163電解池的工作原理及應用

2021-03-03 23:26:19 字數 3332 閱讀 7929

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基礎鞏固

一、選擇題

1.利用如圖所示裝置模擬電解原理在工業生產上的應用。下列說法正確的是(  )

a.氯鹼工業中,x電極上反應式是4oh--4e-===2h2o+o2↑

b.電解精煉銅時,z溶液中的銅離子濃度不變

c.在鐵片上鍍銅時,y是純銅

d.製取金屬鎂時,z是熔融的氯化鎂

[解析]氯鹼工業中陽極是氯離子被氧化;電解精煉銅時粗銅溶解,溶液中銅離子濃度變小;鐵片上鍍銅時,陰極應該是鐵片,陽極是純銅。

[答案]d

2.用鉑作電極電解某種溶液,通電一段時間,溶液的ph變小,並且在陽極得到0.56 l氣體,陰極得到1.12 l氣體(兩種氣體均在相同條件下測定)。由此可知溶液可能是(  )

a.稀鹽酸 b.kno3溶液

c.cuso4溶液 d.稀硫酸

[解析]陽極與陰極產生的氣體體積比為=,相當於電解水,ph變小,說明電解了含氧酸。

[答案]d

3.如下圖,四種裝置中所盛的溶液體積均為200 ml,濃度均為0.6 mol·l-1,工作一段時間後,測得導線上均通過了0.2 mol電子,此時溶液的ph由大到小的順序是(  )

ab.④③①②

cd.①③②④

[解析]裝置①中,2cuso4+2h2o2cu+o2↑+2h2so4,溶液的ph減小;裝置②中,zn+h2so4===znso4+h2↑,溶液的ph增大但小於7;裝置③是在fe上鍍zn,zncl2溶液的物質的量濃度不變,ph也不變;裝置④中,2nacl+2h2o2naoh+h2↑+cl2↑,溶液的ph增大。故①~④裝置中溶液的ph大小關係為④>③>②>①。

[答案]c

4.(2012·浙江理綜,10)以鉻酸鉀為原料,電化學法製備重鉻酸鉀的實驗裝置示意圖如下:

下列說法不正確的是(  )

a.在陰極室,發生的電極反應為:2h2o+2e-===2oh-+h2↑

b.在陽極室,通電後溶液逐漸由黃色變為橙色,是因為陽極區h+濃度增大,使平衡2cro+2h+ cr2o+h2o向右移動

c.該製備過程總反應的化學方程式為:4k2cro4+4h2o2k2cr2o7+4koh+2h2↑+o2↑

d.測定陽極液中k和cr的含量,若k與cr的物質的量之比(nk/ncr)為d,則此時鉻酸鉀的轉化率為1-

[解析]因放電順序h+>k+,故陰極電極反應式為2h2o+2e-===h2↑+2oh-;由於陽極的電極材料是惰性電極,故該電解池的陽極電極反應式為:2h2o-4e-===o2↑+4h+,由於反應生成了h+,增大了h+的濃度,故平衡2cro (黃色)+2h+ cr2o (橙色)+h2o正向移動,溶液顏色由黃色變為橙色,故a、b項正確;將上述反應式合併可知c項正確;由總反應方程式4k2cro4+4h2o2k2cr2o7+4koh+2h2↑+o2↑和電解裝置可知,電解過程中陽極室的k+通過陽離子交換膜進入陰極室,從而生成koh。現設k2cro4的起始物質的量為1 mol,轉化的k2cro4的物質的量為x,根據電解方程式可知生成的koh的物質的量為x,陽極室剩餘k+物質的量為0 mol-x,陽極室中cr的物質的量為1 mol,由題意得:

=d,解得x=(2-d)mol,故鉻酸鉀的轉化率為2-d,d項不正確。

[答案]d

5.金屬鎳有廣泛的用途。粗鎳中含有少量鐵、鋅、銅 、鉑等雜質,可用電解法製備高純度的鎳,下列敘述正確的是(已知:氧化性fe2+a.陽極發生還原反應,其電極反應式:

ni2++2e-―→ni

b.電解過程中,陽極質量的減少與陰極質量的增加相等

c.電解後,溶液中存在的金屬陽離子只有fe2+和zn2+

d.電解後,電解槽底部的陽極泥中只有cu和pt

[解析]用電解法製備高純度的鎳時,用純鎳作陰極,粗鎳作陽極,含ni2+的溶液作電解質溶液。

其中陽極反應式:zn―→zn2++2e-,fe―→fe2++2e-,ni―→ni2++2e-

陰極反應:ni2++2e-―→ni

因此電解過程中,陽極質量的減少和陰極質量的增加並不相等。電解質溶液中存在的陽離子有zn2+、fe2+、ni2+。陽極泥中只有銅和鉑。

[答案]d

6.取一張濕潤的澱粉-ki試紙,將銅圈置於其上,按下圖所示接好電源,然後用鉑筆緩慢作畫,試紙將會呈現出美麗的圖畫來。下列有關說法中錯誤的是(  )

a.圖畫的顏色為藍色

b.實驗結束後,銅圈的質量不變

c.銅圈附近溶液的ph變小

d.陽極反應式為2i-===i2+2e-

[解析]通電後,銅圈為陰極,鉑筆為陽極,陰極發生反應:2h2o+2e-===h2↑+2oh-;陽極發生反應:2i-===i2+2e-。

碘遇澱粉變藍,銅圈附近oh-增多,ph變大,故c項錯誤。

[答案]c

7.(2012·福建名校模擬)如圖所示,a、b都是惰性電極,通電一段時間後,a極附近溶液顯紅色。下列說法正確的是(  )

a.x是正極,y是負極

b.a是負極,b是正極

c.cuso4溶液的ph逐漸減小

d.cuso4溶液的ph保持不變

[解析]根據a極附近溶液顯紅色,可知a為陰極,b為陽極,則x為負極,y為正極,故a、b錯誤;左池是電鍍池,故硫酸銅溶液的濃度不變,ph保持不變,c錯、d對。

[答案]d

8.(2012·安徽理綜,11)某興趣小組設計如下微型實驗裝置。實驗時,先斷開k2,閉合k1,兩極均有氣泡產生;一段時間後,斷開k1,閉合k2,發現電流錶a指標偏轉。下列有關描述正確的是(  )

a.斷開k2,閉合k1時,總反應的離子方程式為:2h++2cl-cl2↑+h2↑

b.斷開k2,閉合k1時,石墨電極附近溶液變紅

c.斷開k1,閉合k2時,銅電極上的電極反應式為:cl2+2e-===2cl-

d.斷開k1,閉合k2時,石墨電極作正極

[解析]由題意知, 斷開k2,閉合k1時,兩極均有氣泡產生,則說明銅電極沒有參與反應,則銅電極一定作陰極,石墨電極作陽極,所以總反應的離子方程式為2cl-+2h2o===cl2↑+h2↑+2oh-,銅電極附近溶液變紅,故a、b項均錯誤;斷開k1,閉合k2時,氯氣在石墨電極上得到電子生成cl-,氫氣在銅電極上失去電子生成氫離子,所以此時石墨電極作正極,銅電極作負極,故c錯誤,d項正確。

[答案]d

二、非選擇題

9.下列四種裝置中,①盛200 ml 0.005 mol/l硫酸銅溶液 ②盛200 ml 0.01 mol/l硫酸 ③盛200 ml氯化鋅溶液 ④盛200 ml氯化鉀溶液

(1)上述四種裝置中,為電解池的是________(用編號回答),裝置①中兩電極的電極反應式分別是註明電極名稱

(2)用離子方程式回答:通電時裝置④中的總反應是________,溶液中可能發生的副反應是

(3)工作一段時間後,測得導線上均通過0.002 mol電子,則上述四種裝置中溶液ph最小的是________(用編號回答,鹽的水解和溶液體積變化忽略不計);

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