2021-2022学年高中化学 第四章 电化学基础 第3节 第1课时 电解原理作业（含解析）新人教版选修4.docx

1、第1课时电解原理课后篇巩固提升基础巩固1.(2017天津理综,3)下列能量转化过程与氧化还原反应无关的是()A.硅太阳能电池工作时,光能转化成电能B.锂离子电池放电时,化学能转化成电能C.电解质溶液导电时,电能转化成化学能D.葡萄糖为人类生命活动提供能量时,化学能转化成热能解析B项、C项属于电化学反应,一定有电子转移,一定发生氧化还原反应;D项营养物质为人类提供能量的过程,是被O2氧化的过程,发生了氧化还原反应;A项光能转化成电能的过程没有新物质生成,没有发生化学反应,故选A。答案A2.关于原电池、电解池的电极名称,下列说法错误的是()A.原电池中失去电子的一极为负极B.电解池中与直流电源负极

2、相连的一极为阴极C.原电池中相对活泼的一极为正极D.电解池中发生氧化反应的一极为阳极解析根据原电池原理可知,原电池中相对活泼的一极为负极。答案C3.用惰性电极电解下列溶液一段时间后再加入一定量的某种物质(方括号内物质),能够使溶液恢复到原来的成分和浓度的是()A.AgNO3AgNO3B.NaOHH2OC.KClKClD.CuSO4Cu(OH)2答案B4.用惰性电极电解某溶液时,发现两极只有H2和O2生成,则电解一段时间后,下列有关该溶液(与电解前同温度)的说法中正确的有()该溶液的pH可能增大该溶液的pH可能减小该溶液的pH可能不变该溶液的浓度可能增大该溶液的浓度可能不变该溶液的浓度可能减小A

3、.B.C.D.答案C5.如下图所示,甲池的总反应式为N2H4+O2N2+2H2O。下列说法正确的是()A.甲池中负极上发生的反应为N2H4-4e-N2+4H+B.乙池中石墨电极上发生的反应为4OH-4e-2H2O+O2C.甲池溶液pH增大,乙池溶液pH减小D.甲池中每消耗0.1 mol N2H4乙池电极上则会析出6.4 g固体解析分析题图知甲是燃料电池,乙是电解池,甲池中电解质溶液为氢氧化钾溶液,则负极不可能生成H+,应该是N2H4-4e-+4OH-N2+4H2O,A项错误。乙池中石墨电极是阳极,发生氧化反应,B项正确。根据甲池总反应式知生成了水,则氢氧化钾溶液的浓度变小,pH减小;乙池中阴极

4、析出铜,阳极OH-放电,乙池的溶液pH减小,C项错误。根据各个电极通过的电量相等知N2H42Cu,则甲池中消耗0.1molN2H4时乙池电极上会析出12.8g铜,D项错误。答案B6.将等物质的量浓度的CuSO4和NaCl溶液等体积混合后,用石墨电极进行电解,电解过程中溶液pH随时间t变化的曲线正确的是(不考虑Cl2的溶解)()解析电解分为三个阶段。第一阶段(电解CuCl2溶液):阳极反应式为2Cl-2e-Cl2,阴极反应式为Cu2+2e-Cu,因Cu2+浓度减小,水解产生的H+浓度减小,溶液pH增大;第二阶段(电解CuSO4溶液):阳极反应式为4OH-4e-2H2O+O2,阴极反应式为2Cu2

5、+4e-2Cu,因电解消耗OH-而使溶液中H+浓度增大,溶液pH减小;第三阶段(相当于电解水):阳极反应式为4OH-4e-2H2O+O2,阴极反应式为4H+4e-2H2,因为水被消耗,使混合溶液中H2SO4浓度增大,溶液pH减小。答案D7.下列各组中,每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是()A.HCl、CuCl2、Ba(OH)2B.NaOH、CuSO4、H2SO4C.NaOH、H2SO4、Ba(OH)2D.NaBr、H2SO4、Ba(OH)2解析电解盐酸的方程式为2HClCl2+H2,电解CuCl2的方程式为CuCl2Cu+Cl2,A选项错;电解CuSO4溶液的方程式为2CuSO4+2H2

6、O2Cu+2H2SO4+O2,B选项错;电解NaBr溶液的方程式为2NaBr+2H2O2NaOH+H2+Br2,D选项错。答案C8.右图所示装置中,a、b都是惰性电极,通电一段时间后,b电极附近溶液呈红色。下列说法正确的是()A.X是负极,Y是正极B.Pt是阴极,Cu是阳极C.CuSO4溶液的pH逐渐减小D.CuSO4溶液的pH不变解析b电极附近溶液呈红色,说明b电极处氢离子放电。电解氯化钠溶液时,阳极发生氧化反应产生氯气,阴极发生还原反应产生氢气,同时生成氢氧化钠,因此b电极是阴极,与电源的负极相连,则Y为负极,X为正极;铂电极与电源的正极相连,作阳极,铜电极作阴极;电解硫酸铜溶液时,阳极上

7、氢氧根离子放电,CuSO4溶液的pH减小。答案C9.右图为以惰性电极进行电解的装置:(1)写出A、B、C、D各电极上的电极反应式和总反应方程式:A:,B:,总反应方程式:;C:,D:,总反应方程式:;(2)在A、B、C、D各电极上析出生成物的物质的量之比为。解析A、B、C、D分别发生如下反应:Cu2+2e-Cu;2Cl-2e-Cl2;2Ag+2e-2Ag;4OH-4e-2H2O+O2;由电子守恒可知在四个电极依次析出物质的物质的量之比为n(Cu)n(Cl2)n(Ag)n(O2)=2241。答案(1)Cu2+2e-Cu2Cl-2e-Cl2CuCl2Cu+Cl2Ag+e-Ag4OH-4e-2H2O

8、+O24AgNO3+2H2O4Ag+4HNO3+O2(2)224110.如图,p、q为直流电源的两极,A由+2价金属单质X制成,B、C、D为铂电极,接通电源,金属X沉积于B极,同时C、D产生气泡。试回答:(1)p为极,A极发生了反应。(2)C为极,试管里收集到的气体是;D为极,试管里收集到的气体是。(3)C极的电极反应式是。(4)当反应进行一段时间后,A、B电极附近溶液的pH(填“增大”“减小”或“不变”)。(5)当电路中通过0.004 mol电子时,B电极上沉积金属X为0.128 g,则此金属的摩尔质量为。解析(1)接通电源,X沉积于B极,说明B为阴极,则A为阳极,故q为负极,p为正极,A上

9、发生氧化反应。(2)右电解池中,C为阳极,C试管内得O2,D为阴极,D试管内得H2。(4)A极:X-2e-X2+,B极:X2+2e-X,两极附近pH不变。(5)设X的摩尔质量为Mgmol-1,则X2+2e-X2molMg0.004mol0.128g得M=64。答案(1)正氧化(2)阳氧气阴氢气(3)2H2O-4e-4H+O2(4)不变(5)64 gmol-1能力提升11.LiOH是生产航空航天润滑剂的原料。清华大学首创三室膜电解法制备氢氧化锂,其模拟装置如图所示。下列有关说法正确的是()A.膜1为阳离子交换膜,膜2为阴离子交换膜B.a极为电源的负极,Y极上发生氧化反应C.X极的电极反应式为2H

10、2O-4e-4H+O2D.每转移2 mol电子,理论上生成52 g LiOH解析由两个区域生成的物质可知,X极区域生成硫酸,硫酸锂溶液中SO42-向X极迁移,膜1为阴离子交换膜;Li+向Y极迁移,膜2为阳离子交换膜,A项错误;气体1为O2,X极为阳极,所以a极为正极,Y极发生还原反应,B项错误;X极上发生氧化反应,C项正确;Y极的电极反应式为2H2O+2e-2OH-+H2,转移2mol电子,理论上有2molLi+向Y极迁移,生成48gLiOH,D项错误。答案C12.将如图所示实验装置中的K闭合,下列判断正确的是()A.Cu电极上发生还原反应B.电子沿ZnabCu路径流动C.片刻后甲池中c(SO

11、42-)增大D.片刻后可观察到滤纸b点变红色解析A项,K闭合后,Zn作原电池的负极,Cu作原电池的正极,Cu电极上发生还原反应;B项,电子流向是由负极到正极,但ab这一环节是溶液中的离子导电,电子并没沿此路径流动;C项,SO42-浓度基本保持不变,只是盐桥中的Cl-和K+分别向甲、乙两烧杯中移动;D项,滤纸a点是阴极,H+放电,溶液中OH-浓度增大,显碱性,则滤纸a点变红色,b点OH-放电,溶液呈酸性,不会观察到变红色。答案A13.重铬酸钾又名红矾钾,是化学实验室中的一种重要分析试剂。工业上以铬酸钾(K2CrO4)为原料,采用电化学法制备重铬酸钾(K2Cr2O7)。制备装置如图所示(阳离子交换

12、膜只允许阳离子透过):制备原理:2CrO42-(黄色)+2H+Cr2O72-(橙色)+H2O。(1)通电后阳极室产生的现象为;其电极反应式是。(2)该制备过程总反应的离子方程式可表示为4CrO42-+4H2O2Cr2O72-+4OH-+2H2+O2,若实验开始时在右室中加入38.8 g K2CrO4,t min后测得右室中K与Cr的物质的量之比为32,则溶液中K2CrO4和K2Cr2O7的物质的量之比为;此时电路中转移电子的物质的量为。解析(1)阳极发生氧化反应,溶液中氢氧根离子失去电子生成氧气和水。(2)直接设K2CrO4和K2Cr2O7物质的量分别为x、y,则钾原子的物质的量为2x+2y,

13、铬原子物质的量为x+2y,依据两原子个数比为32,可求出两物质的物质的量之比为21;根据铬酸钾的质量可求出铬原子总物质的量为0.2mol,又tmin后两物质的物质的量之比为21,则铬酸钾为0.1mol,重铬酸钾为0.05mol,根据化学方程式可知,生成0.05mol的重铬酸钾的反应中转移电子为0.052mol。答案(1)阳极产生无色气体,溶液由黄色逐渐变为橙色4OH-4e-O2+2H2O(或2H2O-4e-O2+4H+)(2)210.1 mol14.A、B、C三种强电解质,它们在水中电离出的离子如下表所示:阳离子Na+、K+、Cu2+阴离子SO42-、OH-上图所示装置中,甲、乙、丙三个烧杯依

14、次分别盛放足量的A溶液、足量的B溶液、足量的C溶液,电极均为石墨电极。接通电源,经过一段时间后,测得乙中c电极质量增加了16 g。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间(t)的关系图如上。据此回答下列问题:(1)M为电源的(填“正”或“负”)极,电极b上发生的电极反应为。(2)计算电极e上生成的气体在标准状况下的体积。(3)写出乙烧杯的电解总反应:。(4)如果电解过程中B溶液中的金属离子全部析出,此时电解能否继续进行,为什么?。(5)要使丙恢复到原来的状态,操作是。解析(1)根据乙中c极质量增加说明乙为硫酸铜溶液,c电极为阴极,M为电源负极,再依据pH的变化情况,可知丙为硫酸钾或者硫酸钠,甲为氢氧

15、化钠或者氢氧化钾,甲、丙都是电解水。b为阳极,电极反应式为4OH-4e-2H2O+O2。(2)丙中e电极为阴极,生成的气体为氢气,根据16g铜单质,结合电子守恒可以确定氢气物质的量为0.25mol,标准状况下为5.6L。(3)乙中为电解硫酸铜溶液,电解总反应式为2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4。(4)如果电解过程中B溶液中的金属离子全部析出,若继续电解则为电解硫酸溶液,电解反应可继续进行,其实质为电解水。(5)要使丙恢复到原来的状态,需要添加水,其物质的量(等于氢气的物质的量)为0.25mol,质量为4.5g。答案(1)负4OH-4e-2H2O+O2(2)5.6 L(3)2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4(4)能,因为CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液,反应实质变为电解水的反应(5)向丙烧杯中加4.5 g水