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电能与化学能练习解析

1．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
【解析】　电解熔融的氧化铝制取金属铝，用碳作阳极，如果用铁作阳极，则铁失电子而消耗，故A不对；B、C、D符合生产实际，正确。
【答案】　A
2．粗铜中除含有铜以外，还含有少量 锌、铁、银，在如图所示的装置中，用纯铜和粗铜分别作为两极进行电解，下列有关叙述中，正确的是(　　)

A．可检测到电解液中有Zn2＋、Fe2＋
B．可检测到电解液中有Fe3＋、Zn2＋、Ag＋
C．电解过程中，溶液中的铜离子浓度保持不变
D．通电一段时间后，取出两极，称得粗铜极减小的质量等于纯铜极增加的质量
【解析】　粗铜上发生反应：Zn－2e－===Zn2＋，Fe－2e－===Fe2＋，Cu－2e－===Cu2＋；银以单质形式沉积于阳极底部形成阳极泥，纯铜上发生反应：Cu2－＋2e－===Cu，结合电子守恒可知，溶液中的铜离子浓度略有减小，粗铜极减小的质量不等于纯铜极增加的质量。
【答案】　A
3．电解硫酸铜溶液时，若要达到以下三个要求：①阳极质量减少　②阴极质量增加　③电解液中c(Cu2＋)基本不变，则可选用的电极是(　　)
A．纯铜作阳极，含锌、银的铜合金作阴极
B．含锌、银的铜合金作阳极，纯铜作阴极
C．纯铁作阳极，纯铜作阴极
D．用石墨作阳极，用惰性电极作阴极
【解析】　根据题目的三个要求，很明显为电镀铜原理，则选择纯铜作阳极就能保证阳极质量减少，阴极质量增加，电解液中c(Cu2＋)基本不变。
【答案】　A
4.某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液。通电时为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是(　　)

A．a为正极，b为负极；NaClO和NaCl
B．a为负极，b为正极；NaClO和NaCl
C．a为阳极，b为阴极；HClO和NaCl
D．a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl
【解析】　有关反应有2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，因阳极生成Cl2，阴极生成NaOH，为使二者充分作用，Cl2应在下端产生，从而推知电源b为正极，a为负极，消毒液的主要成分是NaCl、NaClO。
【答案】　B
5．欲在金属表面镀银，应把镀件挂在电镀池的阴极。下列各组中，选用的阳极金属和电镀液均正确的是(　　)
A．Ag和AgCl溶液 B．Ag和AgNO3溶液
C．Pt和Ag2CO3溶液 D．Pt和Ag2SO4溶液
【解析】　电镀槽中，要求镀件作阴极，可用镀层金属作阳极，利用其阳极溶解提供镀层金属，也可用惰性电极材料作阳极，镀层金属则由电镀液提供；电镀液通常采用含有镀层金属离子的盐溶液，由于A、C、D中AgCl、Ag2CO3和Ag2SO4均为沉淀，只有B符合要求。
【答案】　B
6．用惰性电极电解AgNO3溶液，下列说法不正确的是(　　)
A．电解过程中阴极质量不断增加
B．电解过程中溶液的pH不断降低
C．此时向溶液中加入适量的Ag2O固体可使溶液恢复到电解前的状况
D．电解后两极产生的气体体积比为2∶1
【解析】　解决有关电解问题首先应注意电极材料，在此基础上写出电极反应和总的电解反应式，根据总的电解反应式来分析电解前后的物质变化和溶液浓度变化，分析溶液的pH变化必须注意原溶液的pH情况。用惰性电极电解AgNO3溶液，总的电极反应式为4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3。可知：阴极上析出Ag，阳极上放出O2，故A正确、D错误；由于生成HNO3溶液，pH应不断降低，B正确；要使溶液恢复电解前的状况，要看加入的物质在溶液中的反应：2Ag2O＋4HNO3===4AgNO3＋2H2O；得到的物质恰好是反应掉的物质，可以使溶液恢复电解前的状况，C正确。
【答案】　D
7．用石墨作电极电解CuCl2和KCl的混合溶液，电解初期阴极和阳极分别析出的物质是(　　)
A．H2、Cl2 B．Cu、Cl2
C．H2、O2 D．Cu、O2
【解析】　本题考查离子放电顺序，溶液中的离子有Cu2＋、K＋、H＋及Cl－、OH－五种离子，得电子能力Cu2＋>H＋>K＋，失电子能力：Cl－>OH－，所以电解初期：阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑，故选B。
【答案】　B
8.某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述不正确的是(　　)

A．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出
B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为：Cu2＋＋2e－===Cu
C．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色
D．a和b分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，Cu2＋向铜电极移动
【解析】　a、b不连接，未形成原电池，Cu2＋与Fe在接触面上直接反应，A项正确；a、b用导线连接，铜片作正极，Cu2＋在该电极上得电子，B项正确；a、b连接与否，溶液中的Cu2＋均得电子发生还原反应生成Cu，Fe均失电子发生氧化反应生成Fe2＋，故溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色，C项正确；a与电源正极相连时，Cu片作阳极，Cu2＋向Fe电极移动，D项错误。
【答案】　D
9．如图是电解饱和食盐水(含酚酞)的装置。有毒气体收集的氯化钠装置省略没有画出，两电极均是惰性电极。

(1)a电极的名称________。
(2)电解过程中观察到的现象：____________________________
(3)确定N出口的气体最简单的方法是_____________________。
(4)电解的总反应离子方程式为_________________________。
(5)若将b电极换成铁作电极，写出在电解过程中U形管底部出现的现象______________________________。
【解析】　根据电子的流向，可以判断a极的名称，a极连接的是直流电源电子流出的一极，为负极，因此，a极是电解池的阴极；那么b极为阳极，产物为Cl2，检验Cl2的方法是用湿润的淀粉­KI试纸；当将b极改为铁电极时，铁失去电子变成阳离子进入溶液，与阴极放出H2后剩余的OH－结合，首先生成Fe(OH)2沉淀，然后转化为Fe(OH)3沉淀。
【答案】　(1)阴极　(2)两极均有气泡产生；a极区溶液变成红色；b极液面上气体变为黄绿色；b极区溶液变为浅黄绿色
(3)用湿润的淀粉­KI试纸检验，若试纸变蓝，则是Cl2
(4)2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－
(5)底部有白色沉淀产生，很快变为灰绿色，最终变为红褐色
10．铝和氢氧化钾都是重要的工业产品。请回答：
(1)工业冶炼铝的化学方程式是_________________________。
(2)铝与氢氧化钾溶液反应的离子方程式是______________。
(3)工业级氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯。
电解槽内装有阳离子交换膜(只允许阳离子通过)，其工作原理如图所示。

①该电解槽的阳极反应式是______________________________
______________________________________________________。
②通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因
______________________________________________________。
③除去杂质后的氢氧化钾溶液从液体出口________(填写“A”或“B”)导出。
【解析】　(1)、(2)问主要考查教材的基础知识，应该属于得分的题目，(3)中根据电解原理，阳极应是OH－失电子，所以电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，而阴极为H＋放电，促进水的电离，使OH－浓度增大，所以pH增大，根据阳离子交换膜的特点，K＋可从阳极区进入阴极区和OH－组成KOH，从而可在阴极区得到纯的KOH溶液，故液体应从B口导出。
【答案】　(1)2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑
(2)2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
(3)①4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
②H＋放电，促进水的电离，OH－浓度增大
③B

11．(2014·广东高考)某同学组装了如图所示的电化学装置，电极Ⅰ为Al，其他均为Cu，则(　　)

A．电流方向：电极Ⅳ→A→电极Ⅰ
B．电极Ⅰ发生还原反应
C．电极Ⅱ逐渐溶解
D．电极Ⅲ的电极反应：Cu2＋＋2e－===Cu
【解析】　当多个池串联时，两电极材料活泼性相差大的作原电池，其他池作电解池，由此可知图示中左边两池组成原电池，右边组成电解池。A.电子移动方向：电极Ⅰ→A→电极Ⅳ，电流方向与电子移动方向相反，A正确。B.原电池负极在工作中失电子，被氧化，发生氧化反应，B错误。C.原电池正极为得电子极，铜离子在电极Ⅱ上得电子，生成铜单质，该电极质量逐渐增大，C错误。D.电解池中阳极为非惰性电极时，电极本身失电子，形成离子进入溶液中，因为电极Ⅱ为正极，因此电极Ⅲ为电解池的阳极，其电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，D错误。
【答案】　A
12．原电池与电解池在生活和生产中有着广泛应用。下列有关判断中错误的是(　　)

A．装置①研究的是电解CuCl2溶液，b电极上有红色固体析出
B．装置②研究的是金属的吸氧腐蚀，Fe上的反应为Fe－2e－===Fe2＋
C．装置③研究的是电解饱和食盐水，B电极发生的反应：2Cl－－2e－===Cl2↑
D．三个装置中涉及的主要反应都是氧化还原反应
【解析】　装置②中右边导气管中液面上升，说明左边大试管中氧气减少，B选项正确；由电源正负极可知B电极为阴极，发生得电子的还原反应，C选项错误。
【答案】　C
13．加“碘”食盐较多的使用了碘酸钾(KIO3)，碘酸钾在工业上可用电解法制取。以石墨和不锈钢为电极，以KI溶液为电解液，在一定条件下电解，反应的化学方程式为：KI＋3H2OKIO3＋3H2↑。下列有关说法中不正确的是(　　)
A．电解时，石墨作阳极，不锈钢作阴极
B．电解时的阳极电极反应式：I－－6e－＋3H2O===IO＋6H＋
C．当电解过程中转移3 mol e－时，理论上可制得KIO3 107 g
D．电解一段时间后，电解质溶液的pH变小
【解析】　不锈钢不属于惰性电极，作阴极时不发生反应，A选项正确；由总反应方程式可知，B选项正确；生成1 mol (214 g) KIO3转移6 mol电子，C选项正确；由电池反应方程式可知溶液pH不变，D选项错误。
【答案】　D
14．电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法，如图是电解污水的实验装置示意图，实验用污水中主要含有可被吸附的悬浮物(不导电)。下列有关推断明显不合理的是(　　)

A．阴极的电极反应式为：O2＋4e－＋2H2O===4OH－
B．通电过程中烧杯内产生可以吸附悬浮物的Fe(OH)3
C．通电过程中会产生气泡，把悬浮物带到水面形成浮渣弃去
D．如果实验用污水导电性不良，可加入少量Na2SO4固体以增强导电性
【解析】　A项中阴极H2O电离出的H＋得电子，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑。
【答案】　A
15．工业上处理含Cr2O的酸性工业废水常用以下方法：
①往工业废水里加入适量的NaCl，搅拌均匀；②用Fe为电极进行电解，经过一段时间有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀产生；③过滤回收沉淀，废水达到排放标准。试回答：
(1)电解时的电极反应：阳极_______________________，
阴极______________________。
(2)Cr2O转变成Cr3＋的离子反应方程式：____________________
______________________________________________________。
(3)电解过程中Cr(OH)3、Fe(OH)3沉淀是怎样产生的？
_______________________________________________________
_______________________________________________________
_______________________________________________________
(4)能否用Cu电极来代替Fe电极？________(填“能”或“不能”)，理由是__________________________________________。
【解析】　由于Cr6＋的化合物毒性远高于Cr3＋化合物，故通过电解将Cr6＋转化为Cr3＋，对废水进行处理是电化学知识在实际生活中的具体应用。在处理有关问题时，应注意思维的有序性：首先应考虑溶液中阴阳离子在外电场作用下的定向迁移；然后再考虑阴阳两极按放电顺序可能发生的电极反应。阴极：2H＋＋2e－===H2↑，阳极：Fe－2e－===Fe2＋，产生的Fe2＋在向阴极迁移的过程中与向阳极移动的Cr2O相遇，发生氧化还原反应：6Fe2＋＋Cr2O＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O，使Cr2O转化为Cr3＋，同时Fe2＋也转化为Fe3＋。在以上电解的阴极反应及Fe2＋与Cr2O的氧化还原反应中都消耗了大量的H＋，溶液的pH不断变大，有利于Fe3＋、Cr3＋生成相应的Fe(OH)3、Cr(OH)3沉淀。若将Fe电极改成为Cu电极，由于产生的Cu2＋不具有还原性，不能将Cr2O转化为毒性较低的Cr3＋，显然是不行的。
【答案】　(1)Fe－2e－===Fe2＋　2H＋＋2e－===H2↑
(2)6Fe2＋＋Cr2O＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O
(3)在阴极反应及Cr2O与Fe2＋反应过程中，将消耗大量的H＋，使溶液pH上升，促使Fe3＋、Cr3＋水解并最终转化为Fe(OH)3、Cr(OH)3沉淀
(4)不能　因为阴极产生的Cu2＋，不能使Cr2O还原到低价
16．按照下图接通线路，反应一段时间后，回答下列问题(假设所提供的电能可以保证电解反应的顺利进行)：

(1)U形管内可观察到________，写出有关反应的化学方程式：__________________________________________________________。
(2)在小烧杯a、b中分别产生什么现象？___________________________________________________________
______________________________________________________。
(3)如果小烧杯中有0.508 g碘析出，那么烧杯c中负极的质量减轻________g。
【解析】　图中左图是原电池，锌为负极，铂为正极，所以U形管的左边电极为电解池的阳极，右边电极为阴极，电解KCl溶液：2KCl＋2H2O2KOH＋H2↑＋Cl2↑，左边产生氯气，使淀粉KI溶液变蓝，U形管右边酚酞溶液变红，0.508 g碘的物质的量为0.002 mol，所以烧杯中减少的锌的物质的量为0.002 mol，质量为0.13 g。
【答案】　(1)两极上均有气泡产生，U形管右边酚酞溶液变红　2KCl＋2H2O2KOH＋H2↑＋Cl2↑
(2)a烧杯中溶液变为蓝色，b烧杯中有无色气泡产生
(3)0.13