高中苏教版 (2019)专题1 化学反应与能量第二单元 化学能与电能的转化课后测评

这是一份高中苏教版 (2019)专题1 化学反应与能量第二单元 化学能与电能的转化课后测评，共10页。


A．甲烧杯中a极最多可析出铜0.64g
B．甲烧杯中b极电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
C．乙烧杯中滴入酚酞溶液，d极附近溶液变红
D.乙烧杯中c极电极反应式为4H＋＋4e－===2H2↑
2．用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，再加入一定量的另一种物质(括号内物质)，能够使溶液恢复到原来的成分和浓度的是( )
A．CuCl2(CuSO4) B．NaOH(NaOH)
C．NaCl(HCl) D．CuSO4[Cu(OH)2]
3．普通电解精炼铜的方法所制备的铜中仍含有杂质，利用如图所示的双膜(阴离子交换膜和过滤膜)电解装置可制备高纯度的Cu。下列有关叙述正确的是( )
A．电极a为粗铜，电极b为精铜
B．甲膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区
C．乙膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区
D．当电路中通过1ml电子时，可生成32g精铜
4．用电解法测定某工业废气中CO的浓度，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是( )
A．b为直流电源的负极，与之相连的电极是阴极
B．阳极的电极反应式为CO＋H2O－2e－===CO2＋2H＋
C．H＋向阴极移动
D．理论上每消耗11.2LO2，转移2ml电子
5．工业上电解硫酸钠溶液联合生产硫酸和烧碱溶液的装置如图所示，其中阴极和阳极均为惰性电极。测得同温同压下，气体甲与气体乙的体积比约为2∶1，下列说法正确的是( )
A．b电极反应式：2H2O＋4e－===O2↑＋4H＋
B．离子交换膜d为阴离子交换膜
C．丙为硫酸，丁为氢氧化钠
D．a电极连接直流电源的正极作阳极
6．肼(分子式N2H4，又称联氨)具有可燃性，可用于燃料电池的燃料。由下图的信息可知下列叙述不正确的是( )
A．甲为原电池，乙为电解池
B．b电极反应式为O2＋4e－===2O2－
C．d电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu
D．c电极质量变化128g，则理论上消耗标准状况下的空气112L
7．2018年5月美国研究人员成功实现在常温常压下用氮气和水生产氨，原理如图所示：
下列说法正确的是( )
A．图中能量转化方式只有2种
B．H＋向a极区移动
C.b极发生的电极反应为N2＋6H＋＋6e－===2NH3
D．a极上每产生22.4LO2流过电极的电子数一定为4×6.02×1023
8．某粗铜产品中含有Zn、Ag、Au等杂质，如图所示，用CH3OH碱性燃料电池电解硫酸铜溶液，闭合开关S进行电解。下列说法中不正确的是( )
A．左池负极反应式为CH3OH－6e－＋8OH－===CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ＋6H2O
B．通电一段时间后，Ag、Au杂质金属沉积在电解槽底部
C．若粗铜电极质量减少6.4g，则纯铜电极质量增加大于6.4g
D．电解过程中右池纯铜和粗铜分别为阴极和阳极
9．以Fe3＋/Fe2＋作为氧化还原介质，可以在低电位条件下电解HCl制取Cl2，其原理如图所示，下列说法正确的是( )
A．X极上的电势比Y极上的低
B．H＋向Y极迁移，X极周围溶液pH升高
C．X极上发生反应：2H2O＋4e－===4H＋＋O2↑
D．电解总反应为4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O
10．亚磷酸与足量的NaOH溶液反应生成Na2HPO3。电解Na2HPO3溶液可制备亚磷酸，装置如图所示。下列说法正确的是( )
A．亚磷酸化学式为H3PO3，是一种三元弱酸
B．a为电源负极，石墨为电解池阴极，发生还原反应
C．Na＋通过阳膜由乙池进入原料室，H＋通过阳膜由甲池进入产品室
D．甲池产生2.24L(标准状况)气体时转移0.4ml电子
11．25℃时，用石墨电极电解·L－1CuSO4溶液。5min后，在一个石墨电极上有6.4gCu生成。试回答下列问题：
(1)发生氧化反应的是________极，电极反应为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)若电解后溶液的体积不变，则电解后溶液的pH为________。
(3)若将溶液恢复到与电解前一样，则需加入________ml的________。
(4)若用等质量的两块铜片代替石墨作电极，当析出6.4gCu时，两铜片的质量相差________g，电解液的pH________(填“变小”“变大”或“不变”)。
12.
如图为电解装置，X、Y为电极材料，a为电解质溶液。
(1)若a为含有酚酞的KCl溶液，X为Fe，Y为石墨，电解一段时间后：X电极附近可观察到的实验现象是__________________________________，写出Y电极的电极反应式________________________________________________________________________。
(2)若要实现Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑，则Y电极材料是________，写出X电极的电极反应式________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)若要利用该装置在铁制品表面镀上一层银，则a为________，反应前两电极的质量相等，反应后两电极质量相差2.16g，则该过程理论上通过电流表的电子数为________________。
(4)X、Y均为惰性电极，a为NaOH溶液，电解一段时间后，溶液的pH________(填“增大”“不变”或“减小”)，若要使溶液恢复原来的状态，可往溶液中加入________。
13．如图所示，某同学设计了一个燃料电池并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。请按要求回答相关问题：
(1)甲烷燃料电池负极反应式是________________________________________________________________________。
(2)石墨(C)极的电极反应式为________________________________________________________________________。
(3)若在标准状况下，甲装置中有2.24L氧气参加反应，则乙装置中铁极上生成的气体体积为________L；丙装置中阴极析出铜的质量为________g。
(4)某同学利用甲烷燃料电池设计电解法制取漂白液或Fe(OH)2的实验装置(如图所示)。若用于制漂白液，a为电池的________极，电解质溶液最好用________。
若用于制Fe(OH)2，使用硫酸钠溶液作电解质溶液，阳极选用________作电极。
课时作业6 电解池的工作原理及应用
1．解析：a极接电池正极，为阳极，发生氧化反应生成O2，A项错误；b极接电池负极，为阴极，发生还原反应生成Cu，B项错误；d极接电池负极，为阴极，发生还原反应2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，产物有OH－，滴加酚酞溶液，d极附近溶液变红，C项正确；c极接电池正极，为阳极，发生氧化反应生成Cl2，D项错误。
答案：C
2．解析：A中电解CuCl2溶液时，损失了Cu和Cl两种元素，加入CuSO4不能弥补Cl－，而且多了SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ，错误；B中电解NaOH溶液的实质是电解水，故应加入适量水才能复原，错误；C中电解NaCl溶液时NaOH仍留在原溶液中，H2、Cl2逸出，则损失了H、Cl两种元素，且物质的量之比是1∶1，故应通入适量HCl气体，正确；D中电解CuSO4溶液的方程式为2CuSO4＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2Cu＋2H2SO4＋O2↑，脱离反应体系的物质是“2Cu和O2”，相当于“2CuO”，故应加入适量CuO或CuCO3才能复原，错误。
答案：C
3．解析：电解精炼铜中，粗铜做阳极，接电源正极，因此电极a为精铜，电极b为粗铜，A项错误；甲膜为阴离子交换膜，防止阳极溶解的杂质阳离子进入阴极区，同时NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 可穿过该膜，平衡阳极区电荷，B项错误；乙膜为过滤膜，可对阳极区的阳极泥及漂浮物进行过滤，C项错误；阴极只有Cu2＋放电，转移1ml电子时，生成0.5mlCu，因此生成精铜的质量为0.5ml×64g/ml＝32g，D项正确。
答案：D
4．解析：根据工作原理图可知，连接b的一端发生O2被还原生成H2O的反应，为电解池的阴极，连接直流电源的负极，A项正确；阳极发生氧化反应，由电解装置工作原理图可知，反应物为CO，生成物为CO2，B项正确；电解装置的电解质溶液中，阳离子移向阴极，C项正确；未说明O2是否为标准状况下的，无法计算，D项错误。
答案：D
5．解析：根据气体甲与气体乙的体积比约为2∶1可知，气体甲为氢气，气体乙为氧气，b电极为阳极，电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，故A错误；电解池中，阴离子向阳极移动，则离子交换膜d为阴离子交换膜，故B正确；SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 移向阳极室，阳极室得到硫酸，H＋在阴极上放电，电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，同时Na＋也移向阴极室，则在阴极室得到氢氧化钠，所以产物丁为硫酸，产物丙为氢氧化钠，故C错误；根据上述分析，a电极是阴极，与直流电源负极相连，故D错误。
答案：B
6．解析：由图示信息可知甲为乙的电解提供能量，A项正确；水溶液中不可能存在O2－离子，b电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B项错误；燃料电池中燃料一般为负极，d电极与负极相连，发生还原反应，生成Cu，C项正确；铜电极质量变化128g，其物质的量为2ml，故转移4ml电子，由N2H4(l)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)可知转移4ml电子时，参与反应的O2为1ml，则消耗空气为1ml/20%＝5ml，标准状况下为112L，D项正确。
答案：B
7．解析：原理图中存在的能量转化方式有风能转化为电能，太阳能转化为电能，电能转化为化学能，A项错误；生成O2的a极为阳极，电解装置中，阳离子向阴极移动，即H＋移向b极，B项错误；b极为阴极，N2在酸性条件下被还原为NH3，故电极反应为N2＋6H＋＋6e－===2NH3，C项正确；a极上的电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，每产生标准状况下22.4LO2流过电极的电子数一定为4×6.02×1023，但题中未说明是标准状况，D项错误。
答案：C
8．解析：左池为原电池，负极发生氧化反应，甲醇失去电子在碱性条件下生成CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 和H2O，负极反应式为CH3OH－6e－＋8OH－===CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ＋6H2O，故A正确；通电一段时间后，不如Cu活泼的Ag、Au杂质金属不能被氧化，沉积在电解槽底部形成阳极泥，故B正确；比Cu活泼的杂质金属Zn优先于Cu被氧化，Zn的相对原子质量比Cu大，转移电子数相同时，若粗铜电极质量减少6.4g，则纯铜电极质量增加小于6.4g，故C错误；电解精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，故D正确。
答案：C
9．解析：根据装置图中Y极上HCl失去电子被氧化生成Cl2可知，Y极为电解池的阳极，与电源正极相连接，则X极为电解池的阴极，与电源负极相连接，所以Y极上的电势比X极上的高，A正确；电解池中阳离子向阴极移动，Y极为电解池的阳极，X极为电解池的阴极，故H＋向X极迁移，X极周围溶液酸性增强，pH减小，B错误；由题图可知，X极上发生得电子的还原反应，电极反应式为Fe3＋＋e－===Fe2＋，C错误；电解时，阳极反应式为2HCl－2e－===2H＋＋Cl2↑，阴极反应式为Fe3＋＋e－===Fe2＋，生成的Fe2＋与O2反应生成Fe3＋，4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O是Fe2＋转化为Fe3＋的反应，不是电解总反应，D错误。
答案：A
10．解析：由亚磷酸与足量的NaOH溶液反应生成Na2HPO3，可知亚磷酸为二元酸，A项错误；石墨为惰性电极，作阳极，连接电源正极，B项错误；不锈钢为阴极，H＋放电，Na＋由原料室通过阳膜进入乙池，C项错误；石墨为阳极，OH－放电，产生O2，若生成标准状况下2.24L(0.1ml)O2，则转移0.4ml电子，D项正确。
答案：D
11．解析：(1)n(CuSO4)＝2.0L×0.5ml·L－1＝1.0ml，而在阴极析出的Cu的物质的量为eq \f(6.4g,64g·ml－1)＝0.1ml，故CuSO4未完全电解，阳极发生氧化反应，电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。
(2)总反应：
2CuSO4 ＋ 2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2Cu ＋ O2↑ ＋ 2H2SO4
2 2 2 1 2
0．1ml 0.1ml 0.1ml 0.05ml 0.1ml
所以电解后c(H＋)＝eq \f(0.1ml×2,2.0L)＝0.1ml·L－1，pH＝－lg0.1＝1。
(3)电解后生成的0.1mlCu和0.05mlO2脱离该体系，相当于0.1mlCuO，因此若将溶液复原，则应加入0.1mlCuO。
(4)此时为电镀池，阳极反应为Cu－2e－===Cu2＋，阴极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，因此若阴极上析出6.4g铜，则阳极溶解6.4g铜，电解后两铜片质量差为6.4g＋6.4g＝12.8g，而电解液的pH不变。
答案：(1)阳 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
(2)1 (3)0.1 CuO (4)12.8 不变
12．解析：(1)若a为含有酚酞的KCl溶液，X为Fe，Y为石墨。X电极上氢离子得到电子生成氢气，电极附近溶液中氢氧根离子浓度增大，遇酚酞变红色；Y电极上氯离子失电子生成氯气，电极反应是2Cl－－2e－===Cl2↑。(2)要实现Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑，需要利用电解原理，Y电极应是铜作阳极，X电极上是氢离子得到电子生成氢气，阴极电极反应2H＋＋2e－===H2↑。(3)利用该装置在铁制品表面镀上一层银，银作阳极Y，铁作阴极X，含银离子的电解质溶液硝酸银溶液进行电解，阳极电极反应和电子守恒计算电子转移数，反应前两电极的质量相等，反应后两电极质量相差2.16g，依据电子守恒可知，阳极质量减小与阴极质量增加的质量相同。阴极析出银的质量＝阳极溶解减小的银的质量＝1.08g，析出银的物质的量＝eq \f(1.08g,108g·ml－1)＝0.01ml，则该过程理论上通过电流表的电子数为0.01NA或6.02×1021。(4)X、Y均为惰性电极，a为NaOH溶液，实质是电解水，溶液浓度增大，溶液pH增大；氢氧根离子在阳极上失电子发生氧化反应，氢离子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气，故应加入水恢复溶液浓度。
答案：(1)电极表面产生气体，附近溶液变红
2Cl－－2e－===Cl2↑
(2)Cu 2H＋＋2e－===H2↑
(3)AgNO3溶液 0.01NA(或6.02×1021)
(4)增大 H2O
13．解析：(1)甲烷在负极上被氧化。在KOH溶液中甲烷被氧化的产物为碳酸钾，负极反应式为CH4－8e－＋10OH－===CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ＋7H2O。(2)铁极为阴极，则C极为阳极，在C极上发生氧化反应，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑。(3)n(O2)＝eq \f(2.24L,22.4L/ml)＝0.1ml，甲池正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，由电子守恒知，经过甲、乙、丙装置的电子的总物质的量为0.4ml。乙池中的铁极与甲池的负极相连，铁极为阴极，发生还原反应，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，n(H2)＝eq \f(0.4ml,2)＝0.2ml，V(H2)＝0.2ml×22.4L/ml＝4.48L。丙池中精铜为阴极，发生还原反应，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，n(Cu)＝eq \f(0.4ml,2)＝0.2ml，m(Cu)＝0.2ml×64g/ml＝12.8g。(4)漂白液的有效成分是次氯酸盐，制备原理是2Cl－＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2OH－＋Cl2↑＋H2↑，Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O，气体与液体反应，最好采用逆向接触，即气体在下端产生，碱溶液在上端生成，使其充分反应，所以该装置的下端为阳极，上端为阴极，阴极与电源负极相连，故a极为负极。生活中常见且廉价的氯化物是NaCl，故电解质溶液最好用饱和NaCl溶液，若制备Fe(OH)2，用硫酸钠溶液作电解质溶液，选用铁作阳极。
答案：(1)CH4－8e－＋10OH－===CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ＋7H2O
(2)2Cl－－2e－===Cl2↑ (3)4.48 12.8
(4)负 饱和氯化钠溶液 铁