电解池练习鲁科版高中化学一轮复习(配有课件)
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1、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2Cl2e=Cl2B氢氧燃料电池的负极反应式:O22H2O4e=4OHC粗铜精炼时,与电源正极相连的是纯铜,阳极反应式为Cu2e=Cu2D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A2(2014中山模拟
2、)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H2D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B3(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:4OH4e=2H2OO2
3、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=2H2OO2,在阴极上发生反应2H2e=H2,C错误。电解CuCl2溶液时,阴极反应为Cu22e=Cu,阳极反应为2Cl2e=Cl2,故产物Cu和Cl2的物质的量之比为11。答案D4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
4、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Na2SO4CA、B两端都必须用铁作电极D阴极上发生的反应是:2H2e=H2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D5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
5、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Zn2,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B6(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
6、、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Pb2eSO=PbSO4Ba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D7(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、P
7、b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AH移向Pb电极H移向Pb电极B每消耗3 mol Pb生成2 mol Al2O3C正极:PbO24H2e=Pb22H2O阳极:3Al3H2O6e=Al2O36HD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:PbO24H
8、SO2e=PbSO42H2O,C错误;在电池中,由于Pb电极反应为:Pb2eSO=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
9、),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
10、液中构成原电池,正极反应式为O22H2O4e=4OH,负极反应式为2H24e4OH=4H2O。(4)n(H2)0.5 mol,2H2e=H2,得电子1 mol,X极的反应式为4OH4e=2H2OO2,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)H22e2OH=2H2O(4)49 g6.021023(或NA)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
11、间后,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
12、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,离子反应方程式为3Cu2O14H2NO=6Cu22NO7H2O;中的Cu2O在稀H2SO4溶液中发生歧化反应:Cu2O2H=CuCu2H2O。答案(1)Cu2
13、O(2)CuCle=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)3Cu2O14H2NO=6Cu22NO7H2OCu2O2H=CuCu2H2O10(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“CH3OH”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
14、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)。AMgSO4 BCuSO4 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,由此写出电极反应式:CH3OH6e8OH=CO6H2O,原电池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
15、反应式为Age=Ag,电解过程的总反应式为4Ag2H2O4AgO24H,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A
16、gNO3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)CH3OH6e8OH=CO6H2O(3)A4OH4e=O22H2O(4)4Ag2H2O4AgO24H(5)1BD11(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)。(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2H2e=H2和4OH4e=2H2OO2C从P点到Q
17、点时收集到的混合气体的平均摩尔质量为12 gmol1DOP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
18、铜溶液,发生反应:2CuSO42H2O2CuO22H2SO4;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:2H2O2H2O2。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:Cu22e=Cu,后发生反应:2H2e=H2,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12 gmol1,故C正确;由上述分析可知,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
19、0.8 g CuO即可,说明发生的反应是2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2。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 mol20.2 L0.1 molL1,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
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