2018-2019学年高中化学（课堂同步系列二）每日一题 电解精炼铜（含解析）新人教版选修4.doc

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电解精炼铜 高考频度：★★★★☆ 难易程度：★★★☆☆ 以硫酸铜溶液作电解液，对含有杂质Fe、Zn、Ag的粗铜进行电解精炼。下列叙述正确的是 ①粗铜与直流电源的负极相连 ②阴极发生的反应为Cu2++2e-Cu ③电路中每通过3.011023个电子，得到的精铜质量为16 g ④杂质Ag以Ag2SO4的形式沉入电解槽底部形成阳极泥 A．①③ B．②④ C．③④ D．②③ 【参考答案】D 1．电解精炼铜的原理是粗铜中比铜活泼的金属Zn、Fe等失去电子，产生的阳离子残留在溶液中，不比铜活泼的金属Ag、Au等以金属单质的形式沉积在电解池的底部，形成阳极泥，粗铜中的铜在阴极上析出。 2．装置 1．利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是 A．电解时以精铜作阳极 B．粗铜接电源的负极，其电极反应是Cu-2e-Cu2+ C．电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥 D．以CuSO4溶液为电解质溶液，电解一段时间后，CuSO4溶液的浓度保持不变 2．某同学设计一个燃料电池(如下图所示)，目的是探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。 根据要求回答相关问题： （1）通入氢气的电极为________(填“正极”或“负极”)，负极的电极反应式为____________________。 （2）石墨电极为________(填“阳极”或“阴极”)，反应一段时间后，在乙装置中滴入酚酞溶液，________(填“铁极”或“石墨极”)区的溶液先变红。 （3）如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将________(填“增大”“减小”或“不变”)。精铜电极上的电极反应式为________________________________________________。 3．冶炼铜矿石所获得的铜通常含有锌、铁、镍、银、金和铂等微量杂质，俗称粗铜。工业上通常通过电解法除去这些杂质制得精铜，以提高铜的使用价值，扩大铜的应用范围。(几种金属的相对原子质量是：Fe－56，Ni－59，Cu－64，Zn－65，Ag－108，Au－197。) 请完成下列问题： （1）一般来说，电解精炼铜的初始电解质溶液里的阳离子是________，写出铜的电解精炼过程中的阴极反应式________________________________________________。 （2）如果转移0.020 mol e－，下列说法中一定正确的是________。 ①阴极质量增加0.64 g ②阳极质量减少0.64 g ③电解质溶液的质量保持不变 ④电解质溶液的温度保持不变 4．如图所示，U形管内盛有100 mL 的溶液，按要求回答下列问题： （1）打开K2，闭合K1，若所盛溶液为CuSO4溶液：则A为________极，A极的电极反应式为______________________。若所盛溶液为KCl溶液，则B极的电极反应式为________________。 （2）打开K1，闭合K2，若所盛溶液为滴有酚酞的NaCl溶液，则A电极附近可观察到的现象是____________________，Na＋移向________极(填A、B)；总反应化学方程式是____________________。 （3）如果要用电解的方法精炼粗铜，打开K1，闭合K2，电解液选用CuSO4溶液，则A电极的材料应换成是________(填“粗铜”或“纯铜”)，反应一段时间后电解质溶液中Cu2＋的浓度将会________(填“增大”、“减小”、“不变”)。 1．【答案】C 2．【答案】（1）负极 H2－2e－＋2OH－===2H2O （2）阳极 铁极 （3）减小 Cu2＋＋2e－===Cu 【解析】（1）通入氢气的电极为负极，由于电解质溶液是碱性的，所以该电极反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2O。 （2）由于石墨电极与电源的正极连接，所以石墨电极为阳极，反应一段时间后，在乙装置中滴入酚酞溶液，溶液中的H＋在阴极(Fe电极)放电，破坏了附近的水的电离平衡，该区域的溶液显碱性，因此铁极的溶液先变红。 （3）如果粗铜中含有锌、银等杂质，因为粗铜中有活动性比Cu强的金属失去电子，而得到电子的只有Cu2+，所以丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度会减小；精铜电极上的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu。 3．【答案】（1）H＋和Cu2＋ Cu2＋＋2e－===Cu （2）① 【解析】电解精炼铜的电解质溶液一般为用硫酸酸化了的硫酸铜溶液，其中的阳离子是H＋和Cu2＋。粗铜中Fe、Zn、Ni均有可能放电转化为Fe2＋、Zn2＋、Ni2＋，Fe2＋、Zn2＋、Ni2＋、H＋和Cu2＋中放电能力Cu2＋最强，所以在阴极上放电的只有Cu2＋，当有0.020 mol e－转移时阴极质量增加64 gmol－1＝0.64 g。 Ag和Au都不能放电，只是以固态单质的形式沉积于电解糟的底部。Fe、Zn、Ni中，有相对原子质量比Cu大的，也有相对原子质量比Cu小的，且Fe、Zn、Ni的放电能力都强于Cu，首先在阳极上被溶解，因此阳极上放电的不只是铜，阳极质量减少量不固定，电解质溶液的质量也不会保持不变。在电解精炼铜的过程中，能量转化的形式主要是电能转化为化学能，但也有电能转化为热能，电解质溶液的温度肯定会变化。 4．【答案】（1）负 Zn－2e－===Zn2＋ 2H2O＋O2＋4e－===4OH－ （2）A极上有气泡，电极附近溶液变红 A 2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ （3）纯铜 减小