2019-2020年高中化學(xué) 第4章 電化學(xué)基礎(chǔ) 第3節(jié) 電解池（第1課時）電解原理習(xí)題 新人教版選修4.doc

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2019-2020年高中化學(xué) 第4章 電化學(xué)基礎(chǔ) 第3節(jié) 電解池（第1課時）電解原理習(xí)題 新人教版選修4 一、選擇題 1．下列敘述正確的是(　　) ①電解池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置 ②原電池是將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置 ③金屬和石墨導(dǎo)電均為物理變化，電解質(zhì)溶液導(dǎo)電是化學(xué)變化 ④電解池兩個電極材料可以相同 A．①②③④ B．③④ C．②③④ D．③ 解析：電解質(zhì)溶液導(dǎo)電發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，是化學(xué)變化；金屬導(dǎo)電僅是電子的定向移動，是物理變化。電解池的兩極只要能導(dǎo)電即可。 答案：B 2．如圖所示的裝置能夠組成電解池的是(　　) 解析：電解池要有外接電源，形成閉合回路。 答案：D 3．(xx杭州高二檢測)用石墨作電極，電解1 mol/L下列物質(zhì)的溶液，溶液的pH保持不變的是(　　) A．HCl B．NaOH C．Na2SO4 D．NaCl 解析：由陰、陽離子的放電順序知，電解HCl溶液實質(zhì)是電解HCl，使pH增大，電解NaOH、Na2SO4溶液的實質(zhì)是電解水；電解質(zhì)溶液的濃度增大，故NaOH溶液pH增大，但Na2SO4溶液的pH不變，電解NaCl生成NaOH，使溶液pH增大。 答案：C 4．如圖為直流電源電解稀Na2SO4水溶液的裝置。通電后在石墨電極a和b附近分別滴加一滴石蕊溶液。下列實驗現(xiàn)象中正確的是(　　) A．逸出氣體的體積，a電極的小于b電極的 B．一電極逸出無味氣體，另一電極逸出刺激性氣味氣體 C．a(chǎn)電極附近呈紅色，b電極附近呈藍(lán)色 D．a(chǎn)電極附近呈藍(lán)色，b電極附近呈紅色 解析：a、b電極分別為電解池的陰極和陽極，其電極反應(yīng)分別是4H＋＋4e－===2H2↑和4OH－－4e－===O2↑＋2H2O；即a極氣體體積比b極大。a極和b極溶液分別顯堿性和酸性，故可以看到a電極附近呈藍(lán)色，b電極附近呈紅色。 答案：D 5．(xx運城高二檢測)如圖所示裝置中，a、b都是惰性電極，通電一段時間后，b極附近溶液呈藍(lán)色。下列說法中不正確的是(　　) A．x是正極，y是負(fù)極 B．a(chǎn)極產(chǎn)生氫氣，b極生成I2 C．a(chǎn)極和Pt電極都有氣泡產(chǎn)生 D．U形管中溶液的堿性增強 解析：淀粉遇碘變藍(lán)→b極生I2，即確定b極發(fā)生反應(yīng)2I－－2e－===I2，則b極是陽極，x是負(fù)極，y是正極，a極H＋放電，發(fā)生反應(yīng)2H＋＋2e－===H2↑，產(chǎn)生氫氣，U形管中總反應(yīng)式為2KI＋2H2O2KOH＋H2↑＋I(xiàn)2，溶液的堿性增強，故A錯誤，B、D正確；石墨為陰極，鉑為陽極，電極反應(yīng)分別是Cu2＋＋2e－===Cu,4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，C正確。 答案：A 6．現(xiàn)用Pt電極電解1 L濃度均為0.1 mol/L的HCl、CuSO4的混合溶液，裝置如圖，下列說法正確的是(　　) A．電解開始時陰極有H2放出 B．電解開始時陽極上發(fā)生：Cu2＋＋2e－===Cu C．當(dāng)電路中通過電子的量超過0.1 mol時，此時陰極放電的離子發(fā)生了變化 D．整個電解過程中，SO不參與電極反應(yīng) 解析：依據(jù)放電順序陰極先放電的是Cu2＋，故陰極開始析出的是Cu，陽極先放電的是Cl－，故陽極開始產(chǎn)生的是Cl2，答案A、B錯；由陰極反應(yīng)Cu2＋＋2e－===Cu，n(Cu2＋)＝0.1 mol，當(dāng)電路中通過電子的量達(dá)到0.2 mol時，此時Cu2＋消耗完畢，陰極放電離子變?yōu)镠＋。所以C錯；陽極先是Cl－放電，當(dāng)Cl－消耗完畢。此時H2O電離產(chǎn)生的OH－開始在陽極放電，SO不參與電極反應(yīng)。 答案：D 7．某小組為研究電化學(xué)原理，設(shè)計下圖裝置，下列敘述不正確的是(　　) A．a(chǎn)和b不連接時，鐵片上會有金屬銅析出 B．a(chǎn)和b用導(dǎo)線連接時，銅片上發(fā)生的反應(yīng)為：Cu2＋＋2e－===Cu C．無論a和b是否連接，鐵片均會溶解，溶液均從藍(lán)色逐漸變成淺綠色 D．a(chǎn)和b分別連接直流電源正、負(fù)極，電壓足夠大時，Cu2＋向銅電極移動 解析：a和b不連接時，鐵片與Cu2＋直接發(fā)生置換反應(yīng)，有金屬銅析出，A項正確。a和b用導(dǎo)線連接時．該裝置形成原電池，銅片作正極，鐵片作負(fù)極失去電子形成Fe2＋，因此無論a和b是否連接。鐵片均會溶解，溶液均從藍(lán)色逐漸變成淺綠色，所以B、C項正確。若a和b分別連接直流電源正、負(fù)極，a作陽極，銅片失去電子生成Cu2＋，Cu2＋向鐵電極移動。 答案：D 8．(xx濟寧模擬)如圖X為電源，Y為浸透飽和食鹽水和酚酞試液的濾紙，濾紙中央滴有一滴KMnO4溶液，通電后Y中央的紫紅色色斑向d端擴散。下列判斷正確的是(　　) A．濾紙上c點附近會變紅色 B．Cu電極質(zhì)量減小，Pt電極質(zhì)量增大 C．燒杯中溶液的pH增大 D．燒杯中SO向Cu電極定向移動 解析：本題考查電解原理，意在考查考生對電化學(xué)基礎(chǔ)知識融會貫通及正確復(fù)述、再現(xiàn)、辨認(rèn)的能力。由圖可知，該裝置為電解裝置，由通電后Y中央的紫紅色色斑向d端擴散知，d為陽極(MnO向陽極移動)，b為電源的正極，a為電源的負(fù)極。Y為浸透飽和食鹽水和酚酞試液的濾紙，c點H＋放電，則OH－濃度增大，所以濾紙上c點附近會變紅色，故A項正確；Cu電極上Cu2＋得到電子生成Cu，Pt電極上OH－失去電子，故Cu電極質(zhì)量增大，Pt電極質(zhì)量不變，B項錯誤；Pt電極上OH－失去電子，故燒杯中溶液的pH減小，C項錯誤；Cu電極為陰極，Pt電極為陽極，燒杯中SO向Pt電極定向移動，D項錯誤。 答案：A 9．(xx河南洛陽統(tǒng)考)CuI是一種不溶于水的白色固體，它可由反應(yīng)：2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I(xiàn)2而得到。現(xiàn)以石墨為陰極，以Cu為陽極電解KI溶液，通電前向電解液中加入少量酚酞試液和淀粉溶液。電解開始不久陰極區(qū)溶液呈紅色，而陽極區(qū)溶液呈藍(lán)色，對這個現(xiàn)象的正確解釋是(　　) ①陰極：2H＋＋2e－===H2↑使c(OH－)>c(H＋)?、陉枠O：2Cu＋4I－－4e－===2CuI↓＋I(xiàn)2，I2遇淀粉變藍(lán)?、坳枠O：Cu－2e－===Cu2＋，Cu2＋顯藍(lán)色　④陽極：2I－－2e－===I2，I2遇淀粉變藍(lán) A．①② B．①③ C．①④ D．③④ 解析：通電后，溶液中的H＋、K＋移向陰極，而H＋的氧化性強于K＋，所以H＋得電子被還原，破壞了水的電離平衡，使c(OH－)>c(H＋)，酚酞試液變紅；I－和OH－移向陽極，而失電子能力Cu>I－>OH－，故Cu失電子產(chǎn)生Cu2＋。又據(jù)信息，Cu2＋與I－能反應(yīng)產(chǎn)生I2，I2遇淀粉變藍(lán)。 答案：A 10．用Pt電極電解各含有0.1 mol的Cu2＋和X3＋的溶液，陰極析出固體物質(zhì)的質(zhì)量m(g)與溶液中通過電子的物質(zhì)的量n(mol)的關(guān)系見右圖所示。則離子的氧化能力由大到小排列正確的是(　　) A．Cu2＋>X3＋>H＋ B．H＋>X3＋>Cu2＋ C．X3＋>H＋>Cu2＋ D．Cu2＋>H＋>X3＋ 解析：有些學(xué)生沒認(rèn)真分析，就將X3＋與Fe3＋聯(lián)系起來，選擇C答案。這其實是簡單記憶陽離子放電順序?qū)е滤季S定勢造成的結(jié)果。本題的解題信息在圖像中：一通電就有固體析出，且通過0.2 mol電子后，再沒有固體析出了，說明是Cu2＋放電的結(jié)果。X3＋不放電，故答案應(yīng)為D。 答案：D 二、非選擇題 11．從NO、SO、H＋、Cu2＋、Ba2＋、Ag＋、Cl－等離子中選出適當(dāng)?shù)碾x子組成電解質(zhì)，采用惰性電極對其溶液進行電解。 (1)兩極分別放出H2和O2時，電解質(zhì)的化學(xué)式可能是________。 (2)若陰極析出金屬，陽極放出O2，電解質(zhì)的化學(xué)式可能是________。 (3)兩極分別放出氣體，且體積比為1∶1，電解質(zhì)的化學(xué)式可能是________。 解析：(1)組為電解水型，即陽極OH－放電，陰極H＋放電； (2)組陽極OH－放電，陰極排在H后的金屬陽離子放電； (3)組氣體體積比為1∶1，不是電解水型，經(jīng)分析可得相應(yīng)答案。 答案：(1)H2SO4、HNO3、Ba(NO3)2 (2)AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4 (3)HCl、BaCl2 12．(xx南昌高二月考)如圖X是直流電源。Y槽中c、d為石墨棒，Z槽中e、f是質(zhì)量相同的銅棒。接通電路后，發(fā)現(xiàn)d附近顯紅色。 (1)①電源上b為________極(用“正”、“負(fù)”、“陰”或“陽”填空)。 ②Z槽中e為極________(用“正”、“負(fù)”、“陰”或“陽”填空)。 ③連接Y、Z槽線路中，電子流動的方向是d________e(用“―→”或“”填空)。 (2)①寫出c極上反應(yīng)的電極反應(yīng)式： ________________________________________。 ②寫出Y槽中總反應(yīng)的化學(xué)方程式： _______________________________________。 ③寫出Z槽中e極上反應(yīng)的電極反應(yīng)式： ___________________________________。 解析：d極附近顯紅色，說明d為陰極，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑，c為陽極，電極反應(yīng)式為2Cl－－2e－===Cl2↑，Y槽電解NaCl溶液的總反應(yīng)方程式為2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑；直流電源中a為正極，b為負(fù)極，Z槽中f為陰極，e為陽極，電極反應(yīng)式為Cu－2e－===Cu2＋，電子流動方向由e→d。 答案：(1)①負(fù)?、陉枴、邸? (2)①2Cl－－2e－===Cl2↑ ②2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ ③Cu－2e－===Cu2＋ 13．如下圖所示裝置中，甲、乙、丙三個燒杯依次分別盛放100 g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100 g 10.00%的K2SO4溶液，電極均為石墨電極。 (1)接通電源，經(jīng)過一段時間后，測得丙中K2SO4濃度為10.47%，乙中c電極質(zhì)量增加，據(jù)此回答問題： ①電源的N端為________極； ②電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)為：________； ③列式計算電極b上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積：________； ④電極c的質(zhì)量變化是________g； ⑤電解前后各溶液的酸、堿性大小是否發(fā)生變化？簡述其原因： 甲溶液___________________________________________________； 乙溶液__________________________________________________； 丙溶液______________________________________________________。 (2)如果電解過程中銅全部析出，此時電解能否繼續(xù)進行？為什么？ 解析：(1)①乙中c電極質(zhì)量增加，則c處發(fā)生的反應(yīng)為Cu2＋＋2e－===Cu，即c為陰極，由此可推出b為陽極，a為陰極，M為負(fù)極，N為正極。丙中為K2SO4溶液，相當(dāng)于電解水，設(shè)電解的水的質(zhì)量為x，由電解前后溶質(zhì)質(zhì)量相等有： 100 g10.00%＝(100 g－x)10.47%，得x≈4.5 g，故為0.25 mol，整個反應(yīng)中轉(zhuǎn)移0.5 mol電子，而整個電路是串聯(lián)的，故每個燒杯中的電極上轉(zhuǎn)移電子數(shù)是相等的。②甲中相當(dāng)于電解H2O，陽極b處為陰離子OH－放電，即4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。③轉(zhuǎn)移0.5 mol電子。則生成O2的物質(zhì)的量為0.5 mol4＝0.125 mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為0.125 mol22.4 Lmol－1＝2.8 L。④Cu2＋＋2e－===Cu，轉(zhuǎn)移0.5 mol電子，則生成m(Cu)＝64 gmol－1＝16 g。⑤甲中相當(dāng)于電解水，故NaOH的濃度增大，pH變大；乙中陰極為Cu2＋放電，陽極為OH－放電，所以H＋增多，故pH減??；丙中為電解水，對于K2SO4而言，其pH幾乎不變。(2)銅全部析出后，可以繼續(xù)電解水。 答案：(1)①正?、?OH－4e－===2H2O＋O2↑?、鬯疁p少的質(zhì)量為：100 g(1－)≈4.5 g，生成O2 的體積為：22.4 Lmol－1＝2.8 L?、?6?、輭A性增大，因為電解后，水量減少，溶液中NaOH濃度增大　酸性增大，因為陽極上OH－生成O2，溶液中H＋濃度增加　酸堿性大小沒有變化，因為K2SO4是強酸強堿鹽，濃度增加不影響溶液的酸堿性 (2)能繼續(xù)進行，因為CuSO4溶液已轉(zhuǎn)變?yōu)镠2SO4溶液，反應(yīng)也就變?yōu)樗碾娊夥磻?yīng)。 14．某溫度下，取一定質(zhì)量的硫酸銅溶液，用石墨作電極進行電解，當(dāng)陽極產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體1.12 L時，CuSO4恰好被完全電解，得到密度為1.2 gcm－3的溶液200 mL。求： (1)陰極的電極反應(yīng)式為____________________________________________。 總反應(yīng)的離子方程式為___________________________________________________。 (2)電解后所得溶液的pH為__________________________________________________。 (3)電解前所取CuSO4溶液的質(zhì)量為________g。 (4)若要使電解后所得溶液恢復(fù)至電解前的原狀態(tài)，需要加入何種物質(zhì)(只要求寫出一種)，其化學(xué)式為________，加入物質(zhì)的質(zhì)量為________g。 解析：(2)由n(O2)＝0.05 mol可知通過的電子n(e－)＝0.2 mol，產(chǎn)生的n(H＋)＝0.2 mol，原CuSO4的物質(zhì)的量為n(CuSO4)＝0.1 mol，電解消耗的H2O為0.1 mol即1.8 g。c(H＋)＝＝1 molL－1，pH＝0。 (3)電解后的溶液質(zhì)量為240 g，溶液減少的質(zhì)量為0.1 mol CuO的質(zhì)量，所以原CuSO4溶液的質(zhì)量是240 g＋8 g＝248 g。(4)電解產(chǎn)物是0.1 mol Cu和0.05 mol O2，加入0.1 mol CuO或0.1 mol CuCO3均可使溶液恢復(fù)到原狀態(tài)。 答案：(1)Cu2＋＋2e－===Cu　2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋　(2)0　(3)248　(4)CuO　8(或CuCO3　12.4)