高中化学鲁科版 (2019)选择性必修1第3节 电能转化为化学能——电解当堂检测题
展开1.某同学欲完成反应:2HCl+2Ag===2AgCl+H2↑,设计了下列四个实验,你认为可行的是( )
解析:选C 银在金属活动性顺序中位于氢之后,因此Ag不能直接与盐酸反应,可利用电解的方式使反应得以进行。根据反应关系及装置特点可知,Ag应为阳极。
2.
如图所示是电解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
解析:选C 电流从电源正极流出,因此a为电源正极,b为电源负极,则c为阳极,d为阴极;电解CuCl2溶液的电极反应为阳极(c电极):2Cl--2e-===Cl2↑,阴极(d电极):Cu2++2e-===Cu,故C项正确。
3.用铂做电极电解某种溶液,通电一段时间后,溶液的酸性增强,并且在阳极得到0.56 L气体,阴极得到1.12 L气体(两种气体均在相同条件下测定)。由此可知溶液可能是( )
A.稀盐酸 B.KNO3溶液
C.CuSO4溶液 D.稀硫酸
解析:选D 阳极与阴极产生的气体体积之比为 eq \f(0.56 L,1.12 L) = eq \f(1,2) ,相当于电解水,溶液的酸性增强说明电解了含氧酸的水溶液。
4.下列有关甲、乙、丙、丁四个图示的叙述正确的是( )
A.甲中负极反应式为2H++2e-===H2↑
B.乙中阳极反应式为Ag++e-===Ag
C.丙中H+向碳棒方向移动
D.丁中电解开始时阳极产生黄绿色气体
解析:选C 由图知,甲、丙为原电池,甲中Zn为负极,负极反应式为Zn-2e-===Zn2+,A错;丙中Fe为负极,C为正极,H+向正极移动,C对;乙、丁为电解池,乙中Ag做阳极,本身失电子,B错;丁中放电顺序:I->Cl-,开始时产生I2,D错。
5.某电解质溶液中,插入两支惰性电极通直流电一段时间后,溶液的碱性增强,则该电解质可能( )
A.H2SO4 B.NaOH
C.AgNO3 D.Na2SO4
解析:选B 电解H2SO4溶液实质是电解水:2H2O eq \(=====,\s\up7(通电)) 2H2↑+O2↑,所以电解一段时间后溶液中H2SO4浓度增大,c(H+)增大,酸性增强,A项错误;电解NaOH溶液实质是电解水:2H2O eq \(=====,\s\up7(通电)) 2H2↑+O2↑,所以电解一段时间后溶液中NaOH浓度增大,c(OH-)增大,碱性增强,B项正确;电解AgNO3溶液的反应:4AgNO3+2H2O eq \(=====,\s\up7(通电)) 4Ag+O2↑+4HNO3,电解一段时间后溶液酸性增强,C项错误;电解Na2SO4溶液实质是电解水:2H2O eq \(=====,\s\up7(通电)) 2H2↑+O2↑,Na2SO4属于强酸强碱盐,所以电解前后溶液都显中性,D项错误。
6.如图所示,两电极上发生的电极反应为a极:Cu2++2e-===Cu;b极:Fe-2e-===Fe2+。下列说法不正确的是( )
A.该装置的电解质溶液中一定含有Cu2+
B.该装置一定是将化学能转化为电能
C.a、b可能是同种电极材料
D.a极上一定发生还原反应
解析:选B 该装置既可构成原电池,也可构成电解池。当构成原电池时,a极材料是活动性比铁差的金属或石墨,b极为铁,电解质溶液中含Cu2+;当构成电解池时,a极做阴极,b极做阳极且必须是铁电极,电解液中含Cu2+。
7.如图所示,X、Y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板处有无色无味的气体放出,符合这一情况的是( )
解析:选A a极是阴极,溶液中金属元素在金属活动性顺序中处于氢元素后边;b极是阳极,电极材料必须是惰性电极或不活泼的非金属,电解质溶液中的阴离子必须是氢氧根离子或含氧酸根离子。电解硫酸铜溶液,阳极生成氧气,阴极析出铜单质,A正确;电解质溶液中的金属元素钠元素在金属活动性顺序中处于氢元素前边,阴极生成氢气,阳极生成氧气,两极都生成气体,B错误;铁是活泼金属,在阳极失电子,在b极上得不到气体,C错误;电解氯化铜溶液,阳极生成有色气体氯气,阴极析出铜单质,不符合b极板处有无色无味的气体放出的现象,D错误。
8.用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积比为3∶1的CuSO4溶液和NaCl溶液的混合溶液,不可能发生的反应是( )
A.2Cu2++2H2O eq \(=====,\s\up7(通电)) 2Cu+4H++O2↑
B.Cu2++2Cl- eq \(=====,\s\up7(通电)) Cu+Cl2↑
C.2Cl-+2H2O eq \(=====,\s\up7(通电)) 2OH-+H2↑+Cl2↑
D.2H2O eq \(=====,\s\up7(通电)) 2H2↑+O2↑
解析:选C 由题意知混合溶液中n(CuSO4)∶n(NaCl)=3∶1,得n(Cu2+)∶n(Cl-)=3∶1,由于阴离子的放电顺序为Cl->OH->SO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(4)) ,阳离子的放电顺序为Cu2+>H+>Na+,故该电解过程分为三个阶段。第一阶段,电解CuCl2溶液:Cu2++2Cl- eq \(=====,\s\up7(通电)) Cu+Cl2↑;第二阶段,电解CuSO4溶液:2Cu2++2H2O eq \(=====,\s\up7(通电)) 2Cu+4H++O2↑;第三阶段,电解H2SO4和Na2SO4溶液:2H2O eq \(=====,\s\up7(通电)) 2H2↑+O2↑。
9.将如图所示实验装置的k闭合,下列判断正确的是( )
A.Zn电极上发生还原反应
B.片刻后盐桥中的Cl-向乙装置中移动
C.片刻后在a点滴加酚酞观察到滤纸变红色
D.片刻后在b点滴加淀粉KI溶液观察到滤纸无变化
解析:选C 该装置为原电池装置,Zn为负极,Cu为正极,Zn电极上发生氧化反应,A项错误;原电池中阴离子移向负极,即盐桥中的Cl-向甲装置中移动,B项错误;对于用饱和氯化钠溶液浸取的滤纸而言,相当于电解氯化钠溶液,其中a是阴极,发生还原反应:2H++2e-===H2↑,c(OH-)不断增大,溶液呈碱性,酚酞遇碱变红色,b是阳极,发生氧化反应:2Cl--2e-===Cl2↑,氯气能使淀粉KI溶液变蓝色,C项正确、D项错误。
10.某小组为研究电化学原理,设计甲、乙、丙三种装置(C1、C2、C3均为石墨)。下列叙述不正确的是( )
A.甲装置中是将化学能转化为电能,乙、丙装置中是将电能转化为化学能
B.C1、C2分别是阳极、阴极,锌片、铁片上都发生氧化反应
C.C1上和C3上放出的气体相同,铜片和铁片上放出的气体也相同
D.甲、丙中氢离子浓度都逐渐减少
解析:选B 甲没有外接电源,为原电池,乙、丙有外接电源,为电解池,A项正确;乙中C1、C2分别连接直流电源的正、负极,所以是电解池的阳极、阴极,甲中锌做负极,负极上锌失电子发生氧化反应,丙中铁片做阴极,阴极上H+得电子发生还原反应,B项错误;C1和C3都是阳极,阳极上氯离子失电子发生氧化反应而生成氯气,铜片和铁片上都是氢离子得电子发生还原反应生成氢气,C项正确;甲、丙溶液中,甲中正极和丙中阴极上都是氢离子得电子生成氢气,随着反应的进行,氢离子浓度都逐渐减少,D项正确。
11.用惰性电极进行下列电解,有关说法正确的是( )
①电解稀硫酸 ②电解Cu(NO3)2溶液 ③电解KOH溶液 ④电解NaCl溶液
A.通电进行一段时间后四份溶液的pH均增大
B.反应②中通电一段时间后,向溶液中加入适量的CuO固体可使溶液恢复到电解前的情况
C.反应③中阳极消耗OH-,故溶液浓度变小
D.反应④中阴、阳两极上气体产物的物质的量之比为2∶1
解析:选B 依据电解规律可知①为电解水型,②为放氧生酸型,③为电解水型,④为放氢生碱型,所以A、C错误;B项电解产物为Cu和O2,所以加氧化铜固体可使溶液恢复至电解前,正确;D项阳极产生Cl2,阴极产生H2,物质的量之比为1∶1,错误。
12.某混合溶液中含有两种溶质NaCl和H2SO4,且n(NaCl)∶n(H2SO4)=3∶1。若以石墨为电极电解该混合液时,根据电极产物可明显分为三个阶段,下列叙述中不正确的是( )
A.阴极先析出H2,后析出O2
B.阳极先析出Cl2,后析出O2
C.电解最后阶段为电解水
D.电解液的c(OH-)不断增大,最终溶液呈碱性
解析:选A 可以将溶质看成3 ml NaCl和1 ml H2SO4,或者可以看成2 ml HCl,1 ml Na2SO4,1 ml NaCl,由于1 ml Na2SO4自始至终无法放电,且其溶液呈中性,暂时可以忽略,则电解过程可看成先电解HCl,再电解NaCl,最后电解水,即2HCl eq \(=====,\s\up7(通电)) H2↑+Cl2↑,2NaCl+2H2O eq \(=====,\s\up7(通电)) 2NaOH+H2↑+Cl2↑,2H2O eq \(=====,\s\up7(通电)) 2H2↑+O2↑,生成的NaOH为碱性,c(OH-)增大。阴极自始至终是H+放电,只析出H2,A错误;阳极Cl-先于OH-放电,先析出Cl2,后析出O2,B正确;电解最后阶段为电解水,C正确;溶液中c(OH-)不断增大,生成的NaOH为碱性,最终溶液呈碱性,D正确。
13.用惰性电极电解下列电解质溶液:①硫酸;②盐酸;③NaOH溶液;④Na2SO4溶液;⑤CuCl2溶液;⑥NaCl溶液;⑦CuSO4溶液。
请依据所学知识回答下列问题(填序号):
(1)阴极反应与①相同的有________,与⑤相同的有________。
(2)阳极反应与①相同的有________,与②相同的有________。
(3)写出电解下列溶液的化学方程式:
③______________________________________________________________;
⑥_______________________________________________________________;
⑦______________________________________________________________。
(4)只有水被电解的是________,只有电解质本身被电解的是________,电解质和水都被电解的是________。
(5)电解后溶液的pH显著增大的是________,减小的是________。
(6)欲使电解后的⑥复原需___________,欲使电解后的⑦复原需加入________。
答案:(1)②③④⑥ ⑦ (2)③④⑦ ⑤⑥
(3)2H2O eq \(=====,\s\up7(通电)) 2H2↑+O2↑
2NaCl+2H2O eq \(=====,\s\up7(通电)) 2NaOH+H2↑+Cl2↑
2CuSO4+2H2O eq \(=====,\s\up7(通电)) 2H2SO4+2Cu+O2↑
(4)①③④ ②⑤ ⑥⑦ (5)②③⑥ ①⑦
(6)加入HCl CuO
14.用如图所示的装置进行电解。通电一会儿,发现湿润的淀粉KI试纸的C端变为蓝色。
(1)E为电源的____________极,铜为____________极。
(2)A中发生反应的化学方程式为_______________________,溶液酸性____________(填“增强”“减弱”或“不变”)。
(3)在B中观察到的现象是_______________________。
(4)D端的电极反应式为_________________________。
解析:本题实质上是三个电解装置串联,首先判断电源的正、负极,E为负极,F为正极;A是以Pt为阳极、Fe为阴极电解AgNO3溶液的电解池装置。B中Cu为阳极,Cu溶解发生的反应为Cu-2e-===Cu2+,石墨为阴极发生的电极反应为2H++2e-===H2↑,由于水电离出的H+放电,所以溶液中的c(OH-)>c(H+),故溶液中有氢氧化铜蓝色沉淀生成。D端为阴极,发生的电极反应为2H++2e-===H2↑。
答案:(1)负 阳
(2)4AgNO3+2H2O eq \(=====,\s\up7(通电)) 4Ag+4HNO3+O2↑ 增强
(3)铜片溶解,石墨电极上有气体生成,溶液中有蓝色沉淀生成
(4)2H++2e-===H2↑
选项
a极板
b极板
X电极
Z
A
锌
石墨
负极
CuSO4
B
石墨
石墨
负极
NaOH
C
银
铁
正极
AgNO3
D
铜
石墨
负极
CuCl2
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