2019-2020学年高中化学课时作业13电能转化为化学能含解析苏教版必修2

2019-2020学年高中化学课时作业13电能转化为化学能含解析苏教版必修2

课时作业13　电能转化为化学能 8‎ 基础巩固 ‎1．pH＝a的某电解质溶液中，插入两支惰性电极，通直流电一段时间后，溶液的pH>a，则该电解质可能是(　　)‎ A．NaOH　　B．H2SO4　　C．AgNO3　　D．Na2SO4‎ 解析：电解前后，溶液的pH＝a→pH＞a，原溶液显酸性、碱性、中性并不详，但根据pH的变化，可知溶液中c(H＋)下降，c(OH－)上升。对于A、B、D选项，均属于电解水类型，溶质浓度均增大，NaOH溶液中c(OH－)上升，符合题意；H2SO4与之相反；Na2SO4溶液pH不变，也不符合题意；对于AgNO3溶液，属于放O2生酸型，则pH下降，不符合题意。‎ 答案：A ‎2．某同学按如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，主反应方程式为Cu＋H2SO4CuSO4＋H2↑‎ C．电解一段时间后，石墨电极质量不变 D．整个电解过程中，H＋的浓度不断增大 解析：铜作阳极：Cu－2e－===Cu2＋，铜电极上无H2产生，A错误；石墨作阴极：2H＋＋ 2e－===H2↑，所以电解初期总方程式为Cu＋H2SO4CuSO4＋H2↑，电解一段时间后，溶液中Cu2＋浓度增大，并不断向阴极定向移动，故石墨电极上有铜析出，B正确，C错误；在电解开始阶段，2H＋＋ 2e－===H2↑，H＋的浓度减小，D错误。‎ 答案：B ‎3．若某电能与化学能的转化装置(电解池或原电池)中发生的总反应的离子方程式是Cu＋2H＋===Cu2＋＋H2↑。则下列关于该装置的有关说法正确的是(　　)‎ A．该装置可能是原电池，也可能是电解池 B．该装置只能是原电池，且电解质溶液为硝酸 C．该装置只能是电解池，且金属铜为该电解池的阳极 D．该装置只能是原电池，电解质溶液不可能是盐酸 解析：该反应不能自发进行，只有在外加电源的条件下发生，故该装置为电解池，且铜作阳极。‎ 答案：C ‎4．关于镀铜和电解精炼铜，下列说法中正确的是(　　)‎ 8‎ A．都用粗铜作阳极、纯铜作阴极 B．电解液的成分都保持不变 C．阳极反应都只有Cu—2e－===Cu2＋‎ D．阴极反应都只有Cu2＋＋2e－===Cu 解析：A项，电镀时镀件作阴极；B项，电解精炼铜时电解液成分改变；C项，电解精炼铜时，有比铜活泼的金属杂质(如锌)放电，则阳极还会发生反应Zn－2e－===Zn2＋；D项，在电解精炼铜和镀铜中，阴极发生反应Cu2＋＋2e－===Cu。‎ 答案：D ‎5．下列说法不正确的是(　　)‎ A．不能自发进行的氧化还原反应，也可以通过电解来实现 B．电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化 C．电解池和原电池中均发生氧化还原反应 D．电解、电离、原电池均需要通电 解析：通过电解可使非自发进行的氧化还原反应得以发生，A正确；电解质溶液导电过程中两电极发生氧化还原反应，而金属导电未发生化学变化，B正确；电解池和原电池中均发生氧化还原反应，C正确；只有电解时需外加直流电源，而电离是电解质离解成自由移动离子的过程，原电池因发生自发的氧化还原反应产生电流，D错误。‎ 答案：D ‎6．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溶液，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：A项，阴极产物是H2和NaOH，错误；B项，阳极产物是Cl2，滴入KI溶液，Cl2能将I－氧化为I2而使得溶液呈棕色，正确；C项，阴极产物是H2和 NaOH，该极附近的溶液显碱性，滴入酚酞溶液，溶液呈红色，错误；D项，电解产物有NaOH，溶液显碱性，错误。‎ 答案：B ‎7．若在铜片上镀银时，下列叙述正确的是(　　)‎ ‎①将铜片接在电池的正极上　②将银片接在电源的正极上　③需用CuSO4溶液作电解液　④在银片上发生的反应是4OH－－4e－===O2↑＋2H2O　⑤需用AgNO3溶液作电解液　⑥在铜片上发生的反应是Ag＋＋e－===Ag(　　)‎ A．①③⑥ B．②③④⑥‎ C．①④⑤⑥ D．②⑤⑥‎ 解析：若在铜片上镀银，铜片作阴极，银片作阳极，即铜片接电源负极，银片接电源正极，①错误，②正确；电解液中应含有Ag＋，③错误，⑤正确；银片上发生的反应是Ag－e－===Ag＋，④错误；铜片上发生的反应是Ag＋＋e－===Ag，⑥正确。‎ 答案：D ‎8．有关下图的说法正确的是(　　)‎ 8‎ A．构成原电池时溶液中的SO42－移向Cu电极 B．构成原电池时Cu极反应式： Cu－2e－===Cu2＋‎ C．要使Fe极不被腐蚀，Cu片换Zn片或a接直流电源负极 D．a和b分别接直流电源正、负极，Fe片上有气体产生 解析：根据金属活动性顺序表可知，Fe比Cu活泼，则构成原电池时，外电路中Fe是流出电子的负极，Cu是流入电子的正极，内电路中带负电的SO42－移向负极，带正电的Cu2＋移向正极，故A项不正确；构成原电池时，Cu2＋移向正极，并且在正极上得到电子发生还原反应，析出单质铜覆盖在正极表面，即Cu2＋＋2e－===Cu，故B项不正确；保护Fe极的方法就是使其作正极或阴极，可以与比Fe活泼的金属构成原电池，或者与直流电源的负极相连，故C项正确；D项中构成电解池时，Fe极为阳极，Cu极为阴极，Fe片上的反应为Fe－2e－===Fe2＋，Cu2＋移向阴极，并且在阴极上得到电子发生还原反应，析出单质铜覆盖在阴极表面，即Cu2＋＋2e－===Cu，故D项不正确。‎ 答案：C ‎9．电解原理在化学工业中被广泛应用。下图表示一个电解池，装有电解质溶液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溶液，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________。‎ ‎②Y极上的电极反应式为________，检验该电极反应产物的方法是________。‎ ‎(2)若用电解法精炼粗铜，电解质溶液a选用CuSO4溶液，则 ‎①X极的材料是________，电极反应式为________。‎ ‎②Y极的材料是________，电极反应式为________。‎ ‎(说明：杂质发生的电极反应不必写出)‎ 解析：(1)用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑；阴极反应：2H＋＋2e－===H2↑。与电源正极相连的极为阳极，所以X极为阴极，Y极为阳极。X极在反应过程中消耗了H2O电离出的H＋，溶液呈碱性，加入酚酞溶液变成红色；Y极产生Cl2，能使湿润的碘化钾－淀粉试纸变成蓝色。‎ ‎(2)电解精炼铜时，用含杂质的粗铜作阳极，‎ 8‎ 精铜作阴极。反应过程中阳极上铜以及比铜活泼的金属失去电子，成为离子进入溶液，活泼性比铜弱的金属形成阳极泥；在阴极只有Cu2＋能得到电子成为单质，其他较活泼金属对应的离子不能得到电子。根据题图，X为阴极，Y为阳极。所以X极的材料是精铜，电极反应为Cu2＋2e－===Cu；Y极的材料是粗铜，电极反应为Cu－2e－===Cu2＋。‎ 答案：(1)①2H＋＋2e－===H2↑　放出气体，溶液变红　‎ ‎②2Cl－－2e－===Cl2↑　把湿润的碘化钾－淀粉试纸放在Y极附近，试纸变为蓝色　‎ ‎(2)①精铜　Cu2＋＋2e－===Cu　‎ ‎②粗铜　Cu－2e－===Cu2＋‎ 能力提升 ‎10．电解CuSO4溶液时，若要求达到如下三点要求：①阳极质量减小，阴极质量增加；②电解液中c(Cu2＋)不变，则可选用的电极是(　　)‎ A．纯铜作阳极，含Zn、Ag的铜合金作阴极 B．含Zn、Ag的铜合金作阳极，纯铜作阴极 C．用纯铁作阳极，用纯铜作阴极 D．用石墨作阳极，用惰性电极(Pt)作阴极 解析：据题意知应用纯铜作阳极，反应为Cu－2e－===Cu2＋；纯铜(或铜合金)作阴极，反应为Cu2＋＋2e－===Cu，这样电解质溶液中c(Cu2＋)保持不变，A正确；B项，在阳极除了Cu失电子外，还会发生Zn－2e－===Zn2＋，但阴极只有Cu2＋＋2e－===Cu的反应，故c(Cu2＋)会减小，错误；C项，阳极Fe－2e－===Fe2＋，阴极Cu2＋＋2e－===Cu，c(Cu2＋)浓度减小，错误；D项，阳极质量不变，错误。‎ 答案：A ‎11．下列叙述正确的是(　　)‎ A．电镀时，通常把待镀的金属制品作阳极 B．氯碱工业是电解熔融的NaCl，在阳极能得到Cl2‎ C．氢氧燃料电池(酸性电解质)中O2通入正极，电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O D．工业冶炼金属铝的方法是电解熔融的氯化铝 解析：A项，电镀时，通常把待镀的金属制品作阴极，镀层金属作阳极，错误；B项，氯碱工业是电解氯化钠溶液，错误；C项，氢氧燃料电池(酸性电解质)中O2通入正极，发生还原反应，电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，正确；D项，工业冶炼金属铝的方法是电解熔融的氧化铝，氯化铝在熔融状态下不能导电，错误。‎ 答案：C ‎12．如下图所示，用石墨作电极电解氯化铜溶液，下列说法正确的是(　　)‎ 8‎ A．M极是电解池的阴极 B．溶液中的阴离子向N极移动 C．M极上放出的气体能使湿润的淀粉—碘化钾试纸变蓝 D．在M、N两极流过0.4 mol电子时，N极上会增重6.4 g 解析：A项，电解池中电源正极连接阳极，故M为阳极，N为阴极，错误；B项，阴离子向阳极移动，错误；C项，阳极反应2Cl－－2e－===Cl2↑，然后发生反应Cl2＋2I－===I2＋2Cl－，生成的碘遇淀粉变蓝色，正确；D项，Cu2＋＋2e－===Cu，n(Cu)＝0.5n(e－)＝0.5×0.4 mol＝0.2 mol，故m(Cu)＝0.2 mol×64 g·mol－1＝12.8 g，错误。‎ 答案：C ‎13．Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如下图所示，电解总反应为2Cu＋H2OCu2O＋H2↑。下列说法正确的是(　　)‎ A．石墨电极上产生氢气 B．铜电极发生还原反应 C．铜电极接直流电源的负极 D．当有0.1 mol电子转移时，有0.1 mol Cu2O生成 解析：由电解总反应可知，Cu参加了反应，所以Cu作电解池的阳极，发生氧化反应，B项错误；石墨作阴极，阴极上是溶液中的H＋发生还原反应，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，A项正确；阳极与电源的正极相连，C项错误；阳极反应为2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O，当有0.1 mol电子转移时，有0.05 mol Cu2O生成，D项错误。‎ 答案：A ‎14．下列图示中关于铜电极的连接错误的是(　　)‎ 8‎ 解析：A项，该原电池中，较活泼的金属锌作负极，较不活泼的金属铜作正极，正确；B项，电解精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，正确；C项，电镀铜时，镀层金属铜作阳极，镀件作阴极，错误；D项，电解氯化铜溶液时，惰性电极作阳极，正确。‎ 答案：C ‎15．早在1807年化学家戴维用电解熔融氢氧化钠制得钠，4NaOH(熔融)4Na＋O2↑＋2H2O；后来盖·吕萨克用铁与熔融氢氧化钠作用也制得钠，反应原理为3Fe(s)＋4NaOH(l)Fe3O4(s)＋2H2(g)＋4Na(g)。据此，回答下列问题：‎ ‎(1)电解熔融氢氧化钠制钠，阳极发生电极反应为________。‎ ‎(2)若戴维法与盖·吕萨克法制得等量的钠，则两反应中转移的电子总数之比为________。‎ ‎(3)目前工业上常用电解熔融氯化钠法制钠(如图)，电解槽中石墨极为________极，铁为________极。‎ 解析：(1)电解熔融氢氧化钠制钠，阳极发生电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。‎ ‎(2)戴维法生成1 mol Na，转移电子1 mol；而盖·吕萨克法：3Fe(s)＋4NaOH(l)Fe3O4(s)＋2H2(g)＋4Na(g)，由于该反应还原产物有Na和H2，则生成1 mol 8‎ ‎ Na转移电子0.5×2＋1×1＝2 mol，所以电子总数之比为1∶2。‎ 答案：(1)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑　‎ ‎(2)1∶2　(3)阳　阴 探究创新 ‎16．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。当闭合该装置的电键时，观察到电流计的指针发生了偏转。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)甲装置的名称是________(填“原电池”或“电解池”)，Zn为________极，Pt为________极。‎ ‎(2)写出电极反应式： Pt极________，Cu极________。当甲中产生0.1 mol气体时，乙中析出铜的质量应为________。‎ ‎(3)若乙中溶液不变，将其电极都换成铜电极，电键闭合一段时间后，乙中溶液的颜色________(填“变深”“变浅”或“不变”)。‎ 解析：(1)由题图中的铜、锌两种电极和电解质稀硫酸构成闭合电路知：该装置为原电池，Zn活泼，则Zn作负极；乙为电解池，Pt作阳极。‎ ‎(2)甲装置为原电池，乙装置为电解池，石墨和铂都为惰性电极，连接电源正极的铂电极为电解池的阳极，发生氧化反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，Cu为原电池的正极，发生还原反应：2H＋＋2e－=== H2↑。连接电源负极的碳电极为电解池的阴极，发生：Cu2＋＋2e－===Cu，根据电子守恒，当甲中产生0.1 mol气体时，铜正极上发生2H＋＋2e－===H2↑，转移0.2 mol电子，根据Cu2＋＋2e－===Cu，乙中析出铜0.1 mol，即6.4 g。‎ ‎(3)若乙中溶液不变，将其电极都换成铜电极，电键闭合一段时间后，为电镀池，阳极铜溶解Cu－2e－===Cu2＋，阴极铜上铜离子得电子析出金属铜Cu2＋＋2e－===Cu，溶液中铜离子颜色为蓝色，溶液中c(Cu2＋)不变，所以颜色不变。‎ 答案：(1)原电池　负　阳　‎ ‎(2)2Cl－－2e－===Cl2↑　2H＋＋2e－=== H2↑　‎ ‎6．4 g (3) 不变 ‎17．(2019年高考·课标全国卷Ⅱ)环戊二烯可用于制备二茂铁(Fe(C5H5)2，结构简式为)，后者广泛应用于航天、化工等领域中。二茂铁的电化学制备原理如图所示，其中电解液为溶解有溴化钠(电解质)和环戊二烯的DMF溶液(DMF为惰性有机溶剂)。‎ 8‎ 该电解池的阳极为________，总反应为________。电解制备需要在无水条件下进行，原因为________。‎ 解析：结合图示电解原理可知，Fe电极发生氧化反应，为阳极；在阴极上有H2生成，故电解时的总反应为Fe＋2===＋H2↑或Fe＋2C5H6===Fe(C5H5)2＋H2↑。结合相关反应可知，电解制备需在无水条件下进行，否则水会阻碍中间产物Na的生成，水电解生成OH－，OH－会进一步与Fe2＋反应生成Fe(OH)2，从而阻碍二茂铁的生成。‎ 答案：Fe电极　Fe＋2===＋H2↑(Fe＋2C5H6===Fe(C5H5)2＋H2↑)　水会阻碍中间物Na的生成；水会电解生成OH－，进一步与Fe2＋反应生成Fe(OH)2‎ 8‎ 9‎