高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 电解池课时作业

4.2.1  电解原理（同步练习）

一、选择题

1.下列说法错误的是(　　)。

A.电解质溶液的导电过程是化学变化,而金属的导电是物理变化

B.电解质溶液导电的过程,就是电解质溶液的电解过程

C.电解质在任何条件下均可以导电

D.电解质溶液导电过程中一定有新物质生成

2.用如图所示装置处理含N的酸性废水,装置右侧的电极反应式为2N+12H++10e-N2↑+6H2O,下列说法正确的是(　　)。

A.a端是直流电源的负极                    B.该装置将化学能转化为电能

C.电解时,H+通过离子交换膜从右侧移向左侧   D.每转移1 mol电子,左侧电极上产生8 g O2

3.如图是CO2经电催化还原为CH4的装置示意图。下列说法不正确的是(　　)。

A.该过程是电能转化为化学能的过程

B.铜电极的电极反应式为CO2+8HC+8e-CH4+8C+2H2O

C.一段时间后,①池中n(KHCO3)减少

D.一段时间后,②池中溶液的pH一定增大

4.下列关于如图所示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.c(H2SO4)变化:①增大,②减小

C.电极反应式:①中阳极反应为4OH--4e-══2H2O+O2↑,②中正极反应为Zn-2e ══ -Zn2+

D.离子移动方向:①中的H+向阴极方向移动,②中的H+向负极方向移动

5.用石墨电极电解CuCl2溶液(见右图)。下列分析正确的是(　　)。

A.a端是直流电源的负极               B.通电使CuCl2发生电离

C.阳极上发生的反应:Cu2++2e-══Cu     D.通电一段时间后,在阴极附近观察到黄绿色气体

6.电解CuCl2溶液的装置如图所示,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电极质量增大      D.电解过程中,氯离子浓度不变

7.如下图所示装置中,属于电解池的是(　　)。

8.如图所示,X、Y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增大,b极板处有无色、无臭气体放出。符合这一情况的是下表中的(　　)。

9.用惰性电极电解下列溶液,一段时间后,再加入一定质量的另一种物质(括号内),溶液能与电解前原来溶液完全一样的是(　　)。

A.NaCl溶液(盐酸)        B.NaOH溶液(H2O)

C.CuCl2溶液(HCl)        D.CuSO4溶液[Cu(OH)2]

10.如图为用直流电源电解Na2SO4溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是(　　)。

A.逸出气体的体积,a电极的小于b电极的

B.一电极逸出无臭气体,另一电极逸出有刺激性气味的气体

C.a电极附近呈红色,b电极附近呈蓝色

D.a电极附近呈蓝色,b电极附近呈红色

11.用惰性电极电解下列各组物质的水溶液时,发生的电极反应完全相同的是(　　)。

A.NaOH、H2SO4 B.CuCl2、Cu(NO3)2

C.Na2SO4、NaCl D.KNO3、AgNO3

12.把等物质的量的Na2SO4、NaCl、AgNO3的混合物放入足量水中，经充分搅拌后，将所得溶液用石墨作为电极进行电解，阳极生成的物质是(　　)

A.H2             B.Ag　　

C.Cl2            D.O2

二、非选择题

13.(1)利用电化学原理可将钢铁厂废气中的H2S转化为重要原料氢气,如图1:

图1

①反应池中反应物的流向采用气、液逆流方式,其目的是　　　　　　　　。

②反应池中发生反应的化学方程式为 　　　　　　　　　。 

③反应后的溶液进入电解池,产生氢气的电极名称为　　　　　　,电解反应的离子方程式为　 　　　　　　　　　。 

(2)某种电化学脱硫法装置如图2所示,不仅可脱除烟气中的SO2,还可以制得H2SO4。在阴极上放电的物质是　　　　,在阳极生成SO3的电极反应式是　                             。 

图2

14.用石墨棒作电极,从Na+、Cu2+、Cl-、中选出适当离子组成电解质,电解其水溶液,写出符合条件的一种电解质的化学式:

(1)阴极放出H2,阳极放出O2,电解质是_____________; 

(2)阴极析出金属,阳极放出O2,电解质是_____________________; 

(3)阴极放出H2,阳极放出Cl2,电解质是____________________; 

(4)转移电子的物质的量与阴极析出的金属的物质的量、阳极放出的气体的物质的量之比为4∶2∶1,电解质是______________。 

15.将物质的量浓度相同、体积之比为1∶3的CuSO4溶液和NaCl溶液混合,用惰性电极进行电解,可能发生的反应有哪些?

16.下图为以惰性电极进行电解的装置：

(1)写出A、B、C、D各电极上的电极反应式和总反应方程式：

A：________________________________，B：________________________________，总反应方程式：______________________________________________；

C：________________________________， D：_____________________________，

总反应方程式：_____________________________________________________。

(2)在A、B、C、D各电极上析出生成物的物质的量之比为________________。

参考答案及解析：

一、选择题

1.C  解析：电解质溶液导电的过程就是被电解的过程,在电解过程中发生氧化还原反应,一定有新物质生成,所以是化学变化。金属导电是靠自由电子的定向移动,无新物质生成,是物理变化。A、B、D项正确。电解质要导电只有在电离的条件下,存在自由移动的离子时才能导电,所以C项错误。

2.D  解析：N在右侧Pt电极被还原生成N2,则该Pt电极是阴极,b端是直流电源的负极,A项错误;该装置是电解池,将电能转化为化学能,B项错误;电解时,阳离子向阴极移动,则H+从左侧向右侧移动,C项错误;左侧电极是阳极,电极反应式为2H2O-4e-4H++O2↑,转移1 mol电子时生成0.25 mol O2,其质量为0.25 mol×32 g·mol-1=8 g,D项正确。

3.D  解析：该装置连接有电源,则该过程是电能转化为化学能的过程,A项正确;二氧化碳转化为甲烷的反应过程中,碳元素的化合价降低,在铜电极上发生还原反应,电极反应式为CO2+8HC+8e-CH4+8C+2H2O,B项正确;由于①池溶液中的碳酸氢根离子被消耗,故一段时间后,碳酸氢钾的物质的量减少,C项正确;①池中的铜电极为阴极,发生还原反应,②池中的铂电极为阳极,发生氧化反应,电极反应式为2H2O-4e-O2↑+4H+,该过程中有H+生成,故溶液的pH减小,D项错误。

4.B  解析:①中有外加电源,为电解池,②为原电池,A项错误;①中电解水,c(H2SO4)增大,②中正极消耗H+,生成H2,c(H2SO4)减小,B项正确;②中正极反应为2H++2e-══H2↑,C项错误;②中H+向正极移动,D项错误。

5.A  解析:根据溶液中阳离子Cu2+移向,左边电极为阴极,则a端是直流电源的负极,A项正确;CuCl2发生电离不需要通电,B项错误;Cu2+在阴极上反应,C项错误;通电一段时间后,Cl-在阳极附近放电生成氯气,D项错误。

6.C  解析:电流从电源的正极流出,因此a为正极,b为负极,则c为阳极,d为阴极。电解CuCl2溶液电极反应为阳极(c电极):2Cl--2e-══Cl2↑,阴极(d电极):Cu2++2e-══Cu,C项正确。

7.C  解析:根据电解池的构成条件进行判断。A、B、D项装置中无直流电源,D项装置中不能形成闭合回路,A、B、D项中装置不属于电解池。

8.A  解析:由题意知,通电后a极板质量增大,说明有金属析出,由此可知,a极为电解池的阴极,则X为电源负极,B、C两项均不符合题意;因为b极放出的是无色、无臭的气体,D项不符合题意。

9.B  解析:电解NaCl溶液时,阳极氯离子放电生成氯气,阴极氢离子得到电子生成氢气,所以应加HCl让电解质溶液复原,A项错误;电解NaOH溶液时,阳极产生氧气,阴极产生氢气,所以应加水让电解质溶液复原,B项正确;电解CuCl2溶液时,阳极氯离子放电生成氯气,阴极析出铜,所以应加氯化铜让电解质溶液复原,C项错误;电解硫酸铜溶液时,阳极产生氧气,阴极产生金属铜,所以应加CuO让电解质溶液复原,加入氢氧化铜相当于多加入了水,D项错误。

10.D  解析:电解Na2SO4溶液时,a为阴极:4H++4e-══2H2↑,b为阳极:4OH--4e-══O2↑+2H2O;a极周围由于H+放电溶液呈碱性,石蕊溶液显蓝色,b极周围由于OH-放电溶液呈酸性,石蕊溶液显红色。

11.A  解析:用惰性电极电解NaOH、H2SO4的水溶液时实质均为电解水,电极反应均相同,A项正确;电解B、C项中两组物质的水溶液时,阳极反应不同,阴极反应相同,B、C项错误;电解KNO3溶液、AgNO3溶液,阳极反应相同,阴极反应不同,D项错误。

12.D　解析：等物质的量的Na2SO4、NaCl、AgNO3三种物质混合放入水中，经搅拌后，生成AgCl沉淀，溶液中的离子有Na＋、SO、NO，通电时阳极是水电离产生的OH－放电，则阳极生成的物质是氧气。

二、非选择题

13.答案：(1)①增大反应物接触面积,使反应更充分   ②H2S+2FeCl32FeCl2+S↓+2HCl

③阴极　2Fe2++2H+2Fe3++H2↑

(2)O2　SO2-2e-+S2SO3

解析：(1)①反应池中反应物的流向采用气、液逆流方式,可增大反应物接触面积。②反应池中H2S和FeCl3发生氧化还原反应生成FeCl2和硫单质,反应的化学方程式为H2S+2FeCl32FeCl2+S↓+2HCl。③电解池中,阳极上Fe2+失去电子,发生氧化反应,电极反应式为Fe2+-e-Fe3+,阴极上H+得到电子,发生还原反应,电解总反应的离子方程式为2Fe2++2H+2Fe3++H2↑。(2)由电化学脱硫法的装置示意图可知,该装置为电解装置,烟气经催化氧化后,部分SO2转化为SO3,所得气体通入该装置,在阴极上,O2得到电子发生还原反应,电极反应式为O2+4e-+2SO32S;在阳极上,SO2失电子被氧化为SO3,电极反应式为SO2-2e-+S2SO3,SO3经N2导出与水反应生成硫酸。

14.答案:(1)Na2SO4   (2)CuSO4   (3)NaCl   (4)CuSO4

解析:用惰性电极电解电解质溶液的类型有电解水型、电解电解质型、放氢气生碱型和放氧气生酸型,再根据阴、阳离子在电极的放电顺序判断。

(1)阴极生成H2、阳极生成O2,实质为电解水,电解质可以是活泼金属的含氧酸盐,即Na2SO4。

(2)实质为放氧气生酸型,电解质为不活泼金属的含氧酸盐,即CuSO4。

15.解:混合溶液中CuSO4和NaCl的物质的量之比为1∶3,即发生电解的溶质离子Cu2+和Cl-的物质的量之比为1∶3。第一阶段电解CuCl2溶液,发生反应:Cu2++2Cl-Cu+Cl2↑;第二阶段电解NaCl溶液,发生反应:2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑;第三阶段电解NaOH、Na2SO4混合溶液(相当于电解水),发生反应:2H2O2H2↑+O2↑。

16.答案：(1)Cu2＋＋2e－===Cu　2Cl－－2e－===Cl2↑　CuCl2Cu＋Cl2↑　4Ag＋＋4e－===4Ag　2H2O－4e－===O2↑＋4H＋　4AgNO3＋2H2O4Ag＋4HNO3＋O2↑

(2)2∶2∶4∶1

解析：由电子守恒可知，在四个电极依次析出物质的物质的量之比为n(Cu)∶n(Cl2)∶n(Ag)∶n(O2)＝2∶2∶4∶1。