电解池练习鲁科版高中化学一轮复习(配有课件)

课时2电能转化为化学能——电解(时间：45分钟分值：100分)一、选择题(本题共7个小题，每题6分，共42分，每个小题只有一个选项符合题意。)1．化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语中，正确的是()。A．用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑B．氢氧燃料电池的负极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－C．粗铜精炼时，与电源正极相连的是纯铜，阳极反应式为Cu－2e－===Cu2＋D．钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式：Fe－2e－===Fe2＋解析电池的负极发生的是氧化反应，B不对；粗铜精炼时，纯铜应该连接电源的负极，C错；钢铁发生电化学腐蚀时，铁为负极，D错。答案A2．(2014·中山模拟)下图是两套电能与化学能相互转化的装置。对此两套装置的分析正确的是()。A．图1装置中的铁电极发生还原反应B．图2装置反应一段时间后溶液的pH会降低C．两装置中石墨电极上所产生的气体都是H2D．两装置都可用于防止铁被腐蚀解析图1是原电池，铁发生氧化反应，故A、D错；图2是电解池，被电解的物质是水，硫酸浓度增大，pH下降，B正确；图2中石墨电极是阳极，电极上有O2生成，C错误。答案B3．(2013·大连测试)用惰性电极实现如下电解过程，下列说法正确的是()。A．电解稀硫酸溶液实质上是电解水，故溶液pH不变B．电解稀氢氧化钠溶液要消耗OH－，故溶液pH减小C．电解硫酸钠溶液，在阴极上发生反应：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑D．电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1解析电解稀硫酸实质上是电解水，硫酸的物质的量不变，但溶液体积减小，浓度增大，故溶液pH减小，A错误。电解稀NaOH溶液，阳极消耗OH－，阴极消耗H＋，实质上是电解水，NaOH溶液浓度增大，故溶液的pH增大，B错误。电解Na2SO4溶液时，在阳极上发生反应4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，在阴极上发生反应2H＋＋2e－===H2↑，C错误。电解CuCl2溶液时，阴极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，阳极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，故产物Cu和Cl2的物质的量之比为1∶1。答案D4．某同学设计了一种利用电解法制取Fe(OH)2的实验装置(如图)，通电后，溶液中产生白色沉淀，且较长时间不变色。下列说法中正确的是()。A．电源中a一定为负极，b一定为正极B．可以用NaCl作为电解质，但不能用Na2SO4C．A、B两端都必须用铁作电极D．阴极上发生的反应是：2H＋＋2e－===H2↑解析利用电解法制备Fe(OH)2，由于Fe(OH)2极易被氧化，故可利用电解过程中生成的H2排出装置中的O2，使反应在H2环境中发生，故B电极上必须是H＋放电，B极为阴极，b为电源负极，A错误、D正确；电解液可以为NaOH、NaCl、Na2SO4溶液等，故B错误；阳极为铁电极，阴极可为铁电极，也可为其他电极，C错误。答案D5．关于下列各装置图的叙述不正确的是()。A．用图①装置精炼铜，a极为粗铜，电解质溶液为CuSO4溶液B．图②装置的盐桥中KCl的Cl－移向乙烧杯C．图③装置中钢闸门可与外接电源的负极相连受到保护D．图④两个装置中通过导线的电子数相同时，消耗负极材料的物质的量不同解析A项正确，由电流方向判断a极为阳极，可使粗铜溶解；B项错误，图②装置中的甲烧杯中锌作负极，溶液中不断增加Zn2＋，盐桥中KCl的Cl－移向甲烧杯；C项正确，因为钢闸门与外接电源的负极相连作阴极受到了保护；图④中左、右装置均为原电池，左装置中的铝作负极被氧化，右装置中的锌作负极被氧化，但两种金属的氧化产物的化合价不同，当通过导线的电子数相同时，消耗负极材料的物质的量不同。答案B6．(2014·山东省齐鲁名校联合测试，13)用如图所示装置电解X溶液(含Cl－、Br－、Na＋、H＋)，a、b均为石墨电极。下列说法中错误的是()。A．原电池放电时的负极反应式是Pb－2e－＋SO2－4===PbSO4B．a为阳极，Br－先于Cl－在a极上失去电子C．电解一段时间后，b极附近溶液的pH增大D．当电解池中产生1molH2时，电路中转移4mol电子解析A项，原电池放电时负极发生氧化反应，A正确；B项，Br－还原性强于Cl－，所以在a极上Br－先失去电子，B正确；C项，电解时，b极为阴极，H＋放电，所以b极附近溶液的pH增大，C正确；D项，电解池中每产生1molH2，电路中便转移2mol电子，D错误。答案D7．(2013·天津化学，6)为增强铝的耐腐蚀性，现以铅蓄电池为外电源，以Al作阳极、Pb作阴极，电解稀硫酸，使铝表面的氧化膜增厚。反应原理如下：电池：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)＋2H2O(l)电解池：2Al＋3H2O电解,Al2O3＋3H2↑电解过程中，以下判断正确的是()。电池电解池AH＋移向Pb电极H＋移向Pb电极B每消耗3molPb生成2molAl2O3C正极：PbO2＋4H＋＋2e===Pb2＋＋2H2O－阳极：3Al＋3H2O－6e===Al2O3＋6H＋D解析在电池中阳离子移向正极PbO2，在电解池中阳离子移向阴极Pb电极，A错误；当消耗3molPb时，转移6mole－，由转移电子守恒可知生成1molAl2O3，B错误；电池正极反应应为：PbO2＋4H＋＋SO2－4＋2e－===PbSO4＋2H2O，C错误；在电池中，由于Pb电极反应为：Pb－2e－＋SO2－4===PbSO4，析出的PbSO4附在电极上，电极质量增大，而在电解池中Pb为阴极不参与电极反应，故质量不发生改变，D正确。答案D二、非选择题(本题共4个小题，共58分)8．(14分)某小组同学设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氧气、氢气、硫酸和氢氧化钾。(1)X极与电源的________(填“正”或“负”)极相连，氢气从________(填“A”、“B”、“C”或“D”)口导出。(2)离子交换膜只允许一类离子通过，则M为________(填“阴离子”或“阳离子”，下同)交换膜，N为________交换膜。(3)若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池(石墨为电极)，则电池负极的反应式为________________________。(4)若在标准状况下，制得11.2L氢气，则生成硫酸的质量是________，转移的电子数为________。解析题图中左边加入含硫酸的水，暗示左边制硫酸，即OH－在阳极发生氧化反应，使左边溶液中H＋增多，为了使溶液呈电中性，硫酸钾溶液中的SO2－4通过M交换膜向左边迁移，即M为阴离子交换膜，由此推知X为阳极，与电源正极相连，B出口产生氧气，A出口流出硫酸；同理，右侧加入含KOH的水，说明右边制备KOH溶液，H＋在Y极发生还原反应，说明Y极为阴极，与电源负极相连，右边溶液中OH－增多，硫酸钾溶液中K＋向右迁移，N为阳离子交换膜，所以C出口产生氢气，D出口流出KOH溶液。(3)若将制得的氢气和氧气在氢氧化钾溶液中构成原电池，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，负极反应式为2H2－4e－＋4OH－===4H2O。(4)n(H2)＝0.5mol，2H＋＋2e－===H2↑，得电子1mol，X极的反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，根据得失电子守恒知，生成H＋的物质的量为1mol，故生成0.5molH2SO4，m(H2SO4)＝49g。答案(1)正C(2)阴离子阳离子(3)H2－2e－＋2OH－===2H2O(4)49g6.02×1023(或NA)9．(14分)某化学研究小组以铜为电极，按右图所示的装置电解饱和食盐水，探究过程如下。实验1：接通电源30s内，阳极附近出现白色浑浊，之后变成橙黄色浑浊，此时测定溶液的pH约为10。一段时间后，试管底部聚集大量红色沉淀，溶液仍为无色。查阅资料：物质氯化铜氧化亚铜氢氧化亚铜(不稳定)氯化亚铜颜色固体呈棕色，浓溶液呈绿色，稀溶液呈蓝色红色橙黄色白色相同温度下CuCl的溶解度大于CuOH。实验2：分离出实验1中试管底部的沉淀，洗涤，分装在两支小试管中，实验操作和现象如下。序号操作现象①滴入足量稀硝酸溶液沉淀溶解，有无色气泡产生，最终得到蓝色溶液②滴入足量稀硫酸溶液仍有红色不溶物，溶液呈现蓝色请回答：(1)实验1中试管底部红色沉淀的化学式为________。(2)实验1中阳极上的电极反应式为________________________。(3)利用平衡移动的原理解释，实验1中最初生成的白色浑浊转化为橙黄色浑浊的原因是_________________________________________________。(4)实验2中①、②的离子反应方程式：①________________________，②________________________。解析(1)在实验1中，阳极铜被氧化，由现象不难判断，铜逐步转化为氯化亚铜→氢氧化亚铜→氧化亚铜，所以实验1试管底部是Cu2O。(2)实验1中阳极上的电极反应式为Cu＋Cl－－e－===CuCl(或Cu＋OH－－e－===CuOH)。(3)实验1中最初生成的白色浑浊转化为橙黄色浑浊是因为CuCl存在如下沉淀溶解平衡：CuCl(s)Cu＋(aq)＋Cl－(aq)，OH－与Cu＋结合，生成更难溶的物质，使平衡正向移动。(4)在实验2中，①中的Cu2O会被HNO3氧化，离子反应方程式为3Cu2O＋14H＋＋2NO－3===6Cu2＋＋2NO↑＋7H2O；②中的Cu2O在稀H2SO4溶液中发生歧化反应：Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O。答案(1)Cu2O(2)Cu＋Cl－－e－===CuCl(或Cu＋OH－－e－===CuOH)(3)CuCl(s)Cu＋(aq)＋Cl－(aq)，OH－与Cu＋结合，生成更难溶的物质，使平衡正向移动(4)①3Cu2O＋14H＋＋2NO－3===6Cu2＋＋2NO↑＋7H2O②Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O10．(15分)下图是一个化学过程的示意图。(1)图中甲池是________________装置(填“电解池”或“原电池”)，其中OH－移向________________极(填“CH3OH”或“O2”)。(2)写出通入CH3OH的电极的电极反应式：___________________________。(3)向乙池两电极附近滴加适量紫色石蕊试液，附近变红的电极为________极(填“A”或“B”)，并写出此电极的反应式：______________________________。(4)乙池中总反应的离子方程式：____________________________________。(5)当乙池中B(Ag)极的质量增加5.40g时，乙池的pH是________(若此时乙池中溶液的体积为500mL)；此时丙池某电极析出1.60g某金属，则丙中的某盐溶液可能是________(填序号)。A．MgSO4B．CuSO4C．NaClD．AgNO3解析(1)分析图中装置，甲池是碱性条件下的甲醇燃料电池，用于发电，甲醇所在电极作负极，O2所在电极为正极，在碱性条件下甲醇的氧化产物为CO2－3，由此写出电极反应式：CH3OH－6e－＋8OH－===CO2－3＋6H2O，原电池工作时溶液中的阴离子向负极移动。(3)碳电极(A极)与原电池装置中通入O2的电极相连，则作阳极，电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，银电极(B极)与原电池装置中通入甲醇的电极相连，则作阴极，电极反应式为Ag＋＋e－===Ag，电解过程的总反应式为4Ag＋＋2H2O=====电解4Ag＋O2↑＋4H＋，因此当向乙池两电极附近滴加适量紫色石蕊试液，附近变红的电极为A电极。(5)当乙池中B(Ag)电极的质量增加5.40g时，即析出Ag的物质的量为0.05mol，则生成H＋的物质的量为0.05mol，由此可得溶液的pH＝1。根据放电规律，本题首先排