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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——电解第1课时课时训练
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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——电解第1课时课时训练，共12页。试卷主要包含了以石墨为电极电解KI溶液等内容，欢迎下载使用。
第1课时 电解的原理
夯实基础轻松达标
1.用铂电极(惰性电极)电解下列溶液时,阴极和阳极上的主要产物分别是H2和O2的是( )
A.稀NaOH溶液
B.HCl溶液
C.酸性NaCl溶液
D.酸性AgNO3溶液
2.把等物质的量的Na2SO4、NaCl、AgNO3的混合物放入足量水中,经充分搅拌后,将所得溶液用石墨作为电极进行电解,阳极生成的物质是( )
A.H2 B.AgC.Cl2 D.O2
3.某校化学兴趣小组的同学在一次活动中做了一个“彩虹”实验。其装置如右图所示,在一U形管中装入含有紫色石蕊溶液的Na2SO4溶液,通直流电,一段时间后U形管内会形成一个倒立的三色“彩虹”,从左到右颜色的次序是( )
A.蓝、紫、红
B.红、蓝、紫
C.红、紫、蓝
D.紫、红、蓝
4.用惰性电极电解下列各组中的三种电解质的溶液,在电解的过程中,溶液pH的变化依次为升高、不变、降低的是( )
A.AgNO3 CuCl2 Cu(NO3)2
B.KCl Na2SO4 CuSO4
C.CaCl2 KOH NaNO3
D.HCl HNO3 K2SO4
5.如图所示,a、b、c、d均为石墨电极,通电进行电解,下列说法正确的是( )
A.电路中电子流向:负极→d→c→b→a→正极
B.a、c两极产生气体的物质的量相等
C.SO42-向b电极移动,Cl-向c电极移动
D.通电后向乙烧杯滴入酚酞溶液d极附近会变红
6.以石墨为电极电解KI溶液(含有少量的酚酞和淀粉)。下列说法错误的是( )
A.阴极附近溶液呈红色
B.阴极逸出气体
C.阳极附近溶液呈蓝色
D.溶液的pH变小
7.早在1807年化学家戴维用电解熔融氢氧化钠的方法制得钠:4NaOH(熔融)4Na+O2↑+2H2O;后来盖·吕萨克用铁与熔融氢氧化钠在通电条件下也制得钠,反应原理为3Fe+4NaOHFe3O4+2H2↑+4Na↑。下列有关说法正确的是( )
A.戴维电解熔融氢氧化钠制钠,阳极发生电极反应为2OH--2e-H2↑+O2↑
B.戴维用电解熔融氢氧化钠法制钠(如上图),电解槽中可以用石墨为阳极,铁为阴极
C.盖·吕萨克法制钠的原理是利用铁的还原性比钠强
D.若戴维法与盖·吕萨克法制得等量的钠,则两反应中转移的电子总数也相同
8.将下图所示实验装置的开关K闭合,下列判断正确的是( )
A.Cu电极上发生还原反应
B.电子沿Zn→a→b→Cu路径流动
C.片刻后甲池中c(SO42-)增大
D.片刻后可观察到滤纸b点变红色
9.如图为电解CaCl2溶液的实验装置,以铂为电极。电解一段时间后,将CO2持续通入该溶液中。
请回答下列问题:
(1)电解时,F极发生 (填“氧化”或“还原”)反应,电极反应为 ;E极发生 (填“氧化”或“还原”)反应,电极反应为 ;电解总反应为 。
(2)电解池中产生的现象:
① ;② ;③ 。
(3)持续通入CO2发生反应的化学方程式为 。
提升能力跨越等级
1.用电解法制取KIO3的方法是以石墨和铁为电极电解KI溶液,电解总反应为KI+3H2OKIO3+3H2↑。下列说法中正确的是( )
A.电解时石墨是阴极
B.电解时阳极上产生H2
C.电解过程中阴极溶液的pH升高
D.阴极电极反应:I--6e-+3H2OIO3-+6H+
2.某同学将电解池工作时电子、离子移动方向及电极种类等信息表示在下图中,下列有关分析完全正确的是( )
3.现用Pt电极电解1 L浓度均为0.1 ml·L-1的HCl、CuSO4的混合溶液,装置如图,下列说法正确的是( )
A.电解开始时阴极有H2放出
B.电解开始时阳极反应:Cu2++2e-Cu
C.当电路中通过电子的量超过0.1 ml时,此时阴极放电的离子发生了变化
D.整个电解过程中,SO42-不参与电极反应
4.取一张用饱和NaCl溶液浸湿的pH试纸,两根铅笔芯作为电极,接通直流电源,一段时间后,发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆,内圆为白色,外圆呈浅红色。下列说法错误的是( )
A.b电极是阴极
B.a电极与电源的正极相连接
C.电解过程中,水是氧化剂
D.b电极附近溶液的pH变小
5.(2020山东枣庄八中高二月考)(双选)如图所示,下列叙述不正确的是( )
A.X为阳极,发生氧化反应
B.电子沿Zn→Y→X→Cu路径流动
C.Na+移向Y,X与滤纸接触处有氧气生成
D.Y与滤纸接触处变红
6.(双选)500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中NO3-的浓度为0.6 ml·L-1,用石墨作为电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到2.24 L气体(标准状况下),假定电解后溶液的体积仍为500 mL,下列说法正确的是( )
A.原混合溶液中K+的浓度为0.2 ml·L-1
B.上述电解过程中共转移0.2 ml电子
C.电解得到Cu的物质的量为0.05 ml
D.电解后溶液中H+的浓度为0.4 ml·L-1
7.整合有效信息书写电极反应。
(1)硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。由硫化氢获得硫单质有多种方法。将用烧碱溶液吸收H2S后所得的溶液加入如图所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应:S2--2e-S、(n-1)S+S2-Sn2-。
①写出电解时阴极的电极反应: 。
②电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质,该反应的离子方程式为 。
(2)电解NO制备NH4NO3,其工作原理如图所示,为使电解产物全部转化为NH4NO3,需补充物质A,A是 ,说明理由: 。
贴近生活拓展创新
如图所示,A为电源,B为浸透饱和食盐水和酚酞溶液的滤纸,滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液,C、D为电解槽,其电极材料及电解质溶液如图所示。
(1)关闭K1,打开K2,通电后,B的KMnO4紫红色液滴向c端移动,则电源b端为 极,通电一段时间后,滤纸d端的电极反应为 。
(2)已知C装置中溶液的溶质为Cu(NO3)2和X(NO3)3,且均为0.1 ml,打开K1,关闭K2,通电一段时间后,阴极析出固体的质量m(g)与通过电子的物质的量n(ml)的关系如图所示。则Cu2+、X3+、H+氧化性由强到弱的顺序是 。
(3)D装置中溶液是稀硫酸,则石墨电极端从开始至一段时间后的实验现象是 。
参考答案
第3节 电能转化为化学能——电解
第1课时 电解的原理
夯实基础·轻松达标
1.A 电解稀NaOH溶液时,阳极:4OH--4e-O2↑+2H2O,阴极:2H2O+2e-H2↑+2OH-,阴极和阳极上的主要产物分别是H2和O2,故A正确;电解HCl溶液、NaCl溶液时,阳极:2Cl--2e-Cl2↑,阴极:2H++2e-H2↑、2H2O+2e-H2↑+2OH-,阴极和阳极上的主要产物分别是H2和Cl2,故B、C错误;电解AgNO3溶液时,阳极:2H2O-4e-O2↑+4H+,阴极:Ag++e-Ag,阴极和阳极上的主要产物分别是Ag和O2,故D错误。
2.D 等物质的量的Na2SO4、NaCl、AgNO3三种物质混合放入水中,经搅拌后,生成AgCl沉淀,溶液中的离子是Na+、SO42-、NO3-,通电时阳极是水电离产生的OH-放电,则阳极生成的物质是氧气。
3.C 阳极电极反应为4OH--4e-2H2O+O2↑,阳极区溶液呈酸性,溶液呈红色;阴极电极反应为4H++4e-2H2↑,阴极区溶液呈碱性,溶液呈蓝色;中间仍为紫色石蕊溶液。
4.B 电解电解质溶液的类型:
由上述分析可知,B项符合题意。
5.D 电子不能通过电解质溶液,故A错误;a电极产生O2,c极产生Cl2,根据电子守恒O2~2Cl2~4e-,O2和Cl2的物质的量之比为1∶2,故B错误;阴离子向阳极移动,a电极和c电极是阳极,所以SO42-向a电极移动,Cl-向c电极移动,故C错误;d电极是阴极,电极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-,所以滴入酚酞溶液d电极附近会变红,故D正确。
6.D 以石墨为电极电解KI溶液,发生的总反应为2KI+2H2O2KOH+H2↑+I2(类似于电解饱和食盐水),阴极产物是H2和KOH,阳极产物是I2。由于溶液中含有少量的酚酞和淀粉,所以阳极附近的溶液会变蓝(淀粉遇碘变蓝),阴极附近的溶液会变红(溶液呈碱性),A、B、C正确;由于电解产物有KOH生成,溶液的碱性增强,所以溶液的pH增大,D错误。
7.B 戴维电解熔融氢氧化钠制钠,阳极发生电极反应为4OH--4e- O2↑+2H2O;盖·吕萨克法制钠原理不是利用铁的还原性比钠强,实际上铁的还原性比钠弱,反应之所以能发生实质上是利用了钠的沸点较低。由题中所给电解总反应可知,利用戴维法和盖·吕萨克法制得等量的钠,转移的电子总数不相同。
8.A 将装置中K闭合,该装置构成原电池,其中Zn电极上发生氧化反应,Cu电极上发生还原反应,故A正确;电子沿导线由Zn→a,在a上溶液中的H+得到电子,在b上溶液中的OH-失去电子,电子不能直接由a→b,故B错误;该装置工作过程中,甲、乙两烧杯中的SO42-的浓度都不改变,只是盐桥中的Cl-和K+分别向甲、乙两烧杯中移动,故C错误;在b处溶液中的OH-失去电子,溶液呈酸性,b处滤纸不可能变红色,故D错误。
9.答案 (1)氧化 2Cl--2e-Cl2↑ 还原 2H2O+2e-H2↑+2OH- CaCl2+2H2OCa(OH)2+H2↑+Cl2↑
(2)①E极附近溶液呈红色
②E极有无色气体生成,F极有黄绿色气体生成
③通入少量CO2时,溶液中出现白色沉淀,继续通入CO2,白色沉淀逐渐消失
(3)CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O,CaCO3+CO2+H2OCa(HCO3)2
解析 在E极上发生反应:2H2O+2e-H2↑+2OH-;在F极上发生反应:2Cl--2e-Cl2↑。电解一段时间后,通入CO2会有CaCO3沉淀生成,继续通入CO2,CaCO3沉淀溶解。
提升能力·跨越等级
1.C 电解时,铁作为阴极,石墨作为阳极,若铁作为阳极,则铁会失电子而放电,A错误;阳极发生氧化反应,I-失电子被氧化,电极反应为I--6e-+3H2OIO3-+6H+,B、D两项错误;阴极水放电,2H2O+2e-H2↑+2OH-,溶液的pH升高,C项正确。
2.B 电子从电源的负极流出,故a电极是阴极,d是电源正极,溶液中阳离子(Q离子)移向阴极(a电极)。
3.D 依据离子放电顺序可知阴极先放电的是Cu2+,故阴极开始析出的是Cu,阳极先放电的是Cl-,故阳极开始产生的是Cl2,故A、B错误;由阴极电极反应Cu2++2e-Cu,n(Cu2+)=0.1 ml,当电路中通过电子的量达到0.2 ml时,此时Cu2+消耗完毕,之后阴极放电离子变为H+,故C错误;阳极先是Cl-放电,当Cl-消耗完毕,此时H2O电离产生的OH-开始在阳极放电,SO42-不参与电极反应,故D正确。
4.D a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆,内圆为白色,外圆呈浅红色,说明a极附近产生了Cl2,所以a极与电源的正极相连,即a极为阳极,电极反应为2Cl--2e-Cl2↑,b极为阴极,电极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-,所以水是氧化剂,b极附近溶液的pH增大。
5.BC 该装置中,左边装置是原电池,Zn易失电子作为负极、Cu作为正极,右边装置是电解池,X为阳极、Y为阴极,阳极上电极反应为Cu-2e-Cu2+,阴极反应为2H2O+2e-2OH-+H2↑。X与原电池的正极相连为阳极,阳极失电子发生氧化反应,故A正确;电子从原电池负极锌流出经导线流向阴极Y,电子又从阳极X流出经导线流向正极铜,电子不能通过X与Y之间的电解质溶液,故B错误;通过以上分析知,Y是阴极,阳离子钠离子与氢离子都向阴极移动,X电极是Cu,Cu失电子生成Cu2+,故C错误;Y为阴极,电极反应为2H2O+2e-2OH-+H2↑,生成了碱,所以Y与滤纸接触处变红,故D正确。
6.AD 用石墨作为电极电解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液,阳极反应为2H2O-4e-O2↑+4H+,阴极先后发生两个反应:Cu2++2e-Cu,2H++2e-H2↑。从收集到O2为2.24 L可推知上述电解过程中共转移0.4 ml电子,而在生成2.24 L H2的过程中转移0.2 ml电子,所以Cu2+共得到0.4 ml-0.2 ml=0.2 ml电子,电解前Cu2+的物质的量和电解得到的Cu的物质的量都为0.1 ml。电解前后分别有以下守恒关系:c(K+)+2c(Cu2+)=c(NO3-),c(K+)+c(H+)=c(NO3-),不难算出电解前c(K+)=0.2 ml·L-1,电解后溶液中c(H+)=0.4 ml·L-1。
7.答案 (1)①2H2O+2e-H2↑+2OH-
②Sn2-+2H+(n-1)S↓+H2S↑
(2)NH3 根据电解总反应:8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3,电解产生的HNO3多,应补充NH3
解析 (1)①电解时,阴极区溶液中的阳离子放电,即水溶液中的H+放电生成H2。②由题给反应可知,阳极区生成了Sn2-,Sn2-可以理解为(n-1)S+S2-,加入稀硫酸可生成S单质和H2S气体。
(2)根据电解NO制备NH4NO3的工作原理示意图知,阴极反应为3NO+15e-+18H+3NH4++3H2O,阳极反应为5NO-15e-+10H2O5NO3-+20H+,电解总反应为8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3,为了使电解产生的HNO3全部转化为NH4NO3,应补充NH3。
贴近生活·拓展创新
答案 (1)负 2H++2e-H2↑
(2)Cu2+>H+>X3+
(3)在石墨电极一端开始时有无色无味气体产生;一段时间后有红色物质析出
解析 (1)当打开K2、关闭K1时,A、B形成了一个电解池,由于紫红色的MnO4-向c端移动,从而可以确定c为电解池的阳极,a为电源的正极,则b为电源的负极。因此电解池中H+和K+向阴极d移动,由于H+放电能力强,故d端的电极反应为2H++2e-H2↑。
(2)由通过电子的物质的量与阴极析出固体质量的关系图示可以看出,当通过超过0.2 ml电子时,阴极析出固体质量不再发生变化,说明此过程中放电的为H+,而通过0.2 ml电子时,溶液中某金属阳离子完全放电。再结合Cu2+和X3+的电荷数,可以确定通过0.2 ml电子时,放电的为Cu2+,故Cu2+、H+、X3+的氧化性顺序为Cu2+>H+>X3+。
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
类型
电解质
溶液pH的变化
放O2生酸型
CuSO4、AgNO3、Cu(NO3)2
降低
放H2生碱型
KCl、CaCl2
升高
电解
电解质型
CuCl2
HCl
升高
电解H2O型
NaNO3、Na2SO4、K2SO4
不变
KOH
升高
HNO3
降低
第1课时 电解的原理
夯实基础轻松达标
1.用铂电极(惰性电极)电解下列溶液时,阴极和阳极上的主要产物分别是H2和O2的是( )
A.稀NaOH溶液
B.HCl溶液
C.酸性NaCl溶液
D.酸性AgNO3溶液
2.把等物质的量的Na2SO4、NaCl、AgNO3的混合物放入足量水中,经充分搅拌后,将所得溶液用石墨作为电极进行电解,阳极生成的物质是( )
A.H2 B.AgC.Cl2 D.O2
3.某校化学兴趣小组的同学在一次活动中做了一个“彩虹”实验。其装置如右图所示,在一U形管中装入含有紫色石蕊溶液的Na2SO4溶液,通直流电,一段时间后U形管内会形成一个倒立的三色“彩虹”,从左到右颜色的次序是( )
A.蓝、紫、红
B.红、蓝、紫
C.红、紫、蓝
D.紫、红、蓝
4.用惰性电极电解下列各组中的三种电解质的溶液,在电解的过程中,溶液pH的变化依次为升高、不变、降低的是( )
A.AgNO3 CuCl2 Cu(NO3)2
B.KCl Na2SO4 CuSO4
C.CaCl2 KOH NaNO3
D.HCl HNO3 K2SO4
5.如图所示,a、b、c、d均为石墨电极,通电进行电解,下列说法正确的是( )
A.电路中电子流向:负极→d→c→b→a→正极
B.a、c两极产生气体的物质的量相等
C.SO42-向b电极移动,Cl-向c电极移动
D.通电后向乙烧杯滴入酚酞溶液d极附近会变红
6.以石墨为电极电解KI溶液(含有少量的酚酞和淀粉)。下列说法错误的是( )
A.阴极附近溶液呈红色
B.阴极逸出气体
C.阳极附近溶液呈蓝色
D.溶液的pH变小
7.早在1807年化学家戴维用电解熔融氢氧化钠的方法制得钠:4NaOH(熔融)4Na+O2↑+2H2O;后来盖·吕萨克用铁与熔融氢氧化钠在通电条件下也制得钠,反应原理为3Fe+4NaOHFe3O4+2H2↑+4Na↑。下列有关说法正确的是( )
A.戴维电解熔融氢氧化钠制钠,阳极发生电极反应为2OH--2e-H2↑+O2↑
B.戴维用电解熔融氢氧化钠法制钠(如上图),电解槽中可以用石墨为阳极,铁为阴极
C.盖·吕萨克法制钠的原理是利用铁的还原性比钠强
D.若戴维法与盖·吕萨克法制得等量的钠,则两反应中转移的电子总数也相同
8.将下图所示实验装置的开关K闭合,下列判断正确的是( )
A.Cu电极上发生还原反应
B.电子沿Zn→a→b→Cu路径流动
C.片刻后甲池中c(SO42-)增大
D.片刻后可观察到滤纸b点变红色
9.如图为电解CaCl2溶液的实验装置,以铂为电极。电解一段时间后,将CO2持续通入该溶液中。
请回答下列问题:
(1)电解时,F极发生 (填“氧化”或“还原”)反应,电极反应为 ;E极发生 (填“氧化”或“还原”)反应,电极反应为 ;电解总反应为 。
(2)电解池中产生的现象:
① ;② ;③ 。
(3)持续通入CO2发生反应的化学方程式为 。
提升能力跨越等级
1.用电解法制取KIO3的方法是以石墨和铁为电极电解KI溶液,电解总反应为KI+3H2OKIO3+3H2↑。下列说法中正确的是( )
A.电解时石墨是阴极
B.电解时阳极上产生H2
C.电解过程中阴极溶液的pH升高
D.阴极电极反应:I--6e-+3H2OIO3-+6H+
2.某同学将电解池工作时电子、离子移动方向及电极种类等信息表示在下图中,下列有关分析完全正确的是( )
3.现用Pt电极电解1 L浓度均为0.1 ml·L-1的HCl、CuSO4的混合溶液,装置如图,下列说法正确的是( )
A.电解开始时阴极有H2放出
B.电解开始时阳极反应:Cu2++2e-Cu
C.当电路中通过电子的量超过0.1 ml时,此时阴极放电的离子发生了变化
D.整个电解过程中,SO42-不参与电极反应
4.取一张用饱和NaCl溶液浸湿的pH试纸,两根铅笔芯作为电极,接通直流电源,一段时间后,发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆,内圆为白色,外圆呈浅红色。下列说法错误的是( )
A.b电极是阴极
B.a电极与电源的正极相连接
C.电解过程中,水是氧化剂
D.b电极附近溶液的pH变小
5.(2020山东枣庄八中高二月考)(双选)如图所示,下列叙述不正确的是( )
A.X为阳极,发生氧化反应
B.电子沿Zn→Y→X→Cu路径流动
C.Na+移向Y,X与滤纸接触处有氧气生成
D.Y与滤纸接触处变红
6.(双选)500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中NO3-的浓度为0.6 ml·L-1,用石墨作为电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到2.24 L气体(标准状况下),假定电解后溶液的体积仍为500 mL,下列说法正确的是( )
A.原混合溶液中K+的浓度为0.2 ml·L-1
B.上述电解过程中共转移0.2 ml电子
C.电解得到Cu的物质的量为0.05 ml
D.电解后溶液中H+的浓度为0.4 ml·L-1
7.整合有效信息书写电极反应。
(1)硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。由硫化氢获得硫单质有多种方法。将用烧碱溶液吸收H2S后所得的溶液加入如图所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应:S2--2e-S、(n-1)S+S2-Sn2-。
①写出电解时阴极的电极反应: 。
②电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质,该反应的离子方程式为 。
(2)电解NO制备NH4NO3,其工作原理如图所示,为使电解产物全部转化为NH4NO3,需补充物质A,A是 ,说明理由: 。
贴近生活拓展创新
如图所示,A为电源,B为浸透饱和食盐水和酚酞溶液的滤纸,滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液,C、D为电解槽,其电极材料及电解质溶液如图所示。
(1)关闭K1,打开K2,通电后,B的KMnO4紫红色液滴向c端移动,则电源b端为 极,通电一段时间后,滤纸d端的电极反应为 。
(2)已知C装置中溶液的溶质为Cu(NO3)2和X(NO3)3,且均为0.1 ml,打开K1,关闭K2,通电一段时间后,阴极析出固体的质量m(g)与通过电子的物质的量n(ml)的关系如图所示。则Cu2+、X3+、H+氧化性由强到弱的顺序是 。
(3)D装置中溶液是稀硫酸,则石墨电极端从开始至一段时间后的实验现象是 。
参考答案
第3节 电能转化为化学能——电解
第1课时 电解的原理
夯实基础·轻松达标
1.A 电解稀NaOH溶液时,阳极:4OH--4e-O2↑+2H2O,阴极:2H2O+2e-H2↑+2OH-,阴极和阳极上的主要产物分别是H2和O2,故A正确;电解HCl溶液、NaCl溶液时,阳极:2Cl--2e-Cl2↑,阴极:2H++2e-H2↑、2H2O+2e-H2↑+2OH-,阴极和阳极上的主要产物分别是H2和Cl2,故B、C错误;电解AgNO3溶液时,阳极:2H2O-4e-O2↑+4H+,阴极:Ag++e-Ag,阴极和阳极上的主要产物分别是Ag和O2,故D错误。
2.D 等物质的量的Na2SO4、NaCl、AgNO3三种物质混合放入水中,经搅拌后,生成AgCl沉淀,溶液中的离子是Na+、SO42-、NO3-,通电时阳极是水电离产生的OH-放电,则阳极生成的物质是氧气。
3.C 阳极电极反应为4OH--4e-2H2O+O2↑,阳极区溶液呈酸性,溶液呈红色;阴极电极反应为4H++4e-2H2↑,阴极区溶液呈碱性,溶液呈蓝色;中间仍为紫色石蕊溶液。
4.B 电解电解质溶液的类型:
由上述分析可知,B项符合题意。
5.D 电子不能通过电解质溶液,故A错误;a电极产生O2,c极产生Cl2,根据电子守恒O2~2Cl2~4e-,O2和Cl2的物质的量之比为1∶2,故B错误;阴离子向阳极移动,a电极和c电极是阳极,所以SO42-向a电极移动,Cl-向c电极移动,故C错误;d电极是阴极,电极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-,所以滴入酚酞溶液d电极附近会变红,故D正确。
6.D 以石墨为电极电解KI溶液,发生的总反应为2KI+2H2O2KOH+H2↑+I2(类似于电解饱和食盐水),阴极产物是H2和KOH,阳极产物是I2。由于溶液中含有少量的酚酞和淀粉,所以阳极附近的溶液会变蓝(淀粉遇碘变蓝),阴极附近的溶液会变红(溶液呈碱性),A、B、C正确;由于电解产物有KOH生成,溶液的碱性增强,所以溶液的pH增大,D错误。
7.B 戴维电解熔融氢氧化钠制钠,阳极发生电极反应为4OH--4e- O2↑+2H2O;盖·吕萨克法制钠原理不是利用铁的还原性比钠强,实际上铁的还原性比钠弱,反应之所以能发生实质上是利用了钠的沸点较低。由题中所给电解总反应可知,利用戴维法和盖·吕萨克法制得等量的钠,转移的电子总数不相同。
8.A 将装置中K闭合,该装置构成原电池,其中Zn电极上发生氧化反应,Cu电极上发生还原反应,故A正确;电子沿导线由Zn→a,在a上溶液中的H+得到电子,在b上溶液中的OH-失去电子,电子不能直接由a→b,故B错误;该装置工作过程中,甲、乙两烧杯中的SO42-的浓度都不改变,只是盐桥中的Cl-和K+分别向甲、乙两烧杯中移动,故C错误;在b处溶液中的OH-失去电子,溶液呈酸性,b处滤纸不可能变红色,故D错误。
9.答案 (1)氧化 2Cl--2e-Cl2↑ 还原 2H2O+2e-H2↑+2OH- CaCl2+2H2OCa(OH)2+H2↑+Cl2↑
(2)①E极附近溶液呈红色
②E极有无色气体生成,F极有黄绿色气体生成
③通入少量CO2时,溶液中出现白色沉淀,继续通入CO2,白色沉淀逐渐消失
(3)CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O,CaCO3+CO2+H2OCa(HCO3)2
解析 在E极上发生反应:2H2O+2e-H2↑+2OH-;在F极上发生反应:2Cl--2e-Cl2↑。电解一段时间后,通入CO2会有CaCO3沉淀生成,继续通入CO2,CaCO3沉淀溶解。
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1.C 电解时,铁作为阴极,石墨作为阳极,若铁作为阳极,则铁会失电子而放电,A错误;阳极发生氧化反应,I-失电子被氧化,电极反应为I--6e-+3H2OIO3-+6H+,B、D两项错误;阴极水放电,2H2O+2e-H2↑+2OH-,溶液的pH升高,C项正确。
2.B 电子从电源的负极流出,故a电极是阴极,d是电源正极,溶液中阳离子(Q离子)移向阴极(a电极)。
3.D 依据离子放电顺序可知阴极先放电的是Cu2+,故阴极开始析出的是Cu,阳极先放电的是Cl-,故阳极开始产生的是Cl2,故A、B错误;由阴极电极反应Cu2++2e-Cu,n(Cu2+)=0.1 ml,当电路中通过电子的量达到0.2 ml时,此时Cu2+消耗完毕,之后阴极放电离子变为H+,故C错误;阳极先是Cl-放电,当Cl-消耗完毕,此时H2O电离产生的OH-开始在阳极放电,SO42-不参与电极反应,故D正确。
4.D a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆,内圆为白色,外圆呈浅红色,说明a极附近产生了Cl2,所以a极与电源的正极相连,即a极为阳极,电极反应为2Cl--2e-Cl2↑,b极为阴极,电极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-,所以水是氧化剂,b极附近溶液的pH增大。
5.BC 该装置中,左边装置是原电池,Zn易失电子作为负极、Cu作为正极,右边装置是电解池,X为阳极、Y为阴极,阳极上电极反应为Cu-2e-Cu2+,阴极反应为2H2O+2e-2OH-+H2↑。X与原电池的正极相连为阳极,阳极失电子发生氧化反应,故A正确;电子从原电池负极锌流出经导线流向阴极Y,电子又从阳极X流出经导线流向正极铜,电子不能通过X与Y之间的电解质溶液,故B错误;通过以上分析知,Y是阴极,阳离子钠离子与氢离子都向阴极移动,X电极是Cu,Cu失电子生成Cu2+,故C错误;Y为阴极,电极反应为2H2O+2e-2OH-+H2↑,生成了碱,所以Y与滤纸接触处变红,故D正确。
6.AD 用石墨作为电极电解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液,阳极反应为2H2O-4e-O2↑+4H+,阴极先后发生两个反应:Cu2++2e-Cu,2H++2e-H2↑。从收集到O2为2.24 L可推知上述电解过程中共转移0.4 ml电子,而在生成2.24 L H2的过程中转移0.2 ml电子,所以Cu2+共得到0.4 ml-0.2 ml=0.2 ml电子,电解前Cu2+的物质的量和电解得到的Cu的物质的量都为0.1 ml。电解前后分别有以下守恒关系:c(K+)+2c(Cu2+)=c(NO3-),c(K+)+c(H+)=c(NO3-),不难算出电解前c(K+)=0.2 ml·L-1,电解后溶液中c(H+)=0.4 ml·L-1。
7.答案 (1)①2H2O+2e-H2↑+2OH-
②Sn2-+2H+(n-1)S↓+H2S↑
(2)NH3 根据电解总反应:8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3,电解产生的HNO3多,应补充NH3
解析 (1)①电解时,阴极区溶液中的阳离子放电,即水溶液中的H+放电生成H2。②由题给反应可知,阳极区生成了Sn2-,Sn2-可以理解为(n-1)S+S2-,加入稀硫酸可生成S单质和H2S气体。
(2)根据电解NO制备NH4NO3的工作原理示意图知,阴极反应为3NO+15e-+18H+3NH4++3H2O,阳极反应为5NO-15e-+10H2O5NO3-+20H+,电解总反应为8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3,为了使电解产生的HNO3全部转化为NH4NO3,应补充NH3。
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答案 (1)负 2H++2e-H2↑
(2)Cu2+>H+>X3+
(3)在石墨电极一端开始时有无色无味气体产生;一段时间后有红色物质析出
解析 (1)当打开K2、关闭K1时,A、B形成了一个电解池,由于紫红色的MnO4-向c端移动,从而可以确定c为电解池的阳极,a为电源的正极,则b为电源的负极。因此电解池中H+和K+向阴极d移动,由于H+放电能力强,故d端的电极反应为2H++2e-H2↑。
(2)由通过电子的物质的量与阴极析出固体质量的关系图示可以看出,当通过超过0.2 ml电子时,阴极析出固体质量不再发生变化,说明此过程中放电的为H+,而通过0.2 ml电子时,溶液中某金属阳离子完全放电。再结合Cu2+和X3+的电荷数,可以确定通过0.2 ml电子时,放电的为Cu2+,故Cu2+、H+、X3+的氧化性顺序为Cu2+>H+>X3+。
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
类型
电解质
溶液pH的变化
放O2生酸型
CuSO4、AgNO3、Cu(NO3)2
降低
放H2生碱型
KCl、CaCl2
升高
电解
电解质型
CuCl2
HCl
升高
电解H2O型
NaNO3、Na2SO4、K2SO4
不变
KOH
升高
HNO3
降低
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