鲁科版 (2019)选择性必修1第3节 电能转化为化学能——电解巩固练习

1.3电能转化为化学能——电解同步练习-鲁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．镀铬工业废水中的可利用微生物电池催化还原，其工作原理如图所示(中间虚线表示离子交换膜)。下列说法不正确的是

A．若采用该电池电解饱和食盐水，与a极相连的电极将产生黄绿色气体

B．a极反应式为

C．该电池工作时，应使用质子交换膜

D．a极每产生33.6L(标准状况下)时，b极将电室将收集到206g固体

2．磷酸亚铁锂()电池是目前主流的动力电池之一，安全性较好，其工作原理可表示为(表示锂原子嵌入石墨形成的复合材料)。一种制备的反应为。磷酸亚铁锂电池充电时的装置示意图如图所示，下列说法正确的是

A．电极A是电源负极

B．石墨电极的质量变小

C．电解质溶液中，通过高分子膜移向电极

D．电极上发生的反应为

3．高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途。用镍(Ni)、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸盐(Na2FeO4)的装置如图所示。下列推断合理的是

A．镍是阳极，电极反应为4OH－－4e－=O2↑＋2H2O

B．电解时，电流的方向为正极→Ni电极→Fe电极→负极

C．若隔膜为阴离子交换膜，则OH－自右向左移动

D．电解时阳极区pH降低、阴极区pH升高，撤去隔膜混合后，与原溶液比较pH降低(假设电解前后体积变化忽略不计)

4．下图为阳离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图，下列说法正确的是

A．从E口逸出的气体是Cl2

B．从B口加入含少量NaOH的水溶液以增强导电性

C．每生成22.4L Cl2，便产生2mol NaOH

D．粗盐水中含Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO等离子，精制时先加Na2CO3溶液

5．如图所示，以为主要原料制备(已知：)，下列说法正确的是

A．在阴极室产生

B．每有生成时导线中有4mol电子通过

C．电解过程中，阳极无气体生成

D．为提高制备的效率，应选用阳离子交换膜

6．一种可充电锂离子电池的示意图如下，已知中，下列关于锂离子电池的说法不正确的是

A．放电时电池总反应为

B．放电时，在电解质中由负极通过A膜向正极迁移

C．充电时，若转移1 mole-，左侧电极将增重7xg

D．充电时，阳极的电极反应式为

7．某科研小组利用如图所示装置完成乙炔转化为乙烯的同时为用电器供电。下列说法错误的是

A．电极a的电势高于电极b的电势

B．电极a的电极反应式为C2H2+2H2O+2e-=C2H4+2OH-

C．放电过程中正极区KOH溶液浓度保持不变，OH-从左室流向右室

D．电解足量CuSO4溶液，理论上消耗2.24L(标准状况)C2H2时，生成6.4gCu

8．下列说法正确的是（    ）

A．反应2N2O(g)=2N2 (g)+O2(g)的△H<0，△S<0

B．电解法精炼粗铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极

C．反应KIO3+6HI=KI+3I2+3H2O,每消耗1molKIO3转移的电子数目为6×6.02×1023

D．恒温恒容闭密容器中进行的反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)，当压强不再发生变化时，表明反应已达到平衡状态

9．用如下图所示的电化学装置将和进行转化再利用(装置中的电极均为惰性电极)。下列说法正确的是

A．装置Ⅰ中的电极a为阳极

B．电极b上发生的电极方程式为

C．装置Ⅱ中移动的方向是c→d

D．每转化67.2L同时可转化1mol

10．如图B为常见金属或非金属单质，有下列转化关系：

若C是可用作自来水消毒的气体，D、E是氧化物，D转化为E时，增加氧的质量约是D物质总质量的25.8%，则A是

A．KCl B．AlCl3 C．MgCl2 D．NaCl

二、填空题

11．I．实验室以K2MnO4为原料，用两种方法制备高锰酸钾。已知：K2MnO4在浓强碱溶液中可稳定存在，溶液呈墨绿色，当溶液碱性减弱时易发生反应：3+2H2O=2+MnO2↓+4OH-。

(1)CO2法。实验装置如图。

①反应一段时间后，用玻璃棒蘸取溶液滴在滤纸上，仅有紫红色而没有绿色痕迹，由此可知   。

②停止通入CO2，过滤除去   (填化学式，下同)，将滤液蒸发浓缩、冷却结晶，抽滤得到KMnO4粗品。若CO2通入过多，产品中可能混有的杂质是   。

(2)电解法。实验装置如图。

①阳极的电极反应式为   ，阴极产生的气体为   (填化学式)。

②与CO2法相比，电解法的主要优点是   (写一条)。，

(3)如用氨燃料电池电解溶液，已知氨燃料电池使用的电解质溶液是KOH溶液，电池反应为4NH3+3O22N2+6H2O。则其负极反应式为   。

II．(4)若用钢铁(含Fe、C)制品盛装NaClO溶液会发生电化学腐蚀，钢铁制品表面生成红褐色沉淀，溶液会失去漂白、杀菌消毒功效。该电化学腐蚀过程中的正极反应式为   。

(5)铁器深埋地下，也会发生严重的电化学腐蚀，原因是一种称为硫酸盐还原菌的细菌，能提供正极反应的催化剂，将土壤中的还原为S2-，试写出该电化学腐蚀的正极反应式   。

12．根据2CrO42﹣+2H+ Cr2O72﹣+H2O设计如图丙装置（均为惰性电极）电解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7，图丙中右侧电极连接电源的         极，电解制备过程的总反应方程式为         。测定阳极液中Na和Cr的含量，若Na与Cr的物质的量之比为a：b，则此时Na2CrO4的转化率为         。若选择用熔融K2CO3作介质的甲醇（CH3OH）燃料电池充当电源，则负极反应式为                。

13．科学家P.Tatapudi等人首先使用在酸性条件下电解纯水的方法制得臭氧。臭氧在       极周围的水中产生，其电极反应式为       ；在       极附近的氧气则生成过氧化氢，其电极反应式为       。电解的化学方程式为       。

14．如何判断一套装置是原电池还是电解池         ？

15．用惰性电极电解CuSO4溶液（如图的装置）

该过程中电解池电极反应式为是阳极：             ，阴极：            ．

16．化学能与电能之间的相互转化与人类的生活实际密切相关，在生产、生活中有重要的应用，同时也是学生形成化学学科素养的重要组成部分。

(1)熔融状态下，钠的单质和氯化亚铁能组成可充电电池，工作原理示如图所示，反应原理为2Na＋FeCl2Fe＋2NaCl，该电池放电时，正极反应式为           ；充电时，           (写物质名称)电极接电源的负极；该电池的电解质为           。

(2)某同学用铜片、石墨作电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，工作原理如图所示，一段时间停止通电取出电极。若在电解后的溶液中加入0.98 g氢氧化铜粉末恰好完全溶解，经测定所得溶液与电解前完全相同。请回答下列问题：

①Y电极材料是           ，发生           (填“氧化”或“还原”)反应。

②电解过程中X电极上发生的电极反应式是           。

③如在电解后的溶液中加入足量的小苏打，充分反应后产生气体在标准状况下所占的体积是           。

17．如图所示，U形管内盛有100 mL的溶液，按要求回答下列问题：

(1)断开K2，闭合K1，若所盛溶液为CuSO4溶液，则A极为           极，B极的电极反应式为           。若所盛溶液为KCl溶液，则B极的电极反应式为           。

(2)断开K1，闭合K2，若所盛溶液为滴有酚酞的NaCl溶液，则：

①A电极附近可以观察到的现象是           。

②B电极上的电极反应式为           ，总反应的化学方程式是           。

③反应一段时间后断开K2，若忽略溶液的体积变化和气体的溶解，B极产生气体的体积(标准状况)为11.2 mL，将溶液充分混合，溶液的pH约为           。若要使电解质溶液恢复到原状态，需向U形管内加入或通入一定量的           。

18．如图装置甲是某可充电电池的示意图，该电池放电的化学方程式为，图中的离子交换膜只允许通过，C、D、F均为石墨电极，E为铜电极。工作一段时间后，断开K，此时C、D两电极产生的气体体积相同，E电极质量减少。

(1)装置甲的A电极为电池的       极，电解质中通过离子交换膜向     迁移(填“左侧”或“右侧”)移动；B电极的电极反应式为        。

(2)装置乙中D电极析出的气体体积为      (标准状况)。若电解质溶液恰好恢复到电解前的浓度和，需要向乙装置的电解质溶液中加入              物质(填化学式)。

(3)写出装置丙中总反应的化学反应方程式        。

19．电解原理在化学工业中有广泛应用．下图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连．（杂质发生的电极反应不必写出）请回答以下问题：

（1）若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则：

①写出电解饱和NaCl溶液总的离子方程式     ．

②在X极附近观察到的现象是     ．检验Y电极反应产物的方法是     ．

（2）如要用电解方法精炼粗铜（含有锌铁镍银金和铂等微量杂质），电解液a选用CuSO4溶液，则：

①X电极发生的反应类型为     ；电子的流向由     到     （填X或Y）．②Y电极的材料是     ，电极反应式为     ．CuSO4溶液的浓度     （填“不变”“略有增加”或“略有减少”）．

20．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：

(1)(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，b处电极上发生的电极反应式是       。

(2)如果(丙)装置中精铜电极的质量增加了 6.4g，则乙装置中，铁电极上产生的气体在标准状况下为       L。

(3)(丁)装置中Y电极上发生的电极反应式是       。

三、实验题

21．碘被称为“智力元素”，科学合理地补充碘可防止碘缺乏病。碘酸钾(KIO3)是国家规定的食盐加碘剂，它的晶体为白色，可溶于水。碘酸钾在酸性介质中与过氧化氢或碘化物作用均生成单质碘。以碘为原料，通过电解制备碘酸钾的实验装置如图所示。请回答下列问题：

(1)碘是       (填颜色)固体物质，实验室常用       方法来分离提纯含有少量杂质的固体碘。

(2)电解前，先将一定量的精制碘溶于过量氢氧化钾溶液，溶解时发生反应：3I2+6KOH=5KI+KIO3+3H2O，将该溶液加入阳极区。另将氢氧化钾溶液加入阴极区，电解槽用水冷却。电解时，阳极上发生反应的电极反应式为       ；阴极上观察到的实验现象是       。

(3)电解过程中，为确定电解是否完成，需检验电解液中是否有I-。请设计一个检验电解液中是否有I-的实验方案，并按要求填写下表。

要求：所需药品只能从下列试剂中选择，实验仪器及相关用品自选。

试剂：淀粉溶液、碘化钾淀粉试纸、过氧化氢溶液、稀硫酸。

(4)电解完毕，从电解液中得到碘酸钾晶体的实验过程如下：

步骤②的操作名称是       ，步骤⑤的操作名称是        。步骤④洗涤晶体的目的是       。

22．利用如图所示装置，甲中盛有100mL 0.1mol/LCuSO4溶液，乙中盛有100mL 0.2mol/L Na2SO4溶液。

（1）通电一段时间，观察到湿润的淀粉KI试纸的     (选填“C” 或“D”)端变蓝。

（2）装置乙中Al极的电极反应式为：                     。一段时间后观察到装置乙中的现象是：                 。

（3）若电解一段时间后，装置甲中收集到气体0.056 L(标准状况下)，则：装置甲中发生反应的离子反应方程式为                              。

（4）若电解一段时间后，装置甲中溶液需加入0.005molCu2(OH)2CO3才能恢复原来的浓度和pH，则电解过程中转移电子的物质的量为          。

（5）某新型燃料电池，以甲醇为燃料，另一极通入一定量的CO2和O2的混合气体。一定比例的Li2CO3和Na2CO3的熔融混合物为电解质，则负极反应式为              。正极反应式为                 。

23．电化学方法是化工生产及生活中常用的一种方法。回答下列问题：

(1)以丙烷(C3H8)为燃料制作新型燃料电池，电解质是熔融碳酸盐。则电池负极的电极反应式为       。

(2)下图为用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取二氧化氯(ClO2)的装置图。

①电极a应接电源的       (填“正””或“负”)极，图中应使用       (填“阴”或“阳”)离子交换膜。

②写出产生ClO2一极的电极反应式       。

参考答案：

1．A

2．D

3．D

4．B

5．D

6．C

7．C

8．B

9．C

10．D

11．     K2MnO4基本完全反应生成了KMnO4     MnO2     KHCO3     -e-=     H2     纯度高，产率高     2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O     ClO-+H2O+2e‑=Cl-+2OH-     +8e-+4H2O=S2-+8OH-

12．     正     4Na2CrO4+4H2O2Na2Cr2O7+4NaOH+2H2↑+O2↑     （2﹣）×100%     CH3OH﹣6e﹣+3CO32﹣=4CO2+2H2O

13．     阳     3H2O-6e-→O3+6H+     阴     3O2+6H++6e-→3H2O2(或O2+2H++2e-→H2O2)     3H2O+3O2O3+3H2O2

14．看有无外接直流电源，有外接直流电源的是电解池，无外接直流电源的是原电池。

15．     4OH﹣﹣4e﹣=O2↑+2H2O     Cu2++2e﹣=Cu．

16．     Fe2＋＋2e－===Fe     钠     β—Al2O3     石墨     氧化     Cu2＋＋2e－=Cu、2H＋＋2e－=H2↑或2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－     0.448 L或448 mL

17．(1)     负     Cu2++2e-=Cu     O2+2H2O+4e-=4OH-

(2)     产生无色气泡，溶液变红     2Cl--2e-=Cl2↑     2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑     12     HCl

18．(1)     负     右侧    

(2)     224     0.01     Cu(OH)2

(3)

19．     2Cl﹣+2H2O2OH﹣+H2↑+Cl2↑     放出气体，溶液变红     把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色     还原反应     Y　     X     粗铜     Cu﹣2e﹣=Cu2+ 、Zn－2e－Zn2+、 Fe－2e－Fe2+     略有减少

20．(1)O2+2H2O+4e-=4OH-

(2)2.24

(3)Cu2++2e-=Cu

21．     紫黑色     升华          有气泡产生     取少量阳极区电解液于试管中，加稀硫酸酸化后，加入几滴淀粉试液，观察是否变蓝     如果变蓝，说明无I-(或如果变蓝，说明有I-)     冷却结晶     干燥     洗去吸附在碘酸钾晶体上的氢氧化钾等杂质

22．     C     Al-3e-= Al3+     产生白色沉淀     2Cu2+ + 2H2O2Cu + O2↑+ 4H+     0.03mol     CH3OH- 6e- + 3CO32-=4CO2+2H2O     O2+4e-+2CO2=2CO32-

23．(1)C3H8-20e-+10=13CO2+4H2O

(2)     负     阳