苏教版 (2019)选择性必修1化学能与电能的转化精品测试题

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1．电解和电解池的工作原理
(1)电解：在直流电的作用下，在两极上分别发生 反应和 反应的过程。
(2)电解池：将 转化为 的装置(也称电解槽)。
(3)电解池的构成条件
①直流电源；②两个电极；③电解质溶液或熔融电解质；④形成闭合回路。
(4)电解原理
①电解时必须使用直流电源，不能使用交流电源。
②电解质的水溶液或熔融电解质均可被电解，因为它们均可电离出自由移动的阴、阳离子。
③电解过程中，电能转化为化学能而储存在电解产物中，转化过程中遵循能量守恒定律。
④电解质溶液(或熔融电解质)的导电过程，就是电解质溶液(或熔融电解质)的电解过程，是化学变化，而金属的导电是利用其物理性质。
⑤电解法是一种强氧化还原手段，可以完成非自发的氧化还原反应。
2．电解熔融态氯化钠
电解熔融态氯化钠原理图
(1)实验现象。
通电后，在阳极周围有 产生，在阴极上生成 。
(2)实验分析。
①熔融氯化钠中存在的微粒： 、 。
②通电后离子和电子的移动方向
离子：阳离子 (填离子符号)移向阴极；阴离子 (填离子符号)移向阳极。
电子：从电源 流向 ，从 流向电源的 。
③电极上发生的变化
阴极： (还原反应)。
阳极： (氧化反应)。
(3)实验结论。
熔融的氯化钠在 作用下发生了化学变化，分解生成了钠和氯气。
应用：工业上活泼金属的制备通常用电解法。如NaCl(熔融) eq \(――→,\s\up9(通电))Na，MgCl2(熔融) eq \(――→,\s\up9(通电))Mg，Al2O3(熔融) eq \(――→,\s\up9(通电))Al。
3．电解CuCl2溶液
电解质溶液中有 、 、 、 。
其中 、 移向阴极，阴极电极反应： ； 、 移向阳极，阳极电极反应： 。
电解反应： 。
4．电解池阴、阳极的判断方法
5.电解池电极反应式、电池总反应式的书写
6.惰性电极电解电解质溶液的规律
电解时电极产物的判断
惰性电极为铂、金、石墨电极，活性电极(除铂、金、石墨电极之外的电极)在阳极时优先放电。
总结如图：
(1)若阴极为H＋放电，则阴极区c(OH－)增大；若阳极为OH－放电，则阳极区c(H＋)增大；若阴极为H＋放电，同时阳极为OH－放电，相当于电解水，电解质溶液浓度增大(饱和溶液例外)。
(2)电解质溶液恢复原状的方法：少什么加什么，少多少加多少。如用惰性电极电解CuSO4溶液，加入适量CuO可恢复到电解前的状况而不能加入Cu(OH)2。
课后分层练
1.用石墨电极电解CuCl2溶液(如图)。下列分析正确的是( )
A．a端是直流电源的负极
B．通电使CuCl2发生电离
C．阴极上发生的反应：2Cl－－2e－===Cl2↑
D．通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体
2．用惰性电极进行下列电解，有关说法正确的是( )
①电解稀硫酸 ②电解Cu(NO3)2溶液
③电解KOH溶液 ④电解NaCl溶液
A．电解进行一段时间后四份溶液的pH均增大
B．反应②中电解一段时间后，向溶液中加入适量的CuO固体可使溶液恢复到电解前的情况
C．反应③中阳极消耗OH－，故溶液浓度变小
D．反应④中阴、阳两极上产物的物质的量之比为2∶1
3．下列有关用惰性电极电解AgNO3溶液一段时间后的说法，正确的是( )
A．电解过程中阳极的质量不断增加
B．电解过程中溶液的pH不断升高
C．此时向溶液中加入适量的Ag2O固体可使溶液恢复到电解前的状况
D．电解后两极产生的气体体积比为2∶1
4．如图中X、Y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b极板处有无色无味气体放出。符合这一情况的是表中的( )
5．用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，再加入一定质量的另一种物质(中括号内)，溶液能与原来溶液完全一样的是( )
A．NaCl[盐酸] B．NaOH[H2O]
C．CuCl2[HCl] D．CuSO4[Cu(OH)2]
6．下列关于如图所示①②两个装置的叙述正确的是( )
A．①是原电池，②是电解池
B．电解质溶液c(H＋)的变化：①增大，②减小
C．①中阳极的电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，②中正极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋
D．①中H＋向阴极移动，②中H＋向负极移动
7．用惰性电极电解稀H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl的混合液，最初一段时间阴极和阳极上析出的物质分别是( )
A．H2和Cl2B．H2和O2
C．Cu和Cl2D．Cu和O2
8．化学研究人员开发出一种生产石灰乳的绿色工艺，其装置如下图所示。装置工作时，下列说法错误的是( )
A．电能转变为化学能
B．X膜为阴离子交换膜
C．电解一段时间后，b极附近c(OH－)增大
D．a极上的电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
9．用石墨棒作电极，在Na＋、Cu2＋、Cl－、SOeq \\al(2－,4)等离子中选出适当离子组成电解质，电解其溶液，写出符合条件的一种电解质的化学式。
(1)当阴极放出H2，阳极放出O2时，电解质是 。
(2)当阴极析出金属，阳极放出O2时，电解质是 。
(3)当阴极放出H2，阳极放出Cl2时，电解质是 。
(4)通过电子的物质的量与阴极析出的金属的物质的量、阳极放出的气体的物质的量之比为4：2：1时，电解质是 。
10．用如图所示的装置进行电解。通电后发现湿润的淀粉­KI试纸的C端变为蓝色。
(1)E为电源的________极，F为电源的________极。
(2)A中发生反应的化学方程式为__________________________。
(3)在B中观察到的现象是___________________________________。
(4)D端的电极反应式为____________________________________________。
11．为了加深对电解规律的理解，某同学做了以下探究，要求从H＋、Cu2＋、Na＋、SO eq \\al(\s\up11(2－),\s\d4(4))、Cl－ 5种离子中两两恰当的组成电解质，按下列要求进行电解：
(1)以碳棒为电极，电解过程中电解质质量减少，水量不变，则采用的电解质是________________。若要恢复到电解前的状态，应加入的物质是________________。
(2)以碳棒为电极，电解过程中电解质质量不变，水量减少，则采用的电解质是________________。若要恢复到电解前的状态，应加入的物质是________。
(3)以碳棒为阳极，铁棒为阴极，电解过程中电解质和水量都减少，则电解质是________________。若要恢复到电解前的状态，应加入的物质是________________。
1．如图为用惰性电极电解CuCl2溶液的实验装置，则下列说法正确的是( )
A．a极为负极
B．溶液中的Cu2＋向a极移动
C．电解一段时间后溶液的颜色会变浅
D．b极上发生的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑
2．为探究电解的放电规律，进行如下实验：
下列说法错误的是( )
A．对比①②可知，阴极放电顺序是Cu2＋>H＋>Na＋
B．对比①③可知，阳极放电顺序是Cl－>OH－>SOeq \\al(2－,4)
C．对比③④可知，阳极是铜时，会先于溶液中的离子放电
D．对比①⑤可知，电解得到金属只能用熔融态，不能用水溶液
3．用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，再加入一定质量的另一种物质(括号内)，能使溶液与原来溶液完全一样的是( )
A．CuCl2(CuSO4)B．NaOH(NaOH)
C．KCl(盐酸)D．CuSO4(CuO)
4．在水中加等物质的量的Ag＋、Ba2＋、Na＋、SOeq \\al(2－,4)、NOeq \\al(－,3)、Cl－，将该溶液放入用惰性材料作电极的电解槽中，通电片刻，则氧化产物与还原产物的质量比为( )
A．35.5：108B．16：1
C．108：35.5D．8：1
5．利用如图所示装置(电极均为惰性电极)可吸收SO2，并用阴极排出的溶液吸收NO2。下列说法正确的是( )
A．b为直流电源的正极
B．将装置中的阳离子交换膜换成阴离子交换膜，电极反应式不变
C．阳极的电极反应式为SO2＋2H2O－2e－===SOeq \\al(2－,4)＋4H＋
D．电解时，H＋由阴极室通过阳离子交换膜到阳极室
6．一种电解法制备高纯铬和硫酸的简单装置如图所示。下列说法不正确的是( )
A．a为直流电源的负极
B．阳极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
C．若有1 ml离子通过A膜，理论上阳极生成5.6 L气体
D．甲池中硫酸根离子通过交换膜进入乙池
7．光电池在光照条件下可产生电压，如下装置可以实现光能源的充分利用，双极性膜可将水解离为H＋和OH－，并实现其定向通过。下列说法不正确的是( )
A．该装置将光能转化为化学能并分解水
B．再生池中的反应：2V2＋＋2H2Oeq \(=====,\s\up17(催化剂))2V3＋＋2OH－＋H2↑
C．光照过程中阳极区溶液中的n(OH－)基本不变
D．双极性膜可控制其两侧溶液分别为酸性和碱性
8．病毒对消毒剂敏感，75%酒精、双氧水等均可灭活病毒。现有一种直接通过电化学合成H2O2的方法，装置如图。下列叙述错误的是( )
A．该装置的工作原理是将化学能转化成电能
B．b极发生的电极反应为O2＋H2O＋2e－===HOeq \\al(－,2)＋OH－
C．电池工作时，内部发生反应：HOeq \\al(－,2)＋OH－＋2H＋===H2O2＋H2O
D．电路中通过2 ml电子，消耗氧气22.4 L(标准状况)
9．三室式电渗析法处理含NH4NO3废水的原理如图所示，在直流电源的作用下，两膜中间的NHeq \\al(＋,4)和NOeq \\al(－,3)可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。工作一段时间后，在两极区均得到副产品NH4NO3，下列叙述正确的是( )
A．a极为电源负极，b极为电源正极
B．c膜是阴离子交换膜，d膜是阳离子交换膜
C．阴极电极反应式为2NOeq \\al(－,3)＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O
D．当电路中通过2 ml电子的电量时，阴极产生标准状况下11.2 L的H2
10．将等物质的量浓度的CuSO4和NaCl等体积混合后，用石墨电极进行电解，电解过程可分为三个阶段，则下列说法正确的是( )
①阴极先析出Cl2，后析出O2，阳极先产生Cu，后析出H2
②第一阶段阳极只产生Cl2，阴极只产生Cu
③第二阶段在阴极上H＋放电产生H2
④第三阶段相当于电解水
A．①②B．③④
C．①③D．②④
11．利用所学电化学反应原理，解决以下问题：
(1)如图是电解未知浓度的硝酸银溶液的示意图，请根据要求答题。
①Fe电极叫做 极，C电极的反应式为 。
②电解一段时间后，某电极的固体质量增重21.6 g，整个装置共产生气体(标准状况下)体积2.24 L，推断该气体的组成： 。
(2)图中甲池的总反应式为 。
①甲池中负极上的电极反应式为 。
②乙池中石墨电极上发生的反应为 。
③要使乙池恢复到电解前的状态，应向溶液中加入适量的 。
A．CuOB．Cu(OH)2
C．CuCO3D．CuSO4
(3)某科研小组用SO2为原料制取硫酸。
①利用原电池原理，用SO2、O2和H2O来制备硫酸，该电池用多孔材料作电极，它能吸附气体，同时也能使气体与电解质溶液充分接触。请写出该电池负极的电极反应式： 。
②用Na2SO3溶液充分吸收SO2得NaHSO3溶液，然后电解该溶液可制得硫酸。电解原理示意图如图。请写出开始时阳极反应的电极反应式： 。
书写步骤
具体操作
判断两极
阳极：与电源正极相连
阴极：与电源负极相连
判断反应微粒
活性电极：电极材料本身失电子
溶液中的较易得电子的阳离子反应
惰性电极：溶液中较易失去电子的阴离子反应
书写电极反应式
活性电极：M－ne－===Mn＋
Mn＋＋ne－===M
惰性电极：mRn－－mne－===Rm
书写电解总
方程式
根据得失电子数相等，将阴阳极电极反应式相加得电解总反应式，注意若是水电离的H＋或OH－参与电极反应，写总反应式时要写成H2O
类型
电极反应特点
实例
电解对象
电解质溶液浓度
pH
电解质
溶液复原
电解水型
阴极：2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑)
阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑(或2H2O－4e－===4H＋＋O2↑)
NaOH溶液
H2SO4溶液
Na2SO4溶液
电解电解质型
电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电
HCl溶液
CuCl2溶液
放 eq \a\vs4\al(H2)
生碱
型
阴极：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
阳极：电解质阴离子放电
NaCl溶液
放O2
生酸
型
阴极：电解质阳离子放电
阳极：H2O放O2生酸
CuSO4溶液
选项
a极板
b极板
X电极
Z溶液
A
锌
石墨
负极
CuSO4
B
石墨
石墨
负极
NaOH
C
银
铁
正极
AgNO3
D
铜
石墨
负极
CuCl2
序号
阳极材料
阴极材料
电解质
阳极产物
阴极产物
①
石墨
石墨
0.1 ml•L－1 CuCl2溶液
Cl2
Cu
②
石墨
石墨
0.1 ml•L－1 NaCl溶液
Cl2
H2
③
石墨
石墨
0.2 ml•L－1 CuSO4溶液
O2
Cu
④
铜
石墨
0.2 ml•L－1 CuSO4溶液
Cu2＋
Cu
⑤
石墨
石墨
熔融NaCl
Cl2
Na