化学选择性必修1第3节 电能转化为化学能——电解课后测评

这是一份化学选择性必修1第3节 电能转化为化学能——电解课后测评，共16页。试卷主要包含了单选题，共15小题，非选择题，共5小题等内容，欢迎下载使用。
1．下列反应的离子方程式书写正确的是
A．用少量氨水吸收二氧化硫尾气：SO2+NH3·H2O=+
B．电解氯化镁溶液：2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑
C．Fe溶于足量稀HNO3：3Fe＋8H＋＋2＝3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O
D．氢氧化钡溶液中滴入硫酸氢钠溶液至Ba2+恰好完全沉淀：Ba2++2OH-+2H++=BaSO4↓+2H2O
2．下图为氯碱工业的简易装置示意图，其中两电极均为惰性电极。下列说法正确的是
A．粗盐水中含有的少量Ca2+和Mg2+可用NaOH除去
B．适当降低阳极电解液的pH有利于Cl2逸出
C．a处得到的是浓NaOH溶液
D．若电路中通过0.2ml电子，理论上可在b处得到标准状况下1.12L气体
3．铝表面在空气中天然形成的氧化膜耐磨性和抗蚀性不够强。控制一定的条件，用如图所示的电化学氧化法，可在铝表面生成坚硬致密，耐腐蚀的氧化膜。下列有关叙述正确的是（ ）
A．阴极上有金属铝生成
B．电极A为石墨，电极B为金属铝
C．OH-在电极A上放电，有氧气生成
D．阳极的电极反应式为：2Al-6e-+3H2O═Al2O3+6H+
4．下列关于实验室制 Cl2 的认识正确的是
A．还原剂是 MnO2
B．发生氧化反应的是 Cl-
C．向含有 4 ml HCl 的浓盐酸中加入足量 MnO2 并加热，反应过程中转移电子数为 2 NA
D．收集 Cl2 宜采用向下排空气法收集
5．高温时通过以下反应制备金属铝。用铝制作的“快速放电铝离子二次电池”的原理如右图所示(EMI＋为有机阳离子)。
①Al2O3(s)＋AlCl3(g)＋3C(s)===3AlCl(g)＋3CO(g) ΔH1＝a kJ·ml－1
②3AlCl(g)===2Al(l)＋AlCl3(g) ΔH2＝b kJ·ml－1
③Al2O3(s)＋3C(s)===2Al(l)＋3CO(g) ΔH3
下列说法正确的是( )
A．ΔH3 H+，还原性：NO> OH－
B．Ag附着在阳极：Ag+ + e－=Ag
C．电解过程中溶液的酸性将逐渐减弱
D．电路中每转移1ml电子，可生成1mlAg和0.25mlO2
14．用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的吸收液用三室膜电解技术处理，原理如图所示．下列说法错误的是
A．电极a为电解池阴极
B．阳极上有反应HSO3—-2e—+H2O=SO42—+3H+发生
C．当电路中通过1ml电子的电量时，理论上将产生0.5ml H2
D．处理后可得到较浓的H2SO4和NaHSO3产品
15．如右图，在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是（ ）
A．外电路的电流方向为：X→外电路→Y
B．若两电极分别为Fe和碳棒，则X为碳棒，Y为Fe
C．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应
D．溶液中氢离子向Y极移动，硫酸根向X极移动
二、非选择题，共5小题
16．以丙烷为燃料制作新型燃料电池，电池的正极通入O2和CO2,负极通入丙烧, 电解质是熔融碳酸盐，电池总反应方程式为：C3H8+5O2 = 3CO2+4H2O。
（1）已知：2C3H8(g) + 7O2(g) = 6CO(g) + 8H2O(l) △H1
C(s) + O2(g) = CO2(g) △H2
2C(s) + O2(g) = 2CO(g) △H3
则 C3H8(g)+5O2((g) = 3CO2(g) + 4H2O(l) △H=________(用△H1、△H2、△H3表示）
（2）写出该电池正极的电极反应式：_________，电池工作时CO32－移向_________(填“正极”或“负极”）；用该电池电解1000 mL lml/L的AgNO3溶液（惰性电极），此电解池的反应方程式为_____________________________________ 。
17．二氧化硫在生产和生活中有着广泛的用途。
(1)用足量NaOH溶液吸收尾气中的SO2，反应的离子方程式为_______；吸收后的浓溶液可用图1的装置再生循环脱硫，并制得硫酸，电极a的电极反应为_______，乙是_______。
(2)可设计二氧化硫空气质子交换膜燃料电池处理尾气中的二氧化硫，原理如图2所示。其能量转化的主要形式是_______，c电极是__极，移动的离子及方向是_______。
18．SO2是主要的大气污染气体，利用化学反应原理是治理污染的重要方法。工业上用Na2SO3吸收尾气中的SO2使之转化为NaHSO3，再用SO2为原料设计的原电池电解（惰性电极）NaHSO3制取H2SO4，装置如图：
（1）图甲中A电极反应式为_____________。
（2）图甲中B与图乙________（填“C”或“D”）极相连，进行电解时图乙Z中Na＋向________（填“Y”或“W”）中移动。
（3）阳极室除生成硫酸外，还有少量的SO2和O2生成，则阳极发生的副反应的电极反应式为_______________。
19．甲烷和甲醇可以做燃料电池，具有广阔的开发和应用前景，回答下列问题。
（1）甲醇燃料电池（简称DMFC）由于结构简单、能量转化率高、对环境无污染，可作为常规能源的替代品而越来越受到关注．DMFC工作原理如图1所示：通入b气体的电极是原电池的_________极（填“正”“负”），其电极反应式为_________________。
（2）某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如图2所示。闭合K后，若每个电池甲烷用量均为0.224L（标况），且反应完全，U形管中氯化钠溶液的体积为800mL（氯化钠足量），且在电解过程中溶液体积变化忽略不计，产生的气体全部逸出，则在石墨电极a产生的气体为____________（填化学式），该气体在标况下的体积为___________。在电解后将U形管中溶液混合均匀，其pH为_______。
20．根据氧化还原反应Cu + 2Ag+ = Cu2+ + 2Ag设计一个原电池？并判断正负极、写出各电极电极反应方程和反应的类型（在方框内画出原电池装置图）____
参考答案
1．A
【详解】
A．少量氨水吸收二氧化硫尾气生成亚硫酸氢铵，反应离子方程式为SO2+NH3·H2O=+，故A项正确；
B．电解氯化镁溶液时，阳极Cl-失去电子生成Cl2，阴极H2O得到电子生成H2和OH-，OH-与Mg2+反应生成Mg(OH)2，反应总离子方程式为Mg2++2Cl-+2H2OMg(OH)2↓+Cl2↑+H2↑，故B项错误；
C．Fe溶于足量稀HNO3生成Fe(NO3)3、NO、H2O，反应离子方程式为Fe＋4H＋＋＝Fe2＋＋NO↑＋2H2O，故C项错误；
D．氢氧化钡溶液中滴入硫酸氢钠溶液至Ba2+恰好完全沉淀时，离子方程式为Ba2++OH-+H++=BaSO4↓+H2O，故D项错误；
故答案为A。
2．B
【详解】
A. 粗盐水中含有的少量Ca2+用Na2CO3溶液除去，Mg2+可用NaOH除去，故A错误；
B. 氯气能与氢氧化钠反应，所以适当降低阳极电解液的pH有利于Cl2逸出，故B正确；
C.A室是阳极室，氯离子失电子生成氯气，钠离子通过阳离子交换膜进入B室，所以 a处得到的是稀NaCl溶液，故C错误；
D. B室是阴极室，阴极反应式是2H++2e-=H2，若电路中通过0.2ml电子，理论上生成0.1ml氢气，标准状况下体积是2.24L，故D错误。
【点睛】
本题考查电解池的工作原理，掌握离子在两个电极的放电顺序是关键，明确阴阳两极的电极反应式，根据电极反应式计算生成气体的物质的量。
3．D
【解析】
根据原电池装置和题目信息可知电解总反应为：2Al+3H2OAl2O3+H2↑，则A、阴极氢离子放电，电极反应为：2H++2e-=H2↑，A错误；B、电极A与电源的正极相连，是阳极，发生失去电子的氧化反应，应是为Al，B错误；C、电解质为硫酸溶液，氢氧根离子不可能参加反应，阳极反应为：2Al-6e-+3H2O＝AL2O3+6H+，C错误；D、阳极反应为：2Al-6e-+3H2O＝AL2O3+6H+，D正确；答案选D。
4．B
【分析】
实验室利用MnO2与浓盐酸在加热条件下反应制取Cl2，反应的化学方程式为MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O。
【详解】
A．MnO2中的Mn元素由+4价转化为+2价，所以MnO2是氧化剂，A不正确；
B．在反应中，Cl-有部分由-1价升高到0价，所以做还原剂，发生氧化反应，B正确；
C．因为稀盐酸与MnO2不反应，所以向含有 4 ml HCl 的浓盐酸中加入足量 MnO2 并加热，生成Cl2的物质的量小于1ml，反应过程中转移电子数小于2 NA，C不正确；
D．因为Cl2的相对分子质量比空气大且能溶于水，所以收集 Cl2 宜采用向上排空气法收集，D不正确；
故选B。
5．D
【解析】A.根据盖斯定律：①+②=③，因此ΔH3=(a+b) kJ·ml－1，由于①和②不能确定是放热还是吸热，所以ΔH3无法确定，A错误；B. 根据盖斯定律：①+②=③，因此Al2O3(s)＋3C(s)===2Al(l)＋3CO(g) ΔH3＝(a+b) kJ·ml－1，B错误；C. 石墨电极在原电池时作正极发生还原反应，则充电时应该与外接电源的正极相连发生氧化反应，C错误；D.放电时铝为负极,被氧化生成Al2Cl7－，负极反应方程式为Al－3e－＋7AlCl4-===4 Al2Cl7－，D正确；答案选D.
点睛：放电时铝为负极被氧化，其逆过程就是充电时为阴极被还原，石墨电极为正极发生还原反应，其逆过程就是充电时作阳极发生氧化反应。
6．B
【详解】
①氢氧电池中，碱性条件下，氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为：O2+2H2O+4e- =4OH-，故错误；
②氢氧电池中，碱性条件下，氢气在负极失去电子发生氧化反应生成水，电极反应式为：2H2+4OH- - 4e- = 4H2O，故正确；
③电池工作时，正极的电极反应式为O2+2H2O+4e- =4OH-，放电有氢氧根离子生成，则正极区pH升高，负极的电极反应式为2H2+4OH- - 4e- = 4H2O，放电有氢氧根离子消耗，则负极区pH下降，故正确；
④电池工作时溶液中的阳离子移向正极，阴离子移向负极，故错误；
②③正确，故选B。
7．D
【分析】
该装置是原电池，负极上的物质失电子发生氧化反应，正极上的物质得电子发生还原反应，原电池放电时，电解质溶液中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动．
【详解】
A．通入氧气的电极上，氧气得电子发生还原反应，通入氧气的电极是正极，故A错误；
B．通入氧气的电极是正极，正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，电极反应式为：O2+4e－+4H＋=2H2O，故B错误；
C．原电池放电时，氢离子向正极移动，故C错误；
D．负极上，二氧化硫失电子和水反应生成硫酸，负极电极反应式为：2SO2-4e－+4H2O=2SO42－+8H＋，故D正确；
故选D。
8．D
【详解】
A．电解质溶液通过离子移动导电，电解质溶液中没有电子移动，故A错误；
B．若为粗铜，为精铜，电解质溶液是硫酸铜，该装置为电解法精炼铜，溶液中略减小，故B错误；
C．若、均为石墨电极，电解方程式是，则通电一段时间后，溶液减小，故C错误；
D．根据电子守恒，阴极、阳极转移电子数一定相等，若为粗铜，为精铜，则、两极转移的电子数相等，故D正确；
选D。
9．D
【详解】
A． Fe直接与HCl发生化学反应，可行，A正确；
B． Fe、Ag、HCl形成原电池，铁做负极，失电子，溶液当中的H＋得在正极得电子生成氢气，可行，B正确；
C． Fe做电解池的阳极，铁失电子，生成Fe2＋，Ag做电解池的阴极，溶液当中的H＋得在阴极得电子生成氢气，可行，C正确；
D． 不可行，铁做电解池的阴极，电极本身不反应，不会得到Fe2＋，D错误。
故答案为D。
10．D
【详解】
A．氯化钙溶液中通入二氧化碳，二者不发生反应，故A错误；
B．用石墨作电极电解AlCl3溶液生成氢氧化铝、氢气和氯气，离子方程式：2Al3++6Cl-+6H2O2Al(OH)3↓+3H2↑+3Cl2↑，故B错误；
C．Ca(ClO)2溶液中通过量的SO2气体，二者发生氧化还原反应，正确的离子方程式为：Ca2++2ClO-+2H2O+2SO2═CaSO4↓+SO+4H++2Cl-，故C错误；
D．稀H2SO4和Na2S2O3溶液混合反应生成硫酸钠、SO2、S和H2O，离子方程式为：S2O＋2H＋=SO2↑＋S↓＋H2O，故D正确；
答案选D。
11．B
【解析】
A. 根据溶液中氢离子的移动方向可知，b电极为阴极，a电极为阳极，故A错误；B. 阳极发生氧化反应，电极反应式为CH3CHO-2e-+H2O=CH3COOH+2H+，故B正确；C. 阴极发生还原反应，电极反应式为2H++2e-=H2↑，设电解时溶液体积不变，则阴极区Na2SO4的物质的量不变，故C错误；D. 电解过程中，M 池中a为阳极，电极反应式为CH3CHO-2e-+H2O=CH3COOH+2H+，溶液的pH 减小，故D错误；故选B。
12．D
【详解】
从图中判断，阴极为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，阳极为2H2O - 4e−=O2↑+ 4H+；电解过程中，Na+向阴极移动，R2-向阳极移动。
A. 由以上分析可知，A为阳离子交换膜，B为阴离子交换膜，A错误；
B. 没有指明温度与压强，不能将22.4 L转化为物质的量，B错误；
C. 阳极反应为2H2O - 4e−=O2↑+ 4H+，C错误；
D. 若用铅蓄电池作电源，当生成1 ml RH2时，转移电子2ml，电源负极反应为Pb-2e-+SO42-=PbSO4，按电子守恒可得，负极增重1ml×96g/ml= 96 g，D正确。
故选D。
13．D
【详解】
A. 根据放电顺序可知，氧化性：Ag+ > H+，还原性：OH－> NO ，A错误；
B. Ag附着在阴极，阴极上发生还原反应：Ag+ + e－=Ag，B错误；
C. 电解过程中阳极上氢氧根离子不断发生氧化反应生成氧气，阳极附近水的电离平衡被破坏，氢离子浓度增大，溶液的酸性将逐渐增强，C错误；
D. 根据电子转移守恒4Ag~O2~4e-可知，电路中每转移1ml电子，可生成1mlAg和0.25mlO2，D正确；
答案为D。
14．D
【详解】
A.从图中箭标方向“Na+→电极a”，则a为阴极，与题意不符，A错误；
B.电极b为阳极，发生氧化反应，根据图像“HSO3-和SO42-”向b移动，则b电极反应式HSO3-–2e-＋H2O＝SO42-＋3H+，与题意不符，B错误；
C.电极a发生还原反应，a为阴极，故a电极反应式为2H++2e–＝H2↑，通过1ml电子时，会有0.5mlH2生成，与题意不符，C错误；
D.根据图像可知，b极可得到较浓的硫酸，a极得到亚硫酸钠，符合题意，D正确；
答案为D。
15．D
【详解】
A.根据图片知该装置是原电池,外电路中电子从X电极流向Y电极,电流的流向与此相反,即Y→外电路→X,选项A错误；
B.原电池中较活泼的金属作负极,较不活泼的金属或导电的非金属作正极,若两电极分别为Fe和碳棒,则Y为碳棒,X为Fe,选项B错误；
C.X是负极,负极上发生氧化反应；Y是正极,正极上发生还原反应,选项C错误；
D.原电池工作时,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动, 选项D正确；
答案选D。
16．l/2△H1-3/2△H3+3△H2O2+2CO2+4e－CO32－负极4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3
【解析】
(1)已知：①2C3H8(g) + 7O2(g) = 6CO(g) + 8H2O(l) △H1 ，②C(s) + O2(g) = CO2(g) △H2 ，③2C(s) + O2(g) = 2CO(g) △H3，根据盖斯定律，将①×-③×+②×3得： C3H8(g)+5O2((g) = 3CO2(g) + 4H2O(l) △H= △H1-△H3+3△H2，故答案为：△H1-△H3+3△H2；
(2)在丙烷燃料电池中，负极上是燃料丙烷发生失电子的氧化反应，正极上是氧气得到电子方式还原反应，结合二氧化碳生成CO32－，电池工作时CO32－移向负极，用惰性电极电解AgNO3溶液，阳极发生4OH--4e-=2H2O+O2↑，阴极发生4Ag++4e-=4Ag，所以电解总方程：4AgNO3+2H2O4Ag↓+4HNO3+O2↑，故答案为：O2+2CO2+4e－=CO32－；负极；4AgNO3+2H2O4Ag+4HNO3+O2↑。
17．SO2+2OH-=+H2O 2H2O+2e-= H2↑+2OH-(或2H++2e-=H2↑) 浓度较大的H2SO4溶液 化学能转化成电能 负 H+由c电极通过质子交换膜向d电极移动
【详解】
(1)用足量NaOH溶液吸收尾气中的SO2，反应生成亚硫酸钠，反应的离子方程式为SO2+2OH-=SO32-+H2O；吸收后的浓溶液可再生循环脱硫，并制得硫酸，根据图示，电极a为阴极，溶液中的氢离子放电发生还原反应，电极反应为2H2O+2e-= H2↑+2OH-(或2H++2e-=H2↑)，电极b为阳极，SO32-在阳极发生氧化反应生成硫酸，因此乙是浓度较大的H2SO4溶液，故答案为SO2+2OH-=SO32-+H2O；2H2O+2e-= H2↑+2OH-(或2H++2e-=H2↑)；浓度较大的H2SO4溶液；
(2)二氧化硫空气质子交换膜燃料电池属于原电池，原电池的能量转化是化学能转化成电能，二氧化硫为燃料，在负极上发生氧化反应，通入空气的电极为正极，因此c电极是负极，溶液中的氢离子由c电极通过质子交换膜向d电极移动，故答案为化学能转化成电能；负；H+由c电极通过质子交换膜向d电极移动。
18．SO2＋2H2O－2e－=4H＋＋ D Y 4OH--4e-=2H2O＋O2↑
【分析】
（1）图甲是原电池，SO2通入A极，失去电子：SO2＋2H2O－2e－=4H＋＋SO42-，A极为负极。氧气通入B极，得到电子：O2+4e-+4H+=2H2O，B极为正极，总反应为2SO2+2H2O+O2=2H2SO4，入口是稀硫酸，出口是较浓的硫酸。
（2）图乙是电解池，C是阴极，水电离的H+放电，发生反应：2H++2e-=H2↑，OH-和HSO3-反应生成SO32-，中间室的Na+通过交换膜进入阴极室，从阴极室流出Na2SO3溶液；D是阳极，从中间室通过离子交换膜进来的HSO3-在阳极上失去电子：HSO3-－2e－+H2O=SO42-＋3H＋，同时也会有水电离的氢氧根离子放电生成氧气。
【详解】
（1）从题目信息可知，二氧化硫反应生成硫酸，所以二氧化硫作负极，失去电子和水结合生成硫酸，电极反应式为SO2＋2H2O－2e－=4H＋＋SO42-。
（2）图甲中A为负极，B为正极，因为图乙中C极附近加入亚硫酸氢钠得到亚硫酸钠，说明C极有OH-生成，所以C极是阴极，H+得电子生成氢气，所以连接电源的负极，即C连接A，所以B连接D；进行电解时图乙Z中钠离子向阴极移动，即向Y中移动。故答案为：D；Y。
（3）右侧为阳极室，在阳极，亚硫酸氢根失去电子，生成硫酸：HSO3-－2e－+H2O=SO42-＋3H＋。在阳极，还有少量的水电离的氢氧根离子失去电子生成氧气：4OH--4e-=2H2O＋O2↑，以及亚硫酸氢根和溶液中的H+生成二氧化硫：HSO3-+H+=H2O+ SO2↑。故答案为：4OH--4e-=2H2O＋O2↑。
19．正 O2+4H+ + 4e－＝2H2O Cl2 0.896L 13
【详解】
（1）由电子流动的方向可知，a为负极，b为正极，所以通入b气体的电极是原电池的正极。正极通入O2，O2得电子后，生成的O2-与溶液中的H+结合成H2O，其电极反应式为O2+4H+ + 4e－＝2H2O；
（2）若每个电池甲烷用量均为0.224L（标况），即CH4为0.01ml，CH4中的C由-4价升高到+4价，所以1mlCH4失去8mle-，共失电子0.08ml。石墨电极a与电源的正极相连，则其为阳极，产生的气体为Cl2，物质的量是0.08ml÷2＝0.04ml，在标况下的体积是0.04ml×22.4L/ml＝0.896L；根据方程式2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑可知生成氢氧化钠是0.08ml，则c(OH-)=，c(H+)=10-13ml/L，pH=13。
【点睛】
两电池串联，线路中通过电子的物质的量不变，电压为两电池的电压之和。解题时我们易犯的错误是，将两电池产生的电子的物质的量加和，得到线路中通过电子的物质的量。
20．，负极反应式：Cu-2e-=Cu2+ 氧化反应；正极反应式：Ag++e-=Ag 还原反应；
【分析】
根据电池反应式知，铜失去电子发生氧化反应，则铜作负极，银离子得电子发生还原反应，则含有银离子的盐溶液为电解质溶液，活泼性比铜差的金属或石墨为正极，电子从负极铜沿导线流向正极碳。
【详解】
（1）根据反应方程式知，铜失去电子发生氧化反应、银离子得电子发生还原反应，选铜、碳作电极材料，硝酸银溶液作电解质溶液，电子从负极流向正极，电子流向如图箭头所示，该装置图为：；负极是铜失电子发生氧化反应，负极反应式是Cu-2e-=Cu2+；正极是银离子得电子发生还原反应生成单质银，正极反应式是Ag++e-=Ag。
【点睛】
本题考查原电池的设计及工作原理，注意电极反应式的书写方法，牢固掌握原电池中正负极的判断，活泼金属一般为负极、活泼性差的电极为正极。