高中化学第四章电化学基础4.3.2电解原理的应用b测试选修4解析

1 第四章 电化学基础 4.3.2 电解原理的应用b 基础 中档 稍难 电解原理的应用 1、2、3 6、9、10 综合提升 4、5、7 8、11、12 1.关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是( ) A．电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠 B．若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈黄色 C．若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色 D．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性

解析：用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，发生的反应是2NaCl＋2H2O=====电解2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，故电解一段时间后电解液呈碱性。电解时，阳极发生氧化反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，在阳极附近的溶液中滴入KI溶液时，发生反应2I－＋Cl2===2Cl－＋I2，故溶液呈黄色；阴极发生还原反应：2H＋＋2e－===H2↑，因而阴极附近的溶液呈碱性，滴入酚酞试液变红。 答案：B 2．有关下列装置图的叙述正确的是( )

A．若X为粗铜，Y为硫酸铜，K接N，则此装置可以精炼铜 B．若X为铜，Y为浓硝酸，K接M，可以形成原电池，则铁为负极 C．若X为锌，则无论K接M还是N，铁都能被保护 D．若X为银，Y为FeCl3，K接N，则此装置可以在铁上镀银 解析：本题主要考查了电化学知识，意在考查考生的分析判断能力。电解精炼铜时应使用纯铜作阴极，A项错误；常温下铁遇浓硝酸钝化，所以铜作负极，B项错误；若X为锌，K接M，形成原电池，铁被保护，K接N，形成电解法，这是外接电源的阴极保护法，C项正确；若X为银，Y为FeCl3，K接N，阳极Ag失电子生成Ag＋，阴极Fe3＋得电子生成Fe2＋，D项错误。 答案：C 2

3．Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如下，电解总反应为2Cu＋H2O=====电解Cu2O＋H2↑。下列说法正确的是( )

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：石墨作阴极，阴极上是溶液中的H＋反应，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，A选项正确；由电解总反应可知，Cu参加了反应，所以Cu作电解池的阳极，发生氧化反应，B选项错误；阳极与电源的正极相连，C选项错误；阳极反应为2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O，当有0.1 mol电子转移时，有0.05 mol Cu2O生成，D选项错误。 答案：A 4．21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0.1 mol钛，转移电子0.2 mol 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不正确；每生成0.1 mol3

钛，转移电子0.4 mol，D项错误。 答案：B 5．取一张用饱和的NaCl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。下列说法错误的是( )

A．b电极是阴极 B．a电极与电源的正极相连 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：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，说明a极附近产生了Cl2，所以a极与电源的正极相连，即a为阳极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，b为阴极，电极反应式为2H2O－2e－===H2↑＋2OH－，所以b极附近的pH增大。 答案：D 6．[2014·陕西质检]根据图示回答，下列说法不正确的是( )

A．此装置用于铁表面镀铜时，a极为铁 B．此装置用于电镀铜时，硫酸铜溶液的浓度不变

C．燃料电池中正极反应为12O2＋2e－＋2H＋===H2O D．若用该装置进行粗铜的精炼，当有1 mol水生成时，可得到64 g精铜 解析：根据题图可知H2失电子，发生氧化反应，故通入H2一侧电极为燃料电池负极，4

则b极为阴极，a极为阳极，该装置用于铁表面镀铜时，铜作阳极，铁作阴极，因此a极为Cu，b极为Fe，A项错误；电镀铜时，阳极反应为Cu－2e－===Cu2＋，阴极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，CuSO4溶液的浓度不变，B项正确；燃料电池中正极上O2发生还原反应，且H＋向正极移动参与反应，C项正确；燃料电池总反应为2H2＋O2===2H2O，当生成1 mol水时转移2 mol电子，根据Cu2＋＋2e－===Cu可知，若转移2 mol电子，则得到精铜的质量为64 g，D项正确。 答案：A 7．电解100 mL c(H＋)＝0.30 mol·L－1的下列溶液，当电路中通过0.04 mol电子时，理论上析出金属质量最大的是( ) A．0.10 mol·L－1 Ag＋ B．0.20 mol·L－1 Zn2＋ C．0.20 mol·L－1 Cu2＋ D．0.20 mol·L－1 Pb2＋ 解析：根据放电顺序结合转移的电子的物质的量计算出析出金属的质量。A项中，Ag＋先放电，H＋后放电，电极反应为Ag＋＋e－===Ag,2H＋＋2e－===H2↑，当电路中通过0.04 mol电子时，只析出0.01 mol金属银，即1.08 g。与A项类似，C项中析出金属铜0.02 mol，即1.28 g。Zn和Pb为氢前金属，故B、D两个选项中无金属析出。 答案：C 8．[2014·哈尔滨二模]利用图中所示装置(电极均为惰性电极)可吸收SO2。下列说法正确的是( )

A．a为直流电源的负极 B．阴极的电极反应式为2HSO－3＋2H＋＋e－===S2O2－4＋2H2O C．阳极的电极反应式为SO2＋2H2O－2e－===SO2－4＋4H＋ D．电解时，H＋由阴极室通过阳离子交换膜到阳极室 解析：A项，从图中左侧知，SO2转化成H2SO4，S从＋4价升高到＋6价，失去电子，则为阳极，对应的a为正极，错误；B项，得2e－，错误；C项，阳极为SO2失去电子生成SO2－4，正确；D项，H＋应移向阴极，错误。 答案：C 9．[2014·南昌调研]ClO2为一种黄绿色气体，是目前国际上公认的高效、广谱、快速安全的杀菌剂。制备ClO2的新工艺是电解法。 5

(1)如图所示用石墨做电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2，写出阳极产生ClO2

的电极方程式：________；图中b电极为________(填“阳极”或“阴极”)。

(2)电解一段时间，当阴极产生标准状况下气体112 mL时，停止电解，则通过阳离子交换膜的阳离子物质的量为________ mol，阴极区pH________(填“变大”“变小”或“不变”)。 (3)ClO2对污水中Fe2＋、Mn2＋、S2－、CN－等有明显去除效果，某工厂中污水含CN－(a mol·L－1)，现将ClO2把CN－氧化成两种无毒气体，写出该反应的离子方程式：

________________________。 解析：(1)电解液中阳离子由左至右，故左边是阳极，右边是阴极(b是阴极)。(2)阴极产生的是H2，n(H2)＝0.005 mol，需要转移的电子为0.01 mol，通过阳离子交换膜的为H＋，故n(H＋)＝0.01 mol；阴极区H＋放电，pH变大。(3)根据电子得失守恒和原子守恒得2ClO2

＋2CN－===N2＋2CO2＋2Cl－。

答案：(1)Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋ 阴极 (2)0.01 mol 变大 (3)2ClO2＋2CN－===N2＋2CO2＋2Cl－

10．如图，X和Y均为石墨电极。 (1)若电解液为滴有酚酞的饱和食盐水，电解反应的离子方程式为____________________；电解过程中________(填“阴”或“阳”)极附近会出现红色。 (2)若电解液为500 mL含A溶质的某蓝色溶液，电解一段时间，观察到X电极表面有红6

色的固态物质生成，Y电极有无色气体生成。溶液中原有溶质完全电解后，停止电解，取出X电极，洗涤、干燥、称量，电极质量增加1.6 g。 ①电解后溶液的pH为________；要使电解后溶液恢复到电解前的状态，需加入一定量的________(填加入物质的化学式)。(假设电解前后溶液的体积不变) ②Y电极产生气体的体积为________L。 ③请你推测原溶液中所含的酸根离子可能是________；并设计实验验证你的推测，写出实验的操作步骤、现象和结论：________________________________________________________________________。

解析：(1)电解饱和食盐水的离子方程式：2Cl－＋2H2O=====电解2OH－＋Cl2↑＋H2↑，在阴极区生成NaOH，使酚酞溶液变红。 (2)蓝色溶液中可能含有Cu2＋，并且在电解过程中析出红色固体，进一步验证析出的是

铜；Y电极上析出无色气体，应该是O2，电解离子方程式：2Cu2＋＋2H2O=====电解2Cu＋O2↑＋4H＋。 ①根据电解离子方程式得：n(H＋)＝2n(Cu2＋)＝2×1.6 g64 g·mol－1＝0.05 mol，故溶液中

c(H＋)＝0.05 mol0.5 L＝0.1 mol·L－1，溶液的pH＝1。要使溶液恢复到以前，可以加入CuO或

CuCO3。 ②根据电解方程式得：n(O2)＝12×n(Cu)＝0.0125 mol，在标准状况下的体积V(O2)＝22.4 L·mol－1×0.0125 mol＝0.28 L。 ③溶液中存在的必须是含氧酸根离子，可以是SO2－4或NO－3；然后利用实验进行检验。

答案：(1)2Cl－＋2H2O=====电解2OH－＋Cl2↑＋H2↑ 阴 (2)①1' CuO(或CuCO3)' ②0.28'③硫酸根离子 取少量待测液于试管中，滴加盐酸无明显现象，继续加入氯化钡溶液，若有白色沉淀产生，则证明是硫酸根离子(或：硝酸根离子 取少量待测液于试管中，加热浓缩后加入铜粉，若有红棕色气体产生，则证明是硝酸根离子) 11．氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如下图所示。