高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 电解池第1课时课堂检测

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第二节　电解池第1课时　电解原理基础过关练题组一　电解池的构成与工作原理1.如下图所示装置中,属于电解池的是(　　)2.(2020安徽池州一中高二上期中)某同学为了使反应2HCl+2Ag 2AgCl+H2↑能进行,设计了下列四个实验,如图所示,你认为可行的方案是(　　)3.(2020河北石家庄六校高二上期中)如图是电解CuCl2溶液的装置,其中c、d为石墨电极。则下列有关判断正确的是(　　)A.a为负极、b为正极B.a为阳极、b为阴极C.电解过程中,d电极质量增加D.电解过程中,氯离子浓度不变题组二　酸、碱、盐溶液的电解规律4.如图为直流电源电解稀Na2SO4溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是(　　)A.a电极附近呈红色,b电极附近呈蓝色B.a电极附近呈蓝色,b电极附近呈红色C.逸出气体的体积,a电极的小于b电极的D.一电极逸出无味气体,另一电极逸出刺激性气味气体5.现用铂电极电解1 L浓度均为0.1 mol·L-1的HCl、CuSO4的混合溶液,装置如图所示,下列说法正确的是(　　)A.电解开始时阴极有H2放出B.电解开始时阳极上发生:Cu2++2e- CuC.当电路中通过的电子的物质的量超过0.1 mol时,此时阴极放电的离子发生变化D.整个电解过程中,S不参与电极反应6.用石墨作电极,在Na+、Cu2+、Cl-、S等离子中选出适当离子组成电解质,电解其溶液,写出符合条件的一种电解质的化学式:(1)当阴极放出H2,阳极放出O2时,电解质是　　　。 (2)当阴极析出金属,阳极放出O2时,电解质是　　　。 (3)当阴极放出H2,阳极放出Cl2时,电解质是　　　。 (4)通过电子的物质的量与阴极析出的金属的物质的量、阳极放出的气体的物质的量之比为4∶2∶1时,电解质是　　　　。深度解析 7.下图是一个用铂丝作电极电解稀MgSO4溶液的装置,电解液中加有中性红色指示剂,此时溶液呈红色。(指示剂的pH变色范围:6.8~8.0,酸性—红色,碱性—黄色)回答下列问题:(1)下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是　　　　(填编号)。 ①A极附近溶液由红变黄　②B极附近溶液由红变黄③A极附近溶液不变色　　④B极附近溶液不变色(2)写出A极发生的电极反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)写出B极发生的电极反应式:　　　　　　　　。 (4)电解一段时间后,切断电源,将电解液倒入烧杯内观察到的现象是　                                                              。 能力提升练题组一　电解装置分析1.(2020天津一中高二上期末,)某同学组装了如图所示的电化学装置,电极Ⅰ为Al,其他电极均为Cu,则下列说法正确的是(　　)A.电流方向:电极Ⅳ→导线→电极ⅠB.电极Ⅰ发生还原反应C.电极Ⅱ逐渐溶解D.电极Ⅲ的电极反应:Cu2++2e- Cu2.()将如图所示实验装置的K闭合,下列判断正确的是(　　)A.Cu电极上发生还原反应B.电子沿Zn→a→b→Cu路径流动C.片刻后甲中c(S)增大D.片刻后可观察到滤纸b点变红色3.(双选)(2020福建泉州高二上期末,)用电解法可提纯含有某些含氧酸根离子杂质的粗KOH溶液,其工作原理如图所示。下列有关说法错误的是(　　)A.阳极反应为4OH--4e- 2H2O+O2↑B.通电后阴极区附近溶液pH会减小C.K+通过阳离子交换膜从阴极区移向阳极区D.提纯的KOH溶液从b出口导出题组二　电解相关的计算4.(2020广西北海中学高二上期末,)为增强铝的耐腐蚀性,现以铅酸蓄电池为外电源(左池),以Al作阳极、Pb作阴极,电解稀硫酸(右池),使铝表面的氧化膜增厚。反应原理如下:原电池:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)+2H2O(l);电解池:2Al+3H2O Al2O3+3H2↑。关闭K,电解过程中,以下判断正确的是(　　)A.两池中H+均移向Pb电极B.左池每消耗3 mol Pb,右池生成2 mol Al2O3C.左池Pb电极质量增加,右池Pb电极质量不变D.左池正极反应:PbO2+4H++2e- Pb2++2H2O5.(2020河北唐山一中高二上期中,)O3是一种常见的绿色氧化剂,可由臭氧发生器(原理如图)电解稀硫酸制得。下列说法错误的是(　　)A.电极a为阴极B.电极a上的反应为O2+4H++4e- 2H2OC.电解一段时间后电极b周围溶液的pH减小D.标准状况下,当有5.6 L O2反应时,收集到O2和O3混合气体4.48 L,O3的体积分数为80%6.(2020江西南昌十中高二上期末,)Ⅰ.如图1所示,其中甲池的总反应为2CH3OH+3O2+4KOH 2K2CO3+6H2O,回答下列问题:(1)甲池燃料电池的负极反应式为　　　　　　　　　　　　　　。 (2)写出乙池中电解总反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　。 (3)甲池中消耗224 mL(标准状况下)O2,此时丙池中理论上最多产生　　　　g沉淀,此时乙池中溶液的体积为400 mL,该溶液的pH=　　　　。深度解析 Ⅱ.某同学利用甲醇燃料电池设计电解法制取漂白液或Fe(OH)2的实验装置如图2。若用于制漂白液,a为电池的　　　　极,电解质溶液最好用　　　　　　。若用于制Fe(OH)2,使用硫酸钠溶液作电解质溶液,阳极选用　　　　作电极。                答案全解全析基础过关练1.C　判断某装置是否为电解池,要以构成电解池的三个基本条件为标准:①有与直流电源相连的两个电极;②有电解质溶液或熔融态电解质;③能形成闭合回路。2.C　Ag与盐酸不反应,所以要使反应2HCl+2Ag 2AgCl+H2↑能进行,应该设计成电解池,Ag失电子发生氧化反应,Ag作阳极,氢离子得电子发生还原反应,电解质溶液中氢离子放电,则符合条件的是C。3.C　由电流方向可知,b为负极、a为正极,A错误;c为阳极,d为阴极,B错误;d为阴极,铜离子在阴极得到电子生成Cu,则d电极质量增加,C正确;氯离子在阳极失去电子,则氯离子浓度减小,D错误。4.B　a电极为阴极,H2O电离出的H+放电,促进H2O的电离平衡向右移动,c(OH-)增大,石蕊溶液变蓝色,b电极为阳极,H2O电离出的OH-放电,c(H+)增大,石蕊溶液变红色,A错误、B正确;a电极产生H2,b电极产生O2,H2的体积约是O2体积的2倍,故C、D错误。5.D　依据放电顺序阴极先放电的是Cu2+,故阴极开始析出的是Cu,A错误;阳极先放电的是Cl-,故阳极开始产生的是Cl2,B错误;开始时阴极反应为Cu2++2e- Cu,n(Cu2+)=0.1 mol,当电路中通过电子的物质的量达到0.2 mol时,Cu2+放电完毕,阴极放电离子变为H+,C错误;阴离子Cl-先放电,然后是OH-放电,在水溶液中S不参与电极反应,D正确。6.答案　(1)Na2SO4　(2)CuSO4　(3)NaCl　(4)CuSO4解析　惰性电极电解电解质溶液的类型有电解水型、电解电解质型、放氢生碱型和放氧生酸型。再根据阴、阳离子在溶液中的放电顺序判断。(1)阴极有H2生成,阳极有O2生成,实质为电解水,故电解质是活泼金属的含氧酸盐,即Na2SO4。(2)实质为放氧生酸型,即电解质为不活泼金属的含氧酸盐,即CuSO4。(3)实质为放氢生碱型,即电解质为活泼金属的无氧酸盐,即NaCl。(4)由阳极生成气体和通过电子的物质的量之比为1∶4可知,阳极产生的气体为O2,1 mol O2转移4 mol电子,析出金属与通过电子的物质的量之比为1∶2,故金属离子为+2价,即Cu2+,故为CuSO4。反思升华　判断电极产物时的注意事项(1)对阳极,首先看阳极材料是否为活性电极,若为活性电极,则阳极材料被溶解;若为惰性电极,则依据阴离子的放电顺序判断谁先放电,且注意溶液中OH-的存在。(2)对阴极,不论阴极材料是什么,均按照阳离子的放电顺序判断谁先放电,且注意溶液中H+的存在。7.答案　(1)①④(2)2H2O+2e- H2↑+2OH-、Mg2++2OH- Mg(OH)2↓(3)2H2O-4e- 4H++O2↑(4)溶液呈红色,白色沉淀溶解(或大部分溶解)解析　电解MgSO4溶液,阴极(A极)上水电离出的H+放电生成H2,同时c(OH-)增大,生成Mg(OH)2,溶液变为黄色;阳极(B极)上水电离出的OH-放电生成O2,同时c(H+)增大,生成H2SO4,溶液仍保持红色;将电解液倒入烧杯内,则Mg(OH)2与H2SO4混合,导致沉淀溶解,且溶液恢复红色。反思升华　MgSO4与Na2SO4溶液的电解既相似又相异,电极反应相同而实验现象和电解总反应不同;电解MgCl2溶液反应的离子方程式为Mg2++2Cl-+2H2O Mg(OH)2↓+H2↑+Cl2↑;电解NaBr、KI溶液的反应与电解NaCl溶液是类似的。能力提升练1.A　该装置的Ⅰ、Ⅱ是原电池的两极,Ⅰ是负极,Ⅱ是正极,Ⅲ、Ⅳ是电解池的两极,其中Ⅲ是阳极,Ⅳ是阴极,所以电流方向为电极Ⅳ→导线→电极Ⅰ,A正确;电极Ⅰ是原电池的负极,发生氧化反应,B错误;电极Ⅱ是原电池的正极,发生还原反应,有Cu析出,C错误;电极Ⅲ是阳极,发生氧化反应,电极反应是Cu-2e- Cu2+,D错误。2.A　A项,K闭合后,Zn作原电池的负极,Cu作原电池的正极,Cu电极上发生还原反应;B项,电子流向是由负极到正极,但a→b这一环节是溶液中的离子导电,电子并没沿此路径流动;C项,S浓度基本保持不变,只是盐桥中的Cl-和K+分别向甲、乙两烧杯中移动;D项,滤纸a点是阴极,H+放电,溶液中OH-浓度增大,显碱性,滤纸a点变红色。3.BC　电解除杂过程相当于电解水,阳极反应为4OH--4e- 2H2O+O2↑,A正确;电解时,阴极反应为4H++4e- 2H2↑,氢离子浓度减小,溶液的pH增大,B错误;K+通过阳离子交换膜从阳极区移向阴极区,C错误;在阴极附近产生氢氧根离子,钾离子向阴极移动,所以除去杂质后氢氧化钾溶液从b出口导出,D正确。4.C　左池是原电池,其中Pb是负极失去电子,PbO2是正极,溶液中的H+向正极移动,即向PbO2极移动;右池是电解池,其中Al是阳极,Pb是阴极,电解质溶液是稀硫酸,溶液中的H+向阴极移动,即向Pb极移动,A错误。每消耗3 mol Pb,即转移6 mol电子,2Al~Al2O3~6 mol电子,根据得失电子守恒可知,生成1 mol Al2O3,B错误。原电池中铅作负极,负极上铅失电子和硫酸根离子反应生成难溶性的硫酸铅,所以质量增加,在电解池中,Pb是阴极,阴极上氢离子得电子生成氢气,所以铅电极质量不变,C正确。原电池正极上二氧化铅得电子生成硫酸铅,电极反应式为PbO2+4H++2e-+S PbSO4+2H2O,D错误。5.D　该电解池中,电极b上生成臭氧和氧气,则为阳极,电极a为阴极,A正确;电极a上氧气得电子发生还原反应,电解质溶液呈酸性,所以电极反应式为O2+4e-+4H+ 2H2O,B正确;电极b上氢氧根离子失去电子生成氧气、臭氧的混合气体发生氧化反应,所以电解一段时间后电极b周围溶液的pH减小,C正确;标准状况下,当有5.6 L O2反应时,电极a上转移电子为 mol×4=1 mol,电极b上收集到O2和O3的混合气体4.48 L即0.2 mol,设臭氧为x mol,则电极b上收集到的氧气为(0.2-x) mol,根据得失电子数相等得1=6x+4×(0.2-x),x=0.1,所以O3的体积分数为×100%=50%,D错误。6.答案　Ⅰ.(1)CH3OH-6e-+8OH- C+6H2O(2)2CuSO4+2H2O 2Cu+2H2SO4+O2↑　(3)1.16　1Ⅱ.负　饱和食盐水　铁(Fe)解析　Ⅰ.(1)甲醇燃料电池中,甲醇在负极发生氧化反应,在碱性环境下变为碳酸根离子,由此书写电极反应式。(2)乙池为电解池,石墨作阳极,银作阴极,电解足量CuSO4溶液的化学方程式为2CuSO4+2H2O 2Cu+2H2SO4+O2↑。(3)丙池中用惰性电极电解氯化镁溶液,总反应为MgCl2+2H2O Mg(OH)2↓+Cl2↑+H2↑。甲池为原电池,总反应为2CH3OH+3O2+4KOH 2K2CO3+6H2O,根据串联电路转移电子数相等可知:12e-~6Mg(OH)2,12e-~3O2,消耗0.01 mol O2最终产生Mg(OH)2 0.02 mol,质量为0.02 mol×58 g/mol=1.16 g;乙池总反应为2CuSO4+2H2O 2Cu+2H2SO4+O2↑,甲池转移电子为0.04 mol,根据关系式4e-~2H2SO4求出溶液中硫酸的浓度,从而求出溶液中的氢离子的浓度。Ⅱ.用惰性电极电解饱和食盐水,阳极产生氯气,阴极产生氢气,同时生成氢氧化钠溶液,氯气与氢氧化钠溶液反应生成次氯酸钠和氯化钠,所以a为电池的负极,A处生成氢氧化钠溶液,B处产生氯气,直接反应得到漂白液;要产生Fe(OH)2,硫酸钠溶液作电解质溶液,阳极材料为铁,失电子变为亚铁离子。规律方法　电化学综合计算的三种常用方法(1)根据总反应式计算先写出电极反应式,再写出总反应式,最后根据总反应式列出比例式计算。(2)根据电子守恒计算①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算,其依据是电路中转移的电子数相等。②用于混合溶液中电解的分阶段计算。(3)根据关系式计算根据得失电子守恒定律建立起已知量与未知量之间的桥梁,构建计算所需的关系式。