选择性必修1第二节 电解池第1课时一课一练

这是一份选择性必修1第二节 电解池第1课时一课一练，共14页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
十八 电 解 原 理


(40分钟 70分)


一、选择题(本题包括10小题,每小题5分,共50分)


1.如下图所示装置中,属于电解池的是( )





【解析】选C。根据电解池的构成条件进行判断:装置A、B、D中无直流电源,装置D中不能形成闭合回路,A、B、D不属于电解池。


2.硝酸银是一种无色晶体,易溶于水。用于照相乳剂、镀银、制镜、印刷、医药、染毛发,检验氯离子、溴离子和碘离子等,也用于电子工业。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


【解析】选C。用惰性电极电解AgNO3溶液,总的电解反应式为4AgNO3+2H2O4Ag+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4Ag+O2,即Ag2O,C正确。


3.(2020·北京东城区高二检测)用电解的方法分析水的组成时,需向水中加入电解质,不宜选用的是( )


A.Na2SO4B.CuCl2C.KOHD.H2SO4


【解析】选B。用电解的方法分析水的组成时,因纯水的电离程度很小,导电能力很弱,常加入电解质以增强水的导电性。但加入的电解质不应改变电解产物的组成,电解 Na2SO4、KOH、H2SO4的水溶液本质都是电解水,均可使用。而电解CuCl2水溶液会生成氯气,不宜选用。


4.某同学为了使反应2HCl+2Ag2AgCl+H2↑能进行,设计了如下所示的四个实验方案,你认为可行的方案是( )





【解析】选C。由2HCl+2Ag2AgCl+H2↑可知该反应不是自发的氧化还原反应,故只能设计成电解池;氢元素的化合价由+1价降低到0价,得到电子,发生还原反应,阴极上的电极反应为2H++2e-H2↑,银元素的化合价从0价升高到+1价,发生氧化反应,银作阳极,电极反应为Ag-e-Ag+,所以银作阳极,盐酸作电解质溶液,形成电解池。


5.(2019·邢台高二检测)常温下用惰性电极电解NaHSO4溶液,电解一段时间后,下列有关电解质溶液变化的说法正确的是( )


A.电解质溶液的浓度增大,pH减小


B.电解质溶液的浓度增大,pH增大


C.电解质溶液的浓度减小,pH减小


D.电解质溶液的浓度不变,pH不变


【解析】选A。NaHSO4Na++H++S,溶液呈酸性,常温下用惰性电极电解NaHSO4溶液实质是电解水,因此NaHSO4溶液的浓度增大,c(H+)增大,pH减小,故A项正确。


6.(2020·玉溪高二检测)用石墨作电极,电解下列溶液,阴、阳两极均产生气体,其体积比一直为2∶1,且电解后溶液的pH增大的是( )


A.CuSO4B.NaOHC.Na2SO4D.H2SO4


【解析】选B。用石墨作电极,电解溶液,阴、阳两极均产生气体,其体积比为2∶1,说明是电解水,且电解后溶液的pH增大说明溶液是碱溶液。A、电解CuSO4溶液,阳极是4OH--4e-2H2O+O2↑,阴极是Cu2++2e-Cu,属于放氧生酸型,阴极不产生气体,pH减小,选项A不符合;B、电解NaOH溶液,阳极电极反应为4OH--4e-2H2O+O2↑,阴极电极反应为2H++2e-H2↑,阴、阳两极均产生气体,其体积比为2∶1,氢氧化钠溶液浓度增大,溶液pH增大,选项B符合;C、电解Na2SO4 溶液,实质是电解水,阳极电极反应为4OH--4e-2H2O+O2↑,阴极电极反应为2H++2e-H2↑,阴、阳两极均产生气体,其体积比为2∶1,溶液pH不变,选项C不符合;D、电解硫酸溶液,实质是电解水,阳极电极反应为4OH--4e-2H2O+O2↑,阴极电极反应为2H++2e-H2↑,阴、阳两极均产生气体,其体积比为2∶1,酸溶液浓度增大,溶液pH变小,选项D不符合。


7.(2020·衡水一中高二检测)按下图装置实验,若x轴表示流入阴极的电子的物质的量,则y轴可表示( )





(1)c(Ag+)(2)c(N)


(3)AgNO3溶液的质量(4)a棒的质量


(5)b棒的质量


A.(1)(2)(3)B.(3)(4)


C.(1)(4)D.(2)(5)


【解析】选A。该装置为电镀银的装置,Ag作阳极,失电子,发生Ag-e-Ag+,Fe作阴极,得电子发生Ag++e-Ag,则随通电时间的增长,溶液中c(Ag+)、c(N)、AgNO3溶液的质量不变,答案为A。


【补偿训练】


用如图甲装置电解一定量的CuSO4溶液,M、N为惰性电极。电解过程实验数据如图乙所示。x轴表示电解过程中转移电子的物质的量,y轴表示电解过程中产生气体的总体积。则下列说法不正确的是( )





A.电解过程中N电极表面先有红色物质生成,后有气泡产生


B.A点所得溶液只需加入一定量的CuO固体就可恢复到起始状态


C.Q点时M、N两电极上产生的气体在相同条件下体积相同


D.若M电极材料换成Cu作电极,则电解过程中CuSO4溶液的浓度不变


【解析】选B。N为电解池的阴极,根据放电顺序,首先Cu2+得电子生成红色物质Cu,然后H+得电子生成H2,A正确;根据图乙,OP段阴极发生Cu2+得电子生成Cu的反应,P点后阴极H+放电生成H2,阳极反应一直是OH-失电子生成O2,所以P点以后相当于电解水,A点只加入CuO固体不能恢复到起始状态,B错误;由图乙可以看出,OP段电路通过a ml电子,阳极生成氧气体积为b L,PQ段又通过a ml电子,阳极生成氧气体积为b L,则到Q点时,阳极共生成氧气2b L,生成氢气为(4b-2b)L=2b L,C正确;若M电极材料换成Cu作电极,阳极上则是Cu失电子,阴极上Cu2+得电子,所以电解过程中CuSO4溶液的浓度不变,D正确。


8.(2020·滁州高二检测)如图所示电化学装置(碳棒作电极)的判断合理的是


( )





A.若Z为氯化铜溶液,则X电极上发生还原反应


B.若Z为饱和食盐水,则X电极是阴极


C.若Z为氯化铜溶液,则Y电极上有暗红色物质析出


D.若Z为饱和食盐水,则碱在X电极附近先生成


【解析】选C。根据图中电子的移动方向,X极失电子,作阳极,则Y为阴极;A项,若Z为氯化铜溶液,则X电极上氯离子失电子,化合价升高,发生氧化反应,错误;B项,若Z为饱和食盐水,则X电极是阳极,错误;C项,若Z为氯化铜溶液,则Y电极上铜离子得电子生成单质铜,有暗红色物质析出,正确;D项,若Z为饱和食盐水,在Y电极上水得电子生成氢气和氢氧根离子,Y电极附近有碱生成,错误。


9.图中是化学能与电能相互转化的两套装置。下列分析正确的是( )





A.两装置中,铁电极均要消耗


B.图乙装置中两极均有气泡产生


C.图甲装置铁电极上发生的电极反应为Fe-3e-Fe3+


D.随着反应的进行,图甲装置中溶液的pH增大,图乙装置中溶液的pH不变


【解析】选B。图甲是原电池,较活泼的金属铁作负极,负极上铁失电子生成亚铁离子进入溶液,铁电极逐渐溶解,图乙是电解池,铁作阴极,阴极上氢离子得电子生成氢气,铁不溶解,故A错误;图乙是电解池,石墨作阳极,阳极上生成O2,铁作阴极,H+放电生成H2,故B正确;图甲中Fe作负极,电极反应式为Fe-2e-Fe2+,故C错误;图甲电池的总反应为Fe+2H+Fe2++H2↑,随反应的进行c(H+)减小,溶液pH增大,图乙相当于电解水,H2SO4浓度增大,溶液的pH减小,故D错误。


10.(2019·太原高二检测)结合图示判断,下列叙述正确的是


( )





A.K与N连接时,X为硫酸,一段时间后溶液的pH增大


B.K与N连接时,X为氯化钠,石墨极电极反应式为2H++2e-H2↑


C.K与M连接时,X为硫酸,一段时间后溶液的pH增大


D.K与M连接时,X为氯化钠,石墨极电极反应式为4OH--4e-2H2O+O2↑


【解析】选A。A项,K与N连接时形成原电池,X为硫酸时,电池总反应式为Fe+H2SO4FeSO4+H2↑,溶液pH增大,正确;B项,X为NaCl时,发生Fe的吸氧腐蚀,石墨是正极,正极反应式:O2+4e-+2H2O4OH-,错误;C项,K与M相连时形成电解池,X为硫酸,实质是发生电解水的反应,H2O被消耗掉,则硫酸浓度增大,pH减小,错误;D项,电解NaCl溶液,石墨是阳极,阳极反应式:2Cl--2e-Cl2↑,错误。


【补偿训练】


1.(双选)(2020·潍坊高二检测)如图所示装置中,a、b都是惰性电极,通电一段时间后,b极附近溶液呈红色。下列说法正确的是( )





A.X是负极,Y是正极


B.CuSO4溶液的pH减小


C.a极产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸先变红后褪色


D.若电路中转移了0.02 ml e-,Fe电极增重0.64 g


【解析】选C、D。a、b都是惰性电极,通电一段时间后,b极附近溶液呈红色,则b电极上氢离子放电生成氢气,同时电极附近有氢氧根离子生成,则b是阴极、a是阳极,所以Y是负极、X是正极,Cu是阳极,Fe是阴极,电解时,阳极上Cu失电子变成Cu2+、阴极上铜离子得电子。A.通过以上分析知,Y是负极、X是正极,故A错误;B.电解时,左边装置阳极上为Cu失电子变成Cu2+,阴极Fe上为Cu2+得到电子被还原成Cu,所以CuSO4溶液的pH不变,故B错误;C.a是阳极,电解质溶液中的氯离子失电子,a极产生氯气,氯气与水反应生成盐酸和次氯酸,湿润的红色石蕊试纸先变红后褪色,故C正确;D.Fe是阴极,阴极上铜离子得电子生成铜单质,电极反应为Cu2++2e-Cu,若电路中转移了0.02 ml e-时,Fe电极上生成


0.01 ml的铜单质,质量为0.64 g, Fe电极增重0.64 g,故D正确。


2.硫酸铜为白色或灰白色粉末。其水溶液显蓝色。硫酸铜同石灰乳混合可得波尔多液,用作杀菌剂。用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积比为1∶3的CuSO4和NaCl的混合溶液,可能发生的反应有( )


①2Cu2++2H2O2Cu+4H++O2↑


②Cu2++2Cl-Cu+Cl2↑


③2Cl-+2H+H2↑+Cl2↑


④2H2O2H2↑+O2↑


A.①②③ B.①②④ C.②③④ D.②④


【解析】选D。设混合溶液中CuSO4和NaCl的物质的量分别为1 ml和3 ml,根据放电顺序可看作是1 ml CuCl2、1 ml NaCl和1 ml Na2SO4,首先是电解CuCl2溶液,Cu2++2Cl-Cu+Cl2↑;其次电解NaCl溶液,2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+


Cl2↑;最后电解NaOH和Na2SO4的混合液,电解方程式为2H2O2H2↑+O2↑,故选D。


二、非选择题(本题包括2小题,共20分)


11.(10分)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)①电源上b为____________极(填“正”“负”“阴”或“阳”,下同)。


②Z池中e为____________极。


③连接Y、Z池线路中,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+


12.(10分)(2020·德州高二检测)课题式研究性学习是培养学生创造思维的良好方法,某研究性学习小组将下列装置按如图连接,C、D、E、F、X、Y 都是惰性电极。将电源接通后,向乙中滴入酚酞试液,在F极附近显红色。试回答下列问题:





(1)电源A 极的名称是____________。


(2)甲装置中电解反应的总化学方程式是 ___________________________。


(3)如果收集乙装置中产生的气体,两种气体的体积比是____________(相同状况下)。


(4)欲用丙装置精炼铜,G应该是____________(填“纯铜”或“粗铜”)。


(5)已知氢氧化铁胶体中含有带正电荷的红褐色的粒子,那么装置丁中的现象是 ___________________________________________。


【解析】将电源接通后,向乙中滴入酚酞试液,在F极附近显红色;说明F极生成了OH-,惰性电极电解饱和食盐水,阴极的反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-,F极为阴极。则可以知道A为电源正极,B为电源负极。C、E、G、X均为阳极,D、F、H、Y均为阴极。


(1)将电源接通后,向乙中滴入酚酞试液,在F极附近显红色;说明F极生成了OH-,惰性电极电解饱和食盐水,阴极的反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-,F极为阴极。则可以知道A为电源正极;


(2)用惰性电极电解CuCl2溶液,在阴极为Cu2+得到电子生成Cu,阳极为Cl-失去电子得到Cl2,化学方程式为CuCl2Cu+Cl2↑;


(3)惰性电极电解饱和食盐水,化学方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑,生成气体的体积比为1∶1;


(4)电解精炼铜,粗铜作阳极,精铜作阴极,G为阳极。


(5)电解过程中,带有负电荷的粒子向阳极移动,带有正电荷的粒子向阴极移动。氢氧化铁胶体中含有带正电荷的红褐色的粒子,该粒子会向阴极移动,阴极为Y电极,则Y极附近红褐色变深。


答案:(1)正极 (2)CuCl2Cu+Cl2↑


(3)1∶1 (4)粗铜


(5)Y极附近红褐色变深


(20分钟 30分)


一、选择题(本题包括2小题,每小题8分,共16分)


13.(2020·洛阳高二检测)用惰性电极电解2 ml·L-1的NaCl和1 ml·L-1的MgSO4混合液时,下列曲线合理的是( )





【解析】选C。在2 ml·L-1的NaCl和1 ml·L-1的MgSO4混合液中含有的阴离子有Cl-、S、OH-,放电顺序为Cl-> OH->S;含有的阳离子有Na+、Mg2+、H+,放电顺序为H+>Mg2+>Na+。用惰性电极电解2 ml·L-1的NaCl和1 ml·L-1的MgSO4混合液时,发生的反应依次为Mg2++2H2O+2Cl-Mg(OH)2↓+H2↑+Cl2↑,2H2O


2H2↑+O2↑。A.电解开始形成沉淀,当第一个反应完成后,不再产生沉淀,沉淀量不再发生变化,A错误;B.电解前Mg2+水解消耗溶液中的OH-,使溶液显酸性,即开始时pHH+>Na+


B.对比①③可知,阳极放电顺序是Cl->OH->S


C.对比③④可知,阳极是铜时,会先于溶液中的离子放电


D.对比①⑤可知,电解得到金属只能用熔融态,不能用水溶液


【解析】选D。A、根据①知道铜离子的氧化性强于氢离子,根据②知道氢离子的氧化性强于钠离子,得电子能力强(氧化性强)的离子优先放电,所以对比①②可知,阴极放电顺序是Cu2+>H+>Na+,故A正确; B、根据①知道,离子放电顺序是Cl->OH-,根据③知道离子放电顺序是OH->S,故B正确; C、电解池的阳极若是活泼电极,则金属电极本身失电子,发生氧化反应,对比③④可知,阳极是铜时,会先于溶液中的离子放电,故C正确; D、①⑤用到的电解质成分不一样,铜离子优先于钠离子放电,但是电解得到金属不一定只能用熔融态,电解氯化铜溶液也是得到金属铜,故D错误。


二、非选择题(本题包括1小题,共14分)


15.甲醇又称“木醇”或“木精”。是无色有酒精气味易挥发的液体。用于制造甲醛和农药等,并用作有机物的萃取剂和酒精的变性剂等。如图是一个电化学过程的示意图。已知甲池的总反应式为2CH3OH+3O2+4KOH2K2CO3+6H2O





(1)请回答图中甲、乙两池的名称:


甲池是____________装置,乙池是____________装置。


(2)请回答下列电极的名称:


通入CH3OH的电极名称是__________________,B(石墨)电极的名称是____________。


(3)写出下列电极反应式:


通入O2电极:___________________________;


A(Fe)电极:_________________________________。


(4)乙池中反应的化学方程式为___________________________。


【解析】根据题意,甲池是一个燃料电池,则乙池为电解池,在甲池中CH3OH发生氧化反应,为原电池的负极,O2发生还原反应,为原电池的正极,A与CH3OH极相连,为电解池的阴极,B为阳极,电极反应式为


甲池:负极:2CH3OH-12e-+16OH-2C+12H2O,


正极:3O2+12e-+6H2O12OH-


乙池:阳极:4OH--4e-2H2O+O2↑,


阴极:4Ag++4e-4Ag


总反应:4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3。


答案:(1)原电池 电解池 (2)负极 阳极


(3)O2+4e-+2H2O4OH- 4Ag++4e-4Ag


(4)4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3








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选项
X
Y
Z
W
A
C
Fe
NaCl
H2O
B
Pt
Cu
CuSO4
Cu(OH)2
C
C
C
H2SO4
H2O
D
Ag
Fe
AgNO3
AgNO3晶体
序号
阳极


材料
阴极


材料
电解质
阳极


产物
阴极


产物
①
石墨
石墨
0.1 ml·L-1 CuCl2溶液
Cl2
Cu
②
石墨
石墨
0.1 ml·L-1 NaCl溶液
Cl2
H2
③
石墨
石墨
0.2 ml·L-1 CuSO4溶液
O2
Cu
④
铜
石墨
0.2 ml·L-1 CuSO4溶液
Cu2+
Cu
⑤
石墨
石墨
熔融NaCl
Cl2
Na