2023版高中化学人教版选择性必修1 第四章 化学反应与电能 第1课时 电解原理 试卷

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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.(2021北京丰台期中)下列关于电解的说法不正确的是　(　　)A.电解是将电能转化为化学能的过程B.电解池的阳极与电源的正极相连,发生氧化反应C.电解时,电子由电源负极流向阴极,通过电解质溶液到达阳极D.许多在通常条件下不能发生的氧化还原反应,可以通过电解实现2.(2020安徽池州一中期中)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.(2021北京丰台期末)实验室用石墨电极电解含有酚酞的饱和NaCl溶液,装置如图所示,下列说法不正确的是(　　)A.a极为电解池的阳极B.a极发生的电极反应为2Cl--2e- Cl2↑C.在电场作用下Cl-、OH-向阴极移动D.b极附近溶液变红的原因是H+放电,导致H2O H++OH-正向移动,使溶液中c(OH-)>c(H+)4.(2022河南南阳一中期中)关于图中装置说法正确的是(　　)A.装置中电子移动的方向:负极→Fe→M溶液→石墨→正极B.若M溶液为滴加酚酞的NaCl溶液,通电一段时间后,铁电极附近溶液显红色C.若M为CuSO4,可以实现在石墨上镀铜D.若将电源反接,M为NaCl,可以用于制备Fe(OH)2并使其较长时间保持白色题组二　电解规律5.用惰性电极电解H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl的混合液,最初一段时间阴极和阳极上析出的物质分别是(　　)A.H2和Cl2　　　　　　B.Cu和Cl2C.H2和O2　　　　　　D.Cu和O26.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附近分别滴加一滴紫色石蕊溶液。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 能力提升练题组一　电解装置分析1.(2020江苏南京期末)利用如图所示装置(电极均为惰性电极)可吸收SO2,并用阴极排出的溶液吸收NO2。下列说法正确的是(　　)A.b为直流电源的正极B.将装置中的阳离子交换膜换成阴离子交换膜,电极反应式不变C.阳极反应式为SO2+2H2O-2e- S+4H+D.电解时,H+由阴极室通过阳离子交换膜进入阳极室2.(2021山东师范大学附中学业测评)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.(2021河南省实验中学期中)某研究小组在电压为24 V时进行如下实验,电解3分钟后,发现下列现象。装置现象①小灯泡微弱发光,两极均产生气泡,阳极附近出现白色浑浊,阴极附近无明显变化②两极均产生气泡,溶液无明显变化③两极均产生气泡,阳极附近出现白色浑浊,阴极附近无明显变化 下列说法正确的是(　　)A.①中小灯泡微弱发光是因为Ca(OH)2是弱电解质B.对比①和②,白色浑浊的出现与电极材料无关C.对比①和③,白色浑浊是由于OH-迁移到阳极使Ca(OH)2沉淀析出D.阳极附近白色沉淀的成分可能是CaCO3题组二　与电解相关的计算4.(2021广东珠海第二中学期中)用惰性电极电解M(NO3)x的水溶液,当阴极增重a g时,在阳极上产生了b L气体(标准状况下),则M的相对原子质量为(　　)A.　　　B.C.　　　D.5.[2021福建八县(市)一中期中联考]用惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液,电解过程中的实验数据如图所示。横坐标表示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(标准状况下)。下列判断正确的是(　　)A.电解过程中,溶液中H+浓度不断减小B.当转移0.4 mol e-时,电解生成的铜为6.4 gC.阳极反应式为2H2O+4e- 4H++O2↑D.Q点对应的气体中,H2与O2的体积比为2∶16.(2021浙江温州15校联考)利用如图装置进行实验,甲、乙两池中均为1 mol·L-1的AgNO3溶液,A、B为质量相同的Ag电极。已知:Ag+浓度越大,氧化性越强。(1)实验开始时先闭合K1,断开K2,此时该装置为　　　　(填“原电池”或“电解池”)。A电极上的电极反应式是　　　　　　　　。 (2)一段时间后,断开K1,测得A、B两个电极质量相差21.6 g。闭合K2,观察到电流计指针发生偏转。电流的方向为　　　　(填“A→B”或“B→A”),说明理由:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。到电流计指针重新归零时,理论上离子交换膜通过的N的物质的量为　　　mol。 7.如下图设计的串联电池装置,R为变阻器,用来调节电路电流。(1)写出b、c电极的电极反应式:b　　　　　　　　　　　　　　,c　　　　　　　　　　　　　　。 (2)写出f电极的电极反应式:　　　　　　　　　　　　,向此电极区域滴入酚酞的现象为　　　　;该电极区域水的电离平衡被　　　　(填“促进”“抑制”或“无影响”)。 (3)闭合K一段时间后,丙装置的电解质溶液pH　　　　(填“变大”“变小”或“不变”),原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)电解一段时间后丙装置析出芒硝(Na2SO4·10H2O),若此时甲装置中通入CH4的体积为22.4 L(标准状况下),则向丙装置中加入　　　　g H2O就可以将析出的沉淀溶解并恢复到原有浓度。 
答案全解全析基础过关练1.C　电解池是将电能转化为化学能的装置,所以电解是将电能转化为化学能的过程,A正确;电解池的阳极与电源的正极相连,阳极上发生氧化反应,B正确;电子不能进入电解质溶液,C错误;电解可以将电能转化为化学能,可以使通常条件下不能发生的氧化还原反应得以发生,D正确。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　根据装置图可知,该装置为电解池,a极与电源的正极相连,为电解池的阳极,A正确;a极上氯离子失电子生成氯气,发生的电极反应为2Cl--2e- Cl2↑,B正确;此装置为电解池,阴离子向阳极移动,阳离子向阴极移动,故在电场作用下Cl-、OH-向阳极移动,C错误;b极附近溶液变红的原因是水提供的H+放电,则c(H+)减小,导致H2O H++OH-正向移动,使溶液中c(OH-)>c(H+),D正确。4.B　电子不能进入电解质溶液,A错误;由题图可知铁电极为阴极,若M溶液为滴加酚酞的NaCl溶液,阴极反应式为2H2O+2e- H2↑+2OH-,阴极附近OH-浓度增大,碱性增强,B正确;若M为CuSO4,Cu在铁电极表面析出,C错误;若将电源反接,M为NaCl,铁作阳极,则铁失电子生成Fe2+,石墨作阴极,水电离出的氢离子在阴极得到电子生成氢气,溶液中的OH-浓度增大,Fe2+和OH-反应生成氢氧化亚铁沉淀,但是电解质溶液中溶解的氧气能够将氢氧化亚铁氧化,使其不能长时间保持白色,D错误。5.B　根据离子放电顺序解答本题。由题意知,溶液中存在H+、Cu2+、Na+、S、N、Cl-、OH-,阴极上阳离子的放电顺序:Cu2+>H+>Na+,阳极上阴离子的放电顺序:Cl->OH->S、N,则开始时的阴极反应为Cu2++2e- Cu,阳极反应为2Cl--2e- Cl2↑。6.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,a电极附近呈蓝色,b电极为阳极,H2O电离出的OH-放电,c(H+)增大,b电极附近呈红色,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。 能力提升练1.C　由图分析可知b为直流电源的负极,A错误;将装置中的阳离子交换膜换成阴离子交换膜,电极反应式发生改变,B错误;阳极反应式为SO2+2H2O-2e- S+4H+,C正确;电解时,阳离子移向阴极,所以H+由阳极室通过阳离子交换膜进入阴极室,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,由水电离出的H+放电,溶液中OH-浓度增大,显碱性,滤纸a点变红色。3.D　①中小灯泡微弱发光是因为Ca(OH)2在水中溶解度小,Ca(OH)2溶于水完全电离,属于强电解质,A错误;分别对比①和②、①和③,可得出①装置阳极上溶液中OH-失去电子,发生氧化反应,电极反应式为4OH--4e- O2↑+2H2O,O2与碳棒发生反应产生CO2,CO2与溶液中Ca(OH)2反应产生CaCO3白色沉淀,可见白色浑浊的出现与电极材料有关,B、C错误,D正确。4.C　设M的相对原子质量为R,电解时,有如下关系:4M(NO3)x+2xH2O 4M　+　xO2↑+4xHNO3 4R g　　              22.4x L a g                      b L所以R=。5.B　用惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液,开始时阳极上析出O2、阴极上析出Cu,发生反应2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4;反应一段时间后,Cu2+反应完,阴极上析出氢气,即PQ段发生反应2H2O 2H2↑+O2↑。P点之前发生反应2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4,生成H2SO4,P点之后电解H2SO4溶液,实质是电解水,因此溶液中的H+浓度不断增大,A错误;分析图像可知转移0.2 mol电子时铜离子反应完全,阴极析出铜0.1 mol,质量为6.4 g,转移0.4 mol电子时阴极生成了氢气,铜的质量仍为6.4 g,B正确;电解过程中的阳极上发生失电子的反应,电极反应式为2H2O-4e- 4H++O2↑,C错误;到Q点时收集到的混合气体为氢气和氧气,P点1.12 L(标准状况下)气体为O2,由电解水的反应可知PQ段生成的3.36 L(标准状况下)气体中H2的体积为2.24 L、O2的体积为1.12 L,则Q点收集到的气体中H2和O2体积比为1∶1,D错误。6.答案　(1)电解池　Ag++e- Ag(2)B→A　此时乙池中c(Ag+)大于甲池,B电极作正极　0.1解析　(1)实验开始时先闭合K1,断开K2,此时该装置为电解池,A电极与电源负极相连作阴极,Ag+在阴极得电子生成Ag单质,电极反应式是Ag++e- Ag。(2)根据已知信息“Ag+浓度越大,氧化性越强”,电解一段时间后甲、乙两池中Ag+浓度不相同,乙池中Ag+浓度较大。断开K1,闭合K2时,B电极上可发生电极反应Ag++e- Ag,B电极作原电池(浓差电池)的正极,A电极作负极,故电流的方向为B→A。当反应至两池中Ag+浓度相等时,电势差为零,电流计指针重新归零,此时A极减轻10.8 g,B极增重10.8 g,共转移0.1 mol电子,溶液中迁移的N也为0.1 mol。7.答案　(1)O2+4H++4e- 2H2O　CH4+10OH--8e- C+7H2O　(2)2H2O+2e- H2↑+2OH-　溶液变红　促进　(3)不变　用惰性电极电解硫酸钠溶液,实质是电解水　(4)72解析　根据题图,甲、乙装置为两个燃料电池串联,丙为电解硫酸钠溶液的装置。甲、乙装置中通入甲烷的电极为负极,即a、c为负极,通入氧气的电极为正极,即b、d为正极,则e为阳极,f为阴极。(1)根据上述分析,b为正极,发生还原反应,电解质溶液为稀硫酸,电极反应式为O2+4H++4e- 2H2O,c为负极,发生氧化反应,电解质溶液为氢氧化钾溶液,电极反应式为CH4+10OH--8e- C+7H2O。(2)f电极为阴极,发生还原反应,电极反应式为2H2O+2e- H2↑+2OH-,电解反应发生后,f电极附近溶液显碱性,向此电极区域滴入酚酞,溶液变红色;H+浓度减小,该电极区域水的电离平衡受到促进。(3)丙装置为电解硫酸钠溶液,相当于电解水,电解后电解质溶液pH不变。(4)通入CH4的体积为22.4 L(标准状况下),甲烷的物质的量为1 mol,根据CH4+10OH--8e- C+7H2O可知,转移的电子为8 mol,则丙装置中电解的水为4 mol,质量为4 mol×18 g/mol=72 g,因此需要加入72 g水,可以将析出的沉淀溶解并恢复到原有浓度。