高中化学苏教版 (2019)选择性必修1第二单元 化学能与电能的转化第3课时一课一练

这是一份高中化学苏教版 (2019)选择性必修1第二单元 化学能与电能的转化第3课时一课一练，共21页。试卷主要包含了下列关于电解的说法正确的是，金属镍有广泛的用途，关于下列装置的说法正确的是等内容，欢迎下载使用。


第3课时　电解池的工作原理及应用
基础过关练
　　　　　　 　　　　　 　　　　　
题组一　电解池的工作原理
1.下列关于电解的说法正确的是 (　　)
①电解过程将电能转变成化学能
②电解过程将化学能转变成电能
③电解质溶液导电是化学变化,金属导电是物理变化
④某些不能自发进行的氧化还原反应,通过电解可以实现
⑤任何水溶液电解时,必将导致氧化还原反应
A.②③④　　　　　　　　B.①②③④
C.①②④　　　　　　　　D.①③④⑤
2.如图是电解熔融NaCl制备金属钠的装置示意图,下列有关判断正确的是 (　　)

A.通过该装置可以将化学能转变为电能
B.石墨电极为正极
C.Na+在铁电极上得到电子被还原为金属钠
D.装置中两个电极互换不能形成电解池
3.某同学将电解池工作时电子、离子移动方向及电极种类等信息表示在下图中,下列有关分析完全正确的是 (　　)

选项
A
B
C
D
a电极
阳极
阴极
阳极
阴极
d电极
正极
正极
负极
负极
Q离子
阳离子
阳离子
阴离子
阴离子
4.(2020浙江诸暨中学高二上阶段性考试)图中X为电源,Y为浸透饱和食盐水和酚酞溶液的滤纸,滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液,通电后Y中央的紫红色色斑向d端扩散。下列判断正确的是 (　　)

A.滤纸上c点附近会变红色
B.Cu电极质量减小,Pt电极质量增大
C.烧杯中溶液的pH先减小,后增大
D.烧杯溶液中SO42-向Cu电极定向移动
题组二　电解规律及电极反应式的书写
5.(2020江苏常州礼嘉中学高二上期中)用石墨作为电极电解CuCl2和KCl混合溶液,电解初期阴极和阳极分别析出的物质是 (　　)
A.H2、Cl2　　　　　　　　B.Cu、Cl2
C.H2、O2　　　　　　　　D.Cu、O2
6.如图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置,通电后在石墨电极a和b附近分别滴加几滴石蕊溶液。下列实验现象正确的是 (　　)

A.逸出气体的体积,a电极的小于b电极的
B.一电极逸出无味气体,另一电极逸出刺激性气味气体
C.a电极附近溶液呈红色,b电极附近溶液呈蓝色
D.a电极附近溶液呈蓝色,b电极附近溶液呈红色
7.用惰性电极电解下列溶液一段时间后再加入一定量的某种物质(括号内物质),能够使溶液恢复到原来的成分和浓度的是 (　　)
A.AgNO3(AgNO3)　　　　　　　　B.NaOH(NaOH)
C.KCl(KCl)　　　　　　　　D.CuSO4(CuO)
题组三　电解原理的应用
8.(2020江西高安中学高二下期中)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。下列叙述正确的是(已知:氧化性Fe2+ A.电解后,电解槽底部的阳极泥中只有金属Pt
B.电解过程中,电解质溶液的质量可能保持不变
C.电解后,溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+和Zn2+
D.阳极发生氧化反应,其电极反应式:Ni2++2e- Ni
9.(2020北京师范大学附属中学高二上期末)关于下列装置的说法正确的是 (　　)

A.装置①中Cu为正极,电极上有大量气泡产生
B.装置①中e-的移动方向:Zn→导线→Cu→盐桥→Zn
C.若装置②用于铁棒镀铜,则N极为铜棒
D.若装置②用于电解精炼铜,则电解前后溶液中的Cu2+浓度保持不变
10.(2020浙江嘉兴高二下期末)下图为电解精炼银的示意图,电解过程中b电极有少量红棕色气体生成。下列说法不正确的是 (　　)

A.a电极是含杂质的粗银
B.溶液中NO3-移向a电极
C.b电极的电极反应式为2H++2e- H2↑
D.若b电极增重10.8 g,则导线中通过电子的物质的量大于0.1 mol
11.(2020山东聊城高二上期末)如图是用两个石墨作为电极,电解饱和Na2SO4溶液的装置,U形管内的电解液中事先加有酚酞指示剂。回答下列问题。

(1)根据图示中倒扣试管内的液面高度,判断直流电源左端为　　　　极,Na+通过阳离子交换膜移动的方向为　　　　(填“左→右”或“右→左”)。 
(2)电解过程中,有关电极附近溶液颜色变化中正确的是　　　　(填序号)。 
①A侧溶液由无色变为红色
②B侧溶液由无色变为红色
③A侧溶液不变色
④B侧溶液不变色
(3)写出B侧发生的电极反应:　　　　　　　　　　　　。 
(4)检验b管中气体的方法及现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
题组四　电解相关计算
12.(2020河南郑州二中高二上月考)以铁为阳极、铜为阴极对足量的NaOH溶液进行电解。一段时间后得到2 mol Fe(OH)3沉淀,此过程中共消耗水的物质的量为　 (　　)
A.2 mol　　　　　　　　B.3mol　　　　
C.4 mol　　　　　　　　D.5 mol
13.(2020湖南、湖北八市十二校高三上调研联考)500 mL NaNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO3-)=6 mol/L,用石墨作为电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到气体22.4 L(标准状况下),假定电解后溶液体积仍为500 mL。下列说法正确的是 (　　)
A.原混合溶液中c(Na+)=6 mol/L
B.电解后溶液中c(H+)=4 mol/L
C.上述电解过程中共转移8 mol电子
D.电解后得到的Cu的物质的量为2 mol
14.用铂电极电解由等物质的量的K2SO4、NaCl、Ba(NO3)2、AgNO3组成的混合溶液,一段时间后,在两个电极区析出的氧化产物与还原产物的质量之比为　 (　　)
A.35.5∶108　　　　　　　　B.108∶35.5
C.8∶1　　　　　　　　D.1∶2
15.(2020浙江诸暨中学高二上阶段性考试)用石墨电极电解铬酸钠(Na2CrO4)溶液,可制取重铬酸钠(Na2Cr2O7)(已知:2CrO42-+2H+ Cr2O72-+H2O),装置如图所示,试回答下列问题。

(1)电极b连接电源的　　　(填“正”或“负”)极,b极发生的电极反应:　　　　　　　　　　　。 
(2)电解一段时间后,测得阳极区溶液中Na+物质的量由a mol变为b mol,则理论上生成重铬酸钠的物质的量是　　　　mol。 
能力提升练
　　　　　　 　　　　　 　　　　　
题组一　电解规律及电极反应式的书写
1.(2020辽宁盘锦高级中学高二上月考,)下图是某课题组设计的一种利用电解原理制取H2O2并用来处理工业废氨水的装置。为了不影响H2O2的产量,需向废氨水中加入适量硝酸调节溶液的pH约为5。下列说法正确的是 (　　)

A.阴极的电极反应式为2H2O-4e- 4H++O2↑
B.阳极的电极反应式为O2+2H++2e- H2O2
C.处理废氨水的过程中所发生的反应为3H2O2+2NH3·H2O 8H2O+N2↑
D.工作过程中阳极附近溶液的pH逐渐增大
2.(2020北京朝阳高二下期末,)利用太阳能光伏电池电解水获得H2,工作示意图如下。下列分析不正确的是 (　　)

A.控制开关连接K1,电极1发生反应:2H2O+2e- H2↑+2OH-
B.控制开关连接K2,电极3附近溶液的pH减小
C.通过控制开关连接K1或K2,可交替得到H2和O2
D.控制开关连接K1,电极3发生反应Ni(OH)2-e-+OH- NiOOH+H2O
3.(2021福建福州八县、市一中高二上期中,)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.阳极反应式为4OH--4e- 2H2O+O2↑
B.通电后阴极区附近溶液pH会增大
C.K+通过交换膜从阴极区移向阳极区
D.从b出口导出的是较浓的KOH溶液
题组二　电解原理的应用
4.(双选)(2020山东日照高二上期末,)我国科研工作者研发了电解熔融甲硫醇钠(CH3SNa)制备杀虫剂CH3—S—S—CH3的方法,克服了常规合成法造成的污染,并大幅度提高了原料转化率。基本原理如图所示,A、B为惰性电极,CH3—S—S—CH3在A电极产生。下列说法错误的是 (　　)

A.M极为电源的正极,B极为电解池的阴极
B.A极的电极反应:2CH3S-+2e- CH3—S—S—CH3
C.装置中的离子交换膜为阳离子交换膜
D.该装置工作一段时间,右侧电极室中NaOH浓度减小
5.(双选)(2020江苏扬州高二下期中,)我国某科研团队设计了一种新型能量存储/转化装置(如图所示)。闭合K2、断开K1时,制氢并储能;断开K2、闭合K1时,供电。下列说法错误的是 (　　)

A.制氢时,溶液中K+向Pt电极移动
B.制氢时,X电极反应式为Ni(OH)2-e-+OH- NiOOH+H2O
C.供电时,Zn电极附近溶液的pH升高
D.供电时,装置中的总反应为Zn+2H2O Zn(OH)2+H2↑
6.(2020山东济南历城第二中学高二上月考,)某小组同学模拟工业上用离子交换膜法制烧碱的方法,可以设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。

(1)该电解槽的阳极反应为　　　　　　　　　　　,此时通过阴离子交换膜的离子数　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)通过阳离子交换膜的离子数。 
(2)制得的氢氧化钾溶液从出口　　　　(填“A”“B”“C”或“D”,下同)导出,制得的氧气从出口　　　　导出。 
(3)通电开始后,阴极附近溶液pH会增大,请简述原因:　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(4)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,则电池正极的电极反应为　　　　　　　　　　　　　　　　。 
题组三　电解池和原电池装置的组合应用
7.(2021江西吉安高二上期中,)由于具有超低耗电量、寿命长的特点,LED产品越来越受人们欢迎。下图是氢氧燃料电池驱动LED发光的装置。下列有关叙述正确的是 (　　)

A.a处通入氧气,b处通入氢气
B.P-型半导体连接的是电池负极
C.电池正极电极反应式为O2+2H2O+4e- 4OH-
D.该装置中只涉及两种形式的能量转化
8.(2020浙江宁波慈溪高二下期末,)如图所示,乙装置是简易84消毒液发生器,X为铁电极,Y为石墨电极。下列判断中正确的是 (　　)

A.钴(Co)的金属性比铜的强
B.工作时,SO42-向Cu电极移动
C.电子流动路径:Co电极→X→溶液→Y→Cu电极
D.转移0.2 mol e-,乙中生成0.2 mol NaClO
题组四　电化学计算
9.(2020浙江杭州西湖高级中学高二上月考,)用惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液,实验装置如图甲。电解过程中的实验数据如图乙,横坐标表示电解过程中转移电子的物质的量,纵坐标表示电解过程中产生气体的总体积(标准状况)。则下列说法不正确的是 (　　)


A.电解过程中,a电极表面先有红色物质析出,后有气泡产生
B.b电极上发生反应的方程式为4OH--4e- 2H2O+O2↑
C.曲线OP段表示H2的体积变化
D.Q点时收集到的混合气体中H2和O2体积比为1∶1
10.(2021山东滕州一中高二上月考,)如图所示,通电5 min后,电极5的质量增加2.16 g,请回答下列问题。

(1)a为电源的　　　(填“正”或“负”)极,C池是　　　　池。A池阳极的电极反应为　　　　　　　　　,C池阴极的电极反应为　　　　　　　　。 
(2)如果B槽中共收集到224 mL气体(标准状况)且溶液体积为200 mL(设电解过程中溶液体积不变),则通电前溶液中Cu2+的物质的量浓度为　　　　　。 
(3)如果A池溶液是200 mL足量的食盐水(设电解过程溶液体积不变),则通电5 min后,溶液的c(NaOH)为　　　　　　。 
(4)利用原电池工作原理测定汽车尾气中CO的浓度,其装置如图所示。该电池中O2-可以在固体介质NASICON(固溶体)内自由移动,工作时O2-的移动方向是　　　　　　(填“从a到b”或“从b到a”),负极发生的电极反应为　　　　　　　　　　　　。 



答案全解全析
基础过关练
1.D　电解过程将电能转化成化学能,①正确,②错误;电解质溶液导电时,溶液中的阴、阳离子分别向阳极和阴极移动,该过程一定发生氧化还原反应,金属的导电只是自由电子的定向移动,不存在电子得失,没有新物质产生,是一种物理过程,③正确;某些不能自发进行的氧化还原反应,通过电解可以实现,④正确;电解质溶液的导电过程就是电解过程,发生了电子的转移,一定发生了氧化还原反应,⑤正确。
2.C　该装置为电解池,可以将电能转变为化学能,A项错误;与电源正极相连的一极为阳极,B项错误;铁电极为阴极,Na+在阴极上得到电子被还原为金属钠,C项正确;装置中两个电极互换,也符合电解池的条件,D项错误。
3.B　电子由电源的负极流出,故a是阴极,d是正极,溶液中阳离子移向阴极,Q离子为阳离子,故选B。
4.A　滤纸相当于电解池,电解池中阴离子移向阳极,MnO4-为紫红色,紫红色色斑向d端扩散,说明d为阳极,则c为阴极,b为正极,a为负极。在c点H2O电离出的H+放电,会生成OH-,A项正确;Cu电极为阴极,阴离子SO42-应移向阳极Pt电极,B、D项错误;溶液pH减小,C项错误。
5.B　本题考查离子放电顺序,溶液中有Cu2+、K+、H+、Cl-及OH-五种离子,得电子能力:Cu2+>H+>K+,失电子能力:Cl->OH-,所以电解初期,阴极的电极反应式为Cu2++2e- Cu,阳极的电极反应式为2Cl--2e- Cl2↑,故选B。
6.D　电解稀Na2SO4溶液,实质是电解水,b极为阳极,电极反应式为4OH--4e- 2H2O+O2↑,a极为阴极,电极反应式为4H++4e- 2H2↑。a极逸出氢气,b极逸出氧气,氢气和氧气都是无色无味的气体,且a极产生氢气的体积是b极产生氧气体积的2倍,A、B均错误;a极上H+得电子,使a极附近溶液中c(OH-)增大,石蕊溶液变蓝色;b极上OH-放电,致使b极附近溶液中c(H+)增大,石蕊溶液变红色,C项错误,D项正确。
7.D　电解AgNO3溶液的反应式为4AgNO3+2H2O 4Ag↓+O2↑+4HNO3,所以应当加入适量Ag2O才能复原,A项不符合题意;B项,电解NaOH溶液实质是电解水,应加水,B项不符合题意;电解KCl溶液的反应式为2KCl+2H2O 2KOH+H2↑+Cl2↑,应通入适量HCl气体,C项不符合题意;电解CuSO4溶液的反应式为2CuSO4+2H2O 2Cu↓+O2↑+2H2SO4,故加CuO复原,D项符合题意。
8.B　铜和铂不失电子沉降电解池底部形成阳极泥,电解后,电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt,A项错误;电解过程中阳极失电子的有Fe、Zn、Ni,阴极析出的是镍,依据得失电子守恒,阳极质量的减少与阴极质量的增加可能相等,因此电解质溶液的质量可能保持不变,B项正确;电解后,溶液中存在的阳离子有H+、Fe2+、Zn2+、Ni2+,C项错误;阳极发生氧化反应,其电极反应式:Ni-2e- Ni2+,Fe-2e- Fe2+,Zn-2e- Zn2+,D项错误。
9.C　装置①为原电池装置,总反应为Zn+CuSO4 ZnSO4+Cu,铜为正极,电极反应为Cu2++2e- Cu,不产生气泡,A项错误;装置①为原电池装置,电子不能在盐桥中发生迁移,B项错误;装置②为电解池装置,给铁棒镀铜,则需要铜离子在阴极被还原成铜单质,铜单质在阳极生成铜离子补充电解质溶液中的铜离子,据图可知N与电源正极相连,则N为阳极,所以N为铜棒,C项正确;精炼铜时,阴极只有铜离子放电生成铜单质得到精铜,粗铜作为阳极,粗铜中含有杂质,则在阳极放电的不止有铜单质,还会有其他金属单质被氧化,所以溶液中的铜离子浓度会发生变化,D项错误。
10.C　电解精炼粗银时,粗银作为阳极,因此a电极是含杂质的粗银,A项正确;电解池中阴离子向阳极移动,即溶液中NO3-移向a电极,B项正确;b极为阴极,主要析出银,有少量红棕色气体生成,该气体为NO2,电极反应式一定不是2H++2e- H2↑,C项错误;当b电极增重10.8 g时,说明阴极析出0.1 mol Ag,根据电极反应式Ag++e- Ag,析出0.1 mol Ag导线中通过的电子为0.1 mol,b极上有少量红棕色气体生成,说明b极上还有硝酸根离子得电子被还原,则电路中通过电子的物质的量大于0.1 mol,D项正确。
11.答案　(1)负　右→左
(2)①④
(3)2H2O-4e- O2↑+4H+
(4)用拇指按住试管口,取出试管,正立后移开拇指,将带火星的木条伸入试管内,带火星的木条复燃
解析　(1)用石墨电极电解饱和Na2SO4溶液实质是电解水,根据图中倒扣试管内的液面高度可知,a试管收集的气体是氢气、b试管收集的气体是氧气,则A为阴极区、B为阳极区,阳极与电源正极相连、阴极与电源负极相连,所以直流电源左端为负极,电解时,电解质溶液中阳离子通过阳离子交换膜移向阴极区A,即Na+通过阳离子交换膜的移动方向:右→左。(2)阴极的电极反应式为2H2O+2e- H2↑+2OH-,生成的OH-使阴极区酚酞溶液变红,阳极的电极反应式为2H2O-4e- O2↑+4H+,生成H+,阳极区酚酞溶液不变色,即A侧溶液由无色变为红色、B侧溶液不变色。(3)该电解池中A为阴极区、B为阳极区,B侧中发生的电极反应为2H2O-4e- O2↑+4H+。(4)电解池中A为阴极区、B为阳极区,b管中气体为氧气,可用带火星的木条检验,操作为用拇指按住试管口,取出试管,正立后移开拇指,将带火星的木条伸入试管内,带火星的木条复燃。
12.D　阳极上的电极反应为Fe-2e- Fe2+,由Fe守恒,阳极共失去4 mol电子,再根据阴极上的电极反应:2H++2e- H2↑,由得失电子守恒可知反应的H+的物质的量为4 mol,此时消耗水4 mol。Fe2+恰好与生成的OH-结合成2 mol Fe(OH)2沉淀。由于Fe(OH)2沉淀不稳定,迅速转化成Fe(OH)3沉淀,即4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3,又消耗水1 mol,故共消耗水5 mol。
13.B　石墨作为电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到22.4 L气体(标准状况),n(O2)=22.4 L22.4 L/mol=1 mol,根据阳极反应4OH--4e- O2↑+2H2O,转移的电子为4 mol,阴极发生Cu2++2e- Cu、2H++2e- H2↑,生成1 mol氢气转移2 mol电子,因此还生成了1 mol铜。c(Cu2+)=1mol0.5 L=2 mol/L,由电荷守恒可知,原混合溶液中c(Na+)为6 mol/L-2 mol/L×2=2 mol/L,A项错误;由上述分析可知,电解过程中共转移4 mol电子,C项错误;电解后得到Cu的物质的量为1 mol,D项错误。电解后溶液中c(H+)为4mol-2mol0.5 L=4 mol/L,B项正确。
14.C　Ba2++SO42- BaSO4↓,Ag++Cl- AgCl↓,则反应后为NaNO3和KNO3的混合溶液,电解NaNO3和KNO3的混合溶液实质上是电解水,电解总反应为2H2O 2H2↑+O2↑,氧化产物为O2,还原产物为H2,则在两个电极区析出的氧化产物与还原产物的质量之比为32∶4=8∶1。
15.答案　(1)正　2H2O-4e- O2↑+4H+　(2)a-b2
解析　(1)根据2CrO42-+2H+ Cr2O72-+H2O可知,电解过程中b极区溶液中c(H+)需增大,则b极电极反应式为2H2O-4e- O2↑+4H+,因此电极a是阴极,电极b是阳极,电极b连接电源的正极。
(2)电解一段时间后,测得阳极区溶液中Na+物质的量由a mol变为b mol,则外电路中转移的电子的物质的量为(a-b)mol,阳极的电极反应为2H2O-4e- O2↑+4H+,则阳极生成的氢离子的物质的量为(a-b)mol,根据2CrO42-+2H+ Cr2O72-+H2O可知,理论上生成重铬酸钠的物质的量是a-b2 mol。
能力提升练
1.C　根据题给装置图可知,阳极的电极反应式为2H2O-4e- 4H++O2↑,阴极的电极反应式为O2+2H++2e- H2O2,A、B项错误。根据题图可知,H2O2可将NH3·H2O氧化为N2,C项正确。根据电极反应式可知,工作过程中在阳极上生成氢离子,所以阳极附近溶液的pH逐渐减小,D项错误。
2.B　当控制开关连接K1时,电极1连接电源的负极,作为阴极,电极反应式为2H2O+2e- H2↑+2OH-,A项正确;当控制开关连接K2时,电极3作为阴极,NiOOH转化为Ni(OH)2,电极反应式为NiOOH+e-+H2O Ni(OH)2+OH-,电极附近产生OH-,溶液pH增大,B项错误;当控制开关连接K1时,电极1处H2O得到电子生成H2,当控制开关连接K2时,电极2处OH-失去电子得到O2,因此通过控制开关连接K1或K2,可交替得到H2和O2,C项正确;控制开关连接K1,电极3发生反应Ni(OH)2-e-+OH- NiOOH+H2O,D项正确。
3.C　根据图示,左侧电极是阳极,阳极反应式为4OH--4e- 2H2O+O2↑;右侧电极是阴极,右侧电极反应为4H2O+4e- 4OH-+2H2↑。K+通过阳离子交换膜从阳极区移向阴极区,生成氢氧化钾,较浓的KOH溶液从b口导出,阴极区附近溶液的pH会增大,C项错误。
4.BD　由电解装置图可知,熔融甲硫醇钠在阳极失电子发生氧化反应生成CH3—S—S—CH3,电极反应式为2CH3S--2e- CH3—S—S—CH3,则A电极为电解池的阳极,与电源正极相接,所以M极为电源的正极,N极为电源的负极,B极为电解池的阴极,在B极H2O得电子发生还原反应,电极反应式为2H2O+2e- 2OH-+H2↑,电解过程中阳极区的钠离子通过离子交换膜移向阴极区。由上述分析可知,M极为电源的正极,B极为电解池的阴极,A项正确;A电极为电解池的阳极,熔融甲硫醇钠失电子发生氧化反应生成CH3—S—S—CH3,电极反应为2CH3S--2e- CH3—S—S—CH3,B项错误;电解过程中阳极区的钠离子通过离子交换膜移向阴极,所以装置中的离子交换膜为阳离子交换膜,C项正确;该装置工作一段时间右侧电极室中NaOH浓度增大,D项错误。
5.CD　闭合K2制氢时,光伏电池、电解质溶液、X电极与Pt电极构成电解池;闭合K1时,X电极、电解质溶液与Zn电极构成原电池。据题图分析,制氢时表面析出H2的Pt电极为阴极,故K+应该移向Pt电极,A项正确;制氢时,X电极作为电解池的阳极,Ni(OH)2失电子,Ni化合价升高,故电极反应式为Ni(OH)2-e-+OH- NiOOH+H2O,B项正确;供电时,Zn电极为负极,发生氧化反应并消耗OH-,其电极反应式为Zn-2e-+4OH- ZnO22-+2H2O,则Zn电极附近溶液的pH降低,C项错误;由题给信息知装置供电时,不能生成H2,D项错误。
6.答案　(1)2H2O-4e- O2↑+4H+　小于
(2)D　B
(3)通电后阴极电极反应:4H2O+4e- 4OH-+2H2↑
(4)O2+2H2O+4e- 4OH-
解析　(1)电解时,阳极上失电子发生氧化反应,电极反应为2H2O-4e- O2↑+4H+;通过阴离子交换膜的离子数小于通过阳离子交换膜的离子数。(2)氢氧化钾在阴极生成,从D口导出;氧气在阳极生成,且氧气是气体,所以从B口导出。(3)通电后阴极电极反应式为4H2O+4e- 4OH-+2H2↑。(4)燃料电池中,燃料在负极上失电子发生氧化反应,氧化剂在正极上得电子发生还原反应,该燃料电池中,氧气是氧化剂,所以氧气在正极上得电子和水反应生成氢氧根离子,电极反应式为O2+2H2O+4e- 4OH-。
7.C　由电子流向可知a为负极,b为正极,负极上发生氧化反应,通入氢气,正极上发生还原反应,通入的是氧气,A项错误;P-型半导体连接的是电池正极,B项错误;a为负极,发生的电极反应为H2-2e-+2OH- 2H2O,b为正极,发生的电极反应为O2+2H2O+4e- 4OH-,C项正确;该装置涉及的能量形式有化学能、电能和光能,D项错误。
8.A　乙装置为电解池,X极放出氢气为阴极,则与之相连的Co为负极,则Cu为正极,活泼性Co>Cu,钴(Co)的金属性比铜的强,A项正确;工作时,阴离子SO42-移向负极,即向Co电极移动,B项错误;电子不会经过电解质溶液,C项错误;电解氯化钠溶液的方程式为2NaCl+2H2O H2↑+Cl2↑+2NaOH,转移0.2 mol e-,产生0.1 mol氯气,Cl2+2NaOH NaCl+NaClO+H2O,乙中生成0.1 mol NaClO,D项错误。
9.C　电解过程中,a电极为阴极,溶液中的Cu2+得电子生成Cu,则表面先有红色物质析出,后有H+得电子生成氢气,有气泡产生,A正确;b电极为阳极,溶液中的水失电子生成氧气,电极反应式为4OH--4e- 2H2O+O2↑,B正确;曲线OP段,阳极生成氧气,阴极生成Cu,OP表示O2的体积变化,C错误;Q点时收集到的混合气体中,H2和O2标准状况下的体积均为2.24 L,体积比为1∶1,D正确。
10.答案　(1)负　电解　2Cl--2e- Cl2↑　Ag++e- Ag
(2)0.025 mol/L
(3)0.1 mol/L
(4)从b到a　CO+O2--2e- CO2
解析　(1)分析可知a为电源的负极;C池是电解池;A电解池中阳极上氯离子放电生成氯气,电极反应式为2Cl--2e- Cl2↑;C池中阴极上银离子放电析出银,电极反应式为Ag++e- Ag。(2)电极5上析出的金属为Ag,通电5 min后,电极5质量增加2.16 g,则析出的n(Ag)=2.16 g108 g/mol=0.02 mol,则转移电子的物质的量为0.02 mol,B电池中阳极上通过0.02 mol电子时生成氧气的体积=0.02mol4×22.4 L/mol=0.112 L=112 mL,B中共收集气体的体积是224 mL,所以气体中还有氢气,氢气的体积是112 mL,生成112 mL氢气转移电子的物质的量=0.112 L22.4 L/mol×2=0.01 mol,一共转移电子的物质的量是0.02 mol,所以生成铜转移电子的物质的量为0.01 mol,n(Cu)=0.01mol2=0.005 mol,c(Cu2+)=0.005mol0.2 L=0.025 mol/L。(3)A中总反应式为2NaCl+2H2O H2↑+Cl2↑+2NaOH,可知每转移2 mol电子可以生成1 mol Cl2、1 mol H2和2 mol NaOH,则转移0.02 mol电子时生成0.02 mol NaOH,所以浓度为0.02mol0.2 L=0.1 mol/L。(4)原电池中阴离子流向负极,通入CO的一极为负极,所以O2-的移动方向为从b到a;负极CO失电子结合O2-生成CO2,电极反应为CO+O2--2e- CO2。