人教版 (2019)选择性必修1第四章 化学反应与电能本单元综合与测试练习

这是一份人教版 (2019)选择性必修1第四章 化学反应与电能本单元综合与测试练习，共1页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

本章达标检测
(满分:100分;时间:90分钟)
一、选择题(本题共10小题,每小题2分,共20分,每小题只有一个选项符合题意)
1.(2020山东枣庄八中高二上期中)下列设备工作时,把化学能转化为电能的是 (　　)




A.硅太阳能电池
B.燃气灶
C.太阳能集热器
D.锂离子电池
2.(2020河北唐山高二上期末)下列示意图与化学用语表述内容不相符的是(水合离子用相应离子符号表示) (　　)
A

NaCl溶于水
NaCl Na++Cl-
B

铁的吸氧腐蚀原理
负极:Fe-2e- Fe2+
C

锌铜原电池构造和原理
总反应:Zn+Cu2+ Zn2++Cu
D

N2与O2反应能量变化
N2(g)+O2(g) 2NO(g)　
ΔH=-180 kJ·mol-1
3.(2021广东珠海第二中学期中)下列事实不能用原电池原理解释的是 (　　)
A.将镁粉、铁粉和食盐一块加到水中迅速反应放热
B.铁进行钝化处理后不易腐蚀
C.纯锌与稀硫酸反应时,滴入少量CuSO4溶液后反应速率加快
D.镀层破损后,镀锌铁比镀锡铁更耐用
4.(2020浙江慈溪六校高二上期中联考)锌铜原电池装置如图所示,其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过,下列有关叙述正确的是 (　　)

A.铜电极上发生氧化反应
B.电池工作一段时间后,甲池中的c(SO42-)减小
C.电池工作一段时间后,乙池溶液的总质量增大
D.阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动,保持溶液中电荷平衡
5.(2020河北石家庄六校高二上期中联考)银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源,它的充电和放电过程可以表示为2Ag+Zn(OH)2 Ag2O+Zn+H2O,在此电池放电时,正极上发生反应的物质是 (　　)
A.Ag　　　　　　 B.Zn(OH)2
C.Ag2O　　　　　　D.Zn
6.(2020辽宁大连高二上期中)科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池,利用细菌将有机物转化为氢气,氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电。电池正极反应为 (　　)
A.O2+4H++4e- 2H2O
B.H2-2e- 2H+
C.O2+2H2O+4e- 4OH-
D.H2-2e-+2OH- 2H2O
7.(2020山东日照一中高二上月考)下列关于金属腐蚀的说法正确的是 (　　)
A.金属在潮湿的空气中腐蚀的实质是M+nH2O M(OH)n+n2H2↑
B.金属的化学腐蚀的实质是M-ne- Mn+,该过程有电流产生
C.金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行
D.在潮湿的中性环境中,金属的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀
8.(2021福建福州高二检测)对下列各溶液进行电解,通电一段时间后,溶液颜色不会发生显著改变的是 (　　)
A.以铜为电极,电解1 mol·L-1 H2SO4溶液
B.以石墨为电极,电解1 mol·L-1 KBr溶液(阴、阳两极之间用阳离子交换膜隔开)
C.以石墨为电极,电解含酚酞的饱和食盐水
D.以铜为电极,电解CuSO4溶液
9.(2021山东新高考联盟联考)下列装置都与电化学有关,有关叙述中正确的是 (　　)

图1　碱性锌锰干电池

图2　铁钥匙上镀铜

图3　锌铜原电池

图4　金属防护
A.图1装置中,MnO2起催化作用
B.图2装置中,铁钥匙应与电源正极相连
C.图3所示电池在工作过程中,盐桥中K+移向硫酸锌溶液
D.图4装置中,K与M或N连接,都能保护Fe电极
10.(2020山东青岛黄岛高二上期中)2019年诺贝尔化学奖颁给在锂离子电池发展史上作出杰出贡献的三位科学家。某锂离子电池放电时电池的总反应可以表示为Li1-xCoO2+LixC6 LiCoO2+C6。下列说法不正确的是 (　　)
A.放电时Li+由电池的负极向正极移动
B.放电时,正极的电极反应为LixC6-6e- xLi++C6
C.充电时阳极的电极反应为LiCoO2-xe- Li1-xCoO2+xLi+
D.在整个充放电过程中,至少存在三种形式的能量转化

二、选择题(本题共5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题意,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
11.(2020江苏南通高二上第一次质检)下列有关说法正确的是 (　　)
A.工业上用石墨电极电解熔融Al2O3冶炼金属铝时,阳极因被氧气氧化需定期更换
B.可用牺牲阳极法来减缓海轮外壳的腐蚀
C.氯碱工业中,产生44.8 L Cl2,反应中转移的电子数为2×6.02×1023个
D.粗锌与稀H2SO4反应产生氢气的速率比纯锌快,是因为粗锌的还原性比纯锌强
12.[2021福建八县(市)一中期中联考]高铁电池是一种新型可充电电池,电解质溶液为KOH溶液,放电时的总反应为3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH。下列叙述正确的是 (　　)
A.放电时,负极反应式为3Zn-6e-+6OH- 3Zn(OH)2
B.放电时,正极区溶液的pH减小
C.充电时,每转移3 mol电子,阳极有1 mol Fe(OH)3被还原
D.充电时,电池的锌电极接电源的正极
13.(2020江西吉安重点中学高二上第一次联考)工业上可利用如图所示电解装置吸收和转化SO2(A、B均为惰性电极),下列说法正确的是 (深度解析)

A.B极为电解池的阴极
B.B极区吸收5 mol SO2,则A极区生成2.5 mol S2O42-
C.B极区电解液为稀硫酸,电解一段时间后硫酸浓度增大
D.A极的电极反应为2SO32--2e-+4H+ S2O42-+2H2O
14.(2020山东济宁高二上期末)NaClO2(亚氯酸钠)是常用的消毒剂和漂白剂,工业上可采用电解法制备,工作原理如图所示。下列叙述正确的是 (　　)

A.若直流电源为铅酸蓄电池,则b极为PbO2
B.阳极反应为ClO2+e- ClO2-
C.交换膜左侧NaOH的物质的量不变,气体X为Cl2
D.制备18.1 g NaClO2时理论上有0.2 mol Na+由交换膜左侧向右侧迁移
15.如图所示装置中,X是铁,Y是石墨电极,a是硫酸钠溶液,实验开始前,在U形管的两边同时各滴入几滴酚酞试液,下列叙述正确的是 (　　)

A.闭合K1,断开K2,X极放出H2
B.闭合K1,断开K2,Y极为阳极
C.闭合K2,断开K1,Y极的电极反应为O2+2H2O+4e- 4OH-
D.闭合K2,断开K1,工作一段时间后,X电极附近显红色
三、非选择题(本题共5小题,共60分)
16.(14分)(2020福建师大附中高二上期中)能源的开发和利用是一个世界性的话题,充分利用能量、开发新能源为人类服务是广大科技工作者不懈努力的目标。
(1)如图所示,Fe-Cu-CuSO4溶液组成原电池:Cu电极是　　　　(填“正”或“负”)极,其电极反应为　　　　　　　　　;电子由　　　　(填“Fe”或“Cu”)极流出。 

(2)利用(1)中图的电极和电解质溶液,在增加电源后可以实现电能转化为化学能,Fe接入电源负极,Cu接入电源正极,电解过程中电极质量增加的是　　　(填“Fe”或“Cu”),Fe的腐蚀速度比正常在空气中的腐蚀速度　　　　(填“快”或“慢”),溶液中c(Cu2+)　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。 
(3)利用氢气与氧气的燃烧反应2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)　ΔH=-571.6 kJ·mol-1,作为燃料电池的反应原理,填充H2的电极是　　　　(填“正”或“负”)极;当有11.2 L(折算成标准状况下的体积)H2完全燃烧,会放出　　　　kJ热量;如果2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)　ΔH=-a kJ·mol-1,则a　　　571.6(填“>”“<”或“=”)。 
17.(12分)(2020安徽宿州十三校高二上期中)某学生利用下面实验装置探究盐桥式原电池的工作原理。按照实验步骤依次回答下列问题:

(1)铜为　　　　极,导线中电子流向为　　　　(用a、b表示)。 
(2)若装置中铜电极的质量增加3.2 g,则导线中转移电子的数目为　　　　(用NA表示阿伏加德罗常数的值)。 
(3)装置的盐桥中除添加琼胶外,还要添加KCl的饱和溶液,电池工作时,对盐桥中的K+、Cl-的移动方向的表述正确的是　　　　。 
A.盐桥中的K+向右侧烧杯移动、Cl-向左侧烧杯移动
B.盐桥中的K+向左侧烧杯移动、Cl-向右侧烧杯移动
C.盐桥中的K+、Cl-几乎都不移动
(4)若将反应2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+设计成原电池,其正极反应是　　　　　　　　。 
(5)设计一个电化学装置,实现反应:Cu+H2SO4(稀) CuSO4+H2↑,请在下面方框内画出这个电化学装置图。





18.(12分)(2020安徽师大附中高二上期中)Ⅰ.氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。如图是离子交换膜法电解食盐水的示意图,图中的离子交换膜只允许阳离子通过。

回答下列问题:
(1)写出电解饱和食盐水的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　 
　　　　　　　　　　。 
(2)离子交换膜的作用为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)精制饱和食盐水从图中　　　　位置补充,氢氧化钠溶液从图中　　　　位置流出。(选填“a”“b”“c”或“d”) 
Ⅱ.KClO3可以和草酸(H2C2O4)、硫酸反应生成高效的消毒杀菌剂ClO2,还生成CO2和KHSO4等物质。写出该反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 
　　　　　　　　　　　　　　　。 
19.(14分)(2021广东珠海第二中学期中)Ⅰ.某研究性学习小组为探究Fe3+与Ag的反应,进行如下实验:按下图连接装置并加入药品(盐桥中的物质不参与反应)。

(1)K闭合时,指针向左偏转,石墨作　　　　(填“正极”或“负极”);石墨电极上的电极反应式为　　　　　　　　　　　　。 
(2)一段时间后指针归零,向左侧U形管中滴加几滴FeCl2浓溶液,发现指针向右偏转,写出此时银电极的反应式:　　　　　　　　　　　　。 
(3)结合上述实验分析,写出Fe3+和Ag反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　。 
Ⅱ.某小组同学设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氧气、氢气、硫酸和氢氧化钾。

(1)X极与电源的　　　　(填“正”或“负”)极相连,氢气从　　　　(填“A”“B”“C”或“D”)口导出。 
(2)离子交换膜只允许一类离子通过,则M为　　　(填“阴离子”或“阳离子”)交换膜。 
(3)若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池(石墨为电极),则电池负极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　。 
20.(8分)(2020山东师大附中高二上期中)在如图所示的装置中,试管A、B中的电极为多孔的惰性电极;C、D为两个铂夹,夹在被Na2SO4溶液浸湿的滤纸条上,滤纸条的中部滴有一滴KMnO4液滴;电源有a、b两极。若在A、B中充满0.01 mol/L的KOH溶液后倒立于装有同浓度的KOH溶液的水槽中,断开K1,闭合K2、K3,通直流电,实验现象如图所示:

回答下列问题:
(1)断开K1,闭合K2、K3,通直流电,试管B中产生的气体为　　　　(填化学式)。 
(2)在Na2SO4溶液浸湿的滤纸条中部的KMnO4液滴处现象为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)断开K1,闭合K2、K3,通直流电较长一段时间后,KOH溶液的浓度　　　　(填“变大”“变小”或“不变”)。 
(4)电解一段时间后,A、B中均有气体包围电极。此时切断K2、K3,闭合K1,检流计有指数,此时该装置A试管中电极上发生的反应为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
答案全解全析
1.D　硅太阳能电池是将太阳能转化为电能,A错误;燃气灶是将化学能转化为热能的装置,B错误;太阳能集热器是将太阳能转化为热能,C错误;锂离子电池是将化学能转化为电能,D正确。
2.D　氯化钠溶于水后电离出Na+和Cl-,故电离方程式为NaCl Na++Cl-,A正确;铁的吸氧腐蚀中负极上铁放电变为Fe2+,故电极反应为Fe-2e- Fe2+,B正确;锌铜原电池中锌在负极上失电子,Cu2+在正极上得电子,故总反应为Zn+Cu2+ Zn2++Cu,C正确;反应的ΔH=反应物的键能之和-生成物的键能之和=946 kJ·mol-1+498 kJ·mol-1-632 kJ·mol-1×2=+180 kJ·mol-1,D错误。
3.B　铁进行钝化处理后,表面会形成一层致密的金属氧化膜,保护内部金属不被腐蚀,不能用原电池原理解释,B错误。
4.C　由题图可知,该原电池反应为Zn+Cu2+ Zn2++Cu,Zn为负极,发生氧化反应,Cu为正极,发生还原反应,A错误;阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过,故两池中c(SO42-)不变,B错误;乙池中发生反应:Cu2++2e- Cu,甲池中的Zn2+通过阳离子交换膜进入乙池,以保持溶液电荷守恒,进入乙池的Zn2+与放电的Cu2+的物质的量相等,而Zn的摩尔质量大于Cu,故乙池溶液总质量增大,C正确;阴离子不能通过阳离子交换膜,D错误。
5.C　放电时,正极上发生还原反应,发生反应的物质是Ag2O。
6.A　该酸性燃料电池中,负极上氢气失电子生成氢离子,正极上氧气得电子和氢离子反应生成水,负极反应为H2-2e- 2H+,正极反应为O2+4H++4e- 2H2O。
7.D　金属在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀,正极上氧气得电子发生还原反应,所以没有氢气生成,A错误;金属的化学腐蚀实质是M-ne- Mn+,是金属直接和氧化剂反应的过程,该过程中没有电流产生,B错误;金属的化学腐蚀在酸性和碱性条件下均有可能进行,C错误;在潮湿的中性环境中,负极上金属失电子被腐蚀,正极上氧气得电子,即金属的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀,D正确。
8.D　铜作阳极,铜失电子生成铜离子,使溶液呈蓝色,溶液颜色发生变化,A不符合题意;以石墨为电极,电解溴化钾溶液过程中生成溴单质,溴溶于水,溶液呈橙色,溶液颜色发生变化,B不符合题意;以石墨为电极,电解含酚酞的饱和食盐水,阴极上水电离出的氢离子得到电子生成氢气,附近溶液中氢氧根离子浓度增大,溶液变红,溶液颜色发生变化,C不符合题意;以铜为电极,电解CuSO4溶液,铜作阳极,铜失电子生成铜离子,阴极铜离子得电子生成铜单质,相当于电镀,溶液浓度不变,溶液颜色无明显改变,D符合题意。
9.D　图1装置中,在正极MnO2得电子与水反应生成MnO(OH)和OH-,电极反应式为2MnO2+2e-+2H2O 2MnO(OH)+2OH-,A错误;图2装置中,铁钥匙上镀铜,溶液中的Cu2+应在铁钥匙上得电子,生成Cu附着在铁钥匙表面,所以铁钥匙应与电源负极相连,B错误;图3所示电池在工作过程中,锌电极失电子生成Zn2+进入溶液,所以盐桥中Cl-应移向硫酸锌溶液,C错误;图4装置中,K与M连接时Fe作阴极,K与N连接时Fe作正极,都能保护Fe电极,D正确。
10.B　放电时LixC6为负极失e-,生成C6和Li+,溶液中Li+从负极移向正极,A正确;正极的电极反应为Li1-xCoO2+xLi++xe- LiCoO2,B错误;充电时阴极的电极反应为C6+xLi++xe- LixC6,阳极发生氧化反应,电极反应为LiCoO2-xe- Li1-xCoO2+xLi+,C正确;原电池和电解池中,存在电能和化学能之间的相互转化,化学能转化为热能等,D正确。
11.AB　石墨作电极电解熔融氧化铝,阳极上电极反应为2O2--4e- O2↑,在冶炼过程中,阳极材料碳被氧气氧化,反应为C+O2 CO2或2C+O2 2CO,所以阳极需定期更换,A正确;牺牲阳极法可保护海轮外壳,减缓海轮外壳的腐蚀,B正确;氯气所处的状况不明确,故其物质的量无法计算,C错误;粗锌中的杂质和锌形成原电池,加快了反应速率,D错误。
12.A　放电时,Zn失去电子,电极反应式为3Zn-6e-+6OH- 3Zn(OH)2,A正确;放电时,正极反应式为FeO42-+4H2O+3e- Fe(OH)3+5OH-,正极区溶液pH增大,B错误;充电时,阳极Fe(OH)3转化为FeO42-,电极反应式为Fe(OH)3-3e-+5OH- FeO42-+4H2O,每转移3 mol电子,阳极有1 mol Fe(OH)3被氧化,C错误;充电时,锌电极与电源的负极相连,D错误。
13.C　A极处加入SO32-,产生S2O42-,硫元素化合价降低,发生还原反应,则A极为电解池阴极,B极为电解池阳极,A错误;B极区吸收5 mol SO2,生成H2SO4,硫元素化合价升高2价,转移电子5 mol×2=10 mol,根据得失电子守恒,则阴极也转移10 mol电子,2SO32-~S2O42-~2e-,则A极区生成5 mol S2O42-,B错误;B极区电解液为稀硫酸,电解过程中SO2转化为H2SO4,则电解一段时间后硫酸浓度增大,C正确;A极处加入SO32-,产生S2O42-,电解过程中硫元素化合价降低,则A极的电极反应为2SO32-+2e-+4H+ S2O42-+2H2O,D错误。
规律方法
明确目标套原理,紧扣类型写反应。

14.AC　二氧化氯转化为NaClO2(亚氯酸钠)发生还原反应,应该发生在阴极,电解池的阴极与原电池的负极相连,所以a是负极,b是正极,若直流电源为铅酸蓄电池,则b极应该是PbO2,A正确;阳极反应为2Cl--2e- Cl2↑,则气体X为Cl2,阴极反应为ClO2+e- ClO2-,所以NaOH不参与电极反应,其物质的量不变,B错误、C正确;Na+由交换膜右侧向左侧迁移,D错误。
15.D　闭合K1,断开K2,此时装置为原电池,铁为负极,石墨为正极,发生铁的吸氧腐蚀,X极反应为Fe-2e- Fe2+,无氢气放出,A、B错误;闭合K2,断开K1,此时装置为电解池,X为阴极,电极反应为4H2O+4e- 2H2↑+4OH-,OH-使滴入的酚酞变红,Y为阳极,电极反应为2H2O-4e- 4H++O2↑,C错误,D正确。
16.答案　(1)正　Cu2++2e- Cu　Fe
(2)Fe　慢　不变
(3)负　142.9　<
解析　(1)Fe-Cu-CuSO4溶液组成的原电池中,Fe比Cu活泼,发生氧化反应,所以Fe作负极,Cu作正极,Cu电极反应为Cu2++2e- Cu,电池工作时,电子由负极Fe流出经过导线流向正极Cu。
(2)电解池中Fe作阴极,Cu作阳极,CuSO4溶液为电解质溶液,装置为Fe上镀Cu的电镀池,由于Fe作阴极,所以Fe的腐蚀速度减慢,电极反应为Cu2++2e- Cu,析出的Cu附在Fe上,导致Fe电极质量增加,由于阳极生成Cu2+的物质的量等于阴极消耗Cu2+的物质的量,所以溶液中c(Cu2+)不变。
(3)氢氧燃料电池中H2发生氧化反应,通入氢气的电极为负极;由热化学方程式2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)　ΔH=-571.6 kJ·mol-1可知,燃烧2 mol H2时,放热571.6 kJ,所以燃烧11.2 L(标准状况)即11.2 L22.4 L/mol=0.5 mol H2时,放出热量142.9 kJ;①2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)　ΔH=-571.6 kJ·mol-1,②2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)　ΔH=-a kJ·mol-1,由②-①得2H2O(l) 2H2O(g)　ΔH=(-a+571.6)kJ·mol-1>0,即a<571.6。
17.答案　(1)正　a→b　(2)0.1NA　(3)A
(4)Fe3++e- Fe2+
(5)
解析　(1)Zn能与硫酸铜反应,Zn为负极、Cu为正极。电子由负极流出,经导线流入正极,导线中电子流向为a→b。
(2)铜电极反应为Cu2++2e- Cu,生成Cu物质的量为3.2 g÷64 g/mol=0.05 mol,故转移电子为0.05 mol×2=0.1 mol,即转移电子的数目为0.1NA。
(3)原电池中阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,盐桥中的K+向右侧烧杯移动、Cl-向左侧烧杯移动。
(4)正极发生还原反应,Fe3+在正极得电子生成Fe2+,电极反应为Fe3++e- Fe2+。
(5)要实现Cu+H2SO4(稀) CuSO4+H2↑,应设计成电解池,铜为阳极,石墨为阴极,稀硫酸为电解质溶液,装置图为。
18.答案　Ⅰ.(1)2Cl-+2H2O 2OH-+H2↑+Cl2↑
(2)防止阳极生成的氯气与阴极生成的氢氧化钠反应而使产品不纯　防止阳极生成的氯气与阴极生成的氢气遇火反应而引发安全事故
(3)a　d
Ⅱ.2KClO3+H2C2O4+2H2SO4 2ClO2↑+2CO2↑+2KHSO4+2H2O
解析　Ⅰ.(1)电解精制饱和食盐水生成氯气、氢气、烧碱。
(2)离子交换膜只允许阳离子通过,阴离子和气体不能通过。
(3)电解饱和食盐水时阳极发生的反应为2Cl--2e- Cl2↑,阴极为2H2O+2e-
H2↑+2OH-;H2、NaOH在阴极生成,NaOH溶液的出口为d,Cl2在阳极生成,精制饱和食盐水从a口进入。
Ⅱ.KClO3和草酸(H2C2O4)在酸性条件下反应生成ClO2、CO2和KHSO4,发生氧化还原反应,结合质量守恒可书写化学方程式。
19.答案　Ⅰ.(1)正极　Fe3++e- Fe2+　
(2)Ag++e- Ag
(3)Ag+Fe3+ Ag++Fe2+
Ⅱ.(1)正　C　(2)阴离子　(3)H2-2e-+2OH- 2H2O
解析　Ⅰ.(1)K闭合时,指针向左偏转,石墨作正极,电极反应式为Fe3++e- Fe2+。
(2)一段时间后指针归零,向左侧U形管中滴加几滴FeCl2浓溶液,发现指针向右偏转,则此时Ag为正极,银电极的反应式为Ag++e- Ag。
(3)结合(1)(2)实验可知,Fe3+和Ag的反应为可逆反应,Fe3+和Ag反应的离子方程式为Ag+Fe3+ Ag++Fe2+。
Ⅱ.(1)由整体分析可知,X极与电源的正极相连,氢气从C口导出。
(2)由整体分析可知,M为阴离子交换膜。
(3)氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池(石墨为电极)的负极反应式为H2-2e-+2OH- 2H2O。
20.答案　(1)H2　(2)紫色向D极方向移动
(3)变大
(4)O2+2H2O+4e- 4OH-
解析　断开K1,闭合K2、K3,通直流电,A、B,C、D处是电解原理的应用,依据A、B中气体体积变化分析,电解的是水,A端产生的是氧气,为电解池的阳极,B端产生的是氢气,为电解池的阴极,则a为电源的负极,b为电源正极。
(1)断开K1,闭合K2、K3,通直流电,试管B中产生的气体为氢气。
(2)浸有硫酸钠溶液的滤纸和电极C、D与电源构成了电解池,因为a是负极,b是正极,所以C是阴极,D是阳极,电解质溶液中的钾离子向阴极移动,高锰酸根离子向阳极移动,则紫色向D极方向移动。
(3)电解KOH溶液时,实际上是电解水,KOH不参加反应,所以KOH的物质的量不变,水的量减少,导致KOH溶液的浓度增大。
(4)A、B中均有气体包围电极,此时切断K2、K3,闭合K1,检流计有指数,说明构成原电池,有氢气的电极是负极,有氧气的电极是正极,正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子。