高中化学沪科技版（2020）选择性必修14.3 电解池一课一练

4.3电解池同步练习-沪科版高中化学选择性必修1

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题

1．一种新型水介质电池示意图如图所示，电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体被转化为储氢物质甲酸(HCOOH)。下列说法正确的是

A．放电时，负极反应为

B．放电时，转化为HCOOH，转移的电子数为4mol

C．充电时，Zn电极连接电源正极

D．充电时，电解质溶液2中浓度降低

2．电化学原理(如图所示)治理硝酸盐污水中，下列说法不正确是

A．直流电源电极：为正极、为负极

B．电解过程，溶液中质子从电极向电极移动

C．在阳极发生的电极反应：

D．当转移电子时，阴极室质量减少

3．下列图示与对应叙述不正确的

A．用图甲的装置可在实验室制备少量NH3

B．用图乙的装置可实现在铁表面镀铜

C．用图丙进行中和热的测定实验时，氢氧化钠分批加入，反应更充分，测定的中和热数值误差更小

D．在一定温度下，冰醋酸稀释过程中溶液的导电能力变化如图丁所示，a、b、c三点对应的溶液中，c(H+)由小到大的顺序是c＜a＜b

4．已知某种二次锂离子电池工作时反应为，电池原理如图所示。下列说法不正确的是

A．放电时，碳材料极发生氧化反应

B．放电时正极反应式为

C．充电时，从负极脱出，又嵌入正极

D．锂离子二次电池不能用水溶液做电解质

5．2023年2月，全球最大容量铁-铭液流储能电池在内蒙古自治区成功试运行。该电池示意图如图所示，其中的电极可视为惰性电极。已知，储电时被氧化。下列有关说法错误的是

A．装置中离子交换膜提高了充电/放电效率

B．供电时，负极反应：

C．储电时，电极与外电源正极相连

D．储电时，当被氧化时有通过离子交换膜

6．设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是

A．在1L0.1mol·L-1CH3COONa溶液中，阴离子的总数大于0.1NA

B．1.0molH2和1.0molI2充入恒容的密闭容器中充分反应，则生成的HI分子数为2NA

C．在0.2mol·L-1NaCN的溶液中，所含CN-数目可能为0.2NA

D．粗铜精炼时，每生成0.25molCu，此时转移的电子数为0.5NA

7．据报道，最近有科学家设计了一种在常压下运行的集成基质子陶瓷膜反应器(PCMR)，将PCMR与质子陶瓷燃料电池相结合进行电化学法合成氨的原理如图所示，下列说法不正确的是

A．阴极可能发生副反应：

B．阳极的电极反应式：

C．质子通过交换膜由阳极区向阴极区移动

D．理论上电路中通过电子时，阴极最多产生

8．用间接电解法对NO进行无害化处理，其原理如图所示。下列说法正确的是

A．工作时电解池中从左室移向右室

B．阳极电极反应式为

C．理论上每处理1mol NO，电解池中产生16g

D．吸收塔中反应的离子方程式为

9．我国科学家设计了一种太阳能驱动的H2S分解装置，工作原理如图所示。下列叙述正确的是

A．H+在电解质溶液中从右向左定向移动

B．乙中电极上发生氧化反应，溶液进入甲中将H2S转化为S

C．丙中发生的电极反应为-2e-+2H+=

D．丁中在催化剂表面发生电化学反应生成 H4[SiW12O40] 和H2

10．某化学兴趣小组设计如下实验，探究电解过程中溶液pH的变化。装置、所得数据结果如图所示。电解过程中，充分搅拌使溶液均匀，忽略溶液体积的变化。下列说法错误的是

A．硝酸银溶液浓度为0.1mol/L

B．若进行到t2时刻共有0.224L气体(标况)产生，则外电路有0.01mol电子通过

C．若使用甲烷燃料电池为电源，t1时，理论上负极消耗的气体物质的量为0.00125 mol

D．电解到t1时刻，加入1.16g Ag2O可使溶液复原

二、填空题

11．如图所示的装置中，若通入直流电5 min时，铜电极质量增加21.6 g，试回答：

(1)若电源为碱性甲醇燃料电池，则电源电极X反应式为       ；

(2)pH变化：A       ，B       ，C       ；(填“增大”“减小”或“不变”)

(3)若A中KCl足量且溶液的体积是200 mL，电解后，溶液的pH为       (假设电解前后溶液的体积无变化)

(4)通电5 min后，B中共收集2240 mL气体(标准状况)，溶液体积为200 mL，则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为       (设电解前后溶液体积无变化)，若要使B装置溶液要恢复到电解前的状态，需要加入的物质以及相应的物质的量正确的是       。

A．0.05 mol CuO    B．0.05 mol CuO和0.025 mol H2O C．0.05 mol Cu(OH)2 D．0.05 mol CuCO3和0.05 mol H2O

12．将氯碱工业与燃料电池联合能够有效降低能源消耗，如图是该工艺的图示(电源及电极未标出)，请回答下列问题。

(1)电解饱和食盐水(氯碱工业)的化学方程式为                             。

(2)物质X为              ，装置Ⅰ和Ⅱ中属于燃料电池的是              。

(3)装置Ⅰ中，NaOH溶液浓度m%         填“＞”或“＜”)n%。

(4)利用装置Ⅱ可获得10mol/L盐酸，该产品出口为                      填“A”或“B”)。

13．下图所示装置中，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙装置中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变)，A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F极附近溶液呈红色。

请回答下列问题：

(1)A极是直流电源的       (填“正”或“负”)极。

(2)通电一段时间后，甲装置中溶液颜色        ，溶液的pH       (填“变大”“变小”或“不变”)

(3)丁装置中X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，表明氢氧化铁胶体粒子        带(填“正”或“负”)电荷，在电场作用下向        (填“X”或“Y”)极移动

(4)若甲、乙装置中的C、D、E、F电极上均只有一种单质生成时，对应单质的物质的量之比为           。

(5)常温下，用丙装置给铜件镀银，则G应是           (填“镀层金属”或“镀件”)，电镀液应是           溶液，若乙装置中溶液足量(假设溶液体积为500mL)，当乙装置中溶液的pH=13时，丙装置中镀件上析出银的质量为           。

14．下列四种装置中，①盛200 mL 0.005 mol·L-1硫酸铜溶液　②盛200 mL 0.01 mol·L-1硫酸　③盛200 mL氯化锌溶液　④盛200 mL氯化钾溶液

(1)上述四种装置中，为电解池的是       (用编号回答)，装置①中两电极的电极反应式分别是       ；       。(注明电极名称)。

(2)用离子方程式回答：通电时装置④中的总反应式是       ；溶液中可能发生的副反应是       。

(3)工作一段时间后，测得导线上均通过0.002 mol电子，则上述四种装置中溶液pH最小的是       (用编号回答，溶液体积变化忽略不计)；

(4)若将装置④中的外加电源拆去，用导线将两个电极连接，则Fe极上发生的反应是       ，C极上发生的反应是       。

15．某课外活动小组用如图装置进行实验，试回答下列问题。

(1)若开始时开关K与a连接，则B极的电极反应式为                   。

(2)若开始时开关K与b连接，总反应的离子方程式为                   。

有关上述（2）实验，下列说法正确的是(填序号)                。

①溶液中Na+向A极移动

②从A极处逸出的气体能使湿润的KI淀粉试纸变蓝

③反应一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度

④若标准状况下B极产生2.24 L气体，则溶液中转移0.2 mol电子

(3)该小组同学认为，如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，那么可以设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。

①该电解槽的阳极反应式为                。

②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，则电池正极的电极反应式为         

16．KIO3是一种重要的无机化合物，可作为食盐中的补碘剂。KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。回答下列问题：

①写出电解时阴极的电极反应式      。

②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为         ，其迁移方向是             。

17．钴是重要的战略资源，但资源匮乏，回收钴废料能有效缓解资源浪费、环境污染等问题。设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成，将废旧锂离子电池的正极材料转化为，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。

(1)装置工作时，甲室溶液       pH逐渐甲室中a电极为       极，电极反应为       。

(2)装置工作一段时间后，乙室应补充的物质为       ，乙室中b电极反应为       。

18．1929年，吴蕴初先生在上海创建了天原化工厂，它是中国最早的氯碱工业，如图给出了部分生产流程：

(1)为了除去粗盐中Ca2+、Mg2+、SO及泥沙，可将粗盐溶于水，然后进行下列操作。

①过滤②加过量的NaOH溶液③加适量盐酸④加过量Na2CO3溶液⑤加过量BaCl2溶液。其中正确的操作顺序是    。

A．②④⑤①③      B．①⑤④②③     C．⑤②④①③      D．②⑤④①③

操作①过滤所需要的玻璃仪器是    ，操作③加适量盐酸所发生的化学反应    。

(2)在电解过程中，与电源正极相连的电极称    极，另一电极产生的物质    。氯碱厂电解饱和食盐水的化学方程式为：    ；阳极产物检验的方法是    。电解饱和食盐水得到的气体物质，在合成塔中发生反应生成X，X溶于水可得到重要的化工原料，合成X的化学方程式是    。

19．某研究性学习小组用下图所示的装置进行实验，探究原电池、电解池和电解精炼钴的工作原理。一段时间后装置甲的两极均有气体产生，且X极处溶液逐渐变成紫红色；停止实验观察到铁电极明显变细，电解液仍然澄清。请根据实验现象及所查资料，回答下列问题：

查阅资料：高铁酸根在溶液中呈紫红色。

(1)上述装置中，发生氧化反应的电极有_______(填字母)。

A． B． C． D．

(2)丙池中的       (填“从左向右”、“从右向左”或“不”)移动。

(3)反应过程中，X极处发生的电极反应为和       。

(4)一段时间后，若X极质量减小1.12g，Y电极收集到2.24L气体，则在X极收集到气体为       mL(均已折算为标准状况时气体体积)。

(5)乙池是电解制备金属钴的装置图，理论上I室中       (填“变大”、“变小”或“不变”)，该电解池总反应的化学方程式是       。

(6)若撤掉装置乙中的阳离子交换膜，石墨电极上产生的气体除外，还可能有       。

20．I.能源的开发、利用与人类社会的可持续发展息息相关，充分利用好能源是摆在人类面前的重大课题。

(1)依据原电池的构成原理，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是       (填字母)

A．  

B．  

C．  

D．  

若以稀硫酸为电解质溶液，则原电池的正极反应式为       。

II.如图所示的装置，X、Y都是惰性电极。将电路接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在Fe极附近显红色。试回答下列问题：

(2)甲装置是甲烷燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)的结构示意图，电极a上发生的电极反应是       。

(3)在乙装置中，总反应的离子方程式是       。

(4)如果丙装置中精铜电极的质量增加了6.4g，则甲装置中标准状况下消耗的的体积为       。

(5)工作时，丁装置Y电极上发生的电极反应是       。

三、实验题

21．随着我国工业化水平的不断发展，解决水、空气污染问题成为重要课题．

(1)工业尾气中含有大量的氮氧化物，NH3催化还原氮氧化物（SCR）技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术．反应原理如图所示：

①如图可知SCR技术中的氧化剂为              

②用Fe做催化剂加热时，在氨气足量的情况下，当NO2与NO的物质的量之比为1：1时，写出该反应的化学方程式                  

(2)工业废水中常含有一定量的，会对人类及生态系统产生很大损害，电解法是处理铬污染的常用方法．该法用Fe做电极电解含的酸性废水，电解时，在阴极上有大量气泡生成，并产生Cr(OH)3、Fe(OH)3沉淀．

①反应中lmol 完全生成Cr(OH)3沉淀，外电路通过电子的物质的量        mol；

②常温下，Cr(OH)3的溶度积Ksp=10﹣32，当Cr3+浓度小于10﹣5mol•L一1时，可认为完全沉淀，电解完全后，测得溶液的pH=6，则该溶液过滤后           （填“能”或“否”）直接排放．

(3)C1O2气体是一种常用的消毒剂，现在被广泛的用于饮用水进行消毒．自来水厂用ClO2处理后的水中，要求C1O2的浓度在0.1﹣0.8mg•L﹣1之间．碘量法可以检测水中C1O2的浓度，步骤如下：

I．取一定体积的水样用微量的氢氧化钠溶液调至中性，然后加入一定量的碘化钾，并加入淀粉溶液，溶液变蓝；

Ⅱ．加入一定量的Na2S2O3溶液（已知：+I2═ +2I﹣）；

Ⅲ．加硫酸调节水样pH至1.3．

已知：本题中C1O2在中性条件下还原产物为，在酸性条件下还原产物为C1﹣．

请回答下列问题：

①确定操作II完全反应的现象                 

②在操作III过程中，溶液又呈蓝色，反应的离子方程式                 

③若水样的体积为1.0L，在操作II时消耗了1.0×10﹣3mol•L﹣1的Na2S2O3溶液10mL，则水样中ClO2的浓度是         mg•L﹣1．

22．如图所示，某同学设计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。

根据要求回答相关问题：

(1)通入氧气的电极为       (填“正极”或“负极”)，负极的电极反应式为       。

(2)铁电极为       (填“阳极”或“阴极”)，石墨电极(C)的电极反应式为       。

(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”)

(4)若在标准状况下，有2.24L氧气参加反应，则乙装置中铁电极上生成的气体的分子数为       (用为阿伏加德罗常数的值表示)。

(5)氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能30%以上。该工艺的相关物质运输与转化关系如图所示(其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过)。

分析图可知，氢氧化钠的质量分数为a%、b%、c%，由大到小的顺序为       。

23．高铁酸盐()具有极强的氧化性和优良的絮凝功能，在水处理方面有一定的发展前景。

已知：ⅰ．  

ⅱ．  

ⅲ．高铁酸盐在碱性环境下久置分解的产物可催化高铁酸盐的分解

Ⅰ．制备高铁酸盐

(1)湿法制备的原理是：       。

(2)在碱性条件下以多孔的磁铁矿作阳极电解制备高铁酸盐的电极反式是       。

Ⅱ．高铁酸盐稳定性的研究

(3)碱性环境下，久置的溶液中除了产生红褐色外，同时还会产生绿色的，此过程的反应为、       。为研究使稳定的方法，分别做以下4个实验：

资料：吸光度大小与溶液中成正比。

(4)甲同学预测试管内的实验现象应与试管相似，但吸光度结果图显示甲同学预测并不正确。结合化学用语，从化学反应速率角度解释试管内的现象与试管不同的原因       。

(5)“”曲线为(填入“试管c”或“试管d”)的实验结果，理由是       。

Ⅲ．高铁酸盐产品纯度的测定

称取高铁酸钾粗品，配成溶液，准确量取放入锥形瓶，加入足量和溶液，振荡，再加入稀硫酸酸化后得到和，滴入几滴二苯胺磺酸钠作指示剂，用标准溶液滴定至终点(溶液显浅紫红色)，平行测定三次，平均消耗标准溶液。

(6)粗品中的质量分数为       。[已知：]

参考答案：

1．D

2．D

3．C

4．C

5．D

6．B

7．B

8．C

9．B

10．B

11．(1)CH3OH-6e-+8OH-=CO+6H2O

(2)     增大     减小     不变

(3)14

(4)     0.25 mol/L     CD

12．(1)2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑

(2)     Cl2     Ⅱ

(3)＜

(4)A

13．(1)正

(2)     (逐渐)变浅     变小

(3)     正     Y

(4)1：2：2：2

(5)     镀层金属     硝酸银     5.4g

14．(1)     ①③④     2Cu2＋＋4e-=2Cu     4OH--4e-=O2↑＋2H2O

(2)     2Cl-＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH-     Cl2＋2OH-=Cl-＋ClO-＋H2O

(3)②

(4)     2Fe-4e-=2Fe2＋     O2＋2H2O＋4e-=4OH-

15．(1)Fe-2e-=Fe2+

(2)     2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑     ②

(3)     2H2O-4e- =4H++O2↑     O2+2H2O+4e-=4OH-

16．     2H2O+2e-=2OH-+H2↑     K+     a到b

17．(1)     减小     阴    

(2)     HCl(或盐酸)    

18．(1)     CD     漏斗、烧杯、玻璃棒     NaOH+HCl=NaCl+H2O、NaCO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑

(2)     阳     氢气和氢氧化钠     2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑     湿润的淀粉碘化钾试纸如果变蓝则证明是氯气     Cl2+H22HCl

19．(1)A

(2)从右向左

(3)

(4)448

(5)     不变    

(6)

20．(1)     BD    

(2)

(3)

(4)0.56L或560mL

(5)

21．(1)     NO、NO2    

(2)     12     能

(3)     蓝色消失，半分钟内不变色          0.675

22．(1)     正极     H2+2OH--2e-=2H2O

(2)     阴极     2Cl--2e-=C12↑

(3)减小

(4)0.2NA

(5)b％>a％>c％

23．(1)

(2)Fe3O4+16OH――10e－＝3FeO+8H2O

(3)FeO+2Fe(OH)3+4OH―＝3FeO+5H2O或2FeO＝2FeO+O2↑

(4)配位反应速率快；试管d溶液中主要发生配位反应：Fe(OH)3+3C2OFe(C2O4)+3OH―，加入草酸根离子后，平衡正移，使得氢氧化铁催化剂减少，自催化速率减慢

(5)试管c；F－与C2O均可与Fe3＋结合从而减少Fe(OH)3，从而减缓FeO的分解。由资料可知，相同条件下F－与Fe3＋反应的K更小，减缓FeO的分解作用更小，使得c(FeO)相对较小

(6)