高中化学人教版 (2019)选择性必修1第四节 化学反应的调控第2课时练习题

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第四章　第二节　第2课时　A　级·基础达标练一、选择题1．下列描述中，不符合生产实际的是(　A　)A．电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极B．电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极C．电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极D．在镀件上电镀锌，用锌作阳极解析：铁作阳极时，铁原子放电生成亚铁离子，开始阴极还能析出少量铝，后来变成电镀铁了，A项不符合生产实际。2．(2021·江苏，9)利用电解法将CO2转化为CH4的原理如图所示。下列说法正确的是(　A　)A．电解过程中，H＋由a极区向b极区迁移B．电极b上反应为CO2＋8HCO－8e－===CH4＋8CO＋2H2OC．电解过程中化学能转化为电能D．电解时Na2SO4溶液浓度保持不变解析：电解池中，阳离子向阴极移动，故H＋由a极区向b极区迁移，A正确；电极b上反应为CO2＋8HCO＋8e－===CH4＋8CO＋2H2O，B错误；电解过程中电能转化为化学能，C错误；电解时，消耗溶液中的水，故Na2SO4溶液的浓度增大，D错误。3．如图为电解饱和食盐水装置，下列有关说法不正确的是(　B　)A．左侧电极上发生氧化反应B．右侧生成的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝C．电解一段时间后，B口排出NaOH溶液D．电解饱和食盐水的离子方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑解析：电解池阳极A发生：2Cl－－2e－===Cl2↑，为氧化反应，A项正确；右侧阴极B发生：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，不生成Cl2，B项错误；阴极B处产物为H2和NaOH，C项正确；电解饱和食盐水的总反应为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，离子方程式为2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑，D项正确。4．常温下，NCl3是一种黄色黏稠状液体，是制备新型水消毒剂ClO2的原料，可以采用如图所示装置制备NCl3。下列说法正确的是(　C　)A．每生成1 mol NCl3，理论上有4 mol H＋经质子交换膜由右侧向左侧迁移B．可用湿润的淀粉KI试纸检验气体MC．石墨极的电极反应式为NH＋3Cl－－6e－===NCl3＋4H＋D．电解过程中，质子交换膜右侧溶液的pH会减小解析：由图知，石墨电极上反应为NH＋3Cl－－6e－===NCl3＋4H＋，每生产1 mol NCl3，理论上有6 mol H＋由右侧向左侧迁移，A项错误；Pt是阴极，阴极上反应为2H＋＋2e－===H2↑，不可用湿润的淀粉KI试纸检验H2，B项错误；C项正确；电解过程中，每生产1 mol NaCl3，同时生成4 mol H＋，理论上有6 mol H＋由右侧向左侧迁移，右侧c(H＋)减小，pH增大，D项错误。二、非选择题5．某同学设计一个燃料电池(如下图所示)，目的是探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。(1)通入氢气的电极为__负极__(填“正极”或“负极”)，该电极反应式为__H2－2e－＋2OH－===2H2O__。(2)石墨电极为__阳极__(填“阳极”或“阴极”)，乙中总反应化学方程式为__2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑__；如果把铁电极和石墨电极交换，乙溶液左侧出现的现象是__溶液中有气泡逸出；起初产生白色沉淀，然后白色沉淀迅速转化为灰绿色，最后转化为红褐色__。(3)如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将__减小__(填“增大”“减小”或“不变”)。(4)若甲中消耗0.01 mol O2，丙中精铜增重__1.28_g__。解析：从图中可以看出，甲池为原电池(作电源)，乙池为电解池，丙池为铜的电解精炼。甲池中，通氢气的电极为负极，通氧气的电极为正极；乙池中，Fe电极为阴极，C电极为阳极；丙池中，精铜为阴极，粗铜为阳极。(1)通入氢气的电极为负极，负极的电极反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2O。(2)石墨电极为阳极，乙中总反应化学方程式2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；如果把铁电极和石墨电极交换，乙溶液右侧发生的反应为Fe－2e－===Fe2＋，通过阳离子交换膜进入乙池的左侧，在乙池的左侧，发生的反应为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，所以乙池左侧出现的现象是溶液中有气泡逸出；起初产生白色沉淀，然后白色沉淀迅速转化为灰绿色，最后转化为红褐色。(3)如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中发生的反应为阳极：Zn－2e－===Zn2＋，Cu－2e－===Cu2＋；阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，因为线路中通过电子的物质的量相等，所以随着电解反应的进行，溶液中c(Cu2＋)不断减小。(4)可通过电子守恒建立以下关系式：O2～4e－～2Cu，m(Cu)＝0.02 mol×64 g·mol－1＝1.28 g。6．知识的梳理和感悟是有效学习的方法之一。某学习小组将有关“电解饱和食盐水”的相关内容进行梳理，形成如下问题(显示的电极均为石墨)。(1)图1中，电解一段时间后，气球b中的气体是__H2__(填化学式)。(2)利用图2制作一种环保型消毒液发生器，电解可制备“84”消毒液的有效成分NaClO，则c为电源的__负__极；该发生器中反应的总离子方程式为__Cl－＋H2OClO－＋H2↑__。(3)二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。如图是目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺。①阳极产生ClO2的电极反应式：__Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋__。②当阴极产生标准状况下112 mL气体时，通过阳离子交换膜的离子的物质的量为__0.01_mol__。解析：(1)图1中，根据电子流向知，左边电极是电解池阳极、右边电极是电解池阴极，阴极上氢离子放电生成氢气，所以b气球中的气体是氢气。(2)利用图2制作一种环保型消毒液发生器，阳极上氯离子放电生成氯气、阴极上氢离子放电生成氢气同时阴极有NaOH生成，氯气和氢氧化钠反应生成NaClO，次氯酸钠具有漂白性，为了使反应更充分，则下边电极生成氯气、上边电极附近有NaOH生成，上边电极生成氢气，为阴极，则c为负极、d为正极；其电池反应式为Cl－＋H2OClO－＋H2↑。(3)①由题意可知，氯离子放电生成ClO2，由元素守恒可知，有水参加反应，同时生成氢离子，电极反应式为Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋，在阴极发生2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。②2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－生成氢气物质的量为112×10－3L÷22.4 L·mol－1＝0.005 mol，通过阳离子交换膜的离子为＋1价的离子，故通过阳离子交换膜的离子物质的量为0.01 mol。B　级·能力提升练一、不定项选择题(每小题有1个或2个选项符合题意)1．在含镍酸性废水中用电解法可以实现铁上镀镍并得到氯化钠，其装置如图所示，下列叙述错误的是(　AB　)A．待镀铁棒为阳极B．选用镍棒替换碳棒，镀镍效果更好C．通电后中间隔室的NaCl溶液浓度增大D．阳极的电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O解析：电解装置可实现铁棒镀镍，待镀铁棒作阴极，A项错误；碳棒做阳极为惰性电极，镍棒做阳极为活泼电极，参与电极反应，生成镍离子与OH－反应生成沉淀影响离子交换膜中离子通过，镀镍效果减弱，B项错误；溶液中Cl－向左移，Na＋向右移，中间隔室中NaCl浓度增大，C项正确；阳极发生氧化反应，溶液为NaOH溶液，OH－放电，阳极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，D项正确。2．水产养殖户常用电解法净化鱼池中的水，其工作原理如图所示。下列说法中正确的是(　D　)A．X极是电源的负极，发生氧化反应B．工作过程中阴极区溶液的pH逐渐减小C．当电路中转移10 mol e－时，Ⅱ极上产生22.4 L N2D．Ⅰ极上的电极反应式：C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2↑＋24H＋解析：电极Ⅰ是阳极，X是电源正极，A项错误；电极Ⅱ为阴极，电极反应式为2NO＋10e－＋12H＋===N2＋6H2O，消耗H＋，pH变大，B项错误；由阴极反应式可知，转移10 mol电子，产生1 mol N2，温度、压强不知，气体体积不确定，C项错误；Ⅰ极(阳极)上电极反应为C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2↑＋24H＋，D项正确。3．现有阳离子交换膜、阴离子交换膜、石墨电极和如图所示的电解槽。利用氯碱工业中的离子交换膜技术原理，可电解Na2SO4溶液生产NaOH溶液和H2SO4溶液。下列说法中不正确的是(　D　)A．阳极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑B．从A口出来的是硫酸溶液C．b是阳离子交换膜，允许Na＋通过D．Na2SO4溶液从E口加入解析：A项，阳极上OH－放电，阳极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，正确；B项，阳极OH－放电，放氧生酸，故从A口出来的是H2SO4溶液，正确；C项，在阴极室一侧放置阳离子交换膜，只允许通过阳离子，则b是阳离子交换膜，允许Na＋通过，正确；D项，NaOH在阴极附近生成，则Na2SO4溶液从F口加入，错误。4．(2021·全国乙，12)沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率。为解决这一问题，通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示)，通入一定的电流。下列叙述错误的是(　D　)A．阳极发生将海水中的Cl－氧化生成Cl2的反应B．管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClOC．阴极生成的H2应及时通风稀释安全地排入大气D．阳极表面形成的Mg(OH)2等积垢需要定期清理解析：依题可知，该装置为电解装置。Cl－在阳极放电生成Cl2，H2O在阴极放电生成H2和OH－。阳极区海水中的Cl－会优先失去电子生成Cl2，发生氧化反应，A正确；设置的装置为电解池原理，阳极区生成的Cl2与阴极区生成的OH－在管道中会发生反应生成NaCl、NaClO和H2O，其中NaClO具有强氧化性，可氧化灭杀附着的生物，B正确；因为H2是易燃性气体，所以阳极区生成的H2需及时通风稀释，安全地排入大气，以排除安全隐患，C正确；阴极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，会使海水中的Mg2＋沉淀积垢，所以阴极表面会形成Mg(OH)2等积垢需定期清理，D错误。5．电解法处理CO2和SO2混合污染气的原理如图所示，电解质为熔融碳酸盐和硫酸盐，通电一段时间后，Ni电极表面形成掺杂硫的碳积层。下列说法错误的是(　AC　)A．Ni电极表面发生了氧化反应B．阳极的电极反应为2O2－－4e－===O2↑C．电解质中发生的离子反应有2SO2＋4O2－===2SOD．该过程实现了电解质中碳酸盐和硫酸盐的自补充循环解析：由图可知，Ni电极表面发生了SO转化为S、CO转化为C的反应，为还原反应；SnO2电极上发生了2O2－－4e－===O2↑，为氧化反应，所以Ni电极为阴极，SnO2电极为阳极，据此分析解答。由图示原理可知，Ni电极表面发生了还原反应，故A错误；阳极发生失电子的氧化反应，电极反应为2O2－－4e－===O2↑，故B正确；电解质中发生的离子反应有2SO2＋O2＋2O2－===2SO和CO2＋O2－===CO，故C错误；该过程中在SO和CO被还原的同时又不断生成SO和CO，所以实现了电解质中碳酸盐和硫酸盐的自补充循环，故D正确。二、非选择题6．氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气和烧碱等化工产品。如图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。完成下列填空：(1)电解饱和食盐水的离子方程式为__2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑__。(2)氢氧化钠溶液从图__d__(填“a”“b”“c”或“d”)位置流出。(3)有一种节能的氯碱工业新工艺，将电解池与燃料电池相组合，相关流程如图所示(电极未标出)。通入氢气的电极的反应式为__H2＋2OH－－2e－===2H2O__，燃料电池中阳离子的移动方向__从左向右__(填“从左向右”或“从右向左”)。电解池中产生2 mol Cl2，理论上燃料电池中消耗O2的物质的量为__1_mol__。a、b、c的大小关系为__c＞a＞b__。解析：(1)电解饱和食盐水，溶液中的氯离子在阳极失电子生成氯气，氢离子在阴极得到电子生成氢气，阴极附近氢氧根离子浓度增大生成氢氧化钠，反应的离子方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑；(2)电解槽中阴极是氢离子放电生成氢气，氢氧根离子浓度增大，生成氢氧化钠溶液，NaOH溶液的出口为d；(3)根据燃料电池的工作原理：负极是氢气发生失电子的氧化反应，正极是氧气发生得电子的还原反应，则通氢气的电极为负极；原电池中，阳离子交换膜使阳离子通过，阳离子移向正极，从左向右；电解池中产生2 mol Cl2，依据电子守恒，结合电极反应式O2＋4e－＋2H2O===4OH－，4Cl－－4e－===2Cl2↑，计算得到消耗氧气1 mol；燃料电池中的离子交换膜只允许阳离子通过，而燃料电池中正极氧气得到电子产生OH－，所以反应后氢氧化钠的浓度升高，即a%小于c%，负极氢气失电子生成氢离子消耗氢氧根离子，所以b%＜a%，得到b%＜a%＜c%，即c＞a＞b。