鲁科版 (2019)选择性必修1第3节 电能转化为化学能——电解课后作业题

1.3电能转化为化学能——电解同步练习-鲁科版高中化学选择性必修1

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题

1．“碳呼吸电池”是一种新型能源装置，其工作原理如图所示。下列有关说法不正确的是

A．通入的一极为原电池的正极

B．该装置工作时负极的电极反应式为：

C．该装置工作时每转移电子，理论上可捕获标准状况下

D．将该装置作为电源对粗铜进行精炼时，金属铝每减重时，理论上阴极增重

2．下列装置的线路接通后，经过一段时间，溶质质量增加的是

A． B． C． D．

3．下列化学用语书写正确的是

A．的电子式：

B．反式聚异戊二烯的结构简式：

C．电解精炼铜的阴极反应式：

D．甲酸乙酯的结构简式：

4．21世纪是钛的世纪。在800~1000℃时电解熔融TiO2可制得钛单质，装置如图所示。下列叙述错误的是

A．理论上每生成4.8g钛，转移电子0.2mol

B．a出口放出O2

C．TiO2连接电源负极，发生的反应为：TiO2 +4e- =Ti +2O2-

D．制得的钛单质要用高纯氩气保护下冷却

5．科学家用(POM，P为＋5价)和作催化剂，通过常温常压电化学还原氮得到火箭燃料肼，装置如图。下列有关说法错误的是

A．中W的化合价为＋6价

B．该电解池总反应式为

C．若用铅蓄电池作电源，则B电极应与电极相连

D．若质子交换膜中有个通过，则B电极有标准状况下22.4 L 产生

6．如图所示，将锌棒和铜棒插入稀硫酸中。下列说法正确的是

A．甲装置中锌棒作负极发生氧化反应，乙装置中锌棒作阴极发生还原反应

B．甲装置中电子由锌棒经导线流向铜棒

C．乙装置中电解质溶液中的氢离子流向锌棒

D．甲、乙两个装置的反应原理不同

7．如图为电解法处理含苯有机废水，制取氢气并可以循环利用NaOH溶液的装置示意图(处理后的废水从进液口排出)。下列有关说法正确的是

A．惰性电极B与直流电源正极相连

B．惰性电极A的电极反应式为C6H6 - 30e-+12H2O = 6CO2↑+30H＋

C．NaOH溶液循环利用的过程中，需要额外补充NaOH

D．将阳离子交换膜改为阴离子交换膜可以达到相同的效果

8．某同学利用如图所示装置电解饱和食盐水，他在导气管b处收集到的气体不具有的特征是(　　)

A．呈黄绿色 B．有毒 C．密度小于空气 D．刺激性气味

9．研究微生物燃料电池不仅可以获得高效能源，还能对工业污水等进行处理。利用微生物燃料电池处理含硫废水并电解制备KIO3的原理如图所示，下列说法错误的是

A．为保证制备KIO3的制备速率，需要控制左池的温度与pH

B．左池工作一段时间后，N极附近pH降低

C．Q极反应式为：I2+12OH- -10e- =2-+6H2O

D．电路中每消耗1mol O2，理论上有4.8mol K+通过阳离子交换膜从Q极移向P极

10．碘因来源丰富和具有较快的氧化还原动力性能使其作为电池的正极材料备受青睐。如图为聚乙二醇(PEG)水系电解液锌碘双离子二次电池的装置示意图。已知：PEG与易发生络合反应，生成的PEG的碘化物不能穿过隔膜，下列说法不正确的是

A．PEG可以防止穿梭到N电极区域

B．放电时，电子由N极经外电路流向M极

C．充电时，N电极反应式为

D．隔膜上的孔隙越小，电池的性能越好

二、填空题

11．某兴趣小组的同学用下图所示装置研究有关电化学的问题(甲、乙、丙三池中溶质足量)，当闭合该装置的电键K时，观察到电流计的指针发生了偏转。请回答下列问题：

(1)甲池为          (填“原电池”、“电解池”或“电镀池”)，A电极的电极反应式为              。

(2)丙池中E电极为         (填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”)，电极的电极反应式为             。该池总反应的化学方程式为                   。

(3)当乙池中C极质量减轻10.8 g时，甲池中B电极理论上消耗O2的体积为     mL(标准状况)。

(4)一段时间后，断开电键K,下列物质能使丙池恢复到反应前浓度的是   (填选项字母)。

A．Cu B．CuO C．Cu(OH)2 D．Cu2(OH)2CO3

12．电解原理在化学工业中有广泛的应用。如图所示为一电解池装置，U形管内装有电解液c，A、B是两块电极板，通过导线与直流电源相连。

(1)若A、B都是惰性电极，电解质溶液c是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在U形管两边各滴入几滴酚酞试剂，试判断：

①a电极是     极(填“正”或“负”)，B电极是     极(填“阴”或“阳”)；

②A电极产生的气体为        ，B电极上的电极反应式为              ；

③检验A电极上产物的方法是：                 。

(2)若图示装置为用惰性电极电解CuSO4溶液的装置，其中阴极上析出Cu的质量为3.2 g，常温下，若将电解后的溶液稀释至1 L，则溶液的pH约为        。

13．如图所示X、Y分别是直流电源的两极，Z溶液可能为：①稀硫酸；②NaOH溶液；③Na2SO4溶液；④CuCl2溶液；⑤NaCl溶液；⑥稀盐酸；⑦CuSO4溶液。

(1)若通电后发现a、b两电极上均有气体产生，且V(a)：V(b)=2：1，则电极a为       极，发生的电极反应式为       ，电极b为       极，发生的电极反应式为       ，Z溶液可能为       (写序号，下同)。

若产生的气体体积比1：1，则阳极的电极反应式为       ，Z溶液可能为       。

(2)若通电后出现a电极的质量增加，b电极上有无色无味气体产生，则电极a为       极，发生的电极反应式为       ，Z溶液可能为       。

(3)若通电后出现a电极的质量减少，b电极质量增加，且质量变化值相等。则该装置可能为       装置，Z溶液可能为       ，a电极反应式为       。

14．燃煤烟气中的NOx、SO2经处理后可被吸收，电化学在相关邻域也有重要应用。

(1)若烟气主要成分为NO、SO2，可通过电解法除去，其原理如图所示。阴极的电极反应式为       。电解过程得到产物为       。

(2)若烟气主要成分为NO2、SO2，可通入NaOH溶液将NO2完全转化为NO。则NO2、SO2与NaOH反应的离子方程式为       。

(3)电解法也可除去水中的氨氮，实验室用石墨电极电解一定浓度的(NH4)2SO4与NaCl的酸性混合溶液来进行模拟。

①电解时，阳极的电极反应式为       。

电解过程中溶液初始Cl-浓度和pH对氨氮去除速率与能耗(处理一定量氨氮消耗的电能)的影响关系如图1和图2所示。

②图1中当Cl-浓度较低时、图2中当初始pH达到12时，氨氮去除速率低而能耗高的原因可能是       ；而当Cl-浓度较高时，测得溶液中的NO浓度也较高，可能的原因是       。

(4)肼(N2H4)燃料电池示意图：肼燃料电池中A极发生的电极反应为：       。

15．某同学设计一个燃料电池(如图所示)，目的是探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理。

根据要求回答相关问题：

(1)甲装置中，通入氢气的电极为       (填“正极”或“负极”)，该极电极反应式为       ；若将KOH溶液换成硫酸溶液，则正极电极反应式为       。

(2)关于乙装置，下列说法正确的是       (填序号)；

①溶液中Na＋向C极移动

②从C极处逸出的气体能使湿润的KI淀粉试纸变蓝

③反应一段时间后通入适量HCl可恢复到电解前电解质的浓度

④若标准状况下Fe极产生2.24L气体，则溶液中转移0.2mol电子

该装置中发生的总反应的离子方程式为       。

(3)乙装置中，X为阳离子交换膜，反应一段时间后交换膜左侧溶液中pH       (填“增大”、“减小”或“不变”)；若用饱和MgCl2溶液代替饱和氯化钠溶液，则该装置中发生的总反应       (填“改变”或“不变”)。

(4)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       (填“增大”“减小”或“不变”)，精铜电极上的电极反应式为       。

16．如图中是电解氯化钠溶液(含酚酞)的装置。有毒气体收集的装置省略没有画出，两电极均是惰性电极。

(1)a电极的名称       。

(2)b电极的名称       。

(3)b的电极反应       。

(4)电解过程中观察到的现象       。

(5)确定N出口的气体最简单的方法是       。

(6)电解的总反应离子方程式为       。

17．将氯碱工业与燃料电池联合能够有效降低能源消耗，下图是该工艺的图示(电源及电极未标出)，请回答下列问题：

(1)电解饱和食盐水(氯碱工业)的化学方程式为          。

(2)物质X为       ，装置Ⅰ和Ⅱ中属于燃料电池的是        。

(3)装置Ⅰ中，NaOH溶液浓度m%         n% (填“>”或“<”)。

(4)利用装置Ⅱ可获得10mol/L盐酸，该产品出口为        (填“A”或“B”)，请说明理由        。

18．能源是现代文明的原动力，通过化学方法可以使能量按人们所期望的形式转化，从而开辟新能源和提高能源的利用率。请回答下列问题：

(1)甲中甲烷燃料电池的负极反应式为           。若甲中消耗3.2克氧气，则乙装置中铁电极上生成的气体体积(标况)为           L。

(2)乙池中X为阳离子交换膜，石墨电极(C)作           极，写出总反应的离子方程式           。若将乙装置中两电极用导线直接相连，则铁发生吸氧腐蚀，写出铁电极反应式：           。

(3)若丙中要实现铁上镀银，b电极材料为           。若丙中以稀为电解质溶液，电极材料b为铝，则能使铝表面生成一层致密的氧化膜，该电极反应式为           。

(4)以铅蓄电池为电源，Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O，将CO2转化为乙烯的电解装置如图所示，电解所用电极均为惰性电极。

a为铅蓄电池的           (填“正极”或“负极”)，写出电解池阳极的电极反应式           。铅蓄电池放电时，负极反应式为           。

19．某科研小组在FeO催化下，利用回收资源CO2进行科研。工艺如下所示。

（1）完成有太阳能参与的反应式是              。

（2）过程1改为电解， FeO电极反应式为           。

20．高氯酸盐(ClO4－)有高稳定性和强氧化性，常作为氧化剂用于工业生产。

(1)高氯酸盐中氯元素的化合价为        。

(2)下列叙述中可说明氯元素比硫元素非金属性强的是         。

① HCl比H2S稳定              

② HClO4的酸性比H2SO3的强

③ Cl2可与Na2S发生置换反应               

(3)NH4ClO4是复合火箭推进剂的重要成分，实验室可通过反应NaClO4＋NH4ClNH4ClO4＋NaCl制取。相关物质的溶解度曲线如图：

① 结合溶解度，分析该反应能够发生的原因        。

② 从反应后热的混合液中获得较多NH4ClO4晶体的实验操作依次为        、蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、冰水洗涤。

(4)高氯酸盐是一种新型的无机污染物，ClO4－的主要危害是与碘离子竞争进入人体甲状腺，影响甲状腺的正常功能。利用电化学催化法，酸性环境中，可将ClO4－还原为Cl－，该电极反应式为        。

(5)已知，加热时Cu(ClO4)2的分解方式有以下两种：

2Cu(ClO4)2 2CuO+7O2↑+2Cl2↑       

Cu(ClO4)2 CuCl2+4O2↑

取一定质量的Cu(ClO4)2·6H2O样品，加热至某温度使其完全分解，若测得V(O2)∶V(Cl2)＝5∶1，则分解所得固体产物中CuO与CuCl2的物质的量之比为        。

三、实验题

21．围绕海水的综合利用，化学课外兴趣小组进行下列实验：

(1)模拟工业制备氯气

装置如图所示，接通电源，当观察到石墨电极与滤纸接触的区域有细小的气泡产生时，停止通电。将pH试纸分别放在a、b处滤纸上，观察颜色变化。

①在上述实验中观察a处pH试纸中心呈白色，边缘有一圈淡淡的红色，b处pH试纸呈           色。

②实验结束后，将滤纸对折，使a、b处充分接触，可将a处残余的Cl2进一步处理。此时发生反应的化学反应方程式是           。

(2)模拟反萃取法提取碘实验流程如下图：

①“萃取”操作时须使用的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和           。

②“反萃取”操作时溶液中有I－、IO生成。“酸化”步骤发生反应的离子反应方程式为           。

(3)模拟浓海水提取镁实验流程如下图：

说明：模拟浓海水成分配制的“海水溶液”主要成分如下：

①产品1的化学式为           。

②沉降阶段主要的化学反应方程式为           。

22．某研究性学习小组的学生为了从含、、的废液中回收，设计了两种方案并进行评价。

方案1：向废液中加入过量的铁粉，充分反应后，    。向所得滤渣中加入足量的盐酸，充分反应后，过滤即得到铜。

方案2：向废液中加入适量盐酸调节溶液的，用铜和石墨做电极进行电解。当观察到    时，停止电解，这时要回收的已全部析出。

(1)方案1中涉及的四种阳离子的氧化性由强到弱的顺序为        ；过滤时，需要用到的玻璃仪器是       。

(2)方案2在电极上直接回收铜，操作比方案1简便，但也有不足之处，主要表现为                     。

23．某小组同学用下图装置在钢制钥匙上镀铜。观察到钥匙表面迅速变红，同时有细小气泡产生。30s后取出钥匙检验，镀层较好。

(1)与电源正极相连的是           (填“精铜”或者“钥匙”)。

(2)钥匙上发生的电极反应式是           。

(3)该装置中，精铜的作用是(选填序号)           。

a．阳极反应物b．阳极材料c．阴极反应物

d．阴极材料e．电子导体f．离子导体

(4)钥匙表面产生的细小气泡可能是           。

参考答案：

1．C

2．A

3．C

4．A

5．D

6．B

7．C

8．C

9．D

10．D

11．     原电池     CH3OH - 6e-+ 8OH－= CO32－+ 6H2O     阳极     2H2O-4e-= O2↑+4H+     2CuSO4 + 2H2O2Cu +O2↑+2H2SO4     560     B

12．     正     阴     Cl2     2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－     把湿润的淀粉碘化钾试纸放在A电极附近，试纸变蓝，则证明A电极上的产物为氯气     1

13．(1)     阴     2H＋＋2e-=H2↑     阳     4OH--4e-=O2↑＋2H2O     ①②③     2Cl--2e-=Cl2↑     ⑤⑥

(2)     阴     Cu2＋＋2e-=Cu     ⑦

(3)     电镀     ④⑦     Cu-2e-=Cu2＋

14．(1)     NO+5e-+6H+=NH+H2O     (NH4)2SO4、H2SO4

(2)2NO2+SO2+4OH-=2NO+SO-+2H2O

(3)     2Cl--2e-=Cl2↑     阳极可能OH-放电，产生大量氧气，消耗电能     Cl-浓度较高时，产生的Cl2(或HClO)较多，会将NH氧化为NO

(4)N2H4-4e-＋4OH-=N2＋4H2O

15．     负极     H2-2e-+2OH-=2H2O     O2+4e-+4H+=2H2O     ②③     2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑     增大     改变     减小     Cu2++2e-=Cu

16．     阴极     阳极          a电极有无色气泡产生，a极附近溶液先变红色；b电极产生黄绿色气体     取一张湿润的淀粉碘化钾试纸置于出气口处，观察试纸是否变蓝    

17．(1)2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑

(2)     Cl2     Ⅱ

(3)＜

(4)     A     正极发生反应Cl2＋2e－＝2Cl－，负极发生反应H2−2e－＝2H＋，H＋从负极经阳离子膜移动到正极，盐酸浓度增大

18．(1)     CH4－8e－+10OH－＝CO+7H2O     4.48

(2)     阳     2Cl－+2H2OCl2↑+H2↑+2OH－     Fe－2e－＝Fe2＋

(3)     银     2Al－6e－＋3H2O＝Al2O3＋6H＋

(4)     负极     2H2O－4e－＝O2↑＋4H＋     Pb－2e－＋SO＝PbSO4

19．     2Fe3O46FeO＋O2↑     3FeO＋O2－－2e－=Fe3O4

20．     ＋7     ①③     80℃时，氯化钠溶解度小于其他物质(生成物溶解度小于反应物)     趁热过滤     ClO4－+8H++8e－=Cl－+4H2O     8∶3

21．(1)     蓝     Cl2＋2NaOH＝NaCl＋NaClO＋H2O

(2)     分液漏斗     5I－＋6H＋＋IO＝3I2＋3H2O

(3)     CaSO4     Ca(OH)2＋MgCl2＝Mg(OH)2↓＋CaCl2

22．     过滤     阴极上有气泡产生          漏斗、烧杯、玻璃棒     有污染性气体产生，且使用了电解装置，成本较高

23．     精铜     Cu2++2e-=Cu     a、b、e     H2