高中化学鲁科版 (2019)选择性必修1第3节 电能转化为化学能——电解课后练习题

这是一份高中化学鲁科版 (2019)选择性必修1第3节 电能转化为化学能——电解课后练习题，共8页。

1.某同学按图示装置进行实验探究，电极材料为石墨，下列说法正确的是( )
A．电极N为阴极，电极上有红色物质生成
B．电极M为正极，电极上有气体产生
C．一段时间后，溶液质量增加
D．该装置是将化学能转化为电能
2．在进行锌铜双液原电池实验时，若用铜丝代替盐桥(如图)，外电路中仍然存在较小的电流，随着时间的推移，电流逐渐减小。下列关于该装置说法错误的是 ( )
A．左池构成了原电池，铜丝②极的电势高于锌极
B．铜丝②附近溶液的pH将升高
C．右池为电解池，铜丝③的反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
D．铜片④上有新的红色固体附着
3．某电解池装置如图所示，下列有关分析完全正确的是( )
4.某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流计的指针发生了偏转。下列说法不正确的是( )
A．甲装置为原电池
B．装置乙中的能量转化方式为电能转化为化学能
C．可用湿润的淀粉KI试纸检验石墨电极产物
D．Cu电极的电极反应：2H＋＋2e－===H2↑
5．电致变色器件可智能调控太阳光透过率，从而实现节能。如图是某电致变色器件的示意图。当通电时，Ag＋注入无色WO3薄膜中，生成AgxWO3，器件呈现蓝色，对于该变化过程，下列叙述错误的是( )
A．b为电源的负极
B．WO3在该过程中被氧化
C．银电极反应为Ag－e－===Ag＋
D．Ag＋由银电极向变色层迁移
6．用如图所示装置除去含CN－、Cl－废水中的CN－时，控制溶液的pH为9～10，阳极产生的ClO－将CN－氧化为两种无污染的气体。下列说法不正确的是( )
A.用石墨作阳极，铁作阴极
B．阳极的电极反应为Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O
C．阴极的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
D．除去CN－的反应为2CN－＋5ClO－＋2H＋===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O
7.
某小组为研究电化学原理，设计如图装置，下列叙述不正确的是( )
A．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出
B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为Cu2＋＋2e－===Cu
C．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色
D．a和b分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，Cu2＋向铜电极移动
8．在如图所示装置中，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KMnO4溶液；电源有a、b两极。若在A、B中充满KOH溶液后倒立于盛KOH溶液的水槽中，切断K1，闭合K2、K3，通直流电，实验现象如图所示，下列说法正确的是 ( )
A．电源中a为正极，b为负极
B．试管A中的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑
C．一段时间后滤纸条上紫红色向C处移动
D．电解一段时间后，切断K2、K3，闭合K1，电流计的指针会发生偏转
[能力提升练]
9．学习小组设计如图所示装置处理碱性废水中的Na2SO3，同时制备NaOH。下列说法正确的是 ( )
A．太阳能电池能将化学能直接转化为电能
B．电极N为阳极，应选择惰性电极
C．电极M的电极反应式为SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ＋2OH－－2e－===SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋H2O
D．导线中通过1ml电子的同时有2mlNa＋通过离子交换膜
10．用指定材料做阳极和阴极来电解一定物质的量浓度的溶液甲，然后加入物质乙能使溶液复原。下列选项中合适的组合是 ( )
11.用惰性电极电解硫酸铜溶液，整个过程转移电子的物质的量与产生气体总体积的关系如图所示(气体体积均在相同状况下测定)。Q点时欲使溶液恢复到起始状态，可向溶液中加入( )
A．0.1mlCuO
B．0.1mlCuCO3
C．0.075mlCu(OH)2
D．0.05mlCu2(OH)2CO3
12．用如图装置进行电解实验(a、b、c、d均为铂电极)，供选择的有4组电解液，其体积均为500mL，浓度均为2ml·L－1：
(1)工作时，a、b、c、d电极上均有气体产生，则选择的电解液是上述四组中的第________组。
(2)选择第1组电解液时，电解过程中各电极上的电极反应为a极：________；b极：________；c极：________；d极：________。
(3)选择第2组电解液时，当b极析出2g电解产物时，a极上析出产物的质量为________g；忽略电解前后电解液的体积变化，此时B槽中的c(OH－)＝________ml·L－1(不考虑OH－与Cl2的反应)。
13．用FeCl3酸性溶液脱除H2S后的废液，通过控制电压电解得以再生。某同学使用石墨电极，在不同电压(x)下电解pH＝1的0.1ml·L－1FeCl2溶液，研究废液再生机理。记录如下(a、b、c代表电压值)：
(1)用KSCN溶液检测出Fe3＋的现象是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)Ⅰ中Fe3＋产生的原因可能是Cl－在阳极放电，生成的Cl2将Fe2＋氧化，写出有关反应：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)由Ⅱ推测，Fe3＋产生的原因还可能是Fe2＋在阳极放电，原因是Fe2＋具有________性。
(4)Ⅱ中虽未检验出Cl2，但Cl－在阳极是否放电仍需进一步验证。电解pH＝1的NaCl溶液做对照实验，记录如下：
①NaCl溶液的浓度是________ml·L－1。
②Ⅳ中检验Cl2的实验方法是______________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③与Ⅱ对比，得出的结论(写出两点)：_______________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
课时作业5 电解的原理
1．解析：该装置为电解池，与电源负极相接的N电极为阴极，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，电极上有红色物质生成，故A正确；M电极为电解池的阳极，故B错误；电解池总反应为CuCl2eq \(=====,\s\up7(通电))Cu＋Cl2↑，一段时间后，溶液质量减小，故C错误；该装置为电解池，将电能转化为化学能，故D错误。
答案：A
2．解析：根据原电池的构成条件可知，左池构成原电池，锌比铜活泼，锌作负极、铜作正极，所以铜丝②极电势高于锌极，故A正确；铜丝②作正极，空气中的氧气得电子，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，有OH－生成，所以铜丝②附近溶液pH将升高，故B正确；右池是电解池，铜丝③与原电池的正极连接，是电解池的阳极，发生氧化反应，电极反应为Cu－2e－===Cu2＋，故C错误；铜片④与原电池的负极连接，是电解池的阴极，Cu2＋得电子生成Cu，所以铜片④上有新的红色固体附着，故D正确。
答案：C
3．解析：电解池中，电子由电源的负极流出，故a是阴极，d是正极，溶液中阳离子移向阴极，则Q离子为阳离子，故选B。
答案：B
4．解析：甲装置为锌铜原电池，Zn为负极，Cu为正极，正极上氢离子得电子，乙为电解池，Pt极与铜相连应为阳极，阳极上氯离子失电子，石墨电极为阴极，阴极上铜离子得电子析出铜。甲装置为原电池，故A正确；装置乙为电解池，将电能转化为化学能，故B正确；石墨电极为阴极，阴极上铜离子得电子析出铜，不能用湿润的淀粉KI试纸检验石墨电极产物，故C错误；Cu为正极，正极上氢离子得电子，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，故D正确。
答案：C
5．解析：由图可知，银是阳极，所以a为电源的正极，b为电源的负极，故A正确；W元素由WO3中的＋6价降低到AgxWO3中的＋(6－x)价，化合价降低，WO3在该过程中被还原，故B错误；银为阳极，电极反应为Ag－e－===Ag＋，故C正确；电解过程中电解质中的阳离子移向阴极，即Ag＋由银电极向变色层迁移，故D正确。
答案：B
6．解析：阳极上Cl－放电，可用石墨作阳极，Fe作阴极，故A正确；阳极上Cl－失电子，电极反应为Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O，故B正确；阴极上水得电子生成氢气和氢氧根离子，电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故C正确；ClO－将CN－氧化为两种无污染的气体，这两种无污染的气体为N2和CO2，同时次氯酸根离子被还原生成氯离子，溶液呈碱性，则该反应的离子方程式为2CN－＋5ClO－＋H2O===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋2OH－，故D不正确。
答案：D
7．解析：a和b不连接时，铁和硫酸铜发生置换反应，铁片上有铜析出，故A正确；a和b连接时，该装置构成原电池，铁作负极，铜作正极，正极上铜离子得电子发生还原反应，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，故B正确；无论a和b是否连接，铁都失电子发生氧化反应，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色，故C正确；a和b分别连接直流电源正、负极，构成电解池，在电解池中阳离子向阴极移动，则铜离子向铁电极移动，故D错误。
答案：D
8．解析：如果闭合K2、K3，断开K1，电解KOH溶液，根据图像可知，B电极上产生的气体体积是A电极的2倍，所以A电极上生成O2、B电极上生成H2，因此电源中a是负极、b是正极，故A错误；A电极上氢氧根离子失去电子，电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，故B错误；电解时，滤纸条上高锰酸根离子向阳极移动，即紫红色向D处移动，故C错误；电解一段时间后，切断K2、K3，闭合K1，该装置构成燃料电池，A作正极、B作负极，有电流产生，则电流计的指针会发生偏转，故D正确。
答案：D
9．解析：A项，太阳能电池是将太阳能转化为电能的装置，错误；B项，分析题意及题图可知，N电极为阴极，M电极为阳极，错误；C项，M电极为阳极，阳极上SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 失去电子，发生氧化反应生成SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ，电极反应式为SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ＋2OH－－2e－===SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋H2O，正确；D项，电路中每转移1ml电子的同时有1mlNa＋通过离子交换膜，错误。
答案：C
10．解析：电解NaOH溶液时，Pt作电极，阴极上生成氢气，阳极上生成氧气，要使电解后溶液恢复原状，应该加入适量的水，故A错误；电解硫酸铜溶液，Cu作阳极、Fe作阴极，阳极上Cu失电子进入溶液，阴极上铜离子放电生成Cu，电解质溶液中溶质及其浓度不变，不需要加入物质使溶液复原，故B错误；电解氯化钠溶液，C作阳极、Pt作阴极，阴极上生成氢气、阳极上生成氯气，要使溶液恢复原状，需要通入适量HCl，故C错误；电解稀硫酸，Pt作电极，阴极上生成氢气，阳极上生成氧气，要使溶液恢复原状，应加入适量水，故D正确。
答案：D
11．解析：用惰性电极电解硫酸铜溶液时，先发生反应2CuSO4＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(通电))2Cu＋O2↑＋2H2SO4，当铜离子完全析出时，发生反应2H2Oeq \(=====,\s\up7(通电))2H2↑＋O2↑，根据题给图像可知，转移0.2ml电子时生成的气体只有氧气，发生反应2CuSO4＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(通电))2Cu＋O2↑＋2H2SO4，实际上相当于析出氧化铜，根据铜和转移电子的量之间的关系得n(Cu)＝eq \f(0.2ml,2)＝0.1ml，所以相当于析出0.1mlCuO；继续电解发生的反应为2H2Oeq \(=====,\s\up7(通电))2H2↑＋O2↑，实际上是电解水，根据水和转移电子的量之间的关系得n(H2O)＝eq \f(0.3－0.2,2)ml＝0.05ml，所以电解水的物质的量是0.05ml，根据“析出什么加入什么”的原则知，要使溶液恢复原状，应该加入0.1ml氧化铜和0.05ml水。只加氧化铜不加水不能使溶液恢复原状，故A项错误；加入碳酸铜时，碳酸铜和硫酸反应生成硫酸铜、H2O和二氧化碳，相当于加入氧化铜，没有加入水，不能使溶液恢复原状，故B项错误；加入0.075mlCu(OH)2相当于加入0.075mlCuO和0.075mlH2O，不能使溶液恢复原状，故C项错误；加入0.05mlCu2(OH)2CO3，碱式碳酸铜和硫酸反应生成硫酸铜、水和二氧化碳，相当于加入0.1mlCuO和0.05ml水，能使溶液恢复原状，故D项正确
答案：D
12．解析：第1组：A槽电解NaOH溶液，实质上是电解水，a电极是阴极，电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，b电极是阳极，电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；B槽是电解CuBr2溶液，c电极为阴极，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，d电极是阳极，电极反应为2Br－－2e－===Br2。第2组：A槽是电解硝酸银溶液，a电极是阴极，电极反应为2Ag＋＋2e－===2Ag，b电极是阳极，电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；B槽是电解氯化钠溶液，c电极为阴极，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，d电极是阳极，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑。第3组：A槽是电解硫酸铜溶液，a电极为阴极，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，b电极是阳极，电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；B槽是电解氯化铜溶液，c电极为阴极，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，d电极是阳极，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑。第4组：A槽是电解氯化铝溶液，a电极为阴极，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，b电极是阳极，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑；B槽是电解硫酸钠溶液，实质是电解水，c电极是阴极，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，d电极是阳极，电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。
(1)根据上述分析可知，符合条件的是第4组。
(2)选择第1组电解液时，电解过程中各电极上的电极反应为a极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；b极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；c极：Cu2＋＋2e－===Cu；d极：2Br－－2e－===Br2。
(3)选择第2组电解液时，当b极析出2g电解产物O2时，根据得失电子守恒和电极反应可以计算，a极上析出Ag的质量为eq \f(2g,32g·ml－1)×4×108g·ml－1＝27g；忽略电解前后电解液的体积变化，此时B槽中的c(OH－)＝eq \f(n（OH－）,V)＝eq \f(\f(2g,32g·ml－1)×4,0.5L)＝0.5ml·L－1。
答案：(1)4
(2)2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
Ca2＋＋2e－===Cu 2Br－－2e－===Br2
(3)27 0.5
13．解析：(1)用KSCN溶液检测出Fe3＋的现象是溶液变为血红色。(2)氯离子在阳极上失电子生成氯气，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，氯气具有氧化性，能氧化亚铁离子生成铁离子，反应的离子方程式为Cl2＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2Cl－。(3)由Ⅱ推测，Fe3＋产生的原因还可能是Fe2＋具有还原性，在阳极放电。(4)①Ⅱ中电解pH＝1的0.1ml·L－1FeCl2溶液，电解pH＝1的NaCl溶液做对照实验，探究氯离子是否放电，需要在氯离子浓度相同的条件下进行，所以氯化钠溶液的浓度为0.2ml·L－1。②检验氯气的实验方法为取少量阳极附近的溶液，滴在淀粉碘化钾试纸上，试纸变蓝色证明生成氯气，否则无氯气生成。
答案：(1)溶液变为血红色
(2)2Cl－－2e－===Cl2↑，Cl2＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2Cl－
(3)还原
(4)①0.2 ②取少量阳极附近的溶液，滴在淀粉碘化钾试纸上，试纸变蓝色 ③通过控制电压，证实了产生Fe3＋的两种原因都成立；通过控制电压，验证了Fe2＋先于Cl－放电
选项
A
B
C
D
a电极
阳极
阴极
阳极
阴极
d电极
正极
正极
负极
负极
Q离子
阳离子
阳离子
阴离子
阴离子
选项
阳极
阴极
溶液甲
物质乙
A
Pt
Pt
NaOH
NaOH固体
B
铜
铁
CuSO4
CuO
C
C
Pt
NaCl
盐酸
D
Pt
Pt
H2SO4
H2O
组别
A槽
B槽
1
NaOH溶液
CuBr2溶液
2
AgNO3溶液
NaCl溶液
3
CuSO4溶液
CuCl2溶液
4
AlCl3溶液
Na2SO4溶液
序号
电压/V
阳极现象
检验阳极产物
Ⅰ
x≥a
电极附近出现黄色，有气泡产生
有Fe3＋，有Cl2
Ⅱ
a>x≥b
电极附近出现黄色，无气泡产生
有Fe3＋，无Cl2
Ⅲ
b>x>0
无明显变化
无Fe3＋，无Cl2
序号
电压/V
阳极现象
检验阳极产物
Ⅳ
a>x≥c
无明显变化
有Cl2
Ⅴ
c>x≥b
无明显变化
无Cl2