高中同步测试卷·人教化学选修4：高中同步测试卷（十） word版含答案

这是一份高中化学人教版 (新课标)选修4 化学反应原理本册综合测试题，共10页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

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高中同步测试卷(十)
第十单元　电解原理及综合应用
(时间：90分钟　满分：100分)
一、选择题(本题包括16小题，每小题3分，共48分)
1．下列叙述中正确的是(　　)
①电解是将电能转化为化学能　②电解是将化学能转化为电能　③电解质溶液导电伴随着化学变化，金属导电是物理变化　④某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现　⑤任何溶液被电解时，必然有氧化还原反应发生
A．①②③④ B．②③⑤
C．③④ D．①③④⑤
2.某同学按右图所示的装置进行电解实验。下列说法正确的是(　　)

A．电解过程中，铜电极上一直有H2产生
B电解初期，主反应化学方程式为Cu＋H2SO4CuSO4＋H2↑
C．电解一段时间后，铜电极质量增加
D．整个电解过程中，H＋的浓度不断增大
3．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．电解时以纯铜作阳极
B．电解时阴极发生氧化反应
C．粗铜连接电源负极，其电极反应是Cu===Cu2＋＋2e－
D．电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥
4．某模拟“人工树叶”电化学实验装置如右图所示，该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是(　　)

A．该装置将化学能转化为光能和电能
B．该装置工作时，H＋从b极区向a极区迁移
C．每生成1 mol O2，有44 g CO2被还原
D．a电极的反应为：3CO2＋18H＋－18e－===C3H8O＋5H2O
5．甲中盛有0.1 mol/L稀硫酸，乙中盛有0.1 mol/L CuCl2溶液(两种溶液均足量)，装置如下图所示，下列说法不正确的是(　　)

A．甲为原电池，乙为电解池
B．甲为电解池，乙为原电池
C．当甲中产生0.1 mol气体时，乙中产生气体的物质的量为0.1 mol
D．一段时间后，甲中溶液的pH增大
6．下列有关电解应用的说法中错误的是(　　)
A．电解熔融Al2O3可得到金属铝
B．电解熔融NaCl或饱和NaCl溶液可制得单质钠
C．利用电解法可在铁表面镀上一层均匀光滑的银
D．利用电解原理可除去粗铜中的杂质得到高纯度的铜
7．500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)＝6.0 mol·L－1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4 L(标准状况)气体，假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是(　　)
A．原混合溶液中的c(K＋)为2 mol·L－1
B．上述电解过程中共转移6 mol电子
C．电解得到的Cu的物质的量为0.5 mol
D．电解后溶液中的c(H＋)为2 mol·L－1
8．用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的NH，模拟装置如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．阳极室溶液由无色变成棕黄色
B．阴极的电极反应式为：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
C．电解一段时间后，阴极室溶液中的pH升高
D．电解一段时间后，阴极室溶液中的溶质一定是(NH4)3PO4
9．用酸性氢氧燃料电池电解苦卤水(含Cl－、Br－、Na＋、Mg2＋)的装置如下图所示(a、b为石墨电极)。下列说法中正确的是(　　)

A．电池工作时，正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B．电解时，a极周围首先放电的是Br－而不是Cl－，说明当其他条件相同时，前者的还原性比后者的强
C．电解时，电子的流动路径：负极→外电路→阴极→溶液→阳极→正极
D．忽略能量损耗，当电池中消耗0.02 g H2时，b极周围会产生0.04 g H2
10．将如图所示实验装置的K闭合，下列判断正确的是(　　)

A．Cu电极上发生还原反应
B．电子沿Zn→a→b→Cu路径流动
C．片刻后甲池中c(SO)增大
D．片刻后可观察到滤纸b点变红色
11．在pH＝x的下列电解质溶液中插入两个惰性电极，电解一段时间后测得溶液的pH A．NaOH溶液 B．CuSO4溶液
C．KCl溶液 D．Na2SO4溶液
12．用如图所示的装置电解K2SO4溶液同时制备H2SO4和KOH溶液，Ⅱ中装入K2SO4溶液，下列有关分析正确的是(a、b是离子交换膜)(　　)

A．Ⅰ区生成H2SO4 B．a是阴离子交换膜
C．Ⅱ区中的K＋进入Ⅰ区 D．Ⅲ区溶液的pH会升高
13．某溶液中含有两种溶质NaCl和H2SO4，它们的物质的量之比为3∶1。用石墨作电极电解该混合溶液时，根据电极产物，可明显分为三个阶段。下列叙述不正确的是(　　)
A．阴极自始至终只逸出H2 B．阳极先逸出Cl2，后逸出O2
C．电解最后阶段为电解水 D．溶液pH不断增大，最后为7
14.按如图所示装置进行实验，下列描述正确的是(N装置中两个电极均为石墨棒)(　　)

A．C1上发生还原反应
B．M装置中SO移向Cu电极
C．工作一段时间后两个装置中溶液pH均变大
D．Cu电极与C2电极上的电极反应相同
15．臭氧是常见的强氧化剂，广泛用于水处理系统。制取臭氧的方法很多，其中高压放电法和电解纯水法原理分别如下图甲、乙所示，下列有关说法不正确的是 (　　)

A．高压放电法，反应的原理为3O22O3
B．高压放电出来的空气中，除含臭氧外还含有氮的氧化物
C．电解时，电极b周围发生的电极反应有3H2O－6e－===O3↑＋6H＋和2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
D．电解时，H＋由电极a经聚合固体电解质膜流向电极b
16．观察下图所示装置示意图，下列有关叙述正确的是(　　)

A．装置①中阳极上析出红色固体
B．装置②的待镀铁制品应与电源正极相连
C．装置③中外电路电子由a极流向b极
D．装置④的离子交换膜允许阳离子、阴离子、水分子自由通过
题号
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答案
















二、非选择题(本题包括4小题，共52分)
17．(12分)(1)如图1为电解精炼银的示意图，________(填“a”或“b”)极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体产生，则生成该气体的电极反应为
________________________________________________________________________。
　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　图1　　　　　　　　　　　　图2
(2)电化学降解NO的原理如图2所示。
①电源正极为____________(填“A”或“B”)，阴极反应为
________________________________________________________________________。
②若电解过程中转移了2 mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差(Δm左－Δm右)为________g。
18．(12分)如图所示，常温下通电5 min后，发现铜电极的质量增加，试回答：

(1)电源电极X的名称为______(填“正极”或“负极”)。
(2)电解池B中阳极的电极反应式是__________________________________________。
(3)若KCl溶液的体积是200 mL，则当铜电极的质量增加2.16 g时A中溶液的pH＝________(忽略电解前后溶液体积的变化)，若要使电解后的溶液恢复到与电解前完全相同的状态，则应加入________(填物质的种类及物质的量)。
(4)当铜、银两电极的质量差为2.16 g时，A中生成的气体最多为________ mol。
19．(14分)第三代混合动力车，可以用电动机、内燃机或二者结合推动车轮。汽车上坡或加速时，电动机提供推动力，降低汽油的消耗；在下坡时，电池处于充电状态。
(1)混合动力车目前一般使用镍氢电池，该电池中镍的化合物为正极，储氢金属(以M表示)为负极，碱液(主要为KOH)为电解质溶液。镍氢电池充放电原理如图1所示，其总反应方程式为H2＋2NiOOH2Ni(OH)2。根据所给信息判断，混合动力车上坡或加速时，乙电极周围溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)，该电极的电极反应式为
_________________________________________________________________________。

(2)Cu2O是一种半导体材料，可通过如图2所示的电解装置制取，电解总反应方程式为2Cu＋H2OCu2O＋H2↑，阴极的电极反应式是
________________________________________________________________________。
用镍氢电池作为电源进行电解，当电池中有1 mol H2被消耗时，Cu2O的理论产量为________g。
20．(14分)新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和O2，电解质为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如下图所示。

回答下列问题：
(1)甲烷燃料电池正极、负极的电极反应式分别为________________________________、
__________________________________________________________。
(2)闭合K开关后，a、b电极上均有气体产生，其中b电极上得到的是________，电解氯化钠溶液的总反应方程式为_________________________________________________
________________________________________________。
(3)若每个电池甲烷通入量为1 L(标准状况)，且反应完全，则理论上通过电解池的电量为________________________________________________________________________
(法拉第常数F＝9.65×104 C·mol－1，列式计算)，最多能产生的氯气体积为________L(标准状况)。
参考答案与解析
1．[导学号75940181]　解析：选D。从能量角度看，电解是将电能转化为化学能，故①正确，②错误。电解质溶液导电时，必然伴随着两个电极上氧化还原反应的发生，同时生成新物质，故③、⑤正确。某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解供给电能可以实现，故④正确，D项符合题意。
2．[导学号75940182]　解析：选B。阳极反应：Cu－2e－===Cu2＋，阴极反应：2H＋＋2e－===H2↑(起始)，随着电解的进行，阳极产生的Cu2＋浓度增大，在电场的作用下向阴极移动，由于Cu2＋的氧化性强于H＋的，因此Cu2＋也会在阴极放电生成单质铜。在整个电解过程中，起始时H＋的浓度不断减小，随后基本保持不变。
3．[导学号75940183]　解析：选D。粗铜提纯时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，A错误；电解时阴极发生还原反应，B错误；粗铜与电源正极相连，C错误；Ag、Pt失电子的能力比Cu的弱，沉积在电解槽底部形成阳极泥，D正确。
4．[导学号75940184]　解析：选B。该装置图为电解装置，模拟“人工树叶”，故为电能转化为化学能，A项错误；b极连接电源的正极，为阳极，在电解池中H＋为阳离子，向a极(阴极)区移动，B项正确；右侧H2O→O2发生的是氧化反应，每生成1 mol O2，转移4 mol电子，C3H8O中碳元素的化合价是－2，3CO2→C3H8O，转移18 mol电子，故生成1 mol O2消耗 2/3 mol CO2，C项错误；a电极发生的是还原反应：3CO2＋18H＋＋18e－===C3H8O＋5H2O，D项错误。
5．[导学号75940185]　解析：选B。构成甲装置的是活动性不同的两个电极、电解质溶液且两极形成了闭合回路，显然甲装置为原电池，且甲为乙的电解提供电能。电极反应分别如下：甲中2H＋＋2e－===H2↑(正极)，Fe－2e－===Fe2＋(负极)；乙中Cu2＋＋2e－===Cu(阴极)，2Cl－－2e－===Cl2↑(阳极)，综上，B错误。
6．[导学号75940186]　解析：选B。电解饱和NaCl溶液时无法制取单质钠，得到的是氢氧化钠溶液。
7．[导学号75940187]　解析：选A。根据阴、阳两极上转移电子数相同，则2n(Cu)＋2n(H2)＝4n(O2)，则n(Cu)＝×(1 mol×4－1 mol×2)＝1 mol，因此溶液中c(Cu2＋)＝＝2 mol·L－1，根据电荷守恒，2c(Cu2＋)＋c(K＋)＝c(NO)，则c(K＋)＝2 mol·L－1，A项正确，C项错误；根据阳极反应，产生 22.4 L O2，转移4 mol电子，B项错误；根据题意，阳极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极反应为Cu2＋＋2e－===Cu、2H＋＋2e－===H2↑，阳极消耗4 mol OH－，阴极消耗2 mol H＋，故电解后溶液中c(H＋)＝＝4 mol·L－1，D项错误。
8．[导学号75940188]　解析：选C。A.阳极是铁放电，生成二价铁，进入溶液为浅绿色，A项错误；B.阴极发生还原反应，应为得电子，B项错误；C.阴极氢离子放电，导致氢离子浓度降低，pH升高，C项正确；D.阴极室生成的物质可能是磷酸一氢根或磷酸二氢根，D项错误。
9．[导学号75940189]　解析：选B。因为是酸性环境，故电极反应中不能出现OH－，正确的正极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，A项错误；电解时，a极与原电池正极相连，为电解池的阳极，由于Br－的还原性比Cl－的强，因此Br－先放电，B项正确；在电解池内部，溶液通过阴、阳离子的定向移动而导电，C项错误；在整个闭合电路中，转移电子的物质的量相等，D项错误。
10．[导学号75940190]　解析：选A。K闭合时，Zn作负极，铜片作正极，构成原电池，使得a为阴极，b为阳极，电解饱和硫酸钠溶液，A正确。在电解池中电子不能流入电解质溶液中，B错误。甲池中硫酸根离子没有放电，所以其浓度不变，C错误。b为阳极，OH－放电，使得b附近溶液显酸性，不能使滤纸变红，D错误。
11．[导学号75940191]　解析：选B。电解NaOH、Na2SO4溶液的本质均是电解水，前者pH增大，后者pH不变，A、D错误；电解KCl溶液时有KOH生成，溶液pH增大，C错误；电解CuSO4溶液时有H2SO4生成，pH减小，B正确。
12．[导学号75940192]　解析：选C。Ⅰ区是阴极区，溶液中的H＋放电而被消耗，故Ⅰ区生成的是KOH；Ⅱ区中的K＋通过阳离子交换膜进入Ⅰ区，A、B错，C对；Ⅲ区生成H2SO4而使溶液pH下降，D错。
13．[导学号75940193]　解析：选D。由题意知，n(H＋)∶n(Cl－)＝2∶3，在阴极放电的是H＋，在阳极放电的是Cl－、OH－，Cl－先放电，OH－后放电。此反应开始在两极放电的是H＋、Cl－，相当于电解盐酸。H2SO4电离出的H＋全部放电后，在两极放电的是由水电离的H＋和剩余的Cl－，相当于电解NaCl溶液。Cl－全部放电后在两极放电的是由水电离出的H＋和OH－，相当于电解水，故A、B、C均正确。溶液pH的变化是不断增大，但最后溶液是NaOH和Na2SO4的混合溶液，pH大于7。
14．[导学号75940194]　解析：选D。M为原电池，N为电解池，Cu为正极，则C1为阳极，C1上发生氧化反应，A项错误；M装置中SO移向负极(Zn电极)，B项错误；M中总反应为Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，c(H＋)减小，pH变大，而N中总反应为2H2O2H2↑＋O2↑，c(H＋)增大，pH变小，C项错误；Cu电极为正极，H＋发生还原反应，C2电极为阴极，H＋发生还原反应，D项正确。
15．[导学号75940195]　解析：选D。高压放电法与闪电条件下氧气部分转化为臭氧类似，其反应的原理为3O22O3，因空气中还含有氮气，放电条件下，氮气也能与氧气反应，故有氮氧化物生成，A、B两项均正确；观察图乙电解法制臭氧，可发现有氢气放出，必由水还原生成，发生还原反应，故a为阴极；同理，由水生成氧气和臭氧，发生氧化反应，C项正确；因b为阳极，电解质中的阳离子移向阴极，故D项错误。
16．[导学号75940196]　解析：选C。装置①中阳极上Cl－放电，发生氧化反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，A错误；装置②待镀铁制品放电，发生还原反应Cu2＋＋2e－===Cu，与电源负极相连，B错误；装置④的离子交换膜只允许阳离子自由通过，D错误。
17．[导学号75940197]　解析：(1)电解精炼银时，粗银作阳极，与电源正极相连。b极产生的红棕色气体为NO2，电极反应为NO＋e－＋2H＋===NO2↑＋H2O。(2)①与直流电源B相连的电极上，NO变为N2，发生了还原反应，因此B是电源的负极，A是电源的正极。根据得失电子守恒和电荷守恒、元素守恒可写出阴极反应为2NO＋6H2O＋10e－===N2↑＋12OH－。②阳极反应为10H2O－20e－===20H＋＋5O2↑，阴极反应为4NO＋12H2O＋20e－===2N2↑＋24OH－。电解过程中，若转移20 mol电子，则阳极有20 mol H＋通过质子交换膜移向阴极，则阳极质量减少了20 mol×1 g/mol＋5 mol×32 g/mol＝180 g；阴极质量减少了2 mol×28 g/mol－20 g＝36 g。即当通过20 mol电子时，两极质量变化差Δm左－Δm右＝180 g－36 g＝144 g，显然，当转移2 mol电子时，膜两侧电解液的质量变化差为14.4 g。
答案：(1)a　NO＋2H＋＋e－===NO2↑＋H2O　(2)①A　2NO＋6H2O＋10e－===N2↑＋12OH－　②14.4
18．[导学号75940198]　解析：铜电极增重，说明铜是阴极，银是阳极，由此知X是负极，当铜电极上析出2.16 g (0.02 mol)Ag时，电路中有0.02 mol e－通过，A中生成的KOH为0.02 mol，由此可求出溶液的pH。为使溶液恢复到电解前的状态，应加入0.02 mol HCl。当铜银两电极质量差为2.16 g 时，表明铜电极上生成了0.01 mol Ag、银电极溶解了0.01 mol Ag，此时电路中有0.01 mol e－通过，A中生成的氢气、氯气共为0.01 mol。
答案：(1)负极　(2)Ag－e－===Ag＋
(3)13　0.02 mol HCl　(4)0.01
19．[导学号75940199]　解析：(1)混合动力车上坡或加速时需要动力，故反应为原电池放电反应，即乙电极为正极，发生反应NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－，故乙电极周围溶液的pH增大。(2)电解池的阴极发生还原反应，即2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。当电池中有1 mol H2被消耗时有2 mol电子转移，根据转移电子守恒可知Cu2O的理论产量为144 g。
答案：(1)增大　NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－
(2)2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－　144
20．[导学号75940200]　解析：(1)电池的总反应式为CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O，正极的电极反应式为2O2＋4H2O＋8e－===8OH－，负极的电极反应式可由总反应式减正极的电极反应式得到。(2)由题图可以看出前两个池为串联的电源，其中甲烷是还原剂，所在电极为负极，因而与之相连的b电极为阴极，产生的气体为H2。(3)1 mol甲烷氧化失去电子8 mol，电量为8×9.65×104C，因题中虽有两个燃料电池，但电子的传递只能用一个池的甲烷量计算，标准状况下，1 L CH4的物质的量为 mol，可求电量；甲烷失去的电子数是Cl－失去电子数的8倍，则得到标准状况下的氯气4 L(CH4～8Cl－～4Cl2)。
答案：(1)2O2＋4H2O＋8e－===8OH－　CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O
(2)H2　2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
(3)×8×9.65×104C·mol－1≈3.45×104C　4