人教版高中化学选择性必修1第4章分层作业29原电池原理和电解池原理综合运用习题含答案

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第四章分层作业29　原电池原理和电解池原理综合运用1.一种新型镁硫二次电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)A.使用碱性电解质水溶液B.放电时,正极反应包括3Mg2++MgS8-6e-=== 4MgS2C.使用的隔膜是阳离子交换膜D.充电时,电子从Mg电极流出2.我国研究锂硫电池获得突破,电池的总反应是16Li+S88Li2S,充放电曲线如图所示,下列说法不正确的是(　　)A.充电时,电能转化为化学能B.放电时,锂离子向正极移动C.放电时,1 mol Li2S6转化为Li2S4得到2 mol e-D.充电时,阳极总电极反应是8S2--16e-=== S83.如图,a、b是石墨电极,通电一段时间后,b极附近溶液显红色。下列说法不正确的是(　　)A.X极是电源正极,Y极是电源负极B.Cu电极上质量增加6.4 g时,b极产生4.48 L(标准状况)气体C.电解过程中CuSO4溶液的pH逐渐减小D.a极的电极反应为2Cl--2e-=== Cl2↑4.NaBH4燃料电池具有电压高、能量密度大等优点。以该燃料电池为电源电解精炼铜的装置如图所示。下列说法不正确的是(　　)A.离子交换膜应为阳离子交换膜,Na+由左极室向右极室迁移B.该燃料电池的负极反应为B+8OH--8e-=== B+6H2OC.电解池中的电解质溶液可以选择CuSO4溶液D.每消耗2.24 L O2(标准状况)时,A电极的质量减轻12.8 g5.如图所示装置可间接氧化工业废水中的含氮离子(N)。下列说法不正确的是(　　)A.乙是电能转变为化学能的装置B.含氮离子被氧化时的离子方程式为3Cl2+2N=== N2+6Cl-+8H+C.若生成的H2和N2的物质的量之比为3∶1,则处理后废水的pH减小D.电池工作时,甲池中的Na+移向Mg电极6.如图所示装置中,甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100 g 5% NaOH溶液、足量CuSO4溶液和100 g 10% K2SO4溶液,电极均为石墨电极。(1)接通电源,一段时间后,测得丙中K2SO4溶液的质量分数为10.47%,乙中c电极质量增加。填写下列空白:①电源的N端为　　　　极; ②电极b上发生的电极反应为　　　　　　　　　　　　　　　　　; ③计算电极b上生成的气体在标准状况下的体积为　　　　　　 L; ④电解前后丙中溶液的pH　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。 (2)乙装置中如果电解过程中铜全部析出,此时电解能否继续进行:　　　　　　(填“能”或“不能”),原因是　                                                                                              。 
分层作业29　原电池原理和电解池原理综合运用1.C　解析 Mg为活泼金属,所以放电时Mg被氧化,Mg电极为负极,聚合物电极为正极。在碱性电解质水溶液中负极生成的Mg2+会结合OH-生成Mg(OH)2沉淀,则溶液中不能存在大量Mg2+,A错误;放电时为原电池,原电池正极发生得电子的还原反应,包括3Mg2++MgS8+6e-===4MgS2,B错误;据图可知Mg2+要通过隔膜移向正极参与电极反应,所以使用的隔膜是阳离子交换膜,C正确;放电时Mg电极发生氧化反应,充电时Mg电极得电子发生还原反应,即电子流入Mg电极,D错误。2.C　解析 充电时是电解池,是电能转化为化学能,A正确;放电时是原电池,在原电池中,阳离子向正极移动,因此锂离子向正极移动,B正确;根据图示,放电时,1 mol Li2S6转化为Li2S4的总反应为2Li2S6+2Li===3Li2S4,反应中2 mol Li2S6得到2 mol e-,即1 mol Li2S6得到1 mol e-,C错误;根据16Li+S88Li2S,充电时,阳极总电极反应是8S2--16e-===S8,D正确。3.B　解析 a、b是石墨电极,通电一段时间后,b极附近溶液显红色,依据电解质溶液为氯化钠溶液和酚酞溶液,判断b电极是阴极,则Y为电源负极,X为电源正极,选项A正确;6.4 g铜的物质的量是0.1 mol,电路中通过电子的物质的量为0.2 mol,则b极上生成氢气的物质的量为0.1 mol,标准状况下的体积为2.24 L,选项B错误;电解过程中CuSO4溶液中的H2O在阳极Pt电极失电子生成O2和H+,溶液中H+浓度增大,pH减小,选项C正确;a电极上Cl-失电子发生氧化反应,电极反应为2Cl--2e-===Cl2↑,选项D正确。4.D　解析 左侧装置为燃料电池,通入O2的电极发生反应O2+4e-+2H2O===4OH-,通入O2的一极为正极。Na+通过离子交换膜进入右边得到浓NaOH溶液,故离子交换膜允许Na+通过,是阳离子交换膜,选项A正确;负极B转化为B,电极反应为B+8OH--8e-===B+6H2O,选项B正确;该电解池用于电解精炼铜,电解质溶液可以选择CuSO4溶液,选项C正确;A极连接原电池的正极,作阳极,每消耗2.24 L O2(标准状况)时,转移0.4 mol电子,但阳极上(A极)为粗铜,不只有Cu参与放电,还有比Cu活泼的金属放电,故减少质量不是12.8 g,选项D错误。5.D　解析 甲中活泼金属镁作原电池的负极,石墨作正极,乙是连接原电池的电解池,电解酸性工业废水,电解池是将电能转变为化学能的装置,A正确;酸性条件下N被氧化时转化为N2,反应的离子方程式为3Cl2+2N===N2+6Cl-+8H+,B正确;若生成的H2和N2的物质的量之比为3∶1,根据6H++6e-===3H2↑、3Cl2+2N===N2+6Cl-+8H+可知,处理后废水的H+浓度增大,pH减小,C正确;电池工作时,甲池是原电池,原电池中阳离子Na+移向正极石墨电极,D错误。6.答案 (1)①正　②4OH--4e-===O2↑+2H2O③2.8　④不变(2)能　CuSO4溶液变为H2SO4溶液,可继续电解H2SO4溶液,实质相当于电解水解析 (1)①接通电源一段时间后,乙中c电极质量增加,说明c电极表面析出Cu,则该电极为阴极,从而推知M端为电源的负极,N端为电源的正极。②电极b为阳极,用惰性电极电解NaOH溶液相当于电解水,阳极上OH-放电生成O2,电极反应为4OH--4e-===O2↑+2H2O。③用惰性电极电解K2SO4溶液相当于电解水,设电解过程中消耗水的质量为x g,据电解前后溶质的质量不变可得:100 g×10%=(100-x) g×10.47%,解得x≈4.5,则电解过程中消耗水的物质的量为=0.25 mol,转移电子的物质的量为0.5 mol,故电极b上生成的O2在标准状况下的体积为V(O2)=0.5 mol××22.4 L·mol-1=2.8 L。④丙中用惰性电极电解K2SO4溶液相当于电解水,电解过程中c(K2SO4)增大,常温下K2SO4溶液pH=7,因此电解前后溶液的pH不变。(2)当电解过程中铜全部析出时,CuSO4溶液变为H2SO4溶液,继续电解则为电解H2SO4溶液,相当于电解水。