化学选择性必修1第二节 电解池巩固练习

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[基础过关练]
1．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( )
A B C D
C [Ag不能和HCl自发的进行氧化还原反应，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，所以Ag作阳极，氢离子得电子发生还原反应，所以电解质溶液中氢离子放电，则符合条件的是C。]
2．用石墨作电极电解氯化铜溶液，下列说法正确的是( )
A．在阳极上析出金属铜
B．在阴极上析出金属铜
C．在阴极上产生有刺激性气味的气体
D．阳极上发生还原反应
B [根据电解原理，阳极发生氧化反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，阳极上放出有刺激性气味的氯气；阴极发生还原反应：Cu2＋＋2e－===Cu。]
3．(2021·北京丰台区高二期中)下列关于电解CuCl2溶液(如图所示)的说法中，不正确的是( )
A．阴极石墨棒上有红色的铜附着
B．阳极电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑
C．电解过程中，Cl－和OH－向阳极移动
D．总反应式为CuCl2===Cu2＋＋2Cl－
D [用石墨作电极电解CuCl2溶液，阴极发生还原反应生成铜，阳极发生氧化反应生成氯气，A正确；阳极电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，B正确；电解过程中，Cl－和OH－向阳极移动，C正确；总反应式为CuCl2Cu＋Cl2↑，D错误。]
4．关于如图所示①②两个装置的叙述正确的是( )
A．装置名称：①是原电池，②是电解池
B．硫酸浓度变化：①增大，②减小
C．电极反应式：①中阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，②中正极：Zn－2e－===Zn2＋
D．离子移动方向：①中H＋向阴极方向移动，②中H＋向负极方向移动
B [①为电解池，电解水，阳极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，硫酸的浓度增大；②为原电池，溶液中的氢离子移向正极，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，硫酸的浓度减小。]
5．现用铂电极电解1 L浓度均为0.1 ml·L－1的HCl、CuSO4的混合溶液，装置如图，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反应：Cu2＋＋2e－===Cu
C．当电路中通过的电子的量超过0.1 ml时，此时阴极放电的离子发生变化
D．整个电解过程中，SOeq \\al(2－,4)不参与电极反应
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；由阴极反应：Cu2＋＋2e－===Cu，n(Cu2＋)＝0.1 ml，当电路中通过电子的量达到0.2 ml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，后是OH－放电，在水溶液中SOeq \\al(2－,4)不参与电极反应，D正确。]
6．如图所示，装置连接好后，电流表指针发生了偏转，下列说法中正确的是( )
A．两个番茄及相关电极均构成了原电池
B．锌是负极
C．电子移动：锌→铜(右)→番茄→石墨→铜(左)
D．两个铜片上均发生氧化反应
B [左侧番茄及相关电极均构成了原电池，右侧番茄及相关电极均构成了电解池，A错误；铜锌番茄原电池中，Zn较活泼，作负极，B正确；原电池中Zn为负极，电子由原电池的负极流出，经过用电器流入原电池正极，但电子不能进入溶液中，所以电子移动：锌→铜(右)，石墨→电流表→铜(左)，C错误；原电池中铜电极上氢离子得电子发生还原反应，右装置是电解池，铜电极为阴极，阴极上阳离子得电子发生还原反应，D错误。]
7．有关甲、乙、丙、丁四个图示的叙述正确的是( )
甲 乙
丙 丁
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
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正确；乙、丁为电解池，乙中Ag作阳极，本身失电子，B错；丁中放电顺序：I－>Cl－，开始产生I2，D错。]
8．下列有关用惰性电极电解AgNO3溶液一段时间后的说法，正确的是( )
A．电解过程中阳极的质量不断增加
B．电解过程中溶液的pH不断升高
C．此时向溶液中加入适量的Ag2O固体可使溶液恢复到电解前的状况
D．电解后两极产生的气体体积比为2∶1
C [用惰性电极电解AgNO3溶液，总的电池反应式为4AgNO3＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))4Ag＋O2↑＋4HNO3，阴极上析出Ag，阳极上放出O2，A、D错误；由于生成HNO3，溶液的pH降低，B错误；要使溶液恢复到电解前的状况要加入的物质应是Ag2O，C正确。]
9．如图中X、Y分别是直流电源的两极，通电后发现a电极质量增加，b电极处有无色无味气体放出，符合这一情况的是表中的( )
A [由a电极质量增加可知溶液中阳离子在a电极析出，则a为阴极，X为负极，故A正确；B中a电极不析出金属，错误；C中铁是活泼金属，作阳极失电子，b极得不到气体，错误；又由b电极有无色无味气体放出，D错误。]
[拓展培优练]
10．有三个烧杯，分别盛有氯化铜、氯化钾和硝酸银三种溶液，均以Pt作电极，将它们串联在一起电解一段时间，测得电极增重总和2.8 g，这时产生的有色气体与无色气体的物质的量之比为( )
A．4∶1 B．1∶1 C．4∶3 D．3∶4
C [设生成Cu为a ml，根据电子转移守恒，则生成Ag为2a ml，故：a ml×64 g/ml＋2a ml×108 g/ml＝2.8 g，解得a＝0.01，反应CuCl2Cu＋Cl2↑中，n(Cl2)＝n(Cu)＝0.01 ml，根据电子转移守恒，反应2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑中，n(H2)＝n(Cl2)＝n(Cu)＝0.01 ml，反应4AgNO3＋2H2O4HNO3＋4Ag＋O2↑中，n(O2)＝eq \f(1,4)n(Ag)＝eq \f(1,4)×0.02 ml＝0.005 ml，故产生的有色气体与无色气体的物质的量之比为(0.01 ml＋0.01 ml)∶(0.01 ml＋0.005 ml)＝4∶3。]
11．电化学降解NOeq \\al(－,3)的原理如图所示。下列说法不正确的是( )
A．铅蓄电池的A极为正极，电极材料为PbO2
B．铅蓄电池在工作过程中负极质量增加
C．该电解池的阴极反应式为2NOeq \\al(－,3)＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O
D．若电解过程中转移2 ml电子，则质子交换膜两侧电解液的质量变化差(Δm左－Δm右)为10.4 g
D [由电池原理示意图可知，硝酸根离子转化为氮气，发生还原反应，右侧电极为电解池的阴极，则B极为电池的负极、A极为电池的正极，铅蓄电池的负极材料为Pb，正极材料为PbO2，A项正确；铅蓄电池在工作时负极上铅失去电子转化为硫酸铅附着在电极上，电极质量增加，B项正确；电解池中阴极反应式为2NOeq \\al(－,3)＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O，阳极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，若电解过程中转移2 ml电子，则左侧池中产生氧气0.5 ml，同时有2 ml氢离子经过质子交换膜到达右侧溶液中，右侧池中产生氮气0.2 ml，因此左侧电解液的质量减少18 g，右侧电解液的质量减少3.6 g，两侧电解液的质量变化差为14.4 g，故C项正确，D项不正确。]
12．以纯碱溶液为原料，通过电解的方法可制备小苏打，原理装置图如图所示，装置工作时，下列有关说法正确的是( )
A．乙池电极接电池正极，气体X为H2
B．Na＋由乙池穿过交换膜进入甲池
C．NaOH溶液Z比NaOH溶液Y浓度大
D．甲池电极反应式：4COeq \\al(2－,3)－4e－＋2H2O===4HCOeq \\al(－,3)＋O2↑
D [乙池电极为电解池阴极，和电源负极连接，溶液中氢离子放电生成氢气，A错误；电解池中阳离子移向阴极，钠离子移向乙池，B错误；阴极附近氢离子放电破坏了水的电离平衡，电极附近氢氧根离子浓度增大，NaOH溶液Y比NaOH溶液Z浓度大，C错误；放出氧气的电极为阳极，电解质溶液中氢氧根离子放电生成氧气，氢离子浓度增大，碳酸根离子结合氢离子生成碳酸氢根离子，出口为碳酸氢钠，则电极反应式为4COeq \\al(2－,3)＋2H2O－4e－===HCOeq \\al(－,3)＋O2↑，D正确。]
13．(2021·河南六校高二联考)Na2FeO4可用于制备新型非氯高效消毒剂高铁酸钾(K2FeO4)。实验室制备Na2FeO4的原理如图所示。下列说法正确的是( )
A．a为电源正极
B．Y电极的电极反应式为Fe＋8OH－－6e－===FeOeq \\al(2－,4)＋4H2O
C．每生成0.05 ml FeOeq \\al(2－,4)，有0.4 ml OH－从X电极流向Y电极
D．X电极上每生成标准状况下6.72 L H2，电解质溶液中OH－的浓度降低0.02 ml·L－1
B [由Fe和NaOH溶液制备出Na2FeO4，可见，Fe的化合价由0价变为＋6价，所以电解池中Fe为阳极，阳极的电极反应式为Fe＋8OH－－6e－===FeOeq \\al(2－,4)＋4H2O，C为阴极，阴极的电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，则与Fe相连的电极b为电源的正极，与C相连的电极a为电源的负极，A错误； Y电极的电极反应式为Fe＋8OH－－6e－===FeOeq \\al(2－,4)＋4H2O,B正确；根据关系式6e－～FeOeq \\al(2－,4)～6OH－，每生成0.05 ml FeOeq \\al(2－,4)，就有0.3 ml OH－生成，生成的阴离子会移向阳极，所以有0.3 ml OH－从X电极流向Y电极，C错误；电池的总反应式为Fe＋2H2O＋2OH－FeOeq \\al(2－,4)＋3H2↑，X电极上每生成标准状况下6.72 L H2(0.3 ml)，则电解质溶液中OH－减少0.2 ml，但不知道溶液的体积，所以无法求出电解质溶液中OH－的浓度，D错误。]
14．将如图所示实验装置的K闭合，下列判断正确的是( )
甲 乙
A．Cu电极上发生还原反应
B．电子沿Zn→a→b→Cu路径流动
C．片刻后甲池中c(SOeq \\al(2－,4))增大
D．片刻后可观察到滤纸b点变红色
A [A选项中，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选项中，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选项中，SOeq \\al(2－,4)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选项中，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。]
15．如图X是直流电源。Y池中c、d为石墨棒，Z池中e、f是质量相同的铜棒。接通电路后，发现d附近显红色。
(1)①b为电源的________极(填“正”“负”“阴”或“阳”，下同)。
②Z池中e为________极。
③连接Y、Z池线路，电子流动的方向是d________e(用“→”或“←”填空)。
(2)①写出c极上反应的电极反应式： _____________________________
_______________________________________________________________。
②写出Y池中总反应的化学方程式： _____________________________
_______________________________________________________________。
③写出Z池中e极上反应的电极反应式： __________________________
____________________________________________________________。
[解析] d极附近显红色，说明d为阴极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，c为阳极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，Y池电解NaCl溶液的总反应方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑；直流电源中a为正极，b为负极，Z池中f为阴极，e为阳极，电极反应式分别为Cu2＋＋2e－===Cu、Cu－2e－===Cu2＋，电子流动方向由e→d。
[答案] (1)①负 ②阳 ③←
(2)①2Cl－－2e－===Cl2↑ ②2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ ③Cu－2e－===Cu2＋
16．(情境素养题)如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
______________________________________________________________
____________________________________________________________。
[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混合而导致沉淀溶解，且溶液恢复红色。
[答案] (1)①④ (2)2H2O＋2e－===H2↑、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)
a
b
X
溶液
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