2019-2020学年化学人教版选修4同步检测：4.3.2电解原理的应用 Word版含解析.doc

1、第第 2 课时课时 电解原理的应用电解原理的应用 记一记 1.电解饱和食盐水的化学方程或为 2NaCl2H2O= 电解 2NaOHH2Cl2。 2电镀时，待镀的金属制品作阴极，镶层金属作阳交，用鏊疆罐 i 金属离子的溶液作电 镀液。 3电解精炼铜时，用纯铜作阴极，粗铜作阳极，用 CuSO4溶液作电解液。 4电解熔融 Al2O3制取铝电解熔融 MgCl2制取镁，电解熔融 NaCl 制取钠。 探一探 1.氯碱工业在生产过程中必须把阳极室和阴极室用离子交换膜隔开，原因是什么？ 提示 防止 H2和 Cl2混合爆炸，防止 Cl2与溶液中的 NaOH 反应。 2电镀池应该具备什么条件？电镀过程中电解质溶液

2、的浓度如何变化？ 提示 条件： 镀层金属作阳极， 镀件作阴极， 含镀层金属阳离子的盐溶液作电解质溶液。 电镀过程中电解质溶液的浓度不变。 3电解精炼铜应具备什么条件？精炼过程中电解质溶液的浓度如何变化？ 提示 条件：粗铜作阳极，纯铜作阴极，含铜离子的盐溶液作电解质溶液。由于粗铜中 含有比铜活泼的金属杂质，电解过程中会失去电子溶解在溶液中，故精炼过程中电解质溶液 的浓度略有减小。 4工作生产金属镁和金属铝均采用电解法，制取 Mg 时电解的是熔融的 MgCl2，而制取 Al 时却电解的是熔融的氧化铝，不是 AlCl3，这是为什么？ 提示 MgCl2是离子化合物，在熔融状态时导电，而 AlCl3是共

3、价化合物，在熔融状态 不导电，故制取金属铝用的是电解熔融的氧化铝(属离子化合物)。 判一判 判断正误(正确的打“”，错误的打“”) (1)氯碱工业是非常重要的化工生产，在电解饱和食盐水时，在阴极上得到的产物为 H2和 NaOH。() (2)电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阳极。() (3)电解法精炼粗铜，用纯铜作阳极。() (4)在镀件上电镀锌，用锌作阳极。() (5)电解法精炼粗铜时，电解质溶液中各离子浓度一定不变。() (6)在镀件上电镀铜，电镀过程中阳极减少的质量等于阴极增加的质量。() (7)活泼性强的金属，如 Na、Ca、Mg、Al、Zn 等均用电解法冶炼。() (8)电解饱和食

4、盐水可制得钠和氯气。() (9)用石墨作电极，通直流电电解熔融的氧化铝制铝时，阴极石墨要定期补充更换。() (10)用电解法可以实现下列反应 Cu2H =Cu2H 2。() 练一练 1.2019 信阳高二月考下列描述中，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 2 2019 西宁高二检测如图为电解饱和食盐水的简单装置， 下列有关说法正确的是( ) A电解一段时间后，向蛋壳内的溶液中滴加几滴酚酞，呈红色 B蛋壳表面缠绕的铁丝上发生氧化反应 C铁丝表面生成的

5、气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 D蛋壳可阻止生成的氯气与氢气、氢氧化钠溶液接触 答案：D 32019 南宁高二摸底下列关于电化学知识的说法正确的是( ) A电解饱和食盐水在阳极得到氯气，阴极得到金属钠 B电解精炼铜时，阳极质量的减少不一定等于阴极质量的增加 C电解 AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液，在阴极上依次析出 Al、Fe、Cu D电解 CuSO4溶液一段时间后(Cu2 未反应完)，加入适量 Cu(OH) 2可以使溶液恢复至原 状态 答案：B 4 2019 开封高二检测把两个惰性电极插入 500 mL 的 AgNO3溶液中， 通入直流电电解。 当电解液的 pH 从 6.0 变

6、为 3.0 时(设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化 可以忽略)，电极上析出银的质量大约是( ) A27 mg B54 mg C108 mg D216 mg 答案：B 知识点一 氯碱工业 1.2019 宁夏育才中学高二期末氯碱工业的基本原理就是电解饱和食盐水， 下列关于实验 牵电解饱和食盐水的说法中正确的是( ) A可以选用碳棒作为阴、阳极材料，但阳极材料也可以用铁棒 B用湿润的淀粉KI 试纸靠近阴极区域，试纸变蓝 C电解过程中，在阴极区域溶液中滴加酚酞，溶液变红色 D实验结束后将溶液搅拌，然后用 pH 试纸检验，溶液呈中性 解析：可以选用碳棒作为阴、阳极材料，但阳极材料不可以

7、用铁棒，因为铁作阳极时会 溶解，故 A 错误；阴极反应式为 2H2O2e =2OHH 2，用湿润的淀粉KI 试纸靠近阴 极区域，试纸不变蓝，故 B 错误；电解过程中，阴极反应式为 2H2O2e =2OHH 2， 有 OH 生成，在阴极区域溶液中滴加酚酞，溶液变红色，故 C 正确；阴极反应式为 2H 2O2e =2OHH 2，阳极反应式为 2Cl 2e=Cl 2，阴极产物为 NaOH 和 H2，阳极产物为 Cl2，实验结束后将溶液搅拌然后用 pH 试纸检验，溶液会显碱性，故 D 错误。 答案：C 2下图是工业电解饱和食盐水的装置示意图，下列说法中不正确的是( ) A装置出口处的物馈是氯气 B出口

8、处的物质是氢气，该离子交换只能让阳离子通过 C装置中发生反应的离子方程式为 2Cl 2H= 电解 Cl2H2 D该装置是将电能转化为化学能 解析：出口处是电解池的阳极区，溶液中的氯离子失电子生成氯气，A 项正确；出口 处是电解池的阴极区，溶液中的氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，离子交换膜是阳离 子交换膜，只允许阳离子通过，B 项正确；电解饱和食盐水生成氢氧化钠和氢气、氯气，离子 方程式为 2Cl 2H 2O= 电解 Cl2H22OH ，C 项错误；该装置是电解装置，是把电能转化 为化学能，D 项正确。 答案：C 知识点二 金属的精炼 3.2019 甘肃武威高二期末电解精炼铜时，下列叙述不正

9、确的是( ) A与电源正极相连的电檄是粗铜板 B阴极发生反应：Cu2 2e=Cu C电解池的阳极材料为纯铜薄片 D粗铜板上发生氧化反应 解析：电解精炼铜时，粗铜为阳极，和电源正极相连，发生氧化反应；精铜为阴极，和 电源负极相连，发生还原反应，阴极发生反应：Cu2 2eCu，因此 A、B、D 正确，C 错 误。 答案：C 4以铜为电极，a mol L 1 的硫酸铜溶液作电解液，对含有铁、锌、银的粗铜进行电解精 炼，下列叙述中正确的是( ) 粗铜应与电源的负极相连； 当有 1 mol 精铜析出时，就有 2NA个电子通过电解质溶液； 阴极上的反应只有 Cu2 2e=Cu； 电解结束时，c(CuSO4

10、)铁铜银，锌、铁、铜先后失电子变成离子，而银沉积形成阳极泥；纯铜作阴 极，与电源负极相连，发生还原反应：Cu2 2e=Cu，有大量铜析出，所以错误， 正确。电子只经过外电路，在电解质溶液中发生的是离子的移动，错误。因为阳极失电子 的有锌、铁、铜，阴极析出的只有铜，所以随着电解进行，铜离子的浓度逐渐减小，正确。 故选 D。 答案：D 5金属镍柯广泛的用途。料镍中含有少量 Fe、Zn、Cu、Pt 等杂质，可用电解泼制备高 纯度的镍，则下列叙述中正确的是(已知：氧化性 Fe2 Ni2(低浓度)。 下列说法中不正确的是( ) A碳棒上发生的电极反应：4OH 4e=O 22H2O B电解过程中，B 室中

11、 NaCl 溶液的物质的量浓度将不断减小 C为了提高 Ni 的产率，电解过程中需要控制废水的 pH D若将图中阳离子膜去掉，将 A、B 两室合并，则电解反应的总方程式发生改变 解析：由题图可知，碳棒与电源正极相连，作电解池的阳极，电极反应式为 4OH 4e =O22H2O，故 A 正确；电解过程中为平衡 A、C 室中的电荷，A 室中的 Na 和 C 室中 的 Cl 分别通过阳离子膜和阴离子膜移向 B 室中，使 B 室中 NaCl 溶液的物质的量浓度不断增 大， 故 B 错误； 因 Ni2 在弱酸性溶液中易发生水解反应， 且氧化性： Ni2(高浓度)HNi2(低 浓度)，为了提高 Ni 的产率，

12、电解过程中需要控制废水的 pH，故 C 正确；若将图中阳离子膜 去掉，由于放电顺序：Cl OH，则 Cl在阳极放电：2Cl2e=Cl 2，电解反应的总方程 式会发生改变，故 D 正确。 答案：B 11.电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电解池，装有电解液 a；X、Y 是两 块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题： (1)若 X、Y 都是惰性电极，a 是饱和 NaCl 溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚 酞试液，则： 电解池中 X 极上的电极反应式是 _。 Y 电极上的电极反应式为 _， 检验该电极反应产物的方法是 _。 该反应的总反应方程式是 _。 (2)如果用电解方

13、法精炼粗铜，电解液 a 选用 CuSO4溶液，则： X 电极的材料是_，电极反应式为 _。 Y 电极的材料是_，电极反应式为 _。 解析：(1)用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极反应：2Cl 2e=Cl 2；阴极反应：2H 2e=H 2。与电源正极相连的为阳极，反之为阴极。所以 X 为阴极，Y 为阳极。X 极在 反应过程中消耗了 H2O 电离出的 H ，溶液呈碱性，加入酚酞溶液变成红色；Y 极产生 Cl 2， 能使湿润的 KI 淀粉试纸变为蓝色。 (2)电解精炼 Cu 时， 用含杂质的 Cu 为阳极， 纯 Cu 为阴极。 反应过程中阳极上的 Cu 以及比 Cu 活泼的金属失去电子，成为离子进入溶

14、液，活泼性比 Cu 弱的金属形成阳极泥；在阴极只有 Cu2 能得电子成为单质，其他较活泼的金属对应的离子不 能得电子。根据装置图，X 为阴极，Y 为阳极。所以，X 电极的材料是纯铜，电极反应式为 Cu2 2e=Cu；Y 电极的材料是粗铜，电极反应式为 Cu2e=Cu2。 答案： (1)2H 2e=H 2 2Cl 2e=Cl 2 把湿润的碘化钾淀粉试纸放在 Y 电极附近，试纸变蓝色 2NaCl2H2O= 电解 2NaOHH2Cl2 (2)纯铜 Cu2 2e=Cu 粗铜 Cu2e =Cu2 12氯碱工业是以电解饱和食盐水为基础的基本化学工业。如图是某氯碱工业生产原理 示意图： (1)写出装置 A

15、在通电条件下反应的化学方程式： _。 (2)装置 A 所用食盐水由粗盐水精制而成。精制时，为除去食盐水中的 Mg2 和 Ca2，要 加入的试剂分别为_、_。 (3)氯碱工业是高耗能产业， 按上图将电解池与燃料电池相组合的新 T 艺可以节(电)能 30% 以上，相关物料的传输与转化关系如图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳 离子通过。 图中 Y 是_(填 化学式 )；X 与稀 NaOH 溶液 反应的离 子方 程式是 _。 比较图示中氢氧化钠质量分数 a%与 b%的大小：_。 若用装置 B 作为装置 A 的辅助电源，每当消耗标准状况下氧气的体积为 11.2 L 时，则 装置 B 可向装

16、置 A 提供的电量约为_(一个 e 的电量为 1.601019 C；计算结果精确 到 0.011)。 解析：(1)根据生产原理示意图，装置 A 是电解池装置，电解饱和食盐水，因此反应的化 学方程式为 2NaCl2H2O= 电解 2NaOHH2Cl2。(2)除去杂质时不能引入新的杂质，所 以除去 Mg2 用 NaOH 溶液，除去 Ca2用 Na 2CO3溶液。(3)装置 A 右端产生 NaOH 溶液，说 明右端电极是阴板，发生反应 2H2O2e =H 22OH ，因此 Y 是氢气，装置 A 的左端是 阳极，发生反应 2Cl 2e=Cl 2，X 为 Cl2，Cl2和 NaOH 溶液反应的离子方程式

17、为 Cl2 2OH =ClClOH 2O。装置 B 中通氧气的一极为正极，电解质是 NaOH 溶液，因此正 极反应式为 O22H2O4e =4OH， Na通过离子膜由左向右迁移， NaOH 的物质的量增加， 因此 b%a%。两装置通过的电量相等，即转移的电量是 11.2 L 22.4 L mol 146.021023 mol 11.601019 C1.93105 C。 答案： (1)2NaCl2H2O= 电解 2NaOHH2Cl2 (2)NaOH 溶液 Na2CO2溶液 (3)H2 2OH Cl 2=ClO ClH 2O b%a% 1.93105 C 能力达标 13.如图所示装置，C、D、E、

18、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。 .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

19、液。 (4)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。 (5)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：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，氢离子在该 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，电解硫酸铜落液的总反应为 2Cu2 2H2O= 电解 4H 2CuO 2。在丁池中，Y 极是阴极，该电极附近颜色逐渐变，.异性电荷相 互吸引，说明带

20、正电荷的氢氧化铁胶体粒子向该电极移动。(2)C、D、F、F 电板发生的电极反 应分别为 4OH 4e=O 22H2O、 Cu 22e=Cu、 2Cl2e=Cl 2、 2H 2e=H 2， 当各电极转移的电子均为 1 mol 时，生成单质的物质的量分别为 0.25 mol、0.5 mol、0.5 mol、 0.5 mol，所以单质的物质的量之比为 1222。(3)电镀装置中 t 镀层金属必须作阳极，镀 件作阴极，电镀液选择含有镀屡金属离子的溶液，所以 H 应该是镀件，即为铜件，电镀液选 择 AgNO3溶液。(4)使据电解池工作原理，阳极的电极反应式为 2H2O4e =O 24H ；阴 极放电的是

21、 H ，透过阳离子交换膜的 H数目与透过阴离子交换膜的 OH数目相等，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。(5)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)正极 减小 Fe(OH)3胶粒 (2)1222 (3)铜件 AgNO3 (4)2H2O4e =O 24H (5)bacd 14 已知铅蓄电池的工作原理为 PbPbO22H2SO4 放电 充电 2PbSO42H2O。 现用如图装 置进行电解实验，测得当铅蓄电池中转移 0.4 mol 电子时，铁

22、电极的质量减少 11.2 g。请回答 下列问题： (1)A 是铅蓄电池的_极，铅蓄电池正极的电极反应式为 _， 放电过程中电解液的密度(忽略电解液的体积变化)_(填“减小”“增大”或“不 变”)。 (2)Ag 电极的电极反应式是_，该电极的电极产物有_g。 (3)Cu 电极的电极反应式是_， CuSO4溶液的浓度_(填“减小”“增大”或 “不变”)。 (4)如图表示电解进行过程中某个物理量 x 随时间 t 的变化曲线，其中曲线表示左侧 U 形管中的变化，曲线表示右侧 U 形管中的变化，则 x 表示_(填序号)。 aU 形管中产生的气体的体积 bU 形管中阳极质量的减少量 cU 形管中阴极质量的

23、增加量 解析：(1)当铅蓄电池中转移 0.4 mol 电子时，铁电极的质量减少 11.2 g，说明铁电极作阳 极，银电极作阴极，阴极连接原电池的负极，所以 A 是铅蓄电池的负极，B 是铅蓄电池的正 极，正极上二氧化铅得电子发生还原反应，电极反应式为 PbO24H SO2 42e =PbSO 4 2H2O.，由于放电过程中消耗 H2SO4，故电解液的密度减小。(2)银电极作阴极，电解稀硫酸 时，阴极上氢离子放电生成氢气，电极反应式为 2H 2e=H 2=H2，根据得失电子守恒 可知，生成氢气的质量为0.4 mol 2 2 g mol 10.4 g。(3)铜电极作阳极，阳极上铜失电子发生 氧化反应

24、，电极反应式为 Cu2e =Cu2，阴极上铜离子得电子发生还原反应析出铜，电解 质溶液的浓度不变。(4)右侧 U 形管中不产生气体，左侧 U 形管中产生气体，故 a 错误；当转 移电子数相等时，溶解的阳极金属的物质的量相等，但由于铜的摩尔质量大于铁的摩尔质量， 所以右侧 U 形管中阳极减少的质量大于左侧 U 形管中阳极减少的质量，故 b 正确：电解初始 阶段左侧 U 形管中阴极上没有析出固体，其质量不变，右侧 U 形管中阴极上有铜析出，其质 量增大，故 c 错误。 答案： (1)负 PbO24H SO2 42e =PbSO 42H2O 减小 (2)2H 2e=H 2 0.4 (3)Cu2e =Cu2 不变 (4)b