高中化学 第四章 第三节 电解池（第3课时）习题课 新人教版选修4

高中化学 第四章 第三节 电解池（第3课时）习题课 新人教版选修4

‎【步步高 学案导学设计】2014-2015学年高中化学 第四章 第三节 电解池（第3课时）习题课 新人教版选修4‎ ‎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 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。‎ 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。‎ ‎(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。‎ 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)‎