化学选择性必修1第二节 电解池第1课时习题

这是一份化学选择性必修1第二节 电解池第1课时习题，共11页。
第1课时 电解原理





1.关于电化学相关内容,下列说法正确的是( )


A.电解池中两极上放电物质的物质的量一定要相等


B.电解质溶液中,在电解池中阳离子移向阴极;在原电池中阴离子移向正极


C.电解池中电子流向:电源负极→阴极→阳极→电源正极


D.发生氧化反应的有原电池中负极,电解池中阳极


2.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( )





A B C D


图L4-2-1


3.用石墨作电极,分别电解下列各物质的溶液,其中只有水被电解的有( )


①CuCl2 ②CuSO4 ③NaCl ④NaNO3 ⑤HCl


⑥H2SO4 ⑦KOH


A.①②⑤B.②④⑥⑦C.④⑥⑦D.③⑤⑥⑦


4.用铂电极电解一定浓度的下列物质的水溶液,在电解后的电解液中加适量水,就能使溶液浓度恢复到电解前浓度的是( )


A.NaClB.Na2CO3C.CuSO4D.K2S


5.将等物质的量浓度的CuSO4和NaCl溶液等体积混合后,用石墨电极进行电解,电解过程中,溶液pH随时间t变化的曲线如图L4-2-2所示,则下列说法错误的是( )





图L4-2-2


A.阳极先析出Cl2,后析出O2,阴极先产生Cu,后析出H2


B.AB段阳极只产生Cl2,阴极只产生Cu


C.BC段表示在阴极上是H+放电产生了H2


D.CD段相当于电解水


6.在水中加入等物质的量的Ag+、Ba2+、Na+、SO42-、NO3-、Cl-。该溶液放在用惰性材料作电极的电解槽中,通电片刻,则氧化产物与还原产物的质量为 ( )


A.35.5∶10.8B.16∶207


C.8∶1D.108∶35.5


7.从NO3-、SO42-、H+、Cu2+、Ba2+、Ag+、Cl-等离子中选出适当的离子组成电解质,采用惰性电极对其溶液进行电解。


(1)两极分别放出H2和O2时,电解质的化学式可能是 。


(2)若阴极析出金属,阳极放出O2,电解质的化学式可能是 。


(3)两极分别放出气体,且体积比为1∶1,电解质的化学式可能是 。





8.如图L4-2-3所示是根据图甲的电解池进行电解时某个量(纵坐标x)随时间变化的图像(各电解池都用石墨作电极,不考虑电解过程中溶液浓度变化对电极反应的影响),这个量x是表示( )





图L4-2-3


A.各电解池析出气体的体积


B.各电解池阳极质量的增加量


C.各电解池阴极质量的增加量


D.各电极上放电的离子总数


9.为增强铝的耐腐蚀性,现以铅蓄电池为外电源,以Al作阳极、Pb作阴极,电解稀硫酸,使铝表面的氧化膜增厚。反应原理如下:


电池:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l)


电解池:2Al+3H2OAl2O3+3H2↑


电解过程中,以下判断正确的是( )








10.甲、乙两同学,均用惰性电极电解相同浓度的硫酸铜溶液,各通电一段时间后,甲、乙分别向所得的溶液中加入0.1 ml CuO和0.1 ml Cu(OH)2,都恰好使溶液恢复到电解前的浓度。则甲、乙在电解过程中转移的电子的物质的量之比为( )


A.1∶1B.1∶2


C.1∶3D.1∶4


11.NaNO3和Cu(NO3)2的混合溶液体积为500 mL,测得其中c(NO3-)=6.0 ml·L-1,用铂电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到22.4 L气体(标准状况),假定电解后溶液体积仍为500 mL,下列说法正确的是( )


A.电解得到铜的物质的量为0.5 ml


B.上述电解过程中共转移2 ml电子


C.原混合溶液中c(Na+)为2 ml·L-1


D.电解后溶液中c(H+)为2 ml·L-1


12.如图L4-2-4所示,四支电极均为铂电极,供选择的四组电解质溶液如下表:











图L4-2-4


要满足的条件是:①工作一段时间后,甲槽电解液pH上升,而乙槽电解液pH下降;②b、c两极放电离子的物质的量相等。则:


(1)应选用的电解液是 组。


(2)甲槽的电解方程式为 ;乙槽的电解方程式为 。


13.如图L4-2-5所示,若电解5 min时铜电极质量增加2.16 g,试回答(硝酸银足量):





图L4-2-5


(1)电源电极X名称为 。


(2)通电5 min时,B中共收集到224 mL气体(标准状况),溶液体积为200 mL,则通电前硫酸铜溶液的物质的量浓度为 。


(3)若A中KCl溶液的体积也是200 mL(KCl足量,不考虑氯气的溶解),电解后溶液的c(OH-)= 。


14.某小组同学设想用如图L4-2-6装置电解硫酸钾溶液来制取氧气、氢气、硫酸和氢氧化钾。





图L4-2-6


(1)X极与电源的 (填“正”或“负”)极相连,氢气从 (选填“A”“B”“C”或“D”)口导出。


(2)离子交换膜只允许一类离子通过,则M为 (填“阴离子”或“阳离子”,下同)交换膜,N为 交换膜。


(3)若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池(石墨为电极),则电池负极的电极反应式为 。


(4)若在标准状况下,制得11.2 L氢气,则生成硫酸的质量是 ,转移的电子数为 。








1.D [解析] 根据电解池中阴阳两极上的得失电子守恒,确定通过的电子数目必定相等,但放电物质的物质的量不一定要相等,A错误;电解质溶液中,在电解池中阳离子移向阴极,在原电池中阴离子移向负极,B错误;电解时溶液中的阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动;电子流向:电源负极→阴极;阳极→电源正极,C错误;失去电子发生氧化反应的有原电池中负极,电解池中阳极,D正确。


2.C [解析] 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;H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,形成电解池即可,C项正确。


3.C [解析] 只有水被电解,即在阴极上H+放电(溶液中阳离子是较活泼的金属离子或氢离子),在阳极上OH-放电,符合这一要求的是④⑥⑦,即本题答案为C项。


4.B [解析] 电解NaCl溶液时阳极和阴极分别为Cl-和H+放电,相当于电解HCl,恢复原浓度需通入适量HCl,A项错误;电解Na2CO3溶液时阳极和阴极分别为OH-和H+放电,相当于电解水,恢复原浓度需加入适量H2O,B项正确;电解CuSO4溶液时阳极和阴极分别为OH-和Cu2+放电,恢复原浓度需加入适量CuO,C项错误;电解K2S溶液时阳极和阴极分别为S2-和H+放电,恢复原浓度需通入适量H2S,D项错误。


5.C [解析] 由于两种溶液的体积相等,物质的量浓度也相等,即溶质的物质的量相等,设CuSO4和NaCl的物质的量各1 ml,电解分3个阶段:第一阶段,在阳极,1 ml Cl-失1 ml电子,在阴极,0.5 ml Cu2+得1 ml电子,因为铜离子水解使溶液显酸性,随着电解的进行,Cu2+的浓度降低,酸性减弱,pH将增大;第二阶段,在阳极,1 ml OH-(来源于水的电离)失1 ml电子,在阴极,0.5 ml Cu2+再得1 ml 电子,因为OH-消耗,使水溶液中H+浓度增大,pH迅速减小;第三阶段,在阳极,OH-失电子,在阴极,H+得电子,它们都来源于水的电离,实质是电解水,导致溶液的体积减小,使溶液中H+浓度增大,pH继续减小。


6.C [解析] 溶液中的Ag+、Ba2+、SO42-、Cl-不能共存,则溶液中含有Na+、NO3-,电解硝酸钠溶液时,阳极失电子,化合价升高,发生还原反应生成氧化产物,即生成氧气,阴极生成氢气,为还原产物,且物质的量之比为1∶2,则质量之比为8∶1,C项正确。


7.(1)HNO3、H2SO4、Ba(NO3)2中的任意一种


(2)AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4中的任意一种


(3)HCl或BaCl2


[解析] 题中提供的离子有七种,这些离子放电的顺序是:阳极Cl->OH-(水电离出的)>(NO3-、SO42-),阴极Ag+>Cu2+>H+>Ba2+。


(1)两极分别放出H2和O2,即H+和OH-放电,实质是电解H2O,水中的溶质应是起导电作用,它可以是HNO3、H2SO4、Ba(NO3)2中的任意一种,但不能是BaSO4。


(2)阴极析出金属,即Ag+或Cu2+放电;阳极放出O2,即OH-放电。水中的溶质可以是AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4中的任意一种。


(3)两极都生成气体,且气体体积比为1∶1,则放电的离子应是Cl-和H+。水中的溶质可以是HCl、BaCl2中的任意一种。


8.C [解析] 电解氯化钠溶液时阴、阳极都产生气体物质,电解硝酸银溶液时阴极上产生单质银,电解硫酸铜溶液时阴极上产生单质铜,所以随着电解的进行阴极质量的增加量有如图所示的变化。


9.D [解析] 原电池中,溶液中氢离子向正极二氧化铅电极移动,A错误;根据电子守恒分析,每消耗3 ml Pb,转移6 ml电子,根据电子守恒生成1 ml Al2O3,B错误;原电池正极上二氧化铅得电子生成硫酸铅,则正极:PbO2+4H++SO42-+2e-PbSO4+2H2O,C错误;原电池中铅作负极,负极上铅失电子和硫酸根离子反应生成难溶性的硫酸铅,所以质量增加,在电解池中,Pb作阴极,阴极上氢离子得电子生成氢气,所以铅电极质量不变,D正确。


10.B [解析] 惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液,一段时间后,加入0.1 ml CuO恰好使溶液恢复到电解前的浓度,说明发生反应2H2O+2CuSO42Cu+O2↑+2H2SO4;加入0.1 ml Cu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度,说明该电解过程中相当于析出CuO和H2O,说明发生反应2H2O+2CuSO42Cu+O2↑+2H2SO4,2H2O2H2↑+O2↑,据此计算。加入0.1 ml CuO后恢复到电解前的浓度,可知发生反应


2H2O+2CuSO42Cu+O2↑+2H2SO4 转移电子


2 ml4 ml


0.1 ml0.2 ml


故转移电子的总物质的量为0.2 ml;


Cu(OH)2从组成上可看成CuO·H2O,加入0.1 ml Cu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度,即电解了0.1 ml硫酸铜,并电解了0.1 ml H2O,由电解的总反应式可知,


2H2O+2CuSO42Cu+O2↑+2H2SO4 转移电子


2 ml4 ml


0.1 ml0.2 ml


2H2O2H2↑+O2↑ 转移电子


2 ml4 ml


0.1 ml0.2 ml


所以电解过程中共转移电子为0.2 ml+0.2 ml=0.4 ml,则甲、乙在电解过程中转移的电子的物质的量之比为0.2 ml∶0.4 ml=1∶2,B正确。


11.C [解析] 阳极始终是溶液中的OH-放电生成氧气,阴极首先是溶液中的铜离子放电,生成铜单质,然后是溶液中的氢离子放电生成氢气。根据题意可知氢气和氧气的物质的量都是1 ml,则根据电子的得失守恒可知,析出铜的物质的量是1 ml,即电解得到铜的物质的量为1 ml,A错误;上述电解过程中共转移电子的物质的量是4 ml,B错误;溶液中NO3-的物质的量为0.5 L×6.0 ml·L-1=3 ml,依据溶液的电中性可得硝酸钠的物质的量是1 ml,则原混合溶液中c(Na+)为1ml0.5 L=2 ml·L-1,C正确;电解后溶液中c(H+)为2ml0.5 L=4 ml·L-1,D错误。


12.(1)D (2)2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑ 4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3


[解析] ①工作一段时间后甲槽pH上升,乙槽的pH下降;②b、c两极上反应的离子的物质的量相等;惰性电极电解。A组,甲槽是电解水,氢氧化钠溶液pH增大,b电极是阳极,电极反应为:4OH--4e-2H2O+O2↑;乙槽电解硫酸铜溶液,溶液pH减小,c电极为阴极,电解反应为:Cu2++2e-Cu,依据电子守恒可知,b、c两极上反应的离子的物质的量不相等。B组,甲槽是电解硝酸银溶液,溶液pH减小,b电极是阳极,电极反应为:4OH--4e-2H2O+O2↑;乙槽电解氯化铜溶液,溶液pH减小,c电极为阴极,电解反应为:Cu2++2e-Cu,依据电子守恒可知,b、c两极上反应的离子的物质的量不相等。C组,甲槽是电解水,硫酸溶液pH变小,b电极是阳极,电极反应为:4OH--4e-2H2O+O2↑;乙槽电解硝酸银溶液,溶液pH减小,c电极为阴极,电解反应为:4Ag++4e-4Ag,依据电子守恒可知,b、c两极上反应的离子的物质的量相等。D组,甲槽是电解氯化钠溶液,溶液pH增大,b电极是阳极,电极反应为:4OH--4e-2H2O+O2↑;乙槽电解硝酸银溶液,溶液pH减小,c电极为阴极,电解反应为:4Ag++4e-4Ag,依据电子守恒可知,b、c两极上反应的离子的物质的量相等。依据电极反应和电极过程中溶液pH变化分析判断。(1)依据上述分析可知,符合条件的是D组;(2)甲槽电解食盐水生成氢氧化钠、氯气和氢气,甲槽的电解方程式为:2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑;乙槽电解硝酸银溶液生成银、氧气和硝酸,乙槽的电解方程式为:4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3。


13.(1)负极 (2)0.025 ml·L-1 (3)0.1 ml·L-1


[解析] 已知电解5 min时铜电极质量增加2.16 g,则电解池C中,Cu电极为阴极,Ag为阳极,电解池A、B的左侧电极均为阴极,右侧电极为阳极,电源的X极为负极,Y极为正极,铜电极增重2.16 g,电极反应式为Ag++e-Ag,即物质的量为0.02 ml,转移0.02 ml电子。(1)分析可知,电源电极X名称负极;(2)通电5 min时,共转移0.02 ml电子,电解硫酸铜溶液,阳极:2H2O-4e-4H++O2,转移0.02 ml电子时,体积为112 mL,阴极:Cu2++2e-Cu,2H++2e-H2,生成112 mL的氢气,得到0.01 ml电子,则Cu2+得到0.01 ml电子,其物质的量为0.005 ml,c(Cu2+)=c(CuSO4)=0.005ml0.2 L=0.025 ml·L-1;(3)电解KCl溶液,阳极:2Cl-+2e-Cl2,阴极:2H2O+2e-2OH-+H2,转移0.02 ml电子时,生成0.02 ml OH-,c(OH-) =0.02ml0.2 L=0.1 ml·L-1。


14.(1)正 C (2)阴离子 阳离子


(3)H2-2e-+2OH-2H2O (4)49 g 6.02×1023


[解析] 题图中左边加入含硫酸的水,说明左边制硫酸,即OH-在阳极发生氧化反应,使左边溶液中H+增多,为了使溶液呈电中性,硫酸钾溶液中的SO42-通过M交换膜向左边迁移,即M为阴离子交换膜,由此推知X为阳极,与电源正极相连,B出口产生氧气,A出口流出硫酸;同理,右侧加入含KOH的水,说明右边制备KOH溶液,H+在Y极发生还原反应,说明Y极为阴极,与电源负极相连,右边溶液中OH-增多,硫酸钾溶液中K+向右迁移,N为阳离子交换膜。所以,C出口产生氢气,D出口流出KOH溶液。(3)若将制得的氢气和氧气在氢氧化钾溶液中构成原电池,正极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,负极反应式为2H2-4e-+4OH-4H2O。(4)n(H2)=0.5 ml,2H++2e-H2↑,得电子为1 ml,X极的反应式为4OH--4e-2H2O+O2↑或2H2O-4e-4H++O2↑,根据电子守恒知,生成H+的物质的量为1 ml,故生成0.5 ml H2SO4,m(H2SO4)=49 g。


电池
电解池
A
H+移向Pb电极
H+移向Pb电极
B
每消耗3 ml Pb
生成2 ml Al2O3
C
正极:PbO2+4H++2e-Pb2++2H2O
阳极:2Al+3H2O-6e-Al2O3+6H+
D
组
A
B
C
D
甲槽
NaOH溶液
AgNO3溶液
H2SO4溶液
NaCl溶液
乙槽
CuSO4溶液
CuCl2溶液
AgNO3溶液
AgNO3溶液