2020年高中化学 第四章 电化学基础 第三节 第3课时 习题课学案 新人教版选修4

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2020年高中化学 第四章 电化学基础 第三节 第3课时 习题课学案 新人教版选修4

第3课时 习题课 ‎1. 将Al片和Cu片用导线相连,一组插入浓HNO3溶液中,一组插入稀NaOH溶液中,分别形成了原电池,则在这两个原电池中,正极分别为(  )                 ‎ A.Al片、Cu片 B.Cu片、Al片 C.Al片、Al片 D.Cu片、Cu片 解析 将Al片和Cu片用导线相连,插入浓HNO3溶液中,此时Al在浓硝酸中钝化,不能继续反应,而Cu却能与浓硝酸持续反应。也就是说,在这种情况下,Cu易失去电子而Al却表现相对“惰性”,“相对活泼”的Cu为负极;插入稀NaOH溶液中,Al能与NaOH溶液反应,此时Al失去电子被氧化,也就是Al为负极。‎ 答案 A ‎2. 若某池(电解池或原电池)的总反应离子方程式是Cu+2H+===Cu2++H2↑,关于此池的有关说法正确的是 A.该池只能是电解池,且金属铜为该电解池的阳极 B.该池只能是原电池,且电解质溶液为硝酸 C.该池可能是原电池,也可能是电解池 D.该池只能是电解池,电解质溶液可以是硫酸铜 答案 A 解析 铜与H+不反应,因此不可能是原电池,只能是电解池。在该电解池中,铜失去电子被氧化,因此铜作电解池的阳极,A正确,B、C错误;D选项中若电解质溶液是硫酸铜溶液,则相当于电镀铜,与题给离子方程式不符,故D错误。‎ ‎3. 关于电解NaCl水溶液,下列叙述正确的是(  )‎ A.电解时在阳极得到氯气,在阴极得到金属钠 B.若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液,溶液呈棕色 C.若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液,溶液呈无色 D.电解一段时间后,将全部电解液转移到烧杯中,充分搅拌后溶液呈中性 解析 电解食盐水时发生的反应:‎ 阳极:2Cl--2e-===Cl2↑‎ 阴极:2H2O+2e-===H2↑+2OH-‎ 总反应式:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑‎ 对照分析选项,A错误;阳极附近的溶液中会溶有少量的Cl2,滴加KI溶液后发生反应:Cl2+2I-===I2+2Cl-,溶液呈棕色,B正确;阴极附近产生大量的OH-,滴加酚酞后变红色,C错误;电解后生成NaOH,溶液呈碱性,D错误。‎ 答案 B ‎4. 某同学按下图所示的装置进行电解实验。下列说法正确的是(  )‎ A.电解过程中,铜电极上有H2产生 B.电解初期,总反应方程式为:Cu+H2SO4电解,CuSO4+H2↑‎ C.电解一定时间后,石墨电极上有气体放出 D.整个电解过程中,H+的浓度不断增大 答案 B 解析 由题目所给图示可知:活泼金属铜作阳极,发生反应:Cu-2e-===Cu2+,电解初期,溶液中的H+在阴极石墨上发生反应:2H++2e-===H2↑,电池反应式为Cu+H2SO4CuSO4+H2↑,所以A、D选项不正确,B选项正确;随着电解过程不断进行,溶液中的Cu2+浓度不断增大,一定时间后即当Cu2+移动到阴极附近时,由于Cu2+的氧化性大于H+,故此时阴极发生反应:Cu2++2e-===Cu,故C选项不正确。‎ ‎5. 甲、乙两个容器中,分别加入0.1 mol·L-1的NaCl溶液与0.1 mol·L-1的AgNO3‎ 6‎ 溶液后,以Pt为电极进行电解时,在A、B、C、D各电极上生成物的物质的量之比为(  )‎ A.2∶2∶4∶1 B.2∶3∶4∶‎1 C.1∶4∶2∶2 D.1∶1∶1∶1‎ 解析 此装置相当于两个电解槽串联到一起,在整个电路中电子转移总数相等,首先判断各极的产物,即A极产物H2,B极产物Cl2,C极产物Ag,D极产物O2,若整个电路中有4 mol电子转移,有2H2~2Cl2~4Ag~O2~4e-,则A、B、C、D各电极上生成物的物质的量之比为2∶2∶4∶1。‎ 答案 A ‎6.电池是人类生产和生活中的重要能量来源,各式各样的电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是(  )‎ A.锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细 B.氢氧燃料电池可将热能直接转化为电能 C.氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化 D.太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅 答案 C 解析 因为锌锰干电池中锌棒为负极,锌棒变细,碳棒不变,所以A错;原电池是将化学能直接转化为电能,所以B错;氢氧燃料电池负极反应式为H2-2e-===2H+,所以C对;太阳能电池采用硅材料制作,所以D错。‎ ‎7.理论上不能用于设计成原电池的反应是(  )‎ A.HCl+NaOH===NaCl+H2O ΔH<0‎ B.2CH3OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(l) ΔH<0‎ C.4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)===4Fe(OH)3(s) ΔH<0‎ D.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH<0‎ 答案 A 解析 本题考查原电池形成条件。只有能自发进行的氧化还原反应才可能用于设计原电池,非氧化还原反应因没有电子转移所以不能设计成原电池,题中只有A项不是氧化还原反应。‎ ‎8.生物体中细胞膜内的葡萄糖,细胞膜外的富氧液体及细胞膜构成微型的生物原电池,下列有关判断正确的是(  )‎ A.正极的电极反应式可能是O2+4e-===2O2-‎ B.负极的电极反应式可能是O2+4e-+2H2O===4OH-‎ C.正极反应主要是C6H12O6生成CO2或HCO D.负极反应主要是C6H12O6生成CO2或HCO 答案 D 解析 在生物体内葡萄糖贮存的化学能是通过与O2的氧化还原反应释放出来的。反应中葡萄糖中的碳元素失电子,首先被氧化为CO2分子,然后再与血液中的OH-反应转化为HCO,因此,在正极上发生的是O2得电子的还原反应:O2+4e-+2H2O===4OH-;负极上发生的反应是C6H12O6失电子的氧化反应,生成CO2或HCO。‎ ‎9.实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取Cl2,已知铅蓄电池放电时发生如下反应:‎ 负极:Pb+SO-2e-===PbSO4‎ 正极:PbO2+4H++SO+2e-===PbSO4+2H2O 今欲制得Cl2 0.050 mol,这时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是(  )‎ A.0.025 mol B.0.050 mol C.0.10 mol D.0.20 mol 答案 C 6‎ 解析 要求得硫酸的量,需首先找出铅蓄电池的总反应。将上述两个电极反应式合并可得:Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O。而在制取Cl2时,每生成1 mol Cl2,电子转移2 ‎ mol,现需要转移电子0.050 mol×2=0.10 mol。由铅蓄电池总反应式可知,每转移0.10 mol电子,将消耗0.10 mol硫酸。‎ ‎10.用Pt电极电解含有Cu2+和X3+均为0.1 mol的溶液,阴极析出金属的质量m与溶液中 通过电子的物质的量n关系如图,则离子的氧化能力由大到小排列正确的是(  )‎ ‎ ‎ A.Cu2+>X3+>H+ B.H+>X3+>Cu2+ C.X3+>H+>Cu2+ D.Cu2+>H+>X3+‎ 答案 D 解析 此题有些学生一看,立即想到X3+是Fe3+,不加以仔细分析,即选答案C。先分析图中变化:一开始通电,阴极就有固体析出,且通过0.2 mol电子后,质量不再增加。根据离子放电规律,是Cu2+先放电,再是H+放电,X3+在溶液中不放电。‎ ‎11. 有一硝酸盐晶体,其化学式表示为M(NO3)x·nH2O,经测定其摩尔质量为‎242 g·mol-1。取‎1.21 g该晶体溶于水配成100 mL溶液。将此溶液倒入下图所示装置中,用石墨作电极进行电解。当有0.01 mol电子通过电极时,溶液中的金属阳离子全部析出,在A极得到金属 ‎0.32 g‎。回答:‎ ‎ ‎ (1) 金属M的摩尔质量为______________,x=______________________________,‎ n=________________。‎ ‎(2)C极为________极。‎ 答案 (1)‎64 g·mol-1 2 3 (2)负 解析 (1)n(硝酸盐)==0.005 mol,则金属M也为0.005 mol。M的摩尔质量==‎64 g·mol-1。‎ Mx++xe-===M = 解得:x=2‎ ‎188+18n=242,n=3。‎ ‎(2)因为金属在A极析出,所以A极是电解池的阴极,则C极是电源的负极。‎ ‎12.铝和氢氧化钾都是重要的工业产品。请回答:‎ ‎(1)工业冶炼铝的化学方程式是______________________________________________。‎ ‎(2)铝与氢氧化钾溶液反应的离子方程式是____________________________________‎ ‎____________________。‎ ‎(3)工业级氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质,可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜(只允许阳离子通过),其工作原理如下图所示。‎ 6‎ ① 该电解槽的阳极反应式是_______________________________________________。‎ ② 通电开始后,阴极附近溶液pH会增大,请简述原因 ‎________________________________________________________________________‎ ‎______________________________。‎ ‎③除去杂质后的氢氧化钾溶液从液体出口______(填写“A”或“B”)导出。‎ 答案 (1)2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑‎ ‎(2)2Al+2OH-+2H2O===2AlO+3H2↑‎ ‎(3)①4OH--4e-===2H2O+O2↑‎ ‎②H+放电,促进水的电离,OH-浓度增大 ‎③B 解析 本题主要考查学生对电解原理的理解和掌握,注重考查学生用所学知识解释、解决实际问题的能力。(1)、(2)问主要考查教材的基础知识,应该属于得分的问题,(3)中根据电解原理,阳极应是OH-失电子,所以电极反应式为4OH--4e-===2H2O+O2↑,而阴极为H+放电,促进水的电离,使OH-浓度增大,所以pH增大,根据阳离子交换膜的特点,K+可从阳极区进入阴极区和OH-组成KOH,从而可在阴极区得到纯的KOH溶液,故液体应从B口导出。‎ ‎13. 如图,X和Y均为石墨电极。‎ ‎ ‎ ‎(1)若电解液为滴有酚酞的饱和食盐水,电解反应的离子方程式为______________;‎ 电解过程中______极(填“阴”或“阳”)附近会出现红色。‎ ‎(2)若电解液为500 mL含A溶质的某蓝色溶液,电解一段时间,观察到X电极表面有红色的固态物质生成,Y电极有无色气体生成;溶液中原有溶质完全电解后,停止电解,取出X电极,洗涤、干燥、称量,电极增重‎1.6 g。‎ ‎①电解后溶液的pH为________;要使电解后溶液恢复到电解前的状态,需加入一定量的____________(填加入物质的化学式)。(假设电解前后溶液的体积不变)‎ ‎②Y电极产生气体的体积为______L(标准状况下)。‎ ③ 请你推测原溶液中所含的酸根离子可能是____________________;并设计实验验证你的推测,写出实验的操作步骤、现象和结论:____________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案 (1)2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑ 阴 ‎(2)①1 CuO或CuCO3(仅答1种即可)‎ ‎②0.28‎ ‎③硫酸根离子 取少量待测液于试管中,滴加盐酸无明显现象,继续加入氯化钡溶液,若有白色沉淀产生,则证明是硫酸根离子(或:硝酸根离子 取少量待测液于试管中,加热浓缩后滴加浓硫酸和铜粉,若有红棕色气体产生,则证明是硝酸根离子)‎ 解析 (1)电解饱和食盐水的离子方程式:2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑,在阴极区生成NaOH,使酚酞溶液变红。‎ 6‎ ‎(2)蓝色溶液中可能含有Cu2+,并且在电解过程中析出红色固体,进一步验证析出的是铜;Y电极上析出无色气体,应该是O2,电解离子方程式:2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+。‎ ‎①根据电解离子方程式得:n(H+)=2n(Cu2+)=2×=0.05 mol,故溶液中c(H+)==0.1 mol·L-1,溶液的pH=1。要使溶液恢复到以前,可以加入CuO或CuCO3。‎ ‎②根据电解离子方程式得:n(O2)=×n(Cu)=0.012 5mol,在标准状况下的体积V(O2)=‎22.4 L·mol-1×0.012 5 mol=‎0.28 L。‎ ‎③溶液中存在的必须是含氧酸根离子,可以是SO或NO;然后利用实验进行检验。‎ ‎14.从H+、Cu2+、Na+、SO、Cl-五种离子中选取某些离子恰当地组成电解质,按下列要求电解。‎ ‎(1)以碳棒为电极,使电解质质量减少,水量不变进行电解,则采用的电解质是 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)以碳棒为电极,使电解质质量不变,水量减少进行电解,则采用的电解质是 ‎________________________________________________________________________。‎ (1) 以碳棒为阳极,铁棒为阴极,使电解质质量和水量都减少进行电解,则采用的电解质是________________________________________________________________。‎ 答案 (1)HCl、CuCl2 (2)H2SO4、Na2SO4、NaHSO4 (3)CuSO4、NaCl 解析 首先把阴、阳离子两两组合成物质,根据离子放电顺序判断(1)为分解电解质型;(2)为电解水型;(3)为放氧生酸型和放氢生碱型。‎ ‎15.某高二化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用,设计并进行了以下一系列实验,实验结果如下。试根据下表中的实验现象回答下列问题:‎ 编号 电极材料 电解质溶液 电流计指针偏转方向 ‎1‎ Mg、Al 稀盐酸 偏向Al ‎2‎ Al、Cu 稀盐酸 偏向Cu ‎3‎ Al、石墨 稀盐酸 偏向石墨 ‎4‎ Mg、Al NaOH 偏向Mg ‎5‎ Al、Zn 浓硝酸 偏向Al ‎(1)实验1、2中Al所作的电极是否相同?________(填“是”或“否”)。‎ ‎(2)实验3中的电极反应式:负极______________________,正极________________,‎ 电池总反应方程式______________________。‎ ‎(3)实验4中Al作________极,其电极反应式是____________________________,判断电极的依据是______________________________。‎ ‎(4)解释实验5中电流计指针偏向Al的原因。‎ 答案 (1)否 ‎(2)Al-3e-===Al3+ 2H++2e-===H2↑‎ ‎2Al+6H+===2Al3++3H2↑‎ ‎(3)负 Al+4OH--3e-===AlO+2H2O 因为Al能与NaOH溶液反应,而Mg不反应 ‎(4)实验5中由于Al在浓硝酸中发生钝化,所以Zn为负极 解析 一般情况下,较活泼的金属作原电池的负极,根据实验1、2的结果,可得出1中Al作正极,2中Al作负极,但在NaOH溶液中,Al反应,Mg不反应,Al作负极,在浓硝酸中由于Al发生钝化,Zn作负极。‎ ‎16.电解原理在化学工业中有广泛的应用。‎ 6‎ 上图表示一个电解池,装有电解液a;X、Y是两块电极板,通过导线与直流电源相连。请回答以下问题:‎ ‎(1)若X、Y都是惰性电极,a是饱和NaCl溶液,实验开始时,同时在两边各滴入几滴酚酞试液,则:‎ ‎①电解池中X极上的电极反应式为____________________,在X极附近观察到的现象是 ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________。电解液中向X极方向移动的离子是____________。‎ ① Y电极上的电极反应式为______________________________________________,‎ 检验该电极反应产物的方法是_______________________________________________。‎ ‎(2)如要用电解方法精炼粗铜,电解液a选用CuSO4溶液,则:‎ ‎①X电极的材料是________,电极反应式为____________。‎ ② Y电极的材料是________,电极反应式为_________________________________‎ ‎____________。‎ ‎③溶液中的c(Cu2+)与电解前相比________(填“变大”、“变小”或“不变”)。‎ ‎(3)如利用该装置实现铁上镀锌,电极X上发生的反应为________________________,电解池盛放的电镀液可以是________或________(只要求填两种电解质溶液)。‎ 答案 (1)①2H++2e-===H2↑ 有气体放出,溶液变红 Na+、H+‎ ‎②2Cl--2e-===Cl2↑ 把湿润的淀粉碘化钾试纸放在Y电极附近,试纸变蓝色,说明生成了Cl2‎ ‎(2)①纯铜 Cu2++2e-===Cu ‎②粗铜 Cu-2e-===Cu2+ ③变小 ‎(3)Zn2++2e-===Zn ZnCl2 ZnSO4(答案不惟一,合理即可)‎ 6‎
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