人教版 (2019)选择性必修1第二节 电解池第1课时课后练习题

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第1课时 电解原理A　级·基础达标练一、选择题1．硝酸银是一种无色晶体，易溶于水。用于照相乳剂、镀银、制镜、印刷、医药、染毛发，检验氯离子、溴离子和碘离子等，也用于电子工业。下列有关用惰性电极电解AgNO3溶液一段时间后的说法，正确的是(　C　)A．电解过程中阳极的质量不断增加B．电解过程中溶液的pH不断升高C．此时向溶液中加入适量的Ag2O固体可使溶液恢复到电解前的状况D．电解后两极产生的气体体积比为2：1解析：用惰性电极电解AgNO3溶液的总方程式为4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3，阳极上放出O2，阴极上析出Ag，阴极质量增加，A项错误；由于电解时生成了HNO3溶液的pH降低，B项错误；电解后析出O2和Ag，要使溶液恢复到电解前状况需加入Ag2O固体，C项正确；电解时阴极上析出Ag，无气体生成，D项错误。2．某同学为了使反应2HCl＋2Ag＝2AgCl＋H2↑能进行，设计了如下所示的四个实验方案，你认为可行的方案是(　C　)解析：Ag不能与HCl自发的进行氧化还原反应，所以要使反应2HCl＋Ag===2AgCl＋H2↑能发生，应设计成电解池，Ag失电子发生氧化反应，H＋得电子发生还原反应，只有C符合条件。3．常温下用惰性电极电解NaHSO4溶液，电解一段时间后，下列有关电解质溶液变化的说法正确的是(　A　)A．电解质溶液的浓度增大，pH减小B．电解质溶液的浓度增大，pH增大C．电解质溶液的浓度减小，pH减小D．电解质溶液的浓度不变，pH不变解析：NaHSO4在水溶液中完全电离出Na＋、H＋和SO，电解NaHSO4溶液的实质是电解水，所以水减少，溶液浓度增大，c(H＋)增大，pH减小，故选A。4．用石墨作电极，电解下列溶液，阴、阳两极均产生气体，其体积比一直为2：1，且电解后溶液的pH增大的是(　B　)A．CuSO4　　　　 B．NaOHC．Na2SO4　　 D．H2SO4解析：电解CuSO4溶液，阳极OH－失电子生成O2，阴极Cu2＋得电子生成Cu，A项不符合；电解NaOH溶液，阳极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极反应为4H＋＋4e－===2H2↑，阴、阳两极气体体积比为2：1，NaOH浓度变大，pH增大，B项正确；电解Na2SO4溶液相当于电解水，溶液浓度增大，但pH不变，C项不符合；电解H2SO4溶液实质是电解水，酸溶液浓度变大，pH变小，D项不符合。5．按下图装置实验，若x轴表示流入阴极的电子的物质的量，则y轴可表示(　A　)(1)c(Ag＋)　(2)c(NO)(3)AgNO3溶液的质量　(4)a棒的质量(5)b棒的质量A．(1)(2)(3)　　 B．(3)(4)C．(1)(4)　　 D．(2)(5)解析：该装置为电镀银的装置，Ag作阳极，失电子，发生Ag－e－===Ag＋，Fe作阴极，得电子发生Ag＋＋e－===Ag，则随通电时间的增长，溶液中c(Ag＋)、c(NO)、AgNO3溶液的质量不变，答案为A。6．如图所示电化学装置(碳棒作电极)的判断合理的是(　C　)A．若Z为氯化铜溶液，则X电极上发生还原反应B．若Z为饱和食盐水，则X电极是阴极C．若Z为氯化铜溶液，则Y电极上有暗红色物质析出D．若Z为饱和食盐水，则碱在X电极附近先生成解析：根据图中电子的移动方向，X极失电子，作阳极，则Y为阴极；A项，若Z为氯化铜溶液，则X电极上氯离子失电子，化合价升高，发生氧化反应，错误；B项，若Z为饱和食盐水，则X电极是阳极，错误；C项，若Z为氯化铜溶液，则Y电极上铜离子得电子生成单质铜，有暗红色物质析出，正确；D项，若Z为饱和食盐水，在Y电极上水得电子生成氢气和氢氧根离子，Y电极附近有碱生成，错误。二、非选择题7．如图X是直流电源。Y池中c、d为石墨棒，Z池中e、f是质量相同的铜棒。接通电路后，发现d附近显红色。(1)①电源上b为__负__极(填“正”“负”“阴”或“阳”，下同)。②Z池中e为__阳__极。③连接Y、Z池线路中，电子流动的方向是d__←__e(用“→”或“←”填空)。(2)①写出c极上反应的电极反应式：__2Cl－－2e－===Cl2__。②写出Y池中总反应的化学方程式：__2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑__。③写出Z池中e极上反应的电极反应式：__Cu－2e－===Cu2＋__。解析：d极附近显红色，说明d为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，c为阳极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2＋2OH－，Y池电解NaCl溶液的总反应方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑；直流电源中a为正极，b为负极，Z池中f为阴极，e为阳极，电极反应式分别为Cu2＋＋2e－===Cu、Cu－2e－===Cu2＋，电子流动方向由e→d。8．课题式研究性学习是培养学生创造思维的良好方法，某研究性学习小组将下列装置按如图连接，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。将电源接通后，向乙中滴入酚酞试液，在F极附近显红色。试回答下列问题：(1)电源A极的名称是__正极__。(2)甲装置中电解反应的总化学方程式是__CuCl2Cu＋Cl2↑__。(3)如果收集乙装置中产生的气体，两种气体的体积比是__1︰1__(相同状况下)。(4)欲用丙装置精炼铜，G应该是__粗铜__(填“纯铜”或“粗铜”)。(5)已知氢氧化铁胶体中含有带正电荷的红褐色的粒子，那么装置丁中的现象是__Y极附近红褐色变深__。解析：将电源接通后，向乙中滴入酚酞试液，在F极附近显红色，说明F极生成了OH－，惰性电极电解饱和食盐水，阴极的反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，F极为阴极。则可以知道A为电源正极，B为电源负极。C、E、G、X均为阳极，D、F、H、Y均为阴极。(1)将电源接通后，向乙中滴入酚酞试液，在F极附近显红色，说明F极生成了OH－，惰性电极电解饱和食盐水，阴极的反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，F极为阴极。则可以知道A为电源正极；(2)用惰性电极电解CuCl2溶液，在阴极为Cu2＋得到电子生成Cu，阳极为Cl－失去电子得到Cl2，化学方程式为CuCl2Cu＋Cl2↑；(3)惰性电极电解饱和食盐水，化学方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑，生成气体的体积比为1︰1；(4)电解精炼铜，粗铜作阳极，精铜作阴极，G为阳极。(5)电解过程中，带有负电荷的粒子向阳极移动，带有正电荷的粒子向阴极移动。氢氧化铁胶体中含有带正电荷的红褐色的粒子，该粒子会向阴极移动，阴极为Y电极，则Y极附近红褐色变深。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．如下图所示，甲池的总反应式为N2H4＋O2===N2＋2H2O。下列说法正确的是(　BD　)A．甲池中负极上发生的反应为N2H4－4e－===N2＋4H＋B．乙池中石墨电极上发生的反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋C．甲池溶液pH增大，乙池溶液pH减小D．甲池中每消耗0.1 mol N2H4乙池电极上则会析出12.8 g固体解析：分析题图知，甲是燃料电池，乙是电解池，甲池中电解质溶液为氢氧化钾溶液，则负极不可能生成H＋，应该是N2H4－4e－＋4OH－===N2＋4H2O，A项错误。乙池中石墨电极是阳极，发生氧化反应，B项正确。根据甲池总反应式知反应中生成了水，则氢氧化钾溶液的浓度变小，pH减小；乙池中阴极析出铜，阳极OH－放电，乙池的溶液pH减小，C项错误。根据各个电极通过的电量相等知N2H4～2Cu，则甲池中消耗0.1 mol N2H4时乙池电极上析出12.8 g铜，D项正确。2．图中是化学能与电能相互转化的两套装置。下列分析正确的是(　BC　)A．两装置中，铁电极均要消耗B．图乙装置中两极均有气泡产生C．图甲装置铁电极上发生的电极反应为Fe－2e－===Fe2＋D．随着反应的进行，图甲装置中溶液的pH增大，图乙装置中溶液的pH不变解析：图甲是原电池，较活泼的金属铁作负极，负极上铁失电子生成亚铁离子进入溶液，铁电极逐渐溶解，图乙是电解池，铁作阴极，阴极上氢离子得电子生成氢气，铁不溶解，故A错误；图乙是电解池，石墨作阳极，阳极上生成O2，铁作阴极，H＋放电生成H2，故B正确；图甲中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，故C正确；图甲电池的总反应为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，随反应的进行c(H＋)减小，溶液pH增大，图乙相当于电解水，H2SO4浓度增大，溶液的pH减小，故D错误。3．结合图示判断，下列叙述正确的是(　AD　)A．K与N连接时，X为硫酸，一段时间后溶液的pH增大B．K与N连接时，X为氯化钠，石墨极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑C．K与M连接时，X为硫酸，一段时间后溶液的pH增大D．K与M连接时，X为氯化钠，石墨极电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑解析：A项，K与N连接时形成原电池，X为硫酸时，电池总反应式为Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，溶液pH增大，正确；B项，X为NaCl时，发生Fe的吸氧腐蚀，石墨是正极，正极反应式：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，错误；C项，K与M相连时形成电解池，X为硫酸，实质是发生电解水的反应，H2O被消耗掉，则硫酸浓度增大，pH减小，错误；D项，电解NaCl溶液，石墨是阳极，阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑，正确。4．用惰性电极电解2 mol·L－1的NaCl和1 mol·L－1的MgSO4混合液时，下列曲线合理的是(　C　)解析：在2 mol·L－1的NaCl和1 mol·L－1的MgSO4混合液中含有的阴离子有Cl－、SO、OH－，放电顺序为Cl－>OH－>SO，含有的阳离子有Na＋、Mg2＋、H＋，放电顺序为H＋>Mg2＋>Na＋。用惰性电极电解2 mol·L－1的NaCl和1 mol·L－1的MgSO4混合液时，发生的反应依次为Mg2＋＋2H2O＋2Cl－Mg(OH)2↓＋H2↑＋Cl2↑，2H2O2H2↑＋O2↑。A．电解开始形成沉淀，当第一个反应完成后，不再产生沉淀，沉淀量不再发生变化，A错误；B．电解前Mg2＋水解消耗溶液中的OH－，使溶液显酸性，即开始时pH<7，B错误；C．电解开始发生第一个反应，开始形成沉淀，当Mg2＋沉淀完全后，再进行电解，不会产生沉淀，沉淀量也不再减少，C正确；D．当第一个反应完全后的溶液为Na2SO4溶液，该物质是强酸强碱盐，显中性，pH＝7，D错误。5．用阳极X和阴极Y电解Z的水溶液，电解一段时间后，再加入W，能使溶液恢复到电解前的状态，符合题意的一组是(　C　)选项XYZWACFeNaClH2OBPtCuCuSO4Cu(OH)2CCCH2SO4H2ODAgFeAgNO3AgNO3晶体解析：以Fe和C为电极，电解氯化钠，阳极氯离子放电，阴极氢离子放电，通电一段时间后为氢氧化钠溶液，减少的是氯化氢，故A错误；以Pt和Cu为电极，电解硫酸铜，阳极氢氧根离子放电，放出氧气，阴极铜离子放电析出铜，减少的是铜和氧元素，需要加入氧化铜或碳酸铜恢复浓度，故B错误；以C为电极，电解硫酸，阳极氢氧根离子放电，阴极氢离子放电，相当于电解水，通电一段时间后仍为硫酸溶液，可以加水让溶液复原，故C正确；以Ag和Fe为电极，电解AgNO3，阳极银放电，阴极银离子放电，相当于电镀，通电一段时间后仍为AgNO3溶液，且浓度不变，不需要加AgNO3晶体恢复原样，故D错误。二、非选择题6．甲醇又称“木醇”或“木精”。是无色有酒精气味易挥发的液体。用于制造甲醛和农药等，并用作有机物的萃取剂和酒精的变性剂等。如图是一个电化学过程的示意图。已知甲池的总反应式为2CH3OH＋3O2＋4KOH2K2CO3＋6H2O(1)请回答图中甲、乙两池的名称：甲池是__原电池__装置，乙池是__电解池__装置。(2)请回答下列电极的名称：通入CH3OH的电极名称是__负极__，B(石墨)电极的名称是__阳极__。(3)写出下列电极反应式：通入O2电极：__O2＋4e－＋2H2O===4OH－__；A(Fe)电极：__4Ag＋＋4e－===4Ag__。(4)乙池中反应的化学方程式为__4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3__。解析：根据题意，甲池是一个燃料电池，则乙池为电解池，在甲池中CH3OH发生氧化反应，为原电池的负极，O2发生还原反应，为原电池的正极，A与CH3OH极相连，为电解池的阴极，B为阳极，电极反应式为甲池：负极：2CH3OH－12e－＋16OH－===2CO＋12H2O，正极：3O2＋12e－＋6H2O===12OH－乙池：阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极：4Ag＋＋4e－===4Ag总反应：4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3。7．A、B、C三种强电解质，它们在水中电离出的离子如下表所示：阳离子Na＋、K＋、Cu2＋阴离子SO、OH－上图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的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电极质量增加了16 g。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间(t)的关系图如上。据此回答下列问题：(1)M为电源的__负__(填“正”或“负”)极，电极b上发生的电极反应为__4OH－－4e－===2H2O＋O2↑__。(2)计算电极e上生成的气体在标准状况下的体积__5.6 L__。(3)写出乙烧杯的电解总反应：__2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4__。(4)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？__能，因为CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液，反应实质变为电解水的反应__。(5)要使丙恢复到原来的状态，操作是__向丙烧杯中加4.5 g水__。解析：(1)根据乙中c极质量增加说明乙为硫酸铜溶液，c电极为阴极，M为电源负极，再依据pH的变化情况，可知丙为硫酸钾或者硫酸钠，甲为氢氧化钠或者氢氧化钾，电解池甲、丙都相当于电解水。b为阳极，电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。(2)丙中e电极为阴极，生成的气体为氢气，根据c电极质量增加了16 g，结合电子守恒可以确定，电极e上生成氢气物质的量为0.25 mol，标准状况下为5.6 L。(3)乙中为电解硫酸铜溶液，电解总反应式为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4。(4)如果电解过程中B溶液中的金属离子全部析出，若继续电解则为电解硫酸溶液，电解反应可继续进行，其实质为电解水。(5)要使丙恢复到原来的状态，需要添加水，其物质的量(等于生成氢气的物质的量)为0.25 moL，质量为4.5 g。