高中化學(xué)選修4專題1第二單元第3課時(shí)電解池的工作原理作業(yè)

一、單項(xiàng)選擇題1．如圖是電解熔融NaCl制備金屬鈉的裝置示意圖，下列有關(guān)判斷正確的是()A．通過該裝置可以將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔蹷．石墨電極為正極C．Na＋在鐵極上得到電子被還原為鈉原子D．裝置中兩個(gè)電極可以互換解析：選C。若兩個(gè)電極互換，陽極則是鐵失電子生成Fe2＋，那么在陰極得到的金屬鈉中就會(huì)有雜質(zhì)鐵，所以兩個(gè)電極不能互換。2．有關(guān)甲、乙、丙、丁四個(gè)圖示的敘述正確的是()A．甲中負(fù)極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑B．乙中陽極反應(yīng)式為Ag＋＋e－=AgC．丙中H＋向碳棒方向移動(dòng)D．丁中電解開始時(shí)陰極產(chǎn)生黃綠色氣體解析：選C。由圖可知，甲、丙是原電池，甲中Zn為負(fù)極，電極反應(yīng)為Zn－2e－=Zn2＋，A項(xiàng)錯(cuò)誤；丙中Fe為負(fù)極，C為正極，H＋向碳棒方向移動(dòng)，C項(xiàng)正確；乙、丁為電解池，乙中Ag為陽極，自身失去電子，B項(xiàng)錯(cuò)誤；丁中放電順序?yàn)镮－＞Cl－，開始產(chǎn)生碘單質(zhì)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。3．下面列出了電解不同物質(zhì)的電極反應(yīng)式，其中錯(cuò)誤的是()A．電解飽和食鹽水陰極：Na＋＋e－=NaB．用銅作陽極電解CuSO4溶液陽極：Cu－2e－=Cu2＋C．電解熔融NaCl陰極：Na＋＋e－=NaD．電解NaOH溶液陽極：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑解析：選A。電解飽和食鹽水時(shí)，氫離子在陰極放電，產(chǎn)生氫氣，A項(xiàng)錯(cuò)誤。4．用石墨電極電解NaBr的水溶液時(shí)，下列敘述不正確的是()A．電解時(shí)陽極得到Br2，陰極得到NaOH和H2B．若取陽極附近的溶液中滴入淀粉溶液，溶液呈藍(lán)色C．若取陰極附近的溶液中滴入酚酞試液，溶液變紅色D．若取陽極附近的溶液少量于試管中，滴入少量的苯，振蕩靜置后上層溶液呈橙紅色解析：選B。根據(jù)電解原理及離子的放電順序可知兩極的電極反應(yīng)式，陽極：2Br－－2e－=Br2，陰極：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，A項(xiàng)正確；由于陽極附近生成的是溴而不是碘，滴入淀粉溶液，溶液不會(huì)變藍(lán)色；滴加少量的苯，溴被萃取到苯層，苯層溶液呈橙紅色，B項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確；陰極附近生成氫氧根，堿性增強(qiáng)，加入酚酞，溶液變紅，C項(xiàng)正確。5．用惰性電極電解物質(zhì)的量濃度相同、體積比為1∶3的CuSO4和NaCl的混合溶液，可能發(fā)生的反應(yīng)有()①2Cu2＋＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2Cu＋4H＋＋O2↑②Cu2＋＋2Cl－eq\o(=,\s\up7(通電))Cu＋Cl2↑③2Cl－＋2H＋eq\o(=,\s\up7(通電))H2↑＋Cl2↑④2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2H2↑＋O2↑A．①②③ B．①②④C．②③④ D．②④解析：選D。由題意知，溶液中CuSO4和NaCl的物質(zhì)的量之比為1∶3，得n(Cu2＋)∶n(Cl－)＝1∶3。根據(jù)離子的放電順序，陽離子：Cu2＋＞H＋＞Na＋，陰離子：Cl－＞OH－＞SOeq\o\al(2－,4)，知溶液電解過程可分為三個(gè)階段：第一階段電解CuCl2溶液：Cu2＋＋2Cl－eq\o(=,\s\up7(通電))Cu＋Cl2↑，第二階段電解NaCl溶液：2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))H2↑＋Cl2↑＋2OH－，第三階段電解水：2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2H2↑＋O2↑，故②④正確。6．在水中加等物質(zhì)的量的Ag＋、Pb2＋、Na＋、SOeq\o\al(2－,4)、NOeq\o\al(－,3)、Cl－，該溶液放在用惰性電極作電極的電解槽中，通電片刻，則氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的質(zhì)量比為()A．35.5∶108 B．16∶207C．8∶1 D．108∶35.5解析：選C。溶液中的六種離子，有四種發(fā)生反應(yīng)生成沉淀，Ag＋＋Cl－=AgCl↓、Pb2＋＋SOeq\o\al(2－,4)=PbSO4↓，最后溶液就成了NaNO3溶液；而電解NaNO3溶液，實(shí)質(zhì)上就是電解水，電解方程式為2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2H2↑＋O2↑。氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的質(zhì)量之比為m(O2)∶m(H2)＝(1mol×32g·mol－1)∶(2mol×2g·mol－1)＝8∶1，即C項(xiàng)正確。二、不定項(xiàng)選擇題7．用惰性電極電解下列溶液一段時(shí)間后再加入一定量的某種純凈物(方括號(hào)內(nèi)的物質(zhì))，能使溶液恢復(fù)到原來的成分和濃度的是()A．AgNO3[AgNO3] B．NaOH[H2O]C．KCl[HCl] D．CuSO4[Cu(OH)2]解析：選BC。A項(xiàng)：4AgNO3＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))4Ag＋O2↑＋4HNO3，脫離反應(yīng)體系的物質(zhì)是4Ag＋O2，相當(dāng)于2Ag2O，所以應(yīng)當(dāng)加入適量Ag2O才能復(fù)原(加入AgNO3會(huì)使NOeq\o\al(－,3)的量增加)；B項(xiàng)：2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2H2↑＋O2↑，脫離反應(yīng)體系的是2H2＋O2，相當(dāng)于2H2O，加入適量水可以復(fù)原。C項(xiàng)：2KCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2KOH＋H2↑＋Cl2↑，脫離反應(yīng)體系的是H2＋Cl2，相當(dāng)于2HCl，通入適量HCl氣體可以復(fù)原；D項(xiàng)：2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2H2SO4＋2Cu＋O2↑，脫離反應(yīng)體系的是2Cu＋O2，相當(dāng)于2CuO，加入適量CuO可以復(fù)原。8．下列說法正確的是()A．電解NaOH溶液時(shí)，溶液濃度將減小，pH增大B．電解H2SO4溶液時(shí)，溶液濃度將增大，pH減小C．電解Na2SO4溶液時(shí)，溶液濃度將增大，pH不變D．電解NaCl溶液時(shí)，溶液濃度將減小，pH不變解析：選BC。本題考查電解規(guī)律。A、B、C均為電解水，溶液濃度增大，pH分別增大、減小、不變；電解NaCl溶液時(shí)，H＋和Cl－放電，NaCl的濃度減小，pH增大。9．用惰性電極電解一定濃度的硫酸銅溶液，通電一段時(shí)間后，向所得的溶液中加入0.1molCu(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()A．0.1mol B．0.2molC．0.3mol D．0.4mol解析：選D。由電解CuSO4溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2Cu＋O2↑＋2H2SO4知，電解過程中只析出Cu和放出O2，故電解后加入CuO就可以復(fù)原。但本題提示加入0.1molCu(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。0.1molCu(OH)2相當(dāng)于0.1molCuO和0.1molH2O，由電子守恒0.1molCuO～0.1molCu～0.2mole－，0.1molH2O～0.1molH2～0.2mole－，共計(jì)0.4mole－。三、非選擇題10．如圖所示，當(dāng)線路接通時(shí)，發(fā)現(xiàn)M(用石蕊試液浸潤過的濾紙)a端顯藍(lán)色，b端顯紅色，且知甲中電極材料是鋅、銀，乙中電極材料是鉑、銅，且乙中兩極不發(fā)生變化。回答：(1)裝置名稱：甲是________，乙是________。(2)電極名稱及電極材料：A__________，__________；B__________，__________；C__________，__________；D__________，__________。解析：浸有石蕊溶液的濾紙為電解池，根據(jù)濾紙上的現(xiàn)象可知，a為陰極，b為陽極，再結(jié)合甲、乙兩裝置中的電極材料、電解質(zhì)溶液、電極的變化，可知甲為原電池，乙為電解池。甲中A為Zn，作負(fù)極，B為Ag，作正極，C為鉑，作陽極，D為銅，作陰極。答案：(1)原電池電解池(2)負(fù)極Zn正極Ag陽極Pt陰極Cu11．從H＋、Cu2＋、Na＋、SOeq\o\al(2－,4)、Cl－五種離子中選擇并恰當(dāng)?shù)亟M成電解質(zhì)，按下列要求進(jìn)行電解：(1)以石墨為電極，使電解質(zhì)質(zhì)量減少，水質(zhì)量不變，進(jìn)行電解，則可采用的電解質(zhì)是____________。(2)以石墨為電極，使電解質(zhì)質(zhì)量不變，水質(zhì)量減少，進(jìn)行電解，則可采用的電解質(zhì)是____________。(3)以石墨為陽極，鐵棒為陰極，使電解質(zhì)和水的質(zhì)量都減少，進(jìn)行電解，則電解質(zhì)是____________。(4)以石墨為電極進(jìn)行電解，若陰極析出金屬，陽極放出O2時(shí)，電解質(zhì)的化學(xué)式可能是____________。(5)以石墨為電極進(jìn)行電解，兩極分別放出氣體，且體積比為1∶1時(shí)，電解質(zhì)的化學(xué)式可能是____________。解析：根據(jù)離子的放電順序，陽離子：Cu2＋＞H＋＞Na＋，陰離子：Cl－＞OH－＞SOeq\o\al(2－,4)，(1)以惰性電極電解時(shí)，電解質(zhì)質(zhì)量減少，水質(zhì)量不變，只電解電解質(zhì)，電解質(zhì)可能為HCl、CuCl2。(2)惰性電極電解時(shí)，電解質(zhì)質(zhì)量不變，水質(zhì)量減少，只電解水，電解質(zhì)可能為H2SO4、Na2SO4、NaHSO4。(3)石墨為陽極，鐵棒為陰極，電極材料不參加反應(yīng)，電解質(zhì)和水的質(zhì)量都減少，既電解電解質(zhì)又電解水，電解質(zhì)可能為CuSO4、NaCl。(4)以石墨為電極進(jìn)行電解，若陰極析出金屬，陽極放出O2時(shí)，電解質(zhì)中陽離子放電，水中氫氧根離子放電，電解質(zhì)可能為CuSO4。(5)以石墨為電極進(jìn)行電解，兩極分別放出氣體，且體積比為1∶1時(shí)，這可能是氫離子在陰極放電，氯離子在陽極放電。答案：(1)HCl、CuCl2(2)H2SO4、Na2SO4、NaHSO4(3)CuSO4、NaCl(4)CuSO4(5)HCl、NaCl12．在50mL0.2mol·L－1CuSO4溶液中插入兩個(gè)電極，通電電解(不考慮水分蒸發(fā))。則：(1)若兩極均為銅片，試說明電解過程中CuSO4溶液的濃度________(填“增大”、“減小”或“不變”)。(2)若陽極為純鋅，陰極為銅片，陽極反應(yīng)式是________________________________________________________________________。(3)若陽極為純鋅，陰極為銅片，如不考慮H＋在陰極上放電，當(dāng)電路中有0.04mole－通過時(shí)，陰極增重____________g，陰極上的電極反應(yīng)式是________________________________________________________________________。解析：(1)兩極均為銅片，電解液為CuSO4溶液，電解過程中電解質(zhì)溶液的濃度不變。(2)陽極為純鋅，為活潑金屬，通電電解時(shí)，鋅發(fā)生氧化反應(yīng)：Zn－2e－=Zn2＋。(3)若陽極為純鋅，陰極為銅片，不考慮H＋在陰極上放電，則陰極反應(yīng)為Cu2＋得電子的還原反應(yīng)：Cu2＋＋2e－=Cu。當(dāng)電路中有0.04mol電子通過時(shí)，有0.04mol/2×64g·mol－1＝1.28g銅析出。答案：(1)不變(2)Zn－2e－=Zn2＋(3)1.28Cu2＋＋2e－=Cu13．蓄電池是一種可以反復(fù)充電、放電的裝置。有一種蓄電池在充電和放電時(shí)發(fā)生的反應(yīng)是NiO2＋Fe＋2H2Oeq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))Fe(OH)2＋Ni(OH)2。(1)若此蓄電池放電時(shí)，該電池某一電極發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)是________(填序號(hào))。A．NiO2 B．FeC．Fe(OH)2 D．Ni(OH)2(2)該電池放電時(shí)，正極附近溶液的pH________(填“增大”、“減小”或“不變”)。(3)充電時(shí)該電池陽極的電極反應(yīng)式為________________________________________________________________________。(4)用此蓄電池分別電解以下兩種溶液，假如電路中轉(zhuǎn)移了0.02mole－，且電解池的電極均為惰性電極，試回答下列問題：①電解M(NO3)x溶液時(shí)某一電極增加了agM，則金屬M(fèi)的相對(duì)原子質(zhì)量為(用含“a、x”的表達(dá)式表示)_________________________________________________________________。②電解含有0.01molCuSO4和0.01molNaCl的混合溶液100mL，陽極產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是________；將電解后的溶液加水稀釋至1L，此時(shí)溶液的c(H＋)＝________mol·L－1。解析：(1)根據(jù)原電池反應(yīng)中元素化合價(jià)變化可知，被還原的物質(zhì)為NiO2。(2)NiO2在正極反應(yīng)，電極反應(yīng)式為NiO2＋2H2O＋2e－=Ni(OH)2＋2OH－，由于有氫氧根離子生成，pH增大。(3)充電時(shí)，蓄電池的正極與外電源的正極相連，發(fā)生氧化反應(yīng)，反應(yīng)式為Ni(OH)2－2e－＋2OH－=NiO2＋2H2O。(4)①由題意，電路中轉(zhuǎn)移了0.02mole－時(shí)，有agM析出，其摩爾質(zhì)量為eq\f(ag×x,0.02mol)＝50axg/mol，其相對(duì)原子質(zhì)量為50xa。②電路中轉(zhuǎn)移了0.02mole－時(shí)，溶液中Cu2＋在陰極上恰好完全析出，在陽