高中化学人教版 (2019)选择性必修1电解池课时练习

这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修1电解池课时练习，共11页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题
1.下列有关电解的说法错误的是( )
A.与电源正极相连的是阳极
B.与电源负极相连的是阴极
C.在阴极上发生氧化反应
D.阴离子向阳极方向移动
2.下列装置分别通电一段时间后,溶液的质量增加的是( )
3.把等物质的量的Na2SO4、NaCl、AgNO3混合物放入足量水中,经充分搅拌后,将所得溶液用石墨作电极进行电解,阳极生成的物质是( )
A.H2B.AgC.Cl2D.O2
4.(2025·南阳高二检测)用惰性电极电解下列各组中的三种溶液,电解过程中,溶液的pH变化依次为减小、不变、增大的是(不考虑气体的溶解)( )
A.HCl、HNO3、K2SO4
B.AgNO3、CuCl2、Cu(NO3)2
C.CaCl2、KOH、NaNO3
D.CuSO4、Na2SO4、KCl
5.(2025·北京丰台高二期中)以石墨作电极,电解AgNO3溶液,可在两极分别得到Ag和O2,下列说法正确的是( )
A.Ag附着在阳极:Ag++e-Ag
B.O2生成说明氧化性:NO3−>OH-
C.电解过程中溶液的酸性将逐渐减弱
D.电路中每转移2 ml电子,可生成2 ml Ag和0.5 ml O2
6.(2025·重庆高二期末)如图为用直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴酚酞溶液。下列实验现象中错误的是( )
A.电解一段时间后溶质的物质的量浓度增大
B.停止通电后充分搅拌,整个溶液将显红色
C.逸出气体的体积,a电极的大于b电极的
D.将a电极换为Cu实验现象相同
7.若某电能与化学能的转化装置(电解池或原电池)中发生的总反应离子方程式是Cu+2H+Cu2++H2↑,则关于该装置的说法正确的是( )
A.该装置可能是原电池,也可能是电解池
B.该装置只能是原电池,且电解质溶液为硝酸
C.该装置只能是电解池,且金属铜为该电解池的阳极
D.该装置只能是电解池,电解质溶液不可能是盐酸
8.利用活性石墨电极电解CuCl2溶液,进行如图所示实验。实验进行一段时间后,下列说法正确的是( )
A.阳极石墨棒覆盖一层红色的铜
B.a处出现黄色浑浊,说明氧化性Cl2H+>Na+
B.对比③⑤可知,阳极上离子放电顺序是Cl->OH->SO42−
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
13.某化学学习兴趣小组利用如图装置可制作简易的燃料电池,电极Ⅰ、电极Ⅱ均为石墨电极,下列说法不正确的是( )
A.实验开始时,若断开K2、闭合K1,电流表指针不发生偏转
B.断开K1、闭合K2,一段时间后,电极Ⅰ附近溶液变红
C.电解一段时间后,断开K2、闭合K1,电极Ⅰ的反应式为O2+4e-+4H+2H2O
D.将Na2SO4溶液换成NaCl溶液也能制作成燃料电池
二、非选择题
14.(8分)如图所示为在直流电源的作用下电解CuSO4溶液的装置,其中A、B为石墨电极,a、b为电源的两极,当接通电源,通电一段时间后,将B电极取出,洗干净并干燥后称量,其质量增加了3.2 g,则:
(1)a电极为电源的 极。
(2)写出电极反应式:A极 ,
B极 。
(3)若要使反应后的溶液恢复到原来状态,则应该加入 ,加入 g。
15.(10分)(2025·德州高二月考)通过控制开关可利用同一装置发生不同的化学反应。某课外活动小组用如图所示装置进行实验,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极连接,则总反应的离子方程式为 。
(3)若开始时开关K与b连接,下列说法正确的是 (填字母)。
A.溶液中Na+向A极移动
B.从A极处逸出的气体能使湿润的KI淀粉试纸变蓝
C.反应一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质溶液的浓度
D.若标准状况下B极产生2.24 L气体,则有0.2 ml电子通过溶液
(4)可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢,工作示意图如图。通过控制开关连接K1或K2,可交替得到H2和O2。
①制H2时,连接 。产生H2的电极反应式是 。
②改变开关连接方式,可得O2。
③结合①和②中电极3的电极反应式,说明电极3的作用: 。
16.(8分)己二腈[NC(CH2)4CN]是一种重要的化工产品,工业上先以丙烯为原料制备丙烯腈(CH2CHCN),再用丙烯腈电合成己二腈(已知丙烯腈难溶于水,易溶于有机溶剂),总反应式为4CH2CHCN+2H2O2NC(CH2)4CN+O2↑。模拟工业电合成己二腈的装置如图所示。
回答下列问题:
(1)阳极的电极反应式: 。
(2)离子交换膜是 (填“阳离子”或“阴离子”)交换膜。
(3)丙烯腈在阴极转化为己二腈分三步:请用离子方程式表述相关过程。
第一步: 。
第二步:[CH2CH2CN]-+CH2CHCN[NCCH(CH2)3CN]-
第三步: 。
课时跟踪检测(三十一)
1.选C 电解池中与电源正极相连的是阳极,故A正确;电解池中与电源负极相连的是阴极,故B正确;阴极发生还原反应,故C错误;电解池溶液中的阴离子向阳极移动,故D正确。
2.选D A项中总反应为2H2O2H2↑+O2↑,B项中总反应为CuCl2Cu+Cl2↑,A、B两项中溶液质量都减少;C项中,Cu作阳极,失去电子发生氧化反应生成Cu2+,溶液中的Cu2+在Fe电极(阴极)得到电子生成Cu,溶液的质量基本不变;D项中总反应为2Ag+Cu(NO3)22AgNO3+Cu,溶液的质量增加。
3.选D Na2SO4、NaCl、AgNO3三种物质等物质的量混合放入水中,经搅拌后,生成AgCl沉淀,溶液中的离子是Na+、SO42−、NO3−,通电时阳极是H2O电离出的OH-放电,放出氧气。
4.选D 电解HCl溶液时生成氯气和氢气,为电解电解质型,电解HNO3溶液时生成氢气和氧气,为电解水型,电解K2SO4溶液时生成氢气和氧气,为电解水型,溶液的pH变化依次为增大、减小、不变,故A错误。电解AgNO3溶液会生成硝酸、银和氧气,溶液的pH减小;氯化铜溶液呈酸性,电解CuCl2溶液会生成铜和氯气,CuCl2溶液浓度减小,铜离子水解产生的氢离子浓度减小,溶液的pH增大;电解Cu(NO3)2溶液会生成铜、硝酸和氧气,溶液的pH减小,故B错误。电解CaCl2溶液时生成氢氧化钙、氯气和氢气,电解KOH溶液时生成氢气和氧气,为电解水型,电解NaNO3溶液时生成氢气和氧气,为电解水型,溶液的pH变化依次为增大、增大、不变,故C错误。电解CuSO4溶液时生成铜、氧气和硫酸,电解Na2SO4溶液时生成氢气和氧气,为电解水型,电解KCl溶液时生成氢气、氯气和氢氧化钾,溶液的pH变化依次为减小、不变、增大,故D正确。
5.选D 阴极上银离子放电:Ag++e-Ag,故A错误;O2生成说明OH-先放电,则还原性:NO3−S,故B错误;通入湿润的蓝色石蕊试纸先变红后褪色,说明氯气与水反应后溶液呈酸性,并具有漂白性,故C错误;c处NaOH为吸收氯气,该反应的离子方程式为2OH-+Cl2ClO-+Cl-+H2O,故D正确。
9.选D 电子流向和电流流向相反,电解时电子从电源负极→导线→铅极,铝极→导线→电源正极,A错误;在电解过程中,氢离子向阴极移动,硫酸根离子向阳极移动,B错误;电解时,阳极是活泼金属铝电极时,阳极反应式为2Al-6e-+3H2OAl2O3+6H+,阳极周围溶液的pH下降,C错误;阴极是氢离子得电子,所以电解的总反应式可表示为2Al+3H2OAl2O3+3H2↑,D正确。
10.选B 加入0.1 ml CuO后恢复到电解前的浓度,可知发生反应
2H2O+2CuSO42Cu+O2↑+2H2SO4 转移电子
2 4
0.1 0.2
故转移电子的总物质的量为0.2 ml;Cu(OH)2从组成上可看成CuO·H2O,加入0.1 ml Cu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度,即电解了0.1 ml硫酸铜,并电解了0.1 ml H2O,由上述电解的总反应式可知,
2H2O2H2↑+O2↑ 转移电子
2 4
0.1 0.2
所以电解过程中共转移电子的物质的量为0.2 ml+0.2 ml=0.4 ml,则甲、乙在电解过程中转移的电子的物质的量之比为0.2 ml∶0.4 ml=1∶2,B正确。
11.选D 阴离子放电能力Cl->OH-,故阳极上先析出Cl2,假设NaCl的物质的量是1 ml,CuSO4 的物质的量是2 ml,当Cl-放电完全时,转移1 ml电子。阳离子放电能力:Cu2+>H+,阴极先发生反应:Cu2++2e-Cu,Cu2+放电完全时要转移4 ml电子,故Cl-放电完全时,只有四分之一Cu2+放电产生Cu单质,因此阴极析出的一定只有Cu,A和B均正确;电解到最后,Cl-、Cu2+放电完全,为OH-、H+放电,OH-、H+是水电离产生,电解最后阶段为电解水,C正确;后期电解水,导致电解产生的硫酸溶液浓度增大,溶液酸性增强,则溶液pH会减小,D错误。
12.选D 根据②得氢离子的氧化性强于钠离子,根据⑤得铜离子的氧化性强于氢离子,阴极上得电子能力强(氧化性强)的离子优先放电,所以对比②⑤可知,阴极上离子放电顺序是Cu2+>H+>Na+,A正确;根据③得阳极上离子放电顺序是OH->SO42−,根据⑤知阳极上离子放电顺序是Cl->OH-,所以阳极上离子放电顺序是Cl->OH->SO42−,B正确;电解池的阳极若是金属电极,则金属电极本身失电子,发生氧化反应,对比③④可知,阳极是铜时,会先于溶液中的离子放电,C正确;电解得到金属不一定只能用熔融态,电解氯化铜溶液可得到金属铜,D错误。
13.选B 根据题干装置图和需制作简易的燃料电池的要求可知,首先需断开K1,闭合K2,此时电极Ⅰ为阳极,电极反应为2H2O-4e-4H++O2↑,电极Ⅱ为阴极,电极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-,然后断开K2,闭合K1,此时装置变为氢氧燃料电池,电极Ⅰ为正极,电极反应为O2+4H++4e-2H2O,电极Ⅱ为负极,电极反应为H2-2e-2H+,据此分析解题。实验开始时,若断开K2、闭合K1,此时两石墨电极上还未产生H2和O2,故不能形成燃料电池,故电流表指针不发生偏转,A正确;由分析可知,断开K1、闭合K2,此时电极Ⅰ为阳极,电极反应为2H2O-4e-4H++O2↑,电极Ⅱ为阴极,电极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-,故一段时间后,电极Ⅱ附近溶液变红,B错误;由分析可知,电解一段时间后,断开K2、闭合K1,电极Ⅰ的反应式为O2+4H++4e-2H2O,C正确;若将Na2SO4溶液换成NaCl溶液,则阳极上产生Cl2、阴极上产生H2,故也能制作成H2和Cl2的燃料电池,D正确。
14.解析:(1)B电极质量增加,则B电极为电解池的阴极,阴极发生还原反应,铜离子得到电子转化为铜单质,阴极与电源的负极相连,因此b电极为电源的负极、a电极为电源的正极。(2)A电极为电解池的阳极,发生氧化反应,水失去电子转化为氧气和氢离子。(3)应补充氧化铜使电解质溶液恢复到原来状态,阴极析出的铜的质量为3.2 g,而氧化铜中铜的质量分数为80%,因此需要补充的氧化铜的质量为4.0 g。
答案:(1)正 (2)2H2O-4e-O2↑+4H+
Cu2++2e-Cu (3)CuO 4.0
15.解析:(1)若开始时开关K与a连接,则构成原电池,铁作负极,B极Fe失电子生成Fe2+,电极反应式为Fe-2e-Fe2+。
(2)若开始时开关K与b极连接,则构成电解池,铁作阴极,所以电解的实质是电解饱和食盐水,生成氢氧化钠、氯气和氢气,总反应的离子方程式为2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-。
(3)若开始时开关K与b连接,则构成电解池,A极石墨作阳极,B极铁作阴极。电解池中,阳离子向阴极移动,则溶液中Na+向B极移动,A不正确;在A极,2Cl--2e-Cl2↑,则逸出的Cl2能使湿润的KI淀粉试纸变蓝,B正确;在电解过程中,阳极生成Cl2,阴极生成H2,反应一段时间后通适量氯化氢气体可恢复到电解前电解质溶液的浓度,若加入盐酸,相当于又加水,溶液的浓度偏小,C不正确;若标准状况下B极产生2.24 L气体,则导线上有0.2 ml电子转移,但电子不能通过溶液,D不正确。(4)①制H2时,水电离出的H+在阴极得电子生成H2,则应连接K1。产生H2的电极反应式是2H2O+2e-H2↑+2OH-。③连接K1时,电极3中Ni(OH)2失电子生成NiOOH,连接K2时,NiOOH得电子生成Ni(OH)2,则电极3的作用:①中电极3发生Ni(OH)2-e-+OH-NiOOH+H2O,制氢气时消耗电极1产生OH-,②中电极3发生NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-,制氧气时补充电极2消耗OH-。
答案:(1)Fe-2e-Fe2+ (2)2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH- (3)B (4)K1 2H2O+2e-H2↑+2OH- ①中电极3发生Ni(OH)2-e-+OH-NiOOH+H2O,制氢气时消耗电极1产生OH-,②中电极3发生NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-,制氧气时补充电极2消耗OH-
16.解析:如题图所示,与电源正极相连的电极为阳极,与电源负极相连的电极为阴极。(1)阳极水失去电子生成氢离子和氧气,故X为O2,电极反应式为2H2O-4e-O2↑+4H+;(2)阴极丙烯腈得电子生成己二腈,消耗氢离子,故氢离子向阴极移动,离子交换膜为阳离子交换膜;(3)第一步应为丙烯腈在阴极得电子的反应,反应式为CH2CHCN+2e-+H+[CH2CH2CN]-;第二步:[CH2CH2CN]-与丙烯腈反应得到[NCCH(CH2)3CN]-;第三步:[NCCH(CH2)3CN]-与氢离子反应得到己二腈,离子方程式为[NCCH(CH2)3CN]-+H+NC(CH2)4CN。
答案:(1)2H2O-4e-O2↑+4H+ (2)阳离子
(3) CH2CHCN+2e-+H+[CH2CH2CN]-
[NCCH(CH2)3CN]-+H+NC(CH2)4CN
序
号
阳极
材料
阴极
材料
熔融电解质或电解质溶液
阳极
产物
阴极
产物
①
石墨
石墨
熔融NaCl
Cl2
Na
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
0.1 ml·L-1 CuCl2溶液
Cl2
Cu