答案解析
1.【解析】选C。由硫酸铜溶液的电解方程式:2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4可知,加入CuO才可与生成的H2SO4反应生成CuSO4而使电解液恢复到起始状态,故C正确。
【误区警示】恢复电解质溶液时容易只注意溶质成分,而忽略了溶液浓度。用惰性电极电解电解质溶液时,若使电解后的溶液恢复原状态,一般加入阴极产物与阳极产物的化合物。如电解CuSO4溶液,因从溶液中减少的是Cu和O2,且为2∶1,相当于减少了CuO,所以恢复应加CuO,加1 mol Cu(OH)2则多加1 mol H2O;如果需要加Cu(OH)2才能恢复,说明CuSO4电解质电解完后还电解了水,且CuO和H2O为1∶1。
2.【解题指南】解答本题时需掌握:“活成离子弱成泥,离子浓度要减小”——在电解精炼的过程中,比精炼金属活泼的金属,会以离子形式留在溶液中,而活泼性比精炼金属弱的,会变成阳极泥,所以,溶液中精炼金属离子的浓度会减小。
【解析】选D。粗铜作阳极,与直流电源正极相连;杂质Ag以单质形式形成阳极泥;每通过2 mol电子时,得到精铜质量为64 g,通过3.01×1023个电子,即
0.5 mol电子,得到的精铜为16 g,③对。
3.【解析】选D。只闭合K1,铁棒作阳极电解NaCl溶液,Fe失电子生成Fe2+,H+在阴极得电子生成H2,从而使溶液中产生较多OH-,二者扩散到U形管底部相遇生成白色Fe(OH)2沉淀,B项正确;只接通K2,铁棒作阴极,不能失电子,此时相当于惰性电极,该极上生成H2,石墨电极上生成Cl2,C项正确;综上分析只接通K1铁腐蚀最快,只闭合K3,形成原电池,铁腐蚀的速率次之,都断开时铁自然腐蚀,而只接通K2时铁棒作阴极被保护,腐蚀速率最慢,A项正确。
4.【解析】选D。由反应式知铁为阳极,浓NaOH为电解液,故A、B项均错误;Fe在反应中失去6个电子,故C项错误;铁失去3 mol电子可以在阴极得到1.5 mol氢气,标准状况下为33.6 L,D项正确。
5.【解析】选A。A项该装置不一定是原电池,可以是原电池也可以是电解池;B项根据已知条件,a极上发生Cu2++ 2e-====Cu反应,一定是还原反应;C项a、b可以是同种电极材料,如用铁电极电解硫酸铜溶液;D项该过程中能量的转换可以是电能转化为化学能,也可以是化学能转化为电能。
【误区警示】该题容易通过反应:Cu2++ Fe====Fe2++ Cu误判该装置为原电池。单从两极的反应上不能判定该装置是原电池还是电解池,两种可能都有。两电极的材料也容易误判,可以是同种材料。
6.【解析】选B。A选项,Fe与电源的正极相连,故Fe为阳极,阳极发生氧化反应,因电解质溶液呈碱性,故不能得到H+,正确的阳极反应式为Fe-6e-+8OH-====Fe+4H2O;B选项,Ni电极为阴极,在阴极,水电离出的H+发生还原反应生成H2;C选项,由电极反应式知OH-由左(阴极)向右(阳极)移动;D选项,阳极区消耗OH-,pH减小,阴极区生成OH-,pH增大,由总反应式:Fe+2OH-+2H2O====Fe+3H2↑可知,整个溶液碱性减小,pH减小。
7.【解析】选C。由O2-移动方向可知b为电源正极,A错;b为电源正极,石墨电极上发生氧化反应,B错;D项每生成0.1 mol钛,转移电子0.4 mol,错误。
8.【解析】选C。商人电解自来水时,用铁作阳极,铁失电子成为Fe2+,在阴极,水中的H+得电子成为氢气,破坏了水的电离平衡生成了OH-,Fe2+与OH-生成氢氧化亚铁,氢氧化亚铁很快被氧化为氢氧化铁,故两极间产生灰绿色沉淀,并很快变成红褐色。商人电解净化水时,用石墨作阳极,阳极(b极)电极反应为4OH--4e-====2H2O+O2↑,阳极区c(H+)增大,pH降低,阴极(a极)电极反应为2H++2e-====H2↑,阴极区c(OH-)增大,pH升高,故两极上只有气体产生,水中并无沉淀。故A、B项错误,C项正确。电解自来水实验中,若阴极产生气体(H2)为
3.36 L(标准状况),则转移的电子的物质的量为×2=0.3 mol,阳极铁失电子成为Fe2+,质量减小×56 g·mol-1=8.4 g,D项错误。
9.【解析】选D。A项,若电键K与N连接,则形成原电池,铁作负极,被腐蚀,不正确;B项,若电键K与N连接,正极发生还原反应,电极反应式是2H2O+O2+4e-====4OH-,不正确;C项,若电键K与M连接,将石墨棒换成铜棒,则形成电解池,若要在铁棒上镀铜,电解质溶液不能用食盐水,而应用硫酸铜溶液,故不正确;D项,若电键K与M连接,则为电解食盐水,根据反应方程式:
2NaCl+2H2O2NaOH+
2 2 44.8
1 mol x V
解得x=1 mol,V=22.4 L,即1 mol氯化钠全部被电解完,产生1 mol氢氧化钠和22.4 L的H2、Cl2的混合气体,而现在产生气体为28 L,表明电解完氯化钠后继续电解水,但生成氢氧化钠的量不变,即生成了1 mol NaOH,D项正确。
【误区警示】该题D项中NaCl完全电解后生成22.4 L气体和1 mol NaOH,再继续电解水时,气体增加但NaOH不变,若依据28 L气体进行计算则得不出正确结果,而认为D项错。
10.【解题指南】正确解答本题,需明确以下两点:
(1)浓硝酸随着反应的进行会变稀,发生的反应会改变;
(2)硫酸不具有挥发性,故装置Ⅱ左侧开始时发生的是吸氧腐蚀。
【解析】选C。装置Ⅰ形成原电池,铜作负极、铁作正极,反应的实质是铜与浓硝酸发生氧化还原反应,开始生成二氧化氮,硝酸变稀后生成一氧化氮;浓硝酸变稀后,铁和铜两个电极转换,溶液中会有亚铁离子生成;装置Ⅱ开始发生的是吸氧腐蚀,铁、氧气和水反应生成铁锈,氧气消耗后压强变小左边液面上升,接触后发生化学腐蚀,有氢气放出。
