3)现用丙装置给铜件镀银，则H应是________，电镀液是________溶液。[解析]将直流电源接通后，F极附近溶液呈红色，说明F极附近溶液显碱性，H＋在该电极放电，所以F是阴极，可得出D、F、H、Y均为阴极，C、E、G、X均为阳极，A是电源的正极，B是负极。(1)A是电源的正极。在甲池中，电解CuSO4溶液的总反应为2Cu2＋＋2H2O=====电解4H＋＋2Cu＋O2↑。在丁池中，Y极是阴极，该电极附近颜色逐渐变深，异性电荷相互吸引，说明带正电荷的氢氧化铁胶体粒子向该电极移动。(2)C、D、E、F电极发生的电极反应分别为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O、Cu2＋＋2e－===Cu、2Cl－－2e－===Cl2↑、2H＋＋2e－===H2↑，当各电极转移的电子均为1mol时，生成单质的物质的量分别为0.25mol、0.5mol、0.5mol、0.5mol，所以单质的物质的量之比为1∶2∶2∶2。(3)电镀装置中，镀层金属必须作阳极，镀件作阴极，电镀液选择含有镀层金属离子的溶液，所以H应该是镀件，即为铜件，电镀液选择AgNO3溶液。[答案](1)正极减小Fe(OH)3胶粒(2)1∶2∶2∶2(3)铜件AgNO3