2019高中化學(xué)第四章電化學(xué)基礎(chǔ)4.3.1電解原理精練新人教版.docx

電解原理A組定向鞏固定向鞏固一、電解池工作原理及電解時(shí)電極產(chǎn)物的判斷1.下列裝置屬于正在工作的電解池的是(其中C表示石墨)()解析:A項(xiàng)中乙醇是非電解質(zhì);B項(xiàng)為原電池;D項(xiàng)開關(guān)未閉合,不能形成閉合回路。答案:C2.下列關(guān)于電解的說(shuō)法正確的有()電解是把電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的過(guò)程電解是把化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的過(guò)程電解過(guò)程中發(fā)生化學(xué)變化,金屬導(dǎo)電是物理變化某些不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng),通過(guò)電解可以實(shí)現(xiàn)任何溶液被電解時(shí),必然導(dǎo)致氧化還原反應(yīng)的發(fā)生A.B.C.D.解析:從能量轉(zhuǎn)化角度看,電解是把電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的過(guò)程,故對(duì)、錯(cuò)。電解過(guò)程中必將伴隨著氧化還原反應(yīng)的發(fā)生,同時(shí)生成新的物質(zhì),金屬導(dǎo)電是物理變化,故對(duì)。某些不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng),通過(guò)電解可以實(shí)現(xiàn),故對(duì)。答案:D3.下列化學(xué)方程式或離子方程式書寫不正確的是()A.電解氧化鋁:2Al2O3(熔融)4Al+3O2B.電解氯化銅溶液:CuCl2Cu+Cl2C.電解飽和食鹽水:2Na+2Cl-2Na+Cl2D.電解溴化鈉溶液:2H2O+2Br-2OH-+H2+Br2解析:電解飽和食鹽水,陰極是氫離子放電而不是鈉離子放電,正確的離子方程式為2Cl-+2H2OH2+Cl2+2OH-,故C項(xiàng)錯(cuò)誤。答案:C4.某同學(xué)按如圖所示的裝置進(jìn)行電解實(shí)驗(yàn)。下列說(shuō)法不正確的是()A.電解過(guò)程中,銅電極上有H2產(chǎn)生B.電解初期,總反應(yīng)方程式為Cu+H2SO4CuSO4+H2C.電解一段時(shí)間后,石墨電極上有銅析出D.整個(gè)電解過(guò)程中,H+的濃度減小解析:Cu電極為陽(yáng)極,電極反應(yīng)式為Cu-2e-Cu2+,故A項(xiàng)錯(cuò)誤。電解初期,陰極反應(yīng)為2H+2e-H2,總反應(yīng)方程式為Cu+H2SO4CuSO4+H2,溶液中H+的濃度減小,故B、D兩項(xiàng)正確。電解一段時(shí)間后,溶液中Cu2+的濃度較大,此時(shí)陰極反應(yīng)為Cu2+2e-Cu,故C項(xiàng)正確。答案:A5.如下圖所示,甲池的總反應(yīng)式為N2H4+O2N2+2H2O。下列說(shuō)法正確的是()A.甲池中負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)為N2H4-4e-N2+4H+B.乙池中石墨電極上發(fā)生的反應(yīng)為4OH-4e-2H2O+O2C.甲池溶液pH增大,乙池溶液pH減小D.甲池中每消耗0.1 mol N2H4乙池電極上則會(huì)析出6.4 g固體解析:分析題圖知甲是燃料電池,乙是電解池,甲池中電解質(zhì)溶液為氫氧化鉀溶液,則負(fù)極不可能生成H+,應(yīng)該是N2H4-4e-+4OH-N2+4H2O,A項(xiàng)錯(cuò)誤。乙池中石墨電極是陽(yáng)極,發(fā)生氧化反應(yīng),B項(xiàng)正確。根據(jù)甲池總反應(yīng)式知生成了水,則氫氧化鉀溶液的濃度變小,pH減小;乙池中陰極析出銅,陽(yáng)極OH-放電,乙池的溶液pH減小,C項(xiàng)錯(cuò)誤。根據(jù)各個(gè)電極通過(guò)的電量相等知N2H42Cu,則甲池中消耗0.1molN2H4時(shí)乙池電極上會(huì)析出12.8g銅,D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案:B6.將等物質(zhì)的量濃度的CuSO4和NaCl溶液等體積混合后,用石墨電極進(jìn)行電解,電解過(guò)程中溶液pH隨時(shí)間t變化的曲線正確的是(不考慮Cl2的溶解)()解析:電解分為三個(gè)階段。第一階段(電解CuCl2溶液):陽(yáng)極反應(yīng)式為2Cl-2e-Cl2,陰極反應(yīng)式為Cu2+2e-Cu,因Cu2+濃度減小,水解產(chǎn)生的H+濃度減小,溶液pH增大;第二階段(電解CuSO4溶液):陽(yáng)極反應(yīng)式為4OH-4e-2H2O+O2,陰極反應(yīng)式為2Cu2+4e-2Cu,因電解消耗OH-而使溶液中H+濃度增大,溶液pH減小;第三階段(相當(dāng)于電解水):陽(yáng)極反應(yīng)式為4OH-4e-2H2O+O2,陰極反應(yīng)式為4H+4e-2H2,因?yàn)樗幌?使混合溶液中H2SO4濃度增大,溶液pH減小。答案:D定向鞏固二、用惰性電極電解電解質(zhì)溶液的規(guī)律7.下列各組中,每種電解質(zhì)溶液電解時(shí)只生成氫氣和氧氣的是()A.HCl、CuCl2、Ba(OH)2B.NaOH、CuSO4、H2SO4C.NaOH、H2SO4、Ba(OH)2D.NaBr、H2SO4、Ba(OH)2解析:電解鹽酸的方程式為2HClCl2+H2,電解CuCl2的方程式為CuCl2Cu+Cl2,A選項(xiàng)錯(cuò);電解CuSO4溶液的方程式為2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2,B選項(xiàng)錯(cuò);電解NaBr溶液的方程式為2NaBr+2H2O2NaOH+H2+Br2,D選項(xiàng)錯(cuò)。答案:C8.右圖所示裝置中,a、b都是惰性電極,通電一段時(shí)間后,b電極附近溶液呈紅色。下列說(shuō)法正確的是()A.X是負(fù)極,Y是正極B.Pt是陰極,Cu是陽(yáng)極C.CuSO4溶液的pH逐漸減小D.CuSO4溶液的pH不變解析:b電極附近溶液呈紅色,說(shuō)明b電極處氫離子放電。電解氯化鈉溶液時(shí),陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生氯氣,陰極發(fā)生還原反應(yīng)產(chǎn)生氫氣,同時(shí)生成氫氧化鈉,因此b電極是陰極,與電源的負(fù)極相連,則Y為負(fù)極,X為正極;鉑電極與電源的正極相連,作陽(yáng)極,銅電極作陰極;電解硫酸銅溶液時(shí),陽(yáng)極上氫氧根離子放電,CuSO4溶液的pH減小。答案:CB組綜合提升1.把分別盛有熔融氯化鉀、氯化鎂、氧化鋁的三個(gè)電解槽串聯(lián),在一定條件下通電一段時(shí)間后,則析出鉀、鎂、鋁的質(zhì)量之比為()A.123B.321C.631D.1343解析:盛有熔融氯化鉀、氯化鎂、氧化鋁的三個(gè)電解槽,通電后陰極的電極反應(yīng)式分別為K+e-K;Mg2+2e-Mg;Al3+3e-Al。如果轉(zhuǎn)移的電子為1mol,則分別得到K、Mg、Al為1mol、12mol、13mol,其質(zhì)量分別為1mol39gmol-1=39g、12mol24gmol-1=12g、13mol27gmol-1=9g;故析出K、Mg、Al的質(zhì)量之比為39129=1343。答案:D2.用惰性電極電解2 L 1.0 molL-1 CuSO4溶液,在電路中通過(guò)0.5 mol電子后,調(diào)換正負(fù)極繼續(xù)電解,電路中又通過(guò)了1 mol電子,此時(shí)溶液中c(H+)(假設(shè)溶液體積不變)為()A.1.5 molL-1B.0.75 molL-1C.0.5 molL-1D.0.25 molL-1解析:調(diào)換正負(fù)極前后電極反應(yīng)式如下:調(diào)換前:陽(yáng)極4OH-4e-2H2O+O2,陰極2Cu2+4e-2Cu。調(diào)換后:陽(yáng)極2Cu-4e-2Cu2+(先),4OH-4e-2H2O+O2(后);陰極2Cu2+4e-2Cu。故電路中轉(zhuǎn)移的1.5mol電子中,只有1mol由OH-放電產(chǎn)生,即消耗的n(OH-)=1mol,亦即溶液中積累的n(H+)=1mol,則c(H+)=0.5molL-1。答案:C3.右圖為以惰性電極進(jìn)行電解的裝置:(1)寫出A、B、C、D各電極上的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)方程式:A:,B:,總反應(yīng)方程式:;C:,D:,總反應(yīng)方程式:;(2)在A、B、C、D各電極上析出生成物的物質(zhì)的量之比為。解析:A、B、C、D分別發(fā)生如下反應(yīng):Cu2+2e-Cu;2Cl-2e-Cl2;2Ag+2e-2Ag;4OH-4e-2H2O+O2;由電子守恒可知在四個(gè)電極依次析出物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為n(Cu)n(Cl2)n(Ag)n(O2)=2241。答案:(1)Cu2+2e-Cu2Cl-2e-Cl2CuCl2Cu+Cl2Ag+e-Ag4OH-4e-2H2O+O24AgNO3+2H2O4Ag+4HNO3+O2(2)22414.重鉻酸鉀又名紅礬鉀,是化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中的一種重要分析試劑。工業(yè)上以鉻酸鉀(K2CrO4)為原料,采用電化學(xué)法制備重鉻酸鉀(K2Cr2O7)。制備裝置如圖所示(陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子透過(guò)):制備原理:2CrO42-(黃色)+2H+Cr2O72-(橙色)+H2O。(1)通電后陽(yáng)極室產(chǎn)生的現(xiàn)象為;其電極反應(yīng)式是。(2)該制備過(guò)程總反應(yīng)的離子方程式可表示為4CrO42-+4H2O2Cr2O72-+4OH-+2H2+O2,若實(shí)驗(yàn)開始時(shí)在右室中加入38.8 g K2CrO4,t min后測(cè)得右室中K與Cr的物質(zhì)的量之比為32,則溶液中K2CrO4和K2Cr2O7的物質(zhì)的量之比為;此時(shí)電路中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為。解析:(1)陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng),溶液中氫氧根離子失去電子生成氧氣和水。(2)直接設(shè)K2CrO4和K2Cr2O7物質(zhì)的量分別為x、y,則鉀原子的物質(zhì)的量為2x+2y,鉻原子物質(zhì)的量為x+2y,依據(jù)兩原子個(gè)數(shù)比為32,可求出兩物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為21;根據(jù)鉻酸鉀的質(zhì)量可求出鉻原子總物質(zhì)的量為0.2mol,又tmin后兩物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為21,則鉻酸鉀為0.1mol,重鉻酸鉀為0.05mol,根據(jù)化學(xué)方程式可知,生成0.05mol的重鉻酸鉀的反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子為0.052mol。答案:(1)陽(yáng)極產(chǎn)生無(wú)色氣體,溶液由黃色逐漸變?yōu)槌壬?OH-4e-O2+2H2O(或2H2O-4e-O2+4H+)(2)210.1 mol5.導(dǎo)學(xué)號(hào)90514161如圖,p、q為直流電源的兩極,A由+2價(jià)金屬單質(zhì)X制成,B、C、D為鉑電極,接通電源,金屬X沉積于B極,同時(shí)C、D產(chǎn)生氣泡。試回答:(1)p為極,A極發(fā)生了反應(yīng)。(2)C為極,試管里收集到的氣體是;D為極,試管里收集到的氣體是。(3)C極的電極反應(yīng)式是。(4)當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后,A、B電極附近溶液的pH(填“增大”“減小”或“不變”)。(5)當(dāng)電路中通過(guò)0.004 mol電子時(shí),B電極上沉積金屬X為0.128 g,則此金屬的摩爾質(zhì)量為。解析:(1)接通電源,X沉積于B極,說(shuō)明B為陰極,則A為陽(yáng)極,故q為負(fù)極,p為正極,A上發(fā)生氧化反應(yīng)。(2)右電解池中,C為陽(yáng)極,C試管內(nèi)得O2,D為陰極,D試管內(nèi)得H2。(4)A極:X-2e-X2+,B極:X2+2e-X,兩極附近pH不變。(5)設(shè)X的摩爾質(zhì)量為Mgmol-1,則X2+2e-X2molMg0.004mol0.128g得M=64。答案:(1)正氧化(2)陽(yáng)氧氣陰氫氣(3)2H2O-4e-4H+O2(4)不變(5)64 gmol-16.導(dǎo)學(xué)號(hào)90514162A、B、C三種強(qiáng)電解質(zhì),它們?cè)谒须婋x出的離子如下表所示:陽(yáng)離子Na+、K+、Cu2+陰離子SO42-、OH-上圖所示裝置中,甲、乙、丙三個(gè)燒杯依次分別盛放足量的A溶液、足量的B溶液、足量的C溶液,電極均為石墨電極。接通電源,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,測(cè)得乙中c電極質(zhì)量增加了16 g。常溫下各燒杯中溶液的pH與電解時(shí)間(t)的關(guān)系圖如上。據(jù)此回答下列問題:(1)M為電源的(填“正”或“負(fù)”)極,電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)為。(2)計(jì)算電極e上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積。(3)寫出乙燒杯的電解總反應(yīng):。(4)如果電解過(guò)程中B溶液中的金屬離子全部析出,此時(shí)電解能否繼續(xù)進(jìn)行,為什么?。(5)要使丙恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài),操作是。解析:(1)根據(jù)乙中c極質(zhì)量增加說(shuō)明乙為硫酸銅溶液,c電極為陰極,M為電源負(fù)極,再依據(jù)pH的變化情況,可知丙為硫酸鉀或者硫酸鈉,甲為氫氧化鈉或者氫氧化鉀,甲、丙都是電解水。b為陽(yáng)極,電極反應(yīng)式為4OH-4e-2H2O+O2。(2)丙中e電極為陰極,生成的氣體為氫氣,根據(jù)16g銅單質(zhì),結(jié)合電子守恒可以確定氫氣物質(zhì)的量為0.25mol,標(biāo)準(zhǔn)狀況下為5.6L。(3)乙中為電解硫酸銅溶液,電解總反應(yīng)式為2CuSO