高二《化学反应原理》课时提升作业 三 电能转化为化学能电解测试题答案+解析.docx
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高二《化学反应原理》课时提升作业三电能转化为化学能电解测试题答案+解析
课时提升作业三
电能转化为化学能——电解
(40分钟·70分)
一、选择题(本题包括10小题,每小题5分,共50分)
1.(2019·淄博高二检测)下列关于电解池中形成的闭合回路的叙述中,正确的
是( )
A.电解池中的闭合回路仅是由电子的定向移动形成的
B.金属导线中,电子从电源的负极流向电解池的阳极,从电解池的阴极流向电源的正极
C.在电解质溶液中,阴离子向阴极移动,阳离子向阳极移动
D.相同时间内,阳离子在阴极上得到的电子数与阴离子在阳极上失去的电子数相同
【解析】选D。
在电解池中,导线和电极上是由电子的定向移动,而溶液中则靠离子的定向移动,才使整个电解池形成一个闭合回路;导线中电子流动的方向与电流方向相反,故电子从电解池的阳极流向电源的正极,从电源的负极流向电解池的阴极;电解质溶液中,阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动;不论如何,两极上转移的电子数总是相等的。
2.(2019·东营高二检测)用惰性电极电解饱和Na2CO3溶液,若保持温度不变,则一段时间后( )
A.溶液的pH变大
B.c(Na+)与c(C
)的比值变大
C.溶液浓度变大,有晶体析出
D.溶液浓度不变,有晶体析出
【解析】选D。
用惰性电极电解饱和Na2CO3溶液,实际是电解水,故Na2CO3会结晶析出,若保持温度不变,则仍为原温度下的饱和溶液,故溶液浓度不变,pH不变,c(Na+)∶c(C
)不变,故选D。
3.(2019·中山高二检测)利用电化学原理还原CO2制取ZnC2O4的装置如图所示(电解液不参加反应),下列说法正确的是( )
A.可用H2SO4溶液作电解液
B.阳离子交换膜的主要作用是增强导电性
C.Pb电极的电极反应式是2CO2-2e-
C2
D.工作电路中每流过0.02mol电子,Zn电极质量减重0.65g
【解析】选D。
如果用硫酸溶液作电解液,溶液中氢离子会在正极得电子生成氢气,影响2CO2+2e-
C2
反应的发生,A错误;用阳离子交换膜把阳极室和阴极室隔开,它具有选择透过性,只允许阳离子透过,其他离子难以透过,B错误;Pb电极为正极,发生还原反应,2CO2+2e-
C2
C错误;锌电极为负极,发生氧化反应,Zn-2e-
Zn2+,当电路中每通过0.02mol电子,消耗锌的物质的量为0.01mol,质量为0.65g,D正确。
4.(2017·全国卷Ⅱ)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜,电解质溶液一般为H2SO4-H2C2O4混合溶液。
下列叙述错误的是( )
A.待加工铝质工件为阳极
B.可选用不锈钢网作为阴极
C.阴极的电极反应式为Al3++3e-
Al
D.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动
【解析】选C。
题目用电解氧化法在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜,即Al的化合价要升高,失电子,发生氧化反应,因此铝为阳极,故A项正确;阴极材料的选择不会对电解有影响,因此可以选择不锈钢网,且不锈钢网的接触面积大,能提高电解效率,故B项正确;阴极应为溶液中H+得电子生成氢气,电极反应式为2H++2e―
H2↑,故C项错误;电解时,阴离子在电解池中移向阳极,故D项正确。
5.(2019·菏泽高二检测)下列有关用惰性电极电解AgNO3溶液一段时间后的说法,正确的是( )
①电解过程中阴极的质量不断增加
②电解过程中溶液的pH不断升高
③此时向溶液中加入适量的Ag2O固体可使溶液恢复电解前的状况
④电解后两极产生的气体体积比为2∶1
A.①④ B.②③ C.①③ D.②④
【解析】选C。
用惰性电极电解AgNO3溶液,总的电解反应式为4AgNO3+2H2O
4Ag+O2↑+4HNO3可知,阴极上析出Ag,阳极上放出O2,故①正确,④错误;由于生成HNO3,溶液的pH降低,②错误;要使溶液恢复电解前的状况要加入的物质应是4Ag+O2,即Ag2O,③正确。
6.(2019·东莞高二检测)电解法处理酸性含铬废水(主要含有Cr2
)时,以铁板作阴、阳极,处理过程中存在反应Cr2
+6Fe2++14H+
2Cr3++6Fe3++7H2O,最后Cr3+以Cr(OH)3形式除去。
下列说法不正确的是( )
A.阳极反应为Fe-2e-
Fe2+
B.电解过程中溶液pH不会变化
C.处理过程中有Fe(OH)3沉淀生成
D.每转移12mol电子,有1molCr2
被还原
【解析】选B。
Fe为阳极,所以阳极为金属失电子,选项A正确。
电解的阴极反应为2H++2e-
H2↑,随着氢离子浓度的减小,溶液的pH一定上升,选项B错误。
最后溶液中的Cr3+和Fe3+都会以氢氧化物的形式从溶液中沉淀除去,选项C正确。
每转移12mol电子,会生成6molFe2+,根据方程式计算出有1molCr2
被还原,选项D正确。
【补偿训练】
金属镍有广泛的用途。
粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质,可用电解法制备高纯度的镍。
电解时,下列有关叙述正确的是(已知氧化性Fe2+ ( ) A.阳极发生还原反应,其电极反应式: Ni2++2e- Ni B.电解过程中,阳极质量的减少与阴极质量的增加相等 C.电解后,电解槽底部的阳极泥中主要有Cu和Pt D.电解后,溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+和Zn2+ 【解析】选C。 根据电解原理,阳极上失去电子,化合价升高,发生氧化反应,故A错误;精炼中粗镍作阳极,根据金属活动性,金属性强的先失电子,因此阳极先是Zn-2e- Zn2+,阴极是Ni2++2e- Ni,因此电解过程中阳极减少的质量与阴极增加的质量不相等,故B错误;根据氧化性,推出Ni比Cu活泼,Ni失电子,Cu不失电子,阳极泥是Cu和Pt,故C正确;精炼时,电解液是含有Ni2+的,因此电解后金属阳离子除含有Fe2+、Zn2+外,还含有Ni2+,故D错误。 7.(2019·青岛高二检测)在水中加入等物质的量的Ag+、Pb2+、Na+、S 、N 、Cl-,该溶液放在用惰性材料做电极的电解槽中,通电片刻,则氧化产物与还原产物的质量之比为( ) A.35.5∶108B.16∶207 C.8∶1D.108∶35.5 【解析】选C。 由于Ag+与Cl-、Pb2+与S 形成沉淀,电解的是NaNO3溶液,实质是电解水。 8.(2019·枣庄高二检测)某同学设计如图装置,探究氯碱工业原理,下列说法正确的是世纪金榜导学号( ) A.石墨电极与直流电源负极相连 B.铜电极的反应式为2H++2e- H2↑ C.氢氧化钠在石墨电极附近产生,Na+向石墨电极迁移 D.用湿润KI淀粉试剂在铜电极附近检验气体,试纸变蓝色 【解析】选B。 石墨为阳极,与直流电源的正极相连,A错误;Cu为阴极,阴极上氢离子得电子生成氢气,铜电极的反应式为2H++2e- H2↑,B正确;Cu为阴极,阴极上氢离子得电子生成氢气,同时生成氢氧化钠,电解池中阳离子向阴极移动,Na+向Cu电极移动,C错误;Cu为阴极,阴极上氢离子得电子生成氢气,没有氯气生成,所以用湿润KI淀粉试剂在铜电极附近检验气体,试纸不变蓝色,D错误。 【补偿训练】 电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法,如图是电解污水的实验装置示意图,实验用污水中主要含有可被吸附的悬浮物(不导电)。 下列有关推断明显不合理的是( ) A.阴极的电极反应式为O2+4e-+2H2O 4OH- B.通电过程中烧杯内产生可以吸附悬浮物的Fe(OH)3 C.通电过程中会产生气泡,把悬浮物带到水面形成浮渣弃去 D.如果实验用污水导电性不良,可加入少量Na2SO4固体以增强导电性 【解析】选A。 A项中阴极H2O电离出的H+得电子,电极反应式为2H2O+2e- 2OH- +H2↑。 9.(2019·德州高二检测)如图所示, 为直流电源, 为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸, 为电镀槽。 接通电路(未闭合K)后发现 上的c点显红色。 为实现铁片上镀铜,接通K后,使c、d两点短路。 下列叙述不正确的是世纪金榜导学号( ) A.b为直流电源的负极 B.f极为阴极,发生还原反应 C.e极材料为铁片,f极材料为铜片 D.可选用CuSO4溶液或CuCl2溶液作电镀液 【解析】选C。 A为直流电源,B为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸,C为电镀槽,接通电路后发现B上的c点显红色,则c极为电解池阴极,d为阳极,c电极上氢离子放电生成氢气,d电极上氯离子放电生成氯气,则a是直流电源正极,b是直流电源负极,故A正确;f连接电源的负极,为阴极,发生还原反应,故B正确;在铁上镀铜,铁为阴极,则f为铁,故C错误;电解质溶液应含有铜离子,可为CuSO4溶液或CuCl2溶液,故D正确。 10.(2019·潍坊高二检测)工业上氟气可作为火箭燃料中的氧化剂。 1886年法国化学家H.Moissan通过电解氟氢化钾(KHF2)的氟化氢无水溶液第一次制得氟气。 已知: KF+HF KHF2,制备氟气的电解装置如图所示。 下列说法错误的是 ( ) A.钢电极与电源的负极相连 B.电解过程需不断补充的X是KF C.阴极室与阳极室必须隔开 D.氟氢化钾在氟化氢中可以电离 【解析】选B。 电解熔融的氟氢化钾(KHF2)和氟化氢(HF)混合物制备氟单质,氟离子在阳极失电子生成氟气,阴极上KHF2得到电子生成氢气,电极反应为2H +2e- H2↑+4F-。 根据图示,钢电极上产生氢气,发生还原反应,钢电极为阴极,与电源的负极相连,故A正确;根据题意,电解过程中会不断消耗氟氢化钾(KHF2),需不断补充的X是氟氢化钾(KHF2),故B错误;电解制氟时,为了防止氟气和氢气发生剧烈反应,引发爆炸,阴极室与阳极室必须隔开,故C正确;根据上述分析,氟氢化钾在氟化氢中可以电离出H 故D正确。 二、非选择题(本题包括2小题,共20分) 11.(10分)由于Fe(OH)2极易被氧化,所以实验室很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。 用如图所示电解装置可以制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。 两电极的材料分别为石墨和铁。 (1)a极材料应为________,电极反应式为_____________________。 (2)电解液c可以是________。 A.纯水 B.NaCl溶液 C.NaOH溶液D.CuCl2 (3)d为苯,其作用为______________。 在加入苯之前对c应作何简单处理______________。 (4)为了较短时间内看到白色沉淀,可采取的措施是______________。 A.改用稀硫酸作电解液 B.适当增大电源的电压 C.适当减小两极间的距离D.适当降低电解液的温度 【解析】 (1)用电解法制取氢氧化亚铁时,需要用铁作阳极,阳极上铁失电子发生氧化反应,所以阳极a材料应该是Fe,阳极上电极反应式为Fe-2e- Fe2+。 (2)阳极上铁失电子发生氧化反应生成亚铁离子,阴极上氢离子放电生成氢气,同时溶液中生成氢氧根离子,氢氧根离子和亚铁离子反应生成氢氧化亚铁。 纯水的导电性较差,故不选A;电解氯化钠溶液时,阴极上氢离子放电,符合条件,故选B;电解氢氧化钠溶液时,阴极上氢离子放电,符合条件,故选C;电解氯化铜溶液时,阴极上铜离子放电,不符合条件,故不选D。 (3)苯的主要作用是隔绝空气,防止生成的Fe(OH)2被氧化生成Fe(OH)3;由于Fe(OH)2极易被氧化,所以要通过加热的方式除去溶解的O2。 (4)改用稀硫酸作电解液,会使导电能力减弱,看到白色沉淀的时间变长;增大电压和减小两极板之间的距离均会使看到白色沉淀的时间缩短;降低温度也会导致导电能力减弱。 答案: (1)Fe Fe-2e- Fe2+ (2)B、C (3)隔绝空气,防止生成的Fe(OH)2被氧化生成Fe(OH)3 加热除去溶解的O2 (4)B、C 【互动探究】 (1)电解一段时间后,将电源两极与电解池反接,试写出石墨电极上的电极反应式。 提示: 电源反接后,石墨电极为阳极,溶液中的OH-放电生成O2: 4OH--4e- 2H2O +O2↑。 (2)将电源两极与电解池反接后,此时溶液中有什么现象? 提示: Fe(OH)2沉淀被阳极生成的O2氧化,可以观察到白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色。 12.(10分)(2019·佛山高二检测)如图是电化学中的基本装置图,请根据条件回答问题。 (1)若X为Cu、Y为石墨、Z为AgNO3溶液,则Y电极反应式为__________, 总反应为______________________。 (2)若X为石墨、Y为Cu、Z为AgNO3溶液,则Y电极反应式为__________, 总反应为______________________。 (3)若要利用该装置实现“铜上镀银”,则X电极材料为________,Y电极材料为________,Z的溶液为________溶液。 (4)若要利用该装置实现“精炼铜”的目的,则Y极材料为________________ ________________________。 (5)若要利用该装置实现“铁的防腐”,则铁应置于________位置。 (填“X极”或“Y极”) 【解析】 (1)该装置为电解池,Y为阳极,发生氧化反应,若X为Cu、Y为石墨、Z为AgNO3溶液,则Y电极反应式为4OH--4e- 2H2O+O2↑,总反应为4AgNO3+2H2O 4Ag↓+O2↑+4HNO3。 (2)若X为石墨、Y为Cu、Z为AgNO3溶液,则Y电极反应式为Cu-2e- Cu2+,总反应为Cu+2AgNO3 Cu(NO3)2+2Ag。 (3)若要利用该装置实现“铜上镀银”,则X电极为镀件,材料为Cu,Y电极为待镀金属,材料为Ag,Z的溶液含有镀层金属离子,Z溶液为AgNO3溶液。 (4)若要利用该装置实现“精炼铜”的目的,则Y极材料为粗铜。 (5)若要利用该装置实现“铁的防腐”,则铁应置于阴极X位置。 答案: (1)4OH--4e- 2H2O+O2↑ 4AgNO3+2H2O 4Ag↓+O2↑+4HNO3 (2)Cu-2e- Cu2+ Cu+2AgNO3 Cu(NO3)2+2Ag (3)Cu Ag AgNO3 (4)粗铜 (5)X极 (20分钟·30分) 一、选择题(本题包括3小题,每小题6分,共18分) 1.(2019·临沂高二检测)现有阳离子交换膜、阴离子交换膜、石墨电极和如图所示的电解槽。 用氯碱工业中的离子交换膜技术原理,可电解Na2SO4溶液生产NaOH溶液和H2SO4溶液。 下列说法中正确的是世纪金榜导学号( ) A.b是阳离子交换膜,允许Na+通过 B.从A口出来的是NaOH溶液 C.阴极反应式为4OH--4e- 2H2O+O2↑ D.Na2SO4溶液从G口加入 【解析】选A。 阴极生成氢气和OH-,在阴极一侧放置阳离子交换膜,只允许通过阳离子,生成NaOH,故A正确;A为阳极是氢氧根离子放电,产生的气体是氧气,同时生成氢离子,则阳极附近生成硫酸,则从A口出来的是H2SO4溶液,故B错误;阴极附近是H+放电生成氢气,反应式为2H++2e- H2↑,故C错误;NaOH在阴极附近生成,硫酸在阳极生成,则Na2SO4溶液从F口加入,故D错误。 2.(2019·西城区高二检测)用石墨电极完成下列电解实验。 实验一 实验二 装置 现象 a、d处试纸变蓝;b处变红,局部褪色;c处无明显变化 两个石墨电极附近有气泡产生;n处有气泡产生;…… 下列对实验现象的解释或推测不合理的是( ) 世纪金榜导学号 A.a、d处: 2H2O+2e- H2↑+2OH- B.b处: 2Cl--2e- Cl2↑ C.c处发生了反应: Fe-2e- Fe2+ D.根据实验一的原理,实验二中m处能析出铜 【解析】选B。 a、d处试纸变蓝,说明溶液显碱性,是溶液中的氢离子得到电子生成氢气,氢氧根离子剩余造成的,故A正确;b处变红,局部褪色,说明是溶液中的氢氧根和氯离子同时放电,分别产生氧气和氯气,氢离子浓度增大,酸性增强,氯气与水反应生成的次氯酸具有漂白性,故B错误;c处为阳极,铁失去电子生成亚铁离子,故C正确;实验一中a、c形成电解池,d、b形成电解池,所以实验二中相当于形成三个电解池(一个球两面为不同的两极),m为电解池的阴极,另一球朝m的一面为阳极(n的背面),相当于电镀,即m上有铜析出,故D项正确。 【互动探究】 (1)实验二中两石墨电极分别产生什么气体? 相同状况下二者的体积比为多少? 提示: 两石墨电极分别为阴极和阳极,其中阴极发生2H++2e- H2↑,阳极发生4OH--4e- 2H2O+O2↑,由于在同一电路中,因此通过的电子的量相同,所以二者的体积比为2∶1。 (2)写出m、n处的电极反应式。 提示: m、n均为阴极,n处的电极反应为2H++2e- H2↑,m处的电极反应为Cu2++2e- Cu。 3.(2019·哈尔滨高二检测)如下图所示,a、b是石墨电极,通电一段时间后,b极附近溶液显红色。 下列说法正确的是世纪金榜导学号( ) A.X极是电源负极,Y极是电源正极 B.Cu电极上增重6.4g时,b极产生1.12L(标准状况)气体 C.电解过程中CuSO4溶液的pH逐渐增大 D.a极的电极反应式为2Cl--2e- Cl2↑ 【解析】选D。 a、b是石墨电极,通电一段时间后,b极附近溶液显红色,依据电解质溶液为氯化钠的酚酞溶液,判断b电极是阴极,Y为电源负极,X为电源正极,故A错误;6.4g的铜的物质的量是0.1mol,转移电子0.2mol,生成氢气0.1mol,体积为2.24L(标准状况),故B错误;电解过程中CuSO4溶液中的氢氧根离子在阳极Pt电极失电子生成氧气,溶液中铜离子在Cu电极得到电子析出铜,溶液中氢离子浓度增大,溶液的pH逐渐减小,故C错误;a电极是氯离子失电子发生的氧化反应,电极反应为2Cl--2e- Cl2↑,故D正确。 【方法规律】分析电解过程的思维模型: 1.首先判断阴阳极,分析阳极材料是惰性电极还是活性电极。 2.再分析电解质溶液的组成,找全离子并分阴阳离子两组。 3.然后排出阴阳离子的放电顺序: 阴极: 阳离子放电顺序: Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+;阳极: 活泼电极>S2->I->Br->Cl->OH-。 4.电解原理的应用中包含铜的精炼,注意粗铜做阳极,纯铜做阴极,含铜离子的溶液做电解质溶液。 二、非选择题(本题包括1小题,共12分) 4.(2019·莆田高二检测)如图所示装置中,甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的KI溶液、足量的CuSO4溶液和K2SO4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32g。 据此回答下列问题: (1)电源的N端为________极。 (2)电极b上发生的电极反应式为_________________。 (3)电极f上生成的气体在标准状况下的体积是_________________。 (4)电解开始时,在甲烧杯的中央,滴几滴淀粉溶液,你能观察到的现象是______________________。 (5)电解前后溶液的pH变化情况,甲溶液________;(填“增大”“减小”或“不变”,下同)乙溶液________。 【解析】 (1)乙装置是电解CuSO4溶液,c电极质量增加,发生Cu2++2e- Cu,因此c电极为阴极,d电极为阳极,即M为负极,N为正极; (2)甲装置是电解KI溶液,b电极为阳极,因此电极反应式为2I--2e- I2;(3)丙装置电解K2SO4溶液,f电极为阳极,电极反应式为4OH--4e- O2↑+2H2O,因此有2Cu~4e-~O2↑,产生氧气的物质的量为 × =0.25mol,体积为0.25×22.4L=5.6L;(4)根据问题 (2),甲装置产生I2,碘单质能使淀粉变蓝;(5)甲溶液中电解反应式为2I-+2H2O I2+H2↑+2OH-,因此甲溶液的pH增大,乙溶液电解反应式为2Cu2++2H2O 2Cu+O2↑+4H+,c(H+)增大,pH减小。 答案: (1)正 (2)2I--2e- I2 (3)5.6L (4)溶液变蓝 (5)增大 减小 关闭Word文档返回原板块
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