【优质文档】电解池练习鲁科版高中化学一轮复习(配有课件).pdf

优秀学习资料欢迎下载 课时 2 电能转化为化学能 电解 (时间： 45分钟分值： 100分) 一、选择题 (本题共 7 个小题，每题 6 分，共 42 分，每个小题只有一个选项符合 题意。 ) 1化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语中，正 确的是 ()。 A用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为2Cl 2e= = = Cl 2 B氢氧燃料电池的负极反应式：O22H2O4e = = = 4OH C粗铜精炼时，与电源正极相连的是纯铜，阳极反应式为Cu2e = = Cu2 D钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式：Fe2e = = Fe2 解析电池的负极发生的是氧化反应，B 不对；粗铜精炼时，纯铜应该连接 电源的负极， C 错；钢铁发生电化学腐蚀时，铁为负极，D 错。 答案A 2(2014 ·中山模拟 )下图是两套电能与化学能相互转化的装置。对此两套装置的 分析正确的是 ()。 A图 1 装置中的铁电极发生还原反应 B图 2 装置反应一段时间后溶液的pH 会降低 C两装置中石墨电极上所产生的气体都是H2 优秀学习资料欢迎下载 D两装置都可用于防止铁被腐蚀 解析图 1 是原电池，铁发生氧化反应，故A、D 错；图 2 是电解池，被电 解的物质是水，硫酸浓度增大，pH 下降，B 正确；图 2 中石墨电极是阳极， 电极上有 O2生成， C 错误。 答案B 3(2013 ·大连测试 )用惰性电极实现如下电解过程，下列说法正确的是()。 A电解稀硫酸溶液实质上是电解水，故溶液pH 不变 B电解稀氢氧化钠溶液要消耗OH ，故溶液 pH 减小 C电解硫酸钠溶液，在阴极上发生反应：4OH 4e= = = 2H 2OO2 D电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为11 解析电解稀硫酸实质上是电解水， 硫酸的物质的量不变， 但溶液体积减小， 浓度增大，故溶液pH 减小， A 错误。电解稀 NaOH 溶液，阳极消耗OH， 阴极消耗 H，实质上是电解水， NaOH 溶液浓度增大，故溶液的pH 增大， B 错误。电解 Na2SO4溶液时，在阳极上发生反应4OH4e = = 2H 2OO2， 在阴极上发生反应2H2e = = = H2，C 错误。电解 CuCl2 溶液时，阴极反应 为 Cu 22e= = = Cu，阳极反应为 2Cl2e= = =Cl 2，故产物 Cu 和 Cl2的物 质的量之比为 11。 答案D 4某同学设计了一种利用电解法制取Fe(OH)2的实验装置 (如图)，通 电后，溶液中产生白色沉淀， 且较长时间不变色。 下列说法中正确 的是 ()。 A电源中 a一定为负极， b 一定为正极 B可以用 NaCl 作为电解质，但不能用Na2SO4 CA、B 两端都必须用铁作电极 D阴极上发生的反应是：2H 2e= = H 2 优秀学习资料欢迎下载 解析利用电解法制备 Fe(OH)2，由于 Fe(OH)2极易被氧化， 故可利用电解过 程中生成的 H2排出装置中的 O2，使反应在 H2环境中发生， 故 B 电极上必须 是 H放电， B 极为阴极， b 为电源负极， A 错误、 D 正确；电解液可以为 NaOH、NaCl、Na2SO4溶液等，故 B 错误；阳极为铁电极，阴极可为铁电极， 也可为其他电极， C 错误。 答案D 5关于下列各装置图的叙述不正确的是 ()。 A用图装置精炼铜， a极为粗铜，电解质溶液为CuSO4溶液 B图装置的盐桥中KCl 的 Cl 移向乙烧杯 C图装置中钢闸门可与外接电源的负极相连受到保护 D图两个装置中通过导线的电子数相同时，消耗负极材料的物质的量不 同 解析A 项正确，由电流方向判断a 极为阳极，可使粗铜溶解；B 项错误， 图装置中的甲烧杯中锌作负极，溶液中不断增加Zn 2，盐桥中 KCl 的 Cl 移向甲烧杯；C 项正确，因为钢闸门与外接电源的负极相连作阴极受到了保 优秀学习资料欢迎下载 护；图 中左、右装置均为原电池，左装置中的铝作负极被氧化，右装置中 的锌作负极被氧化，但两种金属的氧化产物的化合价不同，当通过导线的电 子数相同时，消耗负极材料的物质的量不同。 答案B 6(2014 ·山东省齐鲁名校联合测试，13)用如图所示装置 电解 X 溶液(含 Cl 、Br、Na、H)，a、b 均为石墨 电极。下列说法中错误的是 ()。 A原电池放电时的负极反应式是Pb2e SO2 4= = =PbSO4 Ba 为阳极， Br 先于 Cl在 a 极上失去电子 C电解一段时间后， b 极附近溶液的 pH 增大 D当电解池中产生1 mol H2时，电路中转移4 mol 电子 解析A 项，原电池放电时负极发生氧化反应，A 正确；B 项，Br 还原性强 于 Cl，所以在 a 极上 Br 先失去电子， B 正确；C 项，电解时，b 极为阴极， H放电，所以 b极附近溶液的 pH 增大，C 正确；D 项， 电解池中每产生 1 mol H2，电路中便转移 2 mol 电子， D 错误。 答案D 7(2013 ·天津化学， 6)为增强铝的耐腐蚀性，现以铅蓄电池为外电源，以Al 作 阳极、 Pb作阴极，电解稀硫酸，使铝表面的氧化膜增厚。反应原理如下： 电池： Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)= = 2PbSO4(s)2H2O(l) 电解池： 2Al3H2O 电解,Al2O33H2 电解过程中，以下判断正确的是 () 。 电池电解池 A H 移向 Pb电极 H 移向 Pb 电极 B 每消耗 3 mol Pb 生成 2 mol Al2O3 优秀学习资料欢迎下载 C 正极： PbO24H 2e= = Pb22H 2O 阳极： 3Al3H2O6e= = = Al2O3 6H D 解析在电池中阳离子移向正极PbO2， 在电解池中阳离子移向阴极Pb电极， A 错误；当消耗 3 mol Pb时，转移 6 mol e，由转移电子守恒可知生成1 mol Al2O3， B 错误； 电池正极反应应为：PbO24HSO 2 42e = = PbSO 42H2O， C 错误；在电池中，由于Pb 电极反应为： Pb2eSO 2 4= = PbSO4，析出的 PbSO4附在电极上，电极质量增大，而在电解池中 Pb 为阴极不参与电极反应， 故质量不发生改变， D 正确。 答案D 二、非选择题 (本题共 4 个小题，共 58 分) 8(14 分)某小组同学设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氧气、氢气、硫酸 和氢氧化钾。 (1)X 极与电源的 _(填“正”或“负”)极相连，氢气从 _(填 “A”、“B”、“C”或“D”)口导出。 (2)离子交换膜只允许一类离子通过，则M 为_(填“阴离子”或“阳 优秀学习资料欢迎下载 离子”，下同 )交换膜， N 为_交换膜。 (3)若将制得的氢气、 氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池(石墨为电极 )， 则电池负极的反应式为 _ 。 (4)若在标准状况下，制得11.2 L 氢气，则生成硫酸的质量是_，转移 的电子数为 _。 解析题图中左边加入含硫酸的水，暗示左边制硫酸，即OH在阳极发生氧 化反应，使左边溶液中 H增多， 为了使溶液呈电中性， 硫酸钾溶液中的SO 2 4 通过 M 交换膜向左边迁移，即M 为阴离子交换膜，由此推知X 为阳极，与 电源正极相连， B 出口产生氧气， A 出口流出硫酸；同理，右侧加入含KOH 的水，说明右边制备 KOH 溶液，H在 Y 极发生还原反应， 说明 Y 极为阴极， 与电源负极相连，右边溶液中OH增多，硫酸钾溶液中K 向右迁移， N 为 阳离子交换膜，所以C 出口产生氢气， D 出口流出 KOH 溶液。 (3)若将制得 的氢气和氧气在氢氧化钾溶液中构成原电池，正极反应式为O22H2O4e = = = 4OH，负极反应式为 2H24e 4OH= = =4H2O。(4)n(H 2)0.5 mol，2H 2e = = H2，得电子 1 mol，X 极的反应式为 4OH4e= = = 2H 2OO2， 根据得失电子守恒知，生成H的物质的量为 1 mol，故生成 0.5 mol H2SO4， m(H2SO4)49 g。 答案(1)正C (2)阴离子阳离子 (3)H22e 2OH= = 2H 2O (4)49 g6.02×10 23(或 N A) 9(14 分)某化学研究小组以铜为电极，按右图所示的装置电 解饱和食盐水，探究过程如下。 实验 1：接通电源 30 s内，阳极附近出现白色浑浊，之后 变成橙黄色浑浊，此时测定溶液的pH 约为 10。一段时间 优秀学习资料欢迎下载 后，试管底部聚集大量红色沉淀，溶液仍为无色。 查阅资料： 物质氯化铜氧化亚铜 氢氧化 亚铜(不 稳定) 氯化 亚铜 颜色 固体呈棕色，浓溶液呈绿色， 稀溶液呈蓝色 红色橙黄色白色 相同温度下 CuCl 的溶解度大于 CuOH。 实验 2：分离出实验1 中试管底部的沉淀，洗涤，分装在两支小试管中，实 验操作和现象如下。 序号操作现象 滴入足量稀硝酸溶液 沉淀溶解，有无色气泡产生，最终得到蓝色 溶液 滴入足量稀硫酸溶液仍有红色不溶物，溶液呈现蓝色 请回答： (1)实验 1 中试管底部红色沉淀的化学式为_。 (2)实验 1 中阳极上的电极反应式为_ 。 (3)利用平衡移动的原理解释，实验1 中最初生成的白色浑浊转化为橙黄色浑 浊的原因是 _。 (4)实验2 中、的离子反应方程式：_ ， _ 。 解析(1)在实验 1 中，阳极铜被氧化，由现象不难判断，铜逐步转化为氯化 亚铜氢氧化亚铜 氧化亚铜，所以实验1 试管底部是 Cu2O。(2)实验 1 中 阳极上的电极反应式为CuCle= =CuCl(或 CuOHe = = CuOH)。(3) 实验 1中最初生成的白色浑浊转化为橙黄色浑浊是因为CuCl 存在如下沉淀溶 解平衡： CuCl(s)Cu(aq)Cl(aq)，OH与 Cu结合，生成更难溶的物 质，使平衡正向移动。 (4)在实验 2 中，中的 Cu2O 会被 HNO3氧化，离子 优秀学习资料欢迎下载 反应方程式为 3Cu2O14H2NO3= = 6Cu 22NO7H2O；中的 Cu2O 在稀 H2SO4溶液中发生歧化反应： Cu2O2H= = = CuCu 2H 2O。 答案(1)Cu2O (2)CuCl e= = CuCl(或 CuOHe= = CuOH) (3)CuCl(s)Cu (aq)Cl(aq)，OH与 Cu 结合，生成更难溶的物质， 使平 衡正向移动 (4)3Cu2O14H 2NO 3= = 6Cu 22NO7H 2O Cu2O2H = = CuCu2H 2O 10(15 分)下图是一个化学过程的示意图。 (1)图中甲池是 _ 装置(填“电解池”或“原电池”)， 其中 OH 移向_ 极(填“CH 3OH ”或“O2”)。 (2)写出通入 CH3OH 的电极的电极反应式： _ 。 (3)向乙池两电极附近滴加适量紫色石蕊试液，附近变红的电极为_极 (填“A”或“B”)，并写出此电极的反应式： _ 。 (4)乙池中总反应的离子方程式：_ 。 (5)当乙池中 B(Ag) 极的质量增加 5.40 g 时，乙池的 pH 是_(若此时乙 池中溶液的体积为500 mL)；此时丙池某电极析出1.60 g 某金属，则丙中的 某盐溶液可能是 _(填序号 )。 AMgSO4BCuSO4 CNaCl DAgNO3 解析(1)分析图中装置，甲池是碱性条件下的甲醇燃料电池，用于发电，甲 醇所在电极作负极，O2所在电极为正极，在碱性条件下甲醇的氧化产物为 CO 2 3，由此写出电极反应式： CH3OH6e 8OH= = CO2 36H2O，原电池 优秀学习资料欢迎下载 工作时溶液中的阴离子向负极移动。(3)碳电极 (A 极)与原电池装置中通入O2 的电极相连， 则作阳极，电极反应式为 4OH4e = = = O22H2O，银电极 (B 极)与原电池装置中通入甲醇的电极相连，则作阴极，电极反应式为Age = = = Ag，电解过程的总反应式为 4Ag 2H2O = = = 电解 4AgO24H，因此当 向乙池两电极附近滴加适量紫色石蕊试液，附近变红的电极为A 电极。 (5) 当乙池中 B(Ag)电极的质量增加 5.40 g时， 即析出 Ag 的物质的量为 0.05 mol， 则生成 H的物质的量为 0.05 mol，由此可得溶液的pH1。根据放电规律， 本题首先排除选项A 和选项 C。当乙池中 B(Ag)电极的质量增加 5.40 g 时， 此时转移的电子数为0.05 mol，当丙池中电极上析出1.60 g 金属铜时，正好 转移 0.05 mol 电子，因此选项 B 正确。当丙装置中为 AgNO3溶液，且 AgNO3 溶液足量时，可知析出金属的质量也应为5.40 g，若 AgNO3溶液不足时，析 出金属的质量必小于5.40 g，故选项 D 也有可能。 答案(1)原电池CH3OH (2)CH3OH6e 8OH = = = CO 2 36H2O (3)A4OH 4e= = O 22H2O (4)4Ag 2H 2O = = = 电解 4AgO24H (5)1BD 11(15 分)(2013 ·试题调研 )用惰性电极电解 200 mL 一定浓度的硫酸铜溶液，实 验装置如图所示，电解过程中的实验数据如图所示，横坐标表示电解过 程中转移电子的物质的量， 纵坐标表示电解过程中产生气体的总体积(标准状 况)。 优秀学习资料欢迎下载 (1)下列说法正确的是 _(填序号 )。 A电解过程中， b 电极表面先有红色物质析出，后有气泡产生 Ba 电极上发生的反应为2H 2e= = H 2和 4OH 4e= = = 2H 2OO2 C从 P 点到 Q 点时收集到的混合气体的平均摩尔质量为12 g ·mol 1 DOP 段表示 H2和 O2混合气体的体积变化， PQ 段表示 O2的体积变化 (2)如果要使溶液恢复到电解前的状态，向溶液中加入0.8 g CuO 即可，则电 解后溶液的 pH 为_。 (3)如果向所得的溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2后， 使溶液恰好恢复到电解前的 浓度和 pH，电解过程中转移的电子为_ mol。 (4)如果向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后， 使溶液恰好恢复到电解 前的浓度和 pH(不考虑 CO2的溶解 )， 电解过程中转移的电子为 _ mol。 解析(1)由图可知，电流由正极流向负极，则b 为阳极， a 为阴极，用惰 性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，发生反应：2CuSO42H2O = = = = = 通电 2Cu O22H2SO4；结合图 可知，通过 0.2 mol 电子时是电解硫酸铜溶液，然 后才是电解硫酸溶液，发生反应：2H2O = = = = 通电 2H2O2。b 电极为阳极， 溶液中的 OH放电，不会有红色物质析出，故A 错误；a电极为阴极，先发 生反应：Cu 22e= = Cu，后发生反应： 2H2e= = H 2，故 B 错误；从 P 点到 Q 点时收集到 H2和 O2的混合气体，由电解水反应可知通过0.2 mol 电 子 时 生 成 0.1 mol H2、 0.05 mol O2，则 混合 气体 的平 均摩 尔质 量为 0.1 mol×2 g/mol0.05 mol×32 g/mol 0.1 mol0.05 mol 12 g ·mol 1，故 C 正确；由上述分析 优秀学习资料欢迎下载 可知， OP 段表示 O2的体积变化， PQ 段表示 H2和 O2混合气体的体积变化， 故 D 错误。 (2)加入 0.8 g CuO即可， 说明发生的反应是 2CuSO42H2O = = = = 通电 2Cu 2H2SO4O2。 需加入 CuO 0.8 g， 即生成 Cu 0.01 mol， 所以生成 H2SO4 0.01 mol，c(H )0.01 mol×2÷ 0.2 L0.1 mol · L 1，所以 pH1。(3)加入 0.1 mol Cu(OH)2后可以使溶液恢复至原来状态，说明电解过程中不仅有硫酸铜被电 解，还有水被电解。 0.1 mol Cu(OH)2可以看作是 0.1 mol CuO 和 0.1 mol H2O， 则转移的电子为 0.4 mol。(4)0.1 mol Cu2(OH)2CO3可以看作 0.2 mol CuO、0.1 mol H2O 和 0.1 mol CO2，相当于有 0.2 mol 硫酸铜和 0.1 mol 水被电解，则转 移的电子为 0.6 mol。 答案(1)C(2)1(3)0.4(4)0.6