高中化學(xué)電化學(xué)基礎(chǔ) 第3節(jié) 電解池課后素養(yǎng)演練版

電解池電解池 基基 礎(chǔ)礎(chǔ) 鞏鞏 固固 1如圖所示的裝置能夠組成電解池的是( D ) 導(dǎo)學(xué)號 68732738 解析：電解池要有外接電源，形成閉合回路。 2用石墨作電極，電解 1 mol/L 下列物質(zhì)的溶液，溶液的 pH 保持不變的是 ( C ) 導(dǎo)學(xué)號 68732739 AHCl BNaOH CNa2SO4 DNaCl 解析：由陰、陽離子的放電順序知，電解 HCl 溶液實質(zhì)是電解 HCl，使 pH 增大，電解 NaOH、Na2SO4溶液的實質(zhì)是電解水；電解質(zhì)溶液的濃度增大，故 NaOH 溶液 pH 增大，但 Na2SO4溶液的 pH 不變，電解 NaCl 生成 NaOH，使溶液 pH 增大。 3如圖 X 為電源，Y 為浸透飽和食鹽水和酚酞試液的濾紙，濾紙中 央滴有一滴 KMnO4溶液，通電后 Y 中央的紫紅色色斑向 d 端擴散。下列 判斷正確的是( A ) 導(dǎo)學(xué)號 68732740 A濾紙上 c 點附近會變紅色 BCu 電極質(zhì)量減小，Pt 電極質(zhì)量增大 C燒杯中溶液的 pH 增大 D燒杯中 SO向 Cu 電極定向移動 24 解析：由圖可知，該裝置為電解裝置，由通電后 Y 中央的紫紅色色斑向 d 端擴散知， d 為陽極(MnO向陽極移動)，b 為電源的正極，a 為電源的負(fù)極。Y 為浸透飽和食鹽水和 4 酚酞試液的濾紙，c 點 H放電，則 OH濃度增大，所以濾紙上 c 點附近會變紅色，故 A 項 正確；Cu 電極上 Cu2得到電子生成 Cu，Pt 電極上 OH失去電子，故 Cu 電極質(zhì)量增大，Pt 電極質(zhì)量不變，B 項錯誤；Pt 電極上 OH失去電子，故燒杯中溶液的 pH 減小，C 項錯誤； Cu 電極為陰極，Pt 電極為陽極，燒杯中 SO向 Pt 電極定向移動，D 項錯誤。 24 4如圖，四種裝置中所盛的溶液體積均為 200 mL，濃度為 0.6 molL1，工作一段 時間后，測得導(dǎo)線上均通過了 0.2 mol 電子，此時溶液中的 pH 由大到小的順序是 ( C ) 導(dǎo)學(xué)號 68732741 A B C D 解析：若 H放電，pH 增大，若 OH放電，pH 減小。中 Zn 電極參與反應(yīng)，電解質(zhì)溶 液 pH 基本不變。中陽極上 H放電，溶液漸漸成堿性。正極上 H放電，導(dǎo)線上通過 0.2 mol 電子時，溶液中減少了 H的物質(zhì)的量為 0.2 mol，根據(jù)原溶液體積和濃度，H的 物質(zhì)的量減少為 0.04 mol，濃度變?yōu)?0.2 mol/L。中由于 OH放電，當(dāng)導(dǎo)線上通過 0.2 mol 電子時，溶液中 OH減少 0.2 mol，即 H物質(zhì)的量增加 0.2 mol，溶液體積為 0.2 L， 濃度為 1 mol/L。故 pH 大小順序符合 C 項。 5在水中加入等物質(zhì)的量的 Ag、Pb2、Na、SO、NO、Cl，該溶液放在用惰 24 3 性材料作電極的電解槽中，通電片刻，則氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的質(zhì)量之比為 ( C ) 導(dǎo)學(xué)號 68732742 A35.5108 B16207 C81 D10835.5 解析：所得溶液為 NaNO3的水溶液，通電后，水電離產(chǎn)生的 OH、H在兩極上反應(yīng)， 氧化產(chǎn)物為 O2，還原產(chǎn)物為 H2，其質(zhì)量之比為 32(22)81。 6將兩個鉑電極插入 500 mL CuSO4(aq)中進行電解，通電一段時間后，某一電極上 增重 0.064 g(設(shè)電解時無 H2放出，且不考慮水解和溶液體積的變化)，此時溶液中氫離子 的物質(zhì)的量濃度約為( B ) 導(dǎo)學(xué)號 68732743 A1103 molL1 B4103 molL1 C2103 molL1 D1107 molL1 解析：由于最后溶液的 H主要由電解 CuSO4溶液產(chǎn)生，所以要計算c(H)，可依據(jù)電 解的離子方程式 2Cu22H2O2CuO24H進行解題。題中電極增重 = 通電 0.064 g 必為陰極反應(yīng)生成 Cu 所致，即n(Cu)0.064 g64 gmol10.001 0 mol，然 后依據(jù)離子方程式中各物質(zhì)之間的化學(xué)計量數(shù)之比，求出生成的c(H)。 2Cu22H2O2CuO24H = 通電 2 mol 4 mol 0001 0 mol c(H)0.50 L c(H)4.0103 molL1。 4 mol 0.001 0 mol 2 mol 0.50 L 7用如圖所示裝置除去含 CN、Cl廢水中的 CN時，控制溶液 pH 為 910，陽極產(chǎn) 生的 ClO將 CN氧化為兩種無污染的氣體。下列說法不正確的是( D ) 導(dǎo)學(xué)號 68732744 A用石墨作陽極，鐵作陰極 B陽極的電極反應(yīng)式：Cl2OH 2e=ClOH2O C陰極的電極反應(yīng)式：2H2O2e=H22OH D除去 CN的反應(yīng)：2CN5ClO2H=N22CO25ClH2O 解析：A陽極要產(chǎn)生 ClO，則鐵只能作陰極，不能作陽極，否則就是鐵失電子，A 正確；B陽極是 Cl失電子產(chǎn)生 ClO，電極反應(yīng)式為 ：Cl2OH2e=ClOH2O，B 正確；C陰極是 H產(chǎn)生 H2，堿性溶液，故陰極的電 極反應(yīng)式為：2H2O2e=H22OH，C 正確；D溶液為堿性，方程式應(yīng)為 2CN5ClOH2O=N22CO25Cl2OH。選 D。 8某課外活動小組的同學(xué)用如圖裝置進行實驗，C、D、E、F 均為石墨電極，一段時 間后在 C 電極表面有銅析出，試回答下列問題。導(dǎo)學(xué)號 68732745 (1)A 為電源的_負(fù)_極； (2)E 的電極反應(yīng)式為：_2H2e=H2_； (3)若甲、乙裝置中的 C、D、E、F 電極均只有一種單質(zhì)生成時，對應(yīng)單質(zhì)的物質(zhì)的量 之比為_2122_； (4)在常溫下，現(xiàn)用丙裝置給鐵鍍銅，則 H 電極材料應(yīng)該是_銅_，當(dāng)丙中鐵表面析出 銅的質(zhì)量為 3.2 g 時，乙中溶液的c(OH)為_0.1_molL1_(假設(shè)溶液體積為 1 L，且 飽和食鹽水足量)； (5)已知甲中硫酸銅溶液足量，在電解一段時間后向甲中加入適量_CuO 或 CuCO3固體 _可以使溶液恢復(fù)到原來的濃度。 解析：(1)由已知 C 電極表面有銅析出，則 C 電極發(fā)生的電極反應(yīng)為： Cu22e=Cu，則 C 為陰極，從而得知：A 為負(fù)極，B 為正極，D、F 均為陽極，E 為陰極。 (2)由(1)可得知 E 為陰極，又知乙裝置中的溶液為飽和食鹽水，溶液中存在 Na、Cl、H和 OH，由放電順序可知 E 的電極反應(yīng)為：2H2e=H2。 (3)由前面分析可知 D 為陽極，則其電極反應(yīng)式為：4OH4e=O22H2O；F 為陽 極，其電極反應(yīng)式為：2Cl2e=Cl2，裝置為三個電解池串聯(lián)，因此各個電極上得失 電子數(shù)目與線路中轉(zhuǎn)移電子數(shù)均相同。假設(shè)線路中轉(zhuǎn)移了 2 mol 電子，則由以上電極反應(yīng) 式可知 C、D、E、F 電極上分別會產(chǎn)生 1 mol 銅、0.5 mol 氧氣、1 mol 氫氣、1 mol 氯氣， 其物質(zhì)的量之比為：2122。 (4)H 電極與電源的正極相連，則 H 為電鍍池的陽極，其電極材料應(yīng)為鍍層金屬，即為 銅；3.2 g 銅的物質(zhì)的量為 0.05 mol，又知丙中鐵表面發(fā)生的反應(yīng)為：Cu22e=Cu， 則得到 0.05 mol 銅需 0.1 mol 電子，又知 E 的電極反應(yīng)為：2H2e=H2，得到的電 子也為 0.1 mol，可得以下關(guān)系： 2H 2e 2 OH， 0.1 mol 0.1 mol 所以反應(yīng)后乙中溶液c(OH)0.1 molL1。 (5)由題可知甲中的電池反應(yīng)為 2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2。則 = 通電 應(yīng)加入適量的 CuO 或 CuCO3固體。 素素 能能 拓拓 展展 1用惰性電極電解一定濃度的硫酸銅溶液，通電一段時間后，向所得溶液中加入 0.1 mol Cu(OH)2后恰好恢復(fù)到電解前的濃度和 pH。則電解過程中轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為 ( D ) 導(dǎo)學(xué)號 68732746 A0.1 mol B0.2 mol C0.3 mol D0.4 mol 解析：由電解 CuSO4溶液的化學(xué)方程式 2CuSO42H2O2CuO22H2SO4知，電解過程中只析出 Cu 和放出 O2，故 = 電解 電解后加入 CuO 就可以復(fù)原。但本題提示加入 0.1 mol Cu(OH)2可以復(fù)原，說明電解過程 中不僅有 CuSO4被電解，還有 H2O 被電解。0.1 mol Cu(OH)2相當(dāng)于 0.1 mol CuO 和 0.1 mol H2O，由電子守恒 0.1 mol CuO0.1 mol Cu0.2 mol e，0.1 mol H2O0.1 mol H20.2 mol e，即共計 0.4 mol e。 2關(guān)于下列四個裝置圖的說法，正確的是( D ) 導(dǎo)學(xué)號 68732747 A裝置中陰極處產(chǎn)生的氣體能夠使?jié)駶櫟牡矸?KI 試紙變藍 B裝置中待鍍鐵制品應(yīng)與電源正極相連 C裝置中電子由 b 極流向 a 極 D裝置中的離子交換膜可以避免生成的 Cl2與 NaOH 溶液反應(yīng) 解析：A 項，電極反應(yīng)式分別為陽極：2Cl2e=Cl2，陰極：Cu22e=Cu， 陽極產(chǎn)生的 Cl2能使?jié)駶櫟牡矸?KI 試紙變藍；B 項，電鍍裝置中待鍍鐵制品(鍍件)應(yīng)與電 源負(fù)極相連接；C 項，氫氧燃料電池工作時，負(fù)極上通入的 H2失電子，電子由 a 極流向 b 極；D 項，氯堿工業(yè)中陽極產(chǎn)生 Cl2，陰極附近溶液中生成 NaOH，為防止 Cl2與 NaOH 發(fā)生 反應(yīng) Cl22NaOH=NaClNaClOH2O，工業(yè)上常采用離子交換膜法電解裝置。 3按圖所示實驗，若 x 軸表示流入陰極的電子的物質(zhì)的量，則 y 軸可表示 ( D ) 導(dǎo)學(xué)號 68732748 c(Ag) c(NO) a 棒的質(zhì)量 b 棒的質(zhì)量 溶液的 pH 3 A B C D 解析：本題考查電鍍知識，陽極：Age=Ag，b 棒質(zhì)量減??；陰極： Age=Ag，a 棒質(zhì)量增大，電解質(zhì)溶液濃度不變，故選 D。 4某同學(xué)組裝了如圖所示的電化學(xué)裝置，電極為 Al，其他均為 Cu，則 ( A ) 導(dǎo)學(xué)號 68732749 A電流方向：電極電極 B電極發(fā)生還原反應(yīng) C電極逐漸溶解 D電極的電極反應(yīng)：Cu22e=Cu 解析：首先應(yīng)根據(jù)圖示判斷左邊兩池通過鹽橋構(gòu)成原電池，產(chǎn)生電流對右邊硫酸銅溶 液進行電解(相當(dāng)于精煉銅)。電極為負(fù)極，電極為正極，所以電流方向：電極 電極(電流方向與電子流動方向相反)，A 正確。電極上鋁失電子發(fā)生氧化反 應(yīng)，B 錯。電極上有銅析出，C 錯。電極的電極反應(yīng)：Cu2e=Cu2，D 錯。 5Cu2O 是一種半導(dǎo)體材料，基于綠色化學(xué)理念設(shè)計的制取 Cu2O 的電解池示意圖如圖 所示，電解總反應(yīng)為 2CuH2OCu2OH2。 = 電解 下列說法正確的是( A ) 導(dǎo)學(xué)號 68732750 A石墨電極上產(chǎn)生氫氣 B銅電極發(fā)生還原反應(yīng) C銅電極接直流電源的負(fù)極 D當(dāng)有 0.1 mol 電子轉(zhuǎn)移時，有 0.1 mol Cu2O 生成 解析：石墨作陰極，陰極上是溶液中的 H反應(yīng)，電極反應(yīng)為 2H2e=H2，A 選 項正確；由電解總反應(yīng)可知，Cu 參加了反應(yīng)，所以 Cu 作電解池的陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，B 選項錯誤；陽極與電源的正極相連，C 選項錯誤；陽極反應(yīng)為 2Cu2OH2e=Cu2OH2O，當(dāng)有 0.1 mol 電子轉(zhuǎn)移時，有 0.05 mol Cu2O 生成，D 選項 錯誤。 6某溶液中含有溶質(zhì) NaCl 和 H2SO4，它們的物質(zhì)的量之比為 31。用石墨作電極電 解溶液時，根據(jù)電極產(chǎn)物，可明顯分為三個階段。下列敘述不正確的是( 導(dǎo)學(xué)號 68732751 D ) A陰極只析出 H2B陽極先析出 Cl2，后析出 O2 C電解最后階段為電解水D溶液 pH 不斷增大，最后為 7 解析：電解質(zhì)溶液中，n(Na)n(Cl)n(SO)331，開始電解產(chǎn)生 H2和 24 Cl2，同時生成 OH中和 H2SO4，且生成 OH多，最后相當(dāng)于電解水，因而 pH7，陰極只生 成 H2。三個階段分別為電解 HCl、NaCl、H2O。 7某興趣小組設(shè)計如圖實驗裝置。實驗時，先斷開 K2，閉合 K1，兩極均有氣泡產(chǎn)生； 一段時間后，斷開 K1，閉合 K2，發(fā)現(xiàn)電流表指針偏轉(zhuǎn)。下列有關(guān)描述正確的是 ( D ) 導(dǎo)學(xué)號 68732752 A斷開 K2，閉合 K1時，銅電極為陽極 B斷開 K2，閉合 K1時，石墨電極附近溶液變紅 C斷開 K1，閉合 K2時，銅電極發(fā)生還原反應(yīng) D斷開 K1，閉合 K2時，石墨電極作正極 解析：由題意斷開 K2，閉合 K1時，兩極均有氣泡生成，確定電源左側(cè)為正極，右側(cè)為 負(fù)極，石墨為陽極，Cu 為陰極，陽極的電極反應(yīng)為 2Cl2e=Cl2，不能使酚酞變紅， 故 A、B 選項都錯；斷開 K1，閉合 K2時，形成原電池，Cu 為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)， H22e2OH=2H2O，石墨為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，Cl22e=2Cl，故 C 項錯誤，D 項正確。 8最新研究發(fā)現(xiàn)，用隔膜電解法處理高濃度乙醛廢水具有工藝流程簡單、電耗較低等 優(yōu)點，其原理是使乙醛分別在陰、陽極發(fā)生反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為乙醇和乙酸，總反應(yīng)為 2CH3CHOH2OCH3CH2OHCH3COOH。實驗室中，以一定濃度的乙醛Na2SO4 = 電解 溶液為電解質(zhì)溶液，模擬乙醛廢水的處理過程，其裝置示意圖如圖所示。導(dǎo)學(xué)號 68732753 (1)若以甲烷燃料電池為直流電源，則燃料電池中 b 極應(yīng)通入_CH4_(填化學(xué)式)氣體。 (2)電解過程中，兩極除分別生成乙酸和乙醇外，均產(chǎn)生