人教版 (新课标)选修4 化学反应原理第三节 电解池第1课时课后复习题

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1课时课后复习题，共10页。试卷主要包含了根据如图所示装置回答等内容，欢迎下载使用。

基础过关练
题组一 电解池的构成与识别
1.如下图所示装置中,属于电解池的是( )
2.关于下图所示①②两个装置的叙述,正确的是( )
A.装置名称:①是原电池,②是电解池
B.硫酸浓度变化:①增大,②减小
C.电极反应式:①中阳极为4OH--4e- 2H2O+O2↑,②中正极为Zn-2e- Zn2+
D.离子移动方向:①中H+向阴极移动,②中H+向负极移动
3.(2018吉林辽源田家炳高级中学高二月考)若某电能与化学能的转化装置(电解池或原电池)中发生的总反应的离子方程式是Cu+2H+Cu2++H2↑,则下列关于该装置的说法中正确的是( )
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HNO3溶液
C.该装置只能是电解池,且金属铜为该电解池的阳极
D.该装置只能是原电池,电解质溶液不可以是盐酸
题组二 电解池的电极判断及电极反应式的书写
4.如图是电解氯化铜溶液的装置,其中c、d为石墨电极,则下列有关判断正确的是( )
A.a为负极,b为正极
B.a为阳极,b为阴极
C.电解过程中,d电极质量增加
D.电解过程中,氯离子浓度不变
5.在某电解质溶液里,用M和N作电极,通电一段时间后,发现M极质量减小,N极质量增大,符合这一情况的是( )
A.电解质溶液是稀硫酸
B.金属M是阳极,金属N是阴极
C.M和N是石墨电极
D.M是阴极,N是阳极
6.根据如图所示装置回答:
(1)当X为Pt,Y为Fe,Z为AgNO3时,阳极反应式为 ,阴极反应式为 ,电解反应式为 。
(2)X为Cu,Y为Fe,Z为CuSO4时,阳极反应式为 ,阴极反应式为 。
题组三 电解结果的分析与判断
7.用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积比为3∶1的硫酸铜和氯化钠的混合溶液,不可能发生的反应有( )
A.2Cu2++2H2O 2Cu+4H++O2↑
B.Cu2++2Cl- Cu+Cl2↑
C.2Cl-+2H2O 2OH-+H2↑+Cl2↑
D.2H2O 2H2↑+O2↑
8.用惰性电极电解H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl的混合溶液,最初一段时间阴极和阳极上析出的物质分别是( )
A.H2和Cl2 B.Cu和Cl2
C.H2和O2 D.Cu和O2
9.用石墨作电极,电解1 ml·L-1下列物质的溶液,则电解前后溶液的pH保持不变的是( )
A.硫酸 B.氢氧化钠
C.硫酸钠D.氯化钠
10.(2018福建三明第一中学高二上第一次月考)某溶液中含有两种溶质NaCl和H2SO4,它们的物质的量之比为3∶1。用石墨作电极电解该混合溶液时,根据电极产物,可明显分为三个阶段。下列叙述错误的是( )
A.阴极自始至终只逸出H2
B.阳极先逸出Cl2,后逸出O2
C.溶液pH不断增大,最后为7
D.电解最后阶段为电解水
能力提升练
1.(2020浙江台州五校高二期中联考,疑难1,★★☆)如图所示,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极板处有无色无味的气体放出,符合这一情况的是( )
2.(2019河北石家庄一中高二上期中,疑难2,★★☆)按如图所示的装置进行电解实验:A极是铜锌合金,B为纯铜。电解质溶液中含有足量的铜离子。通电一段时间后,若A极恰好全部溶解,此时B极质量增加9.6 g,溶液质量增加0.05 g,则A极合金中Cu、Zn原子个数比为( )
A.4∶1 B.1∶1C.2∶1 D.任意比
3.(2020黑龙江哈尔滨师大附中高二月考,疑难1,★★☆)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SO32-+2OH--2e- SO42-+H2O
D.导线中流过1 ml电子的同时有2 ml Na+通过离子交换膜
4.(2019福建永安一中高二上期中,疑难2,★★☆)探究电场作用下阴阳离子的迁移。a、b、c、d均为石墨电极,电极间距4 cm。将pH试纸用不同浓度Na2SO4溶液充分润湿,进行如下实验,下列说法错误的是( )
实验现象:
A.Na2SO4溶液中SO42-向a极和c极移动
B.a极附近试纸变红的原因是:2H2O+2e- H2↑+2OH-
C.试纸Ⅰ的现象说明,此环境中H+的迁移速率比OH-快
D.对比试纸Ⅰ和试纸Ⅱ的现象,说明电解质浓度和环境影响H+和OH-的迁移
5.(疑难2、3,★★★)A、B、C为三种强电解质,它们在水中电离出的离子如下表所示:
图1所示装置中,甲、乙、丙三个烧杯分别盛放足量的A溶液、足量的B溶液、足量的C溶液,电极均为石墨电极。
接通电源,经过一段时间后,测得乙中c电极质量增加。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系如图2所示。据此回答下列问题:
(1)M为电源的 (填“正”或“负”)极,电极b上发生的电极反应为 。
(2)写出乙烧杯中的电池反应方程式: 。
(3)如果电解过程中B溶液中的金属离子全部析出,此时电解能否继续进行,为什么? 。
(4)若经过一段时间后,要使丙恢复到原来的状态,需要进行的操作是 。
答案全解全析
基础过关练
1.C 根据电解池的构成条件进行判断:装置A、B、D中无直流电源,装置D没有形成闭合回路,A、B、D不能形成电解池。
2.B ①为电解池,电解水,阳极反应式为2H2O-4e- 4H++O2↑,硫酸的浓度增大;②为原电池,溶液中的氢离子移向正极,正极反应式为2H++2e- H2↑,硫酸的浓度减小。
3.C 由题给总方程式知,Cu失电子,H+得电子。如果是原电池,Cu作负极,而Cu的金属活动性排在氢之后,不可能发生反应,所以只能是电解池。金属铜为电解池的阳极,失电子产生铜离子。
4.C 由图示电流方向可知,a是电源正极,b是电源负极;则c是电解池的阳极,电极反应为2Cl--2e- Cl2↑,溶液中氯离子浓度减小;d是电解池的阴极,电极反应为Cu2++2e- Cu,d电极质量增加。
5.B 由题意可知,M极溶解,为金属,发生氧化反应,为阳极;N极质量增大,有金属单质在N极上析出,发生还原反应,为阴极;电解质溶液为盐溶液,M为金属电极。
6.答案 (1)2H2O-4e- 4H++O2↑ 4Ag++4e- 4Ag 2H2O+4AgNO3 4Ag+O2↑+4HNO3
(2)Cu-2e- Cu2+ Cu2++2e- Cu
解析 电解池中与电源正极相连的是阳极(X),与电源负极相连的是阴极(Y)。
(1)当X为Pt,Y为Fe,Z为AgNO3时,阳极反应式为2H2O-4e- O2↑+4H+,阴极上Ag+放电,电极反应式为4Ag++4e-4Ag,电解反应式为2H2O+4AgNO3 4Ag+O2↑+4HNO3。(2)X为Cu,Y为Fe,Z为CuSO4时,阳极上Cu失电子发生氧化反应Cu-2e- Cu2+,阴极上Cu2+得电子发生还原反应Cu2++2e- Cu。
7.C 设混合溶液的体积为4 L,溶液中硫酸铜和氯化钠的物质的量分别为3 ml和1 ml,根据转移电子数相等,第一阶段:阳极上Cl-放电,阴极上Cu2+放电:Cu2++2Cl- Cu+Cl2↑,Cl-完全反应时,剩余Cu2+2.5 ml;第二阶段:阳极上OH-放电,阴极上Cu2+放电:2Cu2++2H2O 2Cu+4H++O2↑;第三阶段:阳极上OH-放电,阴极上H+放电,电解的方程式是2H2O 2H2↑+O2↑,故不可能发生的反应是C。
8.B 由题意知,溶液中存在H+、Cu2+、Na+、SO42-、NO3-、Cl-、OH-,根据离子的放电顺序,阳离子为Cu2+>H+>Na+,阴离子为Cl->OH->SO42-、NO3-,则最初一段时间,阴极反应为Cu2++2e- Cu,阳极反应为2Cl--2e- Cl2↑。
9.C 用惰性电极电解硫酸溶液、氢氧化钠溶液、硫酸钠溶液的实质是电解水,浓度增大,硫酸溶液的pH减小,氢氧化钠溶液的pH增大,硫酸钠溶液的pH不变;电解氯化钠溶液时生成氢氧化钠,溶液的pH增大。
10.C 根据电解原理,阴极离子的放电顺序为H+>Na+,阳极离子的放电顺序为Cl->OH-,溶液中含有两种溶质NaCl和H2SO4,根据电解原理判断放电的离子。可以将溶质看成3 ml NaCl和1 ml H2SO4,再转化一下思想,可以看成2 ml HCl、1 ml Na2SO4、1 ml NaCl,由于1 ml Na2SO4自始至终无法放电,且其溶液pH=7,暂时可以忽略,则电解过程可先看成电解HCl,再电解NaCl溶液,最后电解水,即2HCl H2↑+Cl2↑,2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑,2H2O 2H2↑+O2↑。阴极自始至终是氢离子放电,只析出H2,A正确;阳极Cl-先于OH-放电,先析出Cl2,后析出O2,B正确;溶液pH不断增大,最后溶液pH大于7,C错误;电解最后阶段为电解水,D正确。
能力提升练
1.A A项,电解硫酸铜溶液,阳极生成无色无味的气体——氧气,阴极析出铜,正确;B项,电解质溶液中金属阳离子不放电,阴极和阳极上均生成气体,错误;C项,铁是活泼金属,作阳极会失电子,所以在b极板上得不到气体,错误;D项,电解氯化铜溶液,阳极生成氯气,氯气为浅绿色有刺激性气味的气体,阴极析出铜,不符合题意,错误。
2.C B极上析出的是铜,B极质量增加9.6 g,其物质的量为9.6 g64 g·ml-1=0.15 ml,阳极上溶解锌时,阴极上析出铜,所以溶液增加的质量为锌和铜的质量差,溶液质量增加0.05 g,即锌和铜的质量差为0.05 g;根据反应Zn+Cu2+ Zn2++Cu可知,1 ml Zn完全反应,溶液质量增加1 g,现在溶液质量增加0.05 g,则消耗锌的物质的量为0.05 ml,即合金中锌的物质的量是0.05 ml;根据氧化还原反应中得失电子数相等知,阳极上锌和铜失去的电子数等于阴极上铜离子得到的电子数,设铜的物质的量为x ml,0.05×2+2x=0.15×2,x=0.1,所以A极合金中铜和锌的物质的量之比为0.1∶0.05=2∶1,C正确。
3.C 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,N电极为阴极,M电极为阳极,阳极上SO32-失去电子,发生氧化反应生成SO42-,电极反应式为SO32-+2OH--2e- SO42-+H2O,正确;D项,由于Na+与电子所带电荷数值相等,所以电路中每转移1 ml电子的同时有1 ml Na+通过离子交换膜进入阴极室,错误。
4.B a、c电极为阳极,b、d电极为阴极,根据电解原理,SO42-向阳极移动,即向a极和c极移动,故A正确;pH试纸变红,说明溶液显酸性,即a电极反应式为2H2O-4e- O2↑+4H+,故B错误;根据10 min试纸Ⅰ上的现象推出H+迁移速率比OH-快,故C正确;对比试纸Ⅰ和试纸Ⅱ的现象不同,说明电解质浓度越大,对H+和OH-的迁移影响越大,故D正确。
5.答案 (1)负 4OH--4e- 2H2O+O2↑
(2)2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4
(3)能,因为硫酸铜溶液已转变为硫酸溶液,反应变为电解水的反应
(4)向丙烧杯中加入一定量水
解析 (1)乙中c电极质量增加,则c处发生的电极反应为Cu2++2e- Cu,即c电极为阴极,由此可推出b为阳极,a为阴极,M为负极,N为正极。而Cu2+只能和SO42-结合,可以确定B为硫酸铜;由常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系图,可以确定A为KOH或NaOH,C为Na2SO4或K2SO4。甲中为KOH或NaOH溶液,相当于电解H2O,阳极b处为阴离子OH-放电,电极反应为4OH--4e- 2H2O+O2↑。(2)乙烧杯中是CuSO4溶液,电池反应方程式为2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4。(3)乙烧杯中铜全部析出后,电解质变为H2SO4,所以电解反应仍能继续进行。
a极板
b极板
X电极
Z
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
时间
试纸Ⅰ
试纸Ⅱ
1 min
a极附近试纸变红,b极附近试纸变蓝
c极附近试纸变红,d极附近试纸变蓝
10 min
红色区和蓝色区不断向中间扩展,相遇时红色区约2.7 cm,蓝色区约1.3 cm
两极颜色范围扩大不明显,试纸大部分仍为黄色
阳离子
Na+、K+、Cu2+
阴离子
SO42-、OH-