高中化学选修四4.3.1电解原理 课时作业(含解析)

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名称 高中化学选修四4.3.1电解原理 课时作业(含解析)
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文件大小 1.7MB
资源类型 试卷
版本资源 人教版(新课程标准)
科目 化学
更新时间 2020-09-28 10:41:04

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课时作业20 电解原理
时间:45分钟  满分:100分
一、选择题(每小题4分,共48分)
1.用石墨作电极,电解下列溶液,阴、阳两极均产生气体,其体积比为2?1,且电解后溶液的pH增大的是( B )21世纪教育网版权所有
A.KCl   B.NaOH   C.Na2SO4  D.H2SO4
解析:已知电极为惰性电极_?????????é??è????¤_断溶液中离子的放电能力进行判断。A项中,电解产物分别为H2和Cl2,且体积比为1?1,不符合题意。B项中,电解产物为H2和O2,且体积比为2?1,由于实际电解的是水,故OH-浓度增大,pH增大。在C、D中,电解产物也分别是H2和O2,实际电解的是水,但C项为中性溶液,pH不发生变化,D项为酸性溶液,pH减小。【来源:21·世纪·教育·网】
2.根据金属活动性顺序表,Cu_???è???????????C_u+2H2O===Cu(OH)2+H2↑的反应,但选择恰当的电极材料和电解质溶液进行电解,这个反应就能实现。下列四组电极和电解质溶液中,能实现该反应最为恰当的一组是( B )2-1-c-n-j-y
A B C D
阳极 石墨棒 Cu Cu Cu
阴极 石墨棒 石墨棒 Fe Pt
电解质 溶液 CuSO4
溶液 Na2SO4
溶液 H2SO4
溶液 CuSO4
溶液
解析:分析所给_?????????????¨????_可知Cu为阳极:Cu-2e-===Cu2+;2H2O+2e-===H2↑+2OH-为阴极反应;C项电解质溶液H2SO4会与生成的Cu(OH)2中和,实际上不会生成Cu(OH)2;D项在Pt上镀铜,不会生成Cu(OH)2;而B项中Na2SO4溶液起增强导电性作用,可以发生电解反应Cu+2H2OCu(OH)2+H2↑。www-2-1-cnjy-com
3.用如图装置(X、Y是直流电源的两极)分别进行下列各组实验,则下表中所列各项对应关系均正确的一组是( C )【来源:21cnj*y.co*m】
解析:X为正极,电解_Na2SO4_溶液时,实质是电解水,a管中电极为阳极,OH-放电,a管中c(H+)>c(OH-),滴加酚酞试液不变色,A错误;X为正极,电解AgNO3溶液时,b管中电极为阴极,电极反应式为Ag++e-===Ag,B错误;Fe(OH)3胶体粒子带有正电荷,X为负极时,Fe(OH)3胶体粒子向a管移动,a管中液体颜色加深,D错误。21*cnjy*com
4.下图所示装置中,a、b都是惰性电极,通电一段时间后,b电极附近溶液呈红色。下列说法正确的是( C )
A.X是负极,Y是正极
B.Pt是阴极,Cu是阳极
C.CuSO4溶液的pH逐渐减小
D.CuSO4溶液的pH不变
解析:b电极附近溶_?????????è?????è??_明b电极处氢离子放电。电解氯化钠溶液时,阳极发生氧化反应产生氯气,阴极发生还原反应产生氢气,同时生成氢氧化钠,因此b电极是阴极,与电源的负极相连,则Y为负极,X为正极;铂电极与电源的正极相连,作阳极,铜电极作阴极;电解硫酸铜溶液时,阳极上氢氧根离子放电,CuSO4溶液的pH减小。
5.如图所示,a、b、c、d均为铂电极。
要满足的条件:
①工作一段时间后,甲槽电解液pH上升,而乙槽电解液pH下降;
②b、c两极放电离子的物质的量相等。
则应选用的电解液是( C )
组 A B C D
甲槽 NaOH Cu(NO3)2 KCl Na2SO4
乙槽 CuSO4 NaCl AgNO3 NaNO3
解析:甲槽是电解水,氢氧化钠溶_???pH????¤§???_b电极是阳极,电极反应为4OH--4e-===2H2O+O2↑;乙槽电解硫酸铜溶液,溶液pH减小,c电极为阴极,电极反应为Cu2++2e-===Cu,依据电子守恒可知,b、c两极上反应的离子的物质的量不相等,A错误。甲槽是电解硝酸铜溶液,溶液pH减小,b电极是阳极,电极反应为4OH--4e-===2H2O+O2↑;乙槽电解氯化钠溶液,溶液pH增大,c电极是阴极,电极反应为2H++2e-===H2↑,依据电子守恒可知,b、c两极上反应的离子的物质的量相等,B错误。甲槽是电解氯化钾溶液,溶液pH增大,b电极是阳极,电极反应为2Cl--2e-===Cl2↑;乙槽电解硝酸银溶液,溶液pH减小,c电极为阴极,电解反应为2Ag++2e-===2Ag, 依据电子守恒可知,b、c两极上反应的离子的物质的量相等,C正确。甲槽是电解水,溶液pH不变;乙槽电解水,溶液pH不变,D错误。21教育网
6.用石墨作电极电解0._1_mol?·_L-1的CuSO4溶液,当有0.4 mol电子通过电路时,发现阴极增重6.4 g,则要使电解后的溶液恢复到电解前状态,则可向电解后的溶液中加入( A )21cnjy.com
A.0.1 mol Cu(OH)2
B.0.1 mol CuO
C.0.2 mol CuO
D.0.1 mol CuO和0.2 mol H2O
解析:该过程转移0.4 mo_l????????????é??_极应该生成0.1 mol氧气,理论上阴极应该生成0.2 mol铜,但实际上阴极生成的铜为=0.1 mol,故铜离子不足,阴极生成0.1 mol铜后,氢离子继续放电,生成氢气0.1 mol。因此应该补充0.1 mol CuO和0.1 mol H2O,或补充0.1 mol Cu(OH)2,A项正确。2·1·c·n·j·y
7.如下图所示,将两烧杯用导线相连,Pt、Cu、Zn、石墨棒分别为四个电极,当闭合开关后,下列叙述正确的是( A )21*cnjy*com
A.Cu极附近OH-浓度增大
B.Cu极为电解池阳极
C.电子由石墨棒流向Pt极
D.当石墨棒上有4 mol电子转移时,Pt极上有1 mol O2生成
解析:闭合开_??????????????§è??_置中有自发发生的氧化还原反应,是原电池,Zn作原电池的负极,石墨棒作正极,左侧装置是电解池,Cu作阴极,Pt作阳极,B错误;Cu极的电极反应为2H++2e-===H2↑,OH-浓度增大,A正确;电子由电解池的阳极Pt流向原电池的正极石墨棒,C错误;Pt极的电极反应为2Cl--2e-===Cl2↑,当有4 mol电子转移时,Pt极上有2 mol Cl2生成,D错误。【出处:21教育名师】
8.如图所示装置中,a、b都是惰性电极,通电一段时间后,b极附近溶液呈红色。下列说法中不正确的是( B )【版权所有:21教育】
A.X是正极,Y是负极
B.X是负极,Y是正极
C.CuSO4溶液的pH逐渐变小
D.NaCl溶液的pH逐渐变大
解析:根据实验现象_??????b?????????_解池的阴极,则Y是负极,X是正极;烧杯内电解CuSO4溶液,产物为Cu、O2和H2SO4,一段时间后溶液的酸性增强,U形管电解NaCl溶液,产物为Cl2、H2和NaOH,一段时间后溶液的碱性增强。
9.甲中盛有0._1_mol/_L稀硫酸,乙中盛有0.1 mol/L CuCl2溶液(两种溶液均足量),装置如图所示,下列说法不正确的是( B )
A.甲为原电池,乙为电解池
B.甲为电解池,乙为原电池
C.当甲中产生0.1 mol气体时,乙中产生气体的物质的量也为0.1 mol
D.一段时间后,甲中溶液的pH增大
解析:构成甲装置的是活动_??§???????????¤???_电极、电解质溶液且两极形成了闭合回路,显然甲装置为原电池,且甲为乙的电解提供电能。电极反应分别如下:甲中2H++2e-===H2↑(正极),Fe-2e-===Fe2+(负极);乙中Cu2++2e-===Cu(阴极),2Cl--2e-===Cl2↑(阳极),综上,B错误。www.21-cn-jy.com
10.取一张_??¨é?±???NaC_l溶液浸湿的pH试纸,两根铅笔芯作电极,接通直流电源,一段时间后,发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆,内圆为白色,外圆呈浅红色。则下列说法错误的是( D )21教育名师原创作品
A.b电极是阴极
B.a电极与电源的正极相连接
C.电解过程中,水是氧化剂
D.b电极附近溶液的pH变小
解析:电解饱和N_aCl?????????_阳极生成Cl2,Cl2与水反应生成HClO和HCl,盐酸具有酸性,可使pH试纸变红,HClO具有漂白性,又可将红色漂白,故内圆为白色,外圆为浅红色,可推出a为阳极,A正确;a为阳极与电源正极相连,B正确;电解过程中,H2O得电子,为氧化剂,C正确;b电极附近有OH-生成,pH增大,D错。
11.某学生设计了一个_???é??????????????_”的趣味实验。如图所示,滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿,然后平铺在一块铂片上,接通电源后,用铅笔在滤纸上写字,会出现红色字迹。据此,下列叙述正确的是( D )
A.铅笔端作阳极,发生还原反应
B.铂片端作阴极,发生氧化反应
C.铅笔端有少量氯气产生
D.a点是负极,b点是正极
解析:铅笔端出现红色字迹_???è???????¨é?????_端生成了氢氧化钠,所以该极应该是阴极,与此相连的a点是电源的负极;则铂片是阳极,与此相连的b点是电源的正极。
12.Cu2O是一种_??????????????????_基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如右,电解总反应为:2Cu+H2OCu2O+H2↑。下列说法正确的是( A )
A.石墨电极上产生氢气
B.铜电极发生还原反应
C.铜电极接直流电源的负极
D.当有0.1 mol电子转移时,有0.1 mol Cu2O生成
解析:由总反应知_?¤±????????????C_u,得电子的是 H2O中的H+。因此Cu极为电解池的阳极,接电源的正极,石墨为阴极,接电源的负极。当有0.1 mol电子转移时,应有0.05 mol Cu2O生成。故选A。21·世纪*教育网
二、非选择题(52分)
13.(14分)用如图所示的装置进行电解。通电一段时间后,发现湿润的淀粉?KI试纸的C端变为蓝色。
(1)E为电源的负极,F为电源的正极。
(2)A中发生反应的化学方程式为4AgNO3+2H2O 4Ag+4HNO3+O2↑。
(3)在B中观察到的现象是铜片溶解,石墨电极上有气体生成,溶液中有蓝色沉淀生成。
(4)D端的电极反应式为2H++2e-===H2↑。
解析:本题实质上是三个电解装置串_è?????é???????¤???_电源的正、负极,E为负极,F为正极。A中以Pt为阳极、Fe为阴极电解AgNO3溶液。B中Cu为阳极,发生的电极反应为Cu-2e-===Cu2+,石墨为阴极,发生的电极反应为2H++2e-===H2↑,由于水电离出的H+放电,所以溶液中的c(OH-)>c(H+),故溶液中有氢氧化铜蓝色沉淀生成。D端为阴极,发生的电极反应为2H++2e-===H2↑。
14.(14分_)é???±?é????????_于稀硫酸,可溶于铁盐溶液生成铜盐与亚铁盐。现将一定量的铜片加入到稀硫酸和硫酸铁溶液组成的100 mL混合溶液中,铜片完全溶解。
(1)写出铜溶于上述混合溶液的离子方程式:Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+。
(2)若在如图1所示的装置中发生了(1)中的反应,则X电极是负极(填“正极”或“负极”),电极反应式是Cu-2e-===Cu2+。
(3)铜片完全溶解时,所_????????????Fe_3+、Cu2+、H+的浓度均为0.2 mol·L-1(假设溶液体积不变),现用电解方法回收铜,装置如图2所示。
①电解开始阶段,阳极的电极反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+,阴极的电极反应式为Fe3++e-===Fe2+。
②判断溶液中的Cu2+已完全析出的现象是阴极(或铜片)表面开始有气泡生成。当Cu2+恰好完全析出时,转移电子的物质的量为0.06_mol。
解析:图1装置为原电池装置,X_????????????é?????_极,作负极,Y电极作正极,铜失去电子转化为铜离子,铁离子在Y电极上得到电子转化为亚铁离子。图2装置为电解池装置,若回收铜,铜离子应该在铜电极上得到电子发生还原反应,则铜片作阴极,石墨作阳极,故在阳极上水失去电子发生氧化反应生成氧气,在阴极上铁离子先放电,得到电子被还原成亚铁离子,而后铜离子放电,得到电子转化为铜单质附着在铜片上。若铜离子反应完全,则在铜片上H+得到电子生成氢气。当Cu2+恰好完全析出时,铁离子转化为亚铁离子的过程中转移的电子为0.02 mol,铜离子转化为铜单质的过程中转移的电子为0.04 mol,共转移电子0.06 mol。
15.(10分)25 ℃时_?????¨?????¨??????_电解2.0 L 0.5 mol·L-1 CuSO4溶液。5 min后,在一个石墨电极上有6.4 g Cu生成。
试回答下列问题:
(1)发生氧化反应的是阳极,电极反应为4OH--4e-===2H2O+O2↑。
(2)若电解后溶液的体积不变,则电解后溶液的pH为1。
(3)若将溶液恢复到与电解前一样,则需加入0.1 mol的CuO。
(4)若用等质量的两块铜片代替石墨作电极,电解后两铜片的质量相差12.8 g,电解液的pH不变(填“变小”、“变大”或“不变”)。
解析:(1)n(CuSO4)_???2.0_L_×0.5 mol·L-1=1.0 mol,而在阴极析出的Cu的物质的量为=0.1 mol,故CuSO4未完全电解,阳极发生氧化反应,电极反应为4OH--4e-===2H2O+O2↑。
(2)总反应:
(3)电解后生_??????0.1__mol Cu和0.05 mol O2脱离该体系,即相当于0.1 mol CuO,因此若将溶液复原,则应加入0.1 mol CuO。
(4)此时为电镀池,阳极反应_???Cu???2e_-===Cu2+,阴极反应为Cu2++2e-===Cu,因此若阴极上析出6.4 g铜,则阳极溶解6.4 g铜,电解后两铜片质量差为6.4 g+6.4 g=12.8 g,而电解液的pH不变。
16.(14分)(1)根据下图回答下列问题:
①打开K2,闭合K1。A极可观察到的现象是锌不断溶解;B极的电极反应为Cu2++2e-===Cu。
②打开K1,闭合K2。A极可观察到的现象是A极上镀上了一层红色的铜;B极的电极反应为Cu-2e-===Cu2+。
(2)根据下图回答下列问题:
③将较纯净的C_uSO4??????_放入如图所示的装置中进行电解,石墨电极上的电极反应为4OH--4e-===2H2O+O2↑,电解反应的离子方程式为2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+。
④实验完成后,铜电极增重a g,石墨电极产生气体的体积为 L(标准状况)。
解析:(1)①此时为原电_?±????A???(é??_)为负极,不断溶解,B极为正极,电极反应为Cu2++2e-===Cu。②此时为电解池,A极为阴极,电极反应为Cu2++2e-===Cu,故A极上镀上了一层红色的铜,B极为阳极,电极反应为Cu-2e-===Cu2+。
(2)③此时为惰性电极电解CuS_O4????????????_墨电极上的电极反应为4OH--4e-===2H2O+O2↑,总反应的离子方程式为2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+。21·cn·jy·com
④V(O2)=××22.4 L/mol= L= L。

_21?????????è?????(www.21cnjy.com)_