人教版 (新课标)选修4 化学反应原理第三节 电解池第3课时练习题

这是一份人教版 (新课标)选修4 化学反应原理第三节 电解池第3课时练习题，共6页。试卷主要包含了 甲、乙两个容器中，分别加入0等内容，欢迎下载使用。

1. 将Al片和Cu片用导线相连，一组插入浓HNO3溶液中，一组插入稀NaOH溶液中，分别形成了原电池，则在这两个原电池中，正极分别为( )
A．Al片、Cu片 B．Cu片、Al片 C．Al片、Al片 D．Cu片、Cu片
解析 将Al片和Cu片用导线相连，插入浓HNO3溶液中，此时Al在浓硝酸中钝化，不能继续反应，而Cu却能与浓硝酸持续反应。也就是说，在这种情况下，Cu易失去电子而Al却表现相对“惰性”，“相对活泼”的Cu为负极；插入稀NaOH溶液中，Al能与NaOH溶液反应，此时Al失去电子被氧化，也就是Al为负极。
答案 A
2. 若某池(电解池或原电池)的总反应离子方程式是Cu＋2H＋===Cu2＋＋H2↑，关于此池的有关说法正确的是
A．该池只能是电解池，且金属铜为该电解池的阳极
B．该池只能是原电池，且电解质溶液为硝酸
C．该池可能是原电池，也可能是电解池
D．该池只能是电解池，电解质溶液可以是硫酸铜
答案 A
解析 铜与H＋不反应，因此不可能是原电池，只能是电解池。在该电解池中，铜失去电子被氧化，因此铜作电解池的阳极，A正确，B、C错误；D选项中若电解质溶液是硫酸铜溶液，则相当于电镀铜，与题给离子方程式不符，故D错误。
3. 关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是( )
A．电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠
B．若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色
C．若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色
D．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性
解析 电解食盐水时发生的反应：
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
总反应式：2NaCl＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
对照分析选项，A错误；阳极附近的溶液中会溶有少量的Cl2，滴加KI溶液后发生反应：Cl2＋2I－===I2＋2Cl－，溶液呈棕色，B正确；阴极附近产生大量的OH－，滴加酚酞后变红色，C错误；电解后生成NaOH，溶液呈碱性，D错误。
答案 B
4. 某同学按下图所示的装置进行电解实验。下列说法正确的是( )
A．电解过程中，铜电极上有H2产生
B．电解初期，总反应方程式为：Cu＋H2SO4电解,CuSO4＋H2↑
C．电解一定时间后，石墨电极上有气体放出
D．整个电解过程中，H＋的浓度不断增大
答案 B
解析 由题目所给图示可知：活泼金属铜作阳极，发生反应：Cu－2e－===Cu2＋，电解初期，溶液中的H＋在阴极石墨上发生反应：2H＋＋2e－===H2↑，电池反应式为Cu＋H2SO4eq \(=====,\s\up7(电解))CuSO4＋H2↑，所以A、D选项不正确，B选项正确；随着电解过程不断进行，溶液中的Cu2＋浓度不断增大，一定时间后即当Cu2＋移动到阴极附近时，由于Cu2＋的氧化性大于H＋，故此时阴极发生反应：Cu2＋＋2e－===Cu，故C选项不正确。
5. 甲、乙两个容器中，分别加入0.1 ml·L－1的NaCl溶液与0.1 ml·L－1的AgNO3溶液后，以Pt为电极进行电解时，在A、B、C、D各电极上生成物的物质的量之比为( )
A．2∶2∶4∶1 B．2∶3∶4∶1 C．1∶4∶2∶2 D．1∶1∶1∶1
解析 此装置相当于两个电解槽串联到一起，在整个电路中电子转移总数相等，首先判断各极的产物，即A极产物H2，B极产物Cl2，C极产物Ag，D极产物O2，若整个电路中有4 ml电子转移，有2H2～2Cl2～4Ag～O2～4e－，则A、B、C、D各电极上生成物的物质的量之比为2∶2∶4∶1。
答案 A
6．电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样的电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是( )
A．锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细
B．氢氧燃料电池可将热能直接转化为电能
C．氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化
D．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅
答案 C
解析 因为锌锰干电池中锌棒为负极，锌棒变细，碳棒不变，所以A错；原电池是将化学能直接转化为电能，所以B错；氢氧燃料电池负极反应式为H2－2e－===2H＋，所以C对；太阳能电池采用硅材料制作，所以D错。
7．理论上不能用于设计成原电池的反应是( )
A．HCl＋NaOH===NaCl＋H2O ΔH＜0
B．2CH3OH(l)＋3O2(g)eq \(――→,\s\up7(点燃))2CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＜0
C．4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s) ΔH＜0
D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＜0
答案 A
解析 本题考查原电池形成条件。只有能自发进行的氧化还原反应才可能用于设计原电池，非氧化还原反应因没有电子转移所以不能设计成原电池，题中只有A项不是氧化还原反应。
8．生物体中细胞膜内的葡萄糖，细胞膜外的富氧液体及细胞膜构成微型的生物原电池，下列有关判断正确的是( )
A．正极的电极反应式可能是O2＋4e－===2O2－
B．负极的电极反应式可能是O2＋4e－＋2H2O===4OH－
C．正极反应主要是C6H12O6生成CO2或HCOeq \\al(－,3)
D．负极反应主要是C6H12O6生成CO2或HCOeq \\al(－,3)
答案 D
解析 在生物体内葡萄糖贮存的化学能是通过与O2的氧化还原反应释放出来的。反应中葡萄糖中的碳元素失电子，首先被氧化为CO2分子，然后再与血液中的OH－反应转化为HCOeq \\al(－,3)，因此，在正极上发生的是O2得电子的还原反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－；负极上发生的反应是C6H12O6失电子的氧化反应，生成CO2或HCOeq \\al(－,3)。
9．实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取Cl2，已知铅蓄电池放电时发生如下反应：
负极：Pb＋SOeq \\al(2－,4)－2e－===PbSO4
正极：PbO2＋4H＋＋SOeq \\al(2－,4)＋2e－===PbSO4＋2H2O
今欲制得Cl2 0.050 ml，这时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是( )
A．0.025 ml B．0.050 ml C．0.10 ml D．0.20 ml
答案 C
解析 要求得硫酸的量，需首先找出铅蓄电池的总反应。将上述两个电极反应式合并可得：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。而在制取Cl2时，每生成1 ml Cl2，电子转移2
ml，现需要转移电子0.050 ml×2＝0.10 ml。由铅蓄电池总反应式可知，每转移0.10 ml电子，将消耗0.10 ml硫酸。
10．用Pt电极电解含有Cu2＋和X3＋均为0.1 ml的溶液，阴极析出金属的质量m与溶液中
通过电子的物质的量n关系如图，则离子的氧化能力由大到小排列正确的是( )

A．Cu2＋>X3＋>H＋ B．H＋>X3＋>Cu2＋ C．X3＋>H＋>Cu2＋ D．Cu2＋>H＋>X3＋
答案 D
解析 此题有些学生一看，立即想到X3＋是Fe3＋，不加以仔细分析，即选答案C。先分析图中变化：一开始通电，阴极就有固体析出，且通过0.2 ml电子后，质量不再增加。根据离子放电规律，是Cu2＋先放电，再是H＋放电，X3＋在溶液中不放电。
11. 有一硝酸盐晶体，其化学式表示为M(NO3)x·nH2O，经测定其摩尔质量为242 g·ml－1。取1.21 g该晶体溶于水配成100 mL溶液。将此溶液倒入下图所示装置中，用石墨作电极进行电解。当有0.01 ml电子通过电极时，溶液中的金属阳离子全部析出，在A极得到金属
0.32 g。回答：

金属M的摩尔质量为______________，x＝______________________________，
n＝________________。
(2)C极为________极。
答案 (1)64 g·ml－1 2 3 (2)负
解析 (1)n(硝酸盐)＝eq \f(1.21 g,242 g·ml－1)＝0.005 ml，则金属M也为0.005 ml。M的摩尔质量＝eq \f(0.32 g,0.005 ml)＝64 g·ml－1。
Mx＋＋xe－===M
eq \f(x,0.01)＝eq \f(1,0.005) 解得：x＝2
188＋18n＝242，n＝3。
(2)因为金属在A极析出，所以A极是电解池的阴极，则C极是电源的负极。
12．铝和氢氧化钾都是重要的工业产品。请回答：
(1)工业冶炼铝的化学方程式是______________________________________________。
(2)铝与氢氧化钾溶液反应的离子方程式是____________________________________
____________________。
(3)工业级氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜(只允许阳离子通过)，其工作原理如下图所示。
该电解槽的阳极反应式是_______________________________________________。
通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因
________________________________________________________________________
______________________________。
③除去杂质后的氢氧化钾溶液从液体出口______(填写“A”或“B”)导出。
答案 (1)2Al2O3(熔融)eq \(=====,\s\up7(电解))4Al＋3O2↑
(2)2Al＋2OH－＋2H2O===2AlOeq \\al(－,2)＋3H2↑
(3)①4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
②H＋放电，促进水的电离，OH－浓度增大
③B
解析 本题主要考查学生对电解原理的理解和掌握，注重考查学生用所学知识解释、解决实际问题的能力。(1)、(2)问主要考查教材的基础知识，应该属于得分的问题，(3)中根据电解原理，阳极应是OH－失电子，所以电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，而阴极为H＋放电，促进水的电离，使OH－浓度增大，所以pH增大，根据阳离子交换膜的特点，K＋可从阳极区进入阴极区和OH－组成KOH，从而可在阴极区得到纯的KOH溶液，故液体应从B口导出。
13. 如图，X和Y均为石墨电极。

(1)若电解液为滴有酚酞的饱和食盐水，电解反应的离子方程式为______________；
电解过程中______极(填“阴”或“阳”)附近会出现红色。
(2)若电解液为500 mL含A溶质的某蓝色溶液，电解一段时间，观察到X电极表面有红色的固态物质生成，Y电极有无色气体生成；溶液中原有溶质完全电解后，停止电解，取出X电极，洗涤、干燥、称量，电极增重1.6 g。
①电解后溶液的pH为________；要使电解后溶液恢复到电解前的状态，需加入一定量的____________(填加入物质的化学式)。(假设电解前后溶液的体积不变)
②Y电极产生气体的体积为______L(标准状况下)。
请你推测原溶液中所含的酸根离子可能是____________________；并设计实验验证你的推测，写出实验的操作步骤、现象和结论：____________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)2Cl－＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2OH－＋Cl2↑＋H2↑ 阴
(2)①1 CuO或CuCO3(仅答1种即可)
②0.28
③硫酸根离子 取少量待测液于试管中，滴加盐酸无明显现象，继续加入氯化钡溶液，若有白色沉淀产生，则证明是硫酸根离子(或：硝酸根离子 取少量待测液于试管中，加热浓缩后滴加浓硫酸和铜粉，若有红棕色气体产生，则证明是硝酸根离子)
解析 (1)电解饱和食盐水的离子方程式：2Cl－＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2OH－＋Cl2↑＋H2↑，在阴极区生成NaOH，使酚酞溶液变红。
(2)蓝色溶液中可能含有Cu2＋，并且在电解过程中析出红色固体，进一步验证析出的是铜；Y电极上析出无色气体，应该是O2，电解离子方程式：2Cu2＋＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2Cu＋O2↑＋4H＋。
①根据电解离子方程式得：n(H＋)＝2n(Cu2＋)＝2×eq \f(1.6 g,64 g·ml－1)＝0.05 ml，故溶液中c(H＋)＝＝0.1 ml·L－1，溶液的pH＝1。要使溶液恢复到以前，可以加入CuO或CuCO3。
②根据电解离子方程式得：n(O2)＝eq \f(1,2)×n(Cu)＝0.012 5ml，在标准状况下的体积V(O2)＝22.4 L·ml－1×0.012 5 ml＝0.28 L。
③溶液中存在的必须是含氧酸根离子，可以是SOeq \\al(2－,4)或NOeq \\al(－,3)；然后利用实验进行检验。
14．从H＋、Cu2＋、Na＋、SOeq \\al(2－,4)、Cl－五种离子中选取某些离子恰当地组成电解质，按下列要求电解。
(1)以碳棒为电极，使电解质质量减少，水量不变进行电解，则采用的电解质是
________________________________________________________________________。
(2)以碳棒为电极，使电解质质量不变，水量减少进行电解，则采用的电解质是
________________________________________________________________________。
以碳棒为阳极，铁棒为阴极，使电解质质量和水量都减少进行电解，则采用的电解质是________________________________________________________________。
答案 (1)HCl、CuCl2 (2)H2SO4、Na2SO4、NaHSO4 (3)CuSO4、NaCl
解析 首先把阴、阳离子两两组合成物质，根据离子放电顺序判断(1)为分解电解质型；(2)为电解水型；(3)为放氧生酸型和放氢生碱型。
15．某高二化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果如下。试根据下表中的实验现象回答下列问题：
(1)实验1、2中Al所作的电极是否相同？________(填“是”或“否”)。
(2)实验3中的电极反应式：负极______________________，正极________________，
电池总反应方程式______________________。
(3)实验4中Al作________极，其电极反应式是____________________________，判断电极的依据是______________________________。
(4)解释实验5中电流计指针偏向Al的原因。
答案 (1)否
(2)Al－3e－===Al3＋ 2H＋＋2e－===H2↑
2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
(3)负 Al＋4OH－－3e－===AlOeq \\al(－,2)＋2H2O
因为Al能与NaOH溶液反应，而Mg不反应
(4)实验5中由于Al在浓硝酸中发生钝化，所以Zn为负极
解析 一般情况下，较活泼的金属作原电池的负极，根据实验1、2的结果，可得出1中Al作正极，2中Al作负极，但在NaOH溶液中，Al反应，Mg不反应，Al作负极，在浓硝酸中由于Al发生钝化，Zn作负极。
16．电解原理在化学工业中有广泛的应用。
上图表示一个电解池，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。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电解池中X极上的电极反应式为____________________，在X极附近观察到的现象是
________________________________________________________________________
________________。电解液中向X极方向移动的离子是____________。
Y电极上的电极反应式为______________________________________________，
检验该电极反应产物的方法是_______________________________________________。
(2)如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则：
①X电极的材料是________，电极反应式为____________。
Y电极的材料是________，电极反应式为_________________________________
____________。
③溶液中的c(Cu2＋)与电解前相比________(填“变大”、“变小”或“不变”)。
(3)如利用该装置实现铁上镀锌，电极X上发生的反应为________________________，电解池盛放的电镀液可以是________或________(只要求填两种电解质溶液)。
答案 (1)①2H＋＋2e－===H2↑ 有气体放出，溶液变红 Na＋、H＋
②2Cl－－2e－===Cl2↑ 把湿润的淀粉碘化钾试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色，说明生成了Cl2
(2)①纯铜 Cu2＋＋2e－===Cu
②粗铜 Cu－2e－===Cu2＋ ③变小
(3)Zn2＋＋2e－===Zn ZnCl2 ZnSO4(答案不惟一，合理即可)编号
电极材料
电解质溶液
电流计指针偏转方向
1
Mg、Al
稀盐酸
偏向Al
2
Al、Cu
稀盐酸
偏向Cu
3
Al、石墨
稀盐酸
偏向石墨
4
Mg、Al
NaOH
偏向Mg
5
Al、Zn
浓硝酸
偏向Al