化学鲁科版 (2019)第3节 电能转化为化学能——电解第1课时巩固练习

这是一份化学鲁科版 (2019)第3节 电能转化为化学能——电解第1课时巩固练习，共17页。试卷主要包含了1 ml CuO　　　　B等内容，欢迎下载使用。

第3节　电能转化为化学能——电解
第1课时　电解原理
基础过关练
题组一　电解与电解池的形成判定
1.(2021吉林二中高三上月考)某同学按图示装置进行实验探究,电极材料为石墨,下列说法正确的是 (　　)

A.电极N为阴极,电极上有红色物质生成
B.电极M为正极,电极上有气体产生
C.一段时间后,溶液质量增加
D.该装置是将化学能转化为电能
2.(2021河北沧州一中高二上第一次月考)在进行锌铜双液原电池实验时,若用铜丝代替盐桥(如图),外电路中仍然存在较小的电流,随着时间的推移,电流逐渐减小。下列关于该装置说法错误的是 (　　)

A.左池构成了原电池,铜丝②极的电势高于锌极
B.铜丝②附近溶液的pH将升高
C.右池为电解池,铜丝③的反应为4OH--4e- O2↑+2H2O
D.铜片④上有新的红色固体附着

题组二　电解池的工作原理
3.(2020甘肃临夏月考)某电解池装置如图所示,下列有关分析完全正确的是 (　　)

选项
A
B
C
D
a电极
阳极
阴极
阳极
阴极
d电极
正极
正极
负极
负极
Q离子
阳离子
阳离子
阴离子
阴离子
4.(2021河北唐山高二上月考)某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时,观察到电流计的指针发生了偏转。下列说法不正确的是 (　　)

A.甲装置为原电池
B.装置乙中的能量转化方式为电能转化为化学能
C.可用湿润的淀粉KI试纸检验石墨电极产物
D.Cu电极的电极反应:2H++2e- H2↑


题组三　电解规律及电极反应式的书写
5.(2021湖南益阳高三上调研)电致变色器件可智能调控太阳光透过率,从而实现节能。如图是某电致变色器件的示意图。当通电时,Ag+注入无色WO3薄膜中,生成AgxWO3,器件呈现蓝色,对于该变化过程,下列叙述错误的是 (　　)

A.b为电源的负极
B.WO3在该过程中被氧化
C.银电极反应为Ag-e- Ag+
D.Ag+由银电极向变色层迁移
6.(2021四川南充高二上期中)用如图所示装置除去含CN-、Cl-废水中的CN-时,控制溶液的pH为9~10,阳极产生的ClO-将CN-氧化为两种无污染的气体。下列说法不正确的是 (　　)

A.用石墨作阳极,铁作阴极
B.阳极的电极反应为Cl-+2OH--2e- ClO-+H2O
C.阴极的电极反应为2H2O+2e- H2↑+2OH-
D.除去CN-的反应为2CN-+5ClO-+2H+ N2↑+2CO2↑+5Cl-+H2O



能力提升练
题组一　电解池的形成条件及工作原理
1.(2021重庆南开中学高三上月考,)CH4和CO2都是比较稳定的分子,科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化,其原理如图所示,下列说法正确的是 (　　)

A.电极A上发生氧化反应
B.O2-由电极B移向电极A
C.电极A、B的产物均可使溴的四氯化碳溶液褪色
D.若生成的乙烯和乙烷的体积比为2∶3,则消耗的CH4和CO2体积比为10∶7
2.(2020浙江台州五校高二联考,)某小组为研究电化学原理,设计如图装置,下列叙述不正确的是 (　　)

A.a和b不连接时,铁片上会有金属铜析出
B.a和b用导线连接时,铜片上发生的反应为Cu2++2e- Cu
C.无论a和b是否连接,铁片均会溶解,溶液从蓝色逐渐变成浅绿色
D.a和b分别连接直流电源正、负极,电压足够大时,Cu2+向铜电极移动
3.(2021山东烟台莱州一中高二上月考,)在如图所示装置中,试管A、B中的电极为多孔的惰性电极;C、D为两个铂夹,夹在被Na2SO4溶液浸湿的滤纸条上,滤纸条的中部滴有KMnO4溶液;电源有a、b两极。若在A、B中充满KOH溶液后倒立于盛KOH溶液的水槽中,切断K1,闭合K2、K3,通直流电,实验现象如图所示,下列说法正确的是 (　　)

A.电源中a为正极,b为负极
B.试管A中的电极反应为2H++2e- H2↑
C.一段时间后滤纸条上紫红色向C处移动
D.电解一段时间后,切断K2、K3,闭合K1,电流计的指针会发生偏转
题组二　电解规律与电极反应式的书写
4.(2020黑龙江哈尔滨师大附中高二月考,)学习小组设计如图所示装置处理碱性废水中的Na2SO3,同时制备NaOH。下列说法正确的是 (　　)

A.太阳能电池能将化学能直接转化为电能
B.电极N为阳极,应选择惰性电极
C.电极M的电极反应式为SO32-+2OH--2e- SO42-+H2O
D.导线中通过1 mol电子的同时有2 mol Na+通过离子交换膜
5.(2020浙江杭州高二月考,)用惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液,实验装置如图甲所示。电解过程中的实验数据如图乙所示,横坐标表示电解过程中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)。则下列说法不正确的是(　　)

A.电解过程中,a电极表面先有红色物质析出,后有气泡产生
B.b电极上发生的反应为4OH--4e- 2H2O+O2↑
C.曲线OP段表示H2的体积变化
D.Q点收集到的混合气体中H2和O2的体积比为1∶1
6.(2021河南南阳高二上期中,)用如图装置进行电解实验(a、b、c、d均为铂电极),供选择的有4组电解液,其体积均为500 mL,浓度均为2 mol·L-1:

组别
A槽
B槽
1
NaOH溶液
CuBr2溶液
2
AgNO3溶液
NaCl溶液
3
CuSO4溶液
CuCl2溶液
4
AlCl3溶液
Na2SO4溶液
(1)工作时,a、b、c、d电极上均有气体产生,则选择的电解液是上述四组中的第　　　　组。 
(2)选择第1组电解液时,电解过程中各电极上的电极反应为a极:　　　　　　　　　　　　　　;b极:　　　　　　　　　;c极:　　　　　　　　　　;d极:　　　　　　　　　　　。 
(3)选择第2组电解液时,当b极析出2 g电解产物时,a极上析出产物的质量为　　　g;忽略电解前后电解液的体积变化,此时B槽中的c(OH-)=　mol· 
L-1(不考虑OH-与Cl2的反应)。
题组三　电解液的复原
7.(2021福建三明一中高二上第一次月考,)用指定材料做阳极和阴极来电解一定物质的量浓度的溶液甲,然后加入物质乙能使溶液复原。下列选项中合适的组合是 (　　)
选项
阳极
阴极
溶液甲
物质乙
A
Pt
Pt
NaOH
NaOH固体
B
铜
铁
CuSO4
CuO
C
C
Pt
NaCl
盐酸
D
Pt
Pt
H2SO4
H2O
题组四　电解规律的实际应用
8.(2020江苏海安月考,)用惰性电极电解硫酸铜溶液,整个过程转移电子的物质的量与产生气体总体积的关系如图所示(气体体积均在相同状况下测定)。Q点时欲使溶液恢复到起始状态,可向溶液中加入(　　)

A.0.1 mol CuO　　　　B.0.1 mol CuCO3
C.0.075 mol Cu(OH)2　　　　D.0.05 mol Cu2(OH)2CO3
9.(2021宁夏吴忠中学高二上月考,)用铂电极电解100 mL HNO3与AgNO3的混合液,通电一段时间后,两极均收集到2.24 L气体(标准状况),则原混合液中Ag+的物质的量浓度为 (　　)
A.1 mol·L-1　　　 　B.2 mol·L-1
C.2.5 mol·L-1　　　　D.3 mol·L-1
10.(2020湖南常德高三上期末,)如图装置(Ⅰ)为一种可充电电池的示意图,其中的离子交换膜只允许K+通过,该电池充放电的总反应方程式为2K2S2+KI3 K2S4+3KI;装置(Ⅱ)为电解池的示意图,当闭合开关K时,X附近溶液先变红。则下列说法正确的是 (　　)

A.闭合K时,K+从左到右通过离子交换膜
B.闭合K时,电极X是阳极
C.闭合K时,电极A的电极反应为3I--2e- I3-
D.闭合K时,当有0.1 mol K+通过离子交换膜,X电极上产生气体2.24 L(标准状况)
11.(2021北京一零一中学高二上期中,)用FeCl3酸性溶液脱除H2S后的废液,通过控制电压电解得以再生。某同学使用石墨电极,在不同电压(x)下电解pH=1的0.1 mol·L-1 FeCl2溶液,研究废液再生机理。记录如下(a、b、c代表电压值):
序号
电压/V
阳极现象
检验阳极产物
Ⅰ
x≥a
电极附近出现黄色,有气泡产生
有Fe3+,有Cl2
Ⅱ
a>x≥b
电极附近出现黄色,无气泡产生
有Fe3+,无Cl2
Ⅲ
b>x>0
无明显变化
无Fe3+,无Cl2
(1)用KSCN溶液检测出Fe3+的现象是　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)Ⅰ中Fe3+产生的原因可能是Cl-在阳极放电,生成的Cl2将Fe2+氧化,写出有关反应:  　。 
(3)由Ⅱ推测,Fe3+产生的原因还可能是Fe2+在阳极放电,原因是Fe2+具有　　　性。 
(4)Ⅱ中虽未检验出Cl2,但Cl-在阳极是否放电仍需进一步验证。电解pH=1的NaCl溶液做对照实验,记录如下:
序号
电压/V
阳极现象
检验阳极产物
Ⅳ
a>x≥c
无明显变化
有Cl2
Ⅴ
c>x≥b
无明显变化
无Cl2
①NaCl溶液的浓度是　　　mol·L-1。 
②Ⅳ中检验Cl2的实验方法是　　　　　　　　　　　 　　。 
③与Ⅱ对比,得出的结论(写出两点):  　。 

答案全解全析
基础过关练
1.A
2.C
3.B
4.C
5.B
6.D


1.A　该装置为电解池,与电源负极相接的N电极为阴极,电极反应为Cu2++2e- Cu,电极上有红色物质生成,故A正确;M电极为电解池的阳极,故B错误;电解池总反应为CuCl2 Cu+Cl2↑,一段时间后,溶液质量减小,故C错误;该装置为电解池,将电能转化为化学能,故D错误。
2.C　根据原电池的构成条件可知,左池构成原电池,锌比铜活泼,锌作负极、铜作正极,所以铜丝②极电势高于锌极,故A正确;铜丝②作正极,空气中的氧气得电子,电极反应式为O2+4e-+2H2O 4OH-,有OH-生成,所以铜丝②附近溶液pH将升高,故B正确;右池是电解池,铜丝③与原电池的正极连接,是电解池的阳极,发生氧化反应,电极反应为Cu-2e- Cu2+,故C错误;铜片④与原电池的负极连接,是电解池的阴极,Cu2+得电子生成Cu,所以铜片④上有新的红色固体附着,故D正确。
3.B　电解池中,电子由电源的负极流出,故a是阴极,d是正极,溶液中阳离子移向阴极,则Q离子为阳离子,故选B。
4.C　甲装置为锌铜原电池,Zn为负极,Cu为正极,正极上氢离子得电子,乙为电解池,Pt极与铜相连应为阳极,阳极上氯离子失电子,石墨电极为阴极,阴极上铜离子得电子析出铜。甲装置为原电池,故A正确;装置乙为电解池,将电能转化为化学能,故B正确;石墨电极为阴极,阴极上铜离子得电子析出铜,不能用湿润的淀粉KI试纸检验石墨电极产物,故C错误;Cu为正极,正极上氢离子得电子,电极反应为2H++2e- H2↑,故D正确。
5.B　由图可知,银是阳极,所以a为电源的正极,b为电源的负极,故A正确;W元素由WO3中的+6价降低到AgxWO3中的+(6-x)价,化合价降低,WO3在该过程中被还原,故B错误;银为阳极,电极反应为Ag-e- Ag+,故C正确;电解过程中电解质中的阳离子移向阴极,即Ag+由银电极向变色层迁移,故D正确。
6.D　阳极上Cl-放电,可用石墨作阳极,Fe作阴极,故A正确;阳极上Cl-失电子,电极反应为Cl-+2OH--2e- ClO-+H2O,故B正确;阴极上水得电子生成氢气和氢氧根离子,电极反应为2H2O+2e- H2↑+2OH-,故C正确;ClO-将CN-氧化为两种无污染的气体,这两种无污染的气体为N2和CO2,同时次氯酸根离子被还原生成氯离子,溶液呈碱性,则该反应的离子方程式为2CN-+5ClO-+H2O N2↑+2CO2↑+5Cl-+2OH-,故D不正确。
能力提升练
1.D
2.D
3.D
4.C
5.C
7.D
8.D
9.B
10.A
1.D　电极A为阴极,发生得到电子的还原反应,故A错误;电极B为阳极,所以O2-由电极A移向电极B,故B错误;电极A、B的产物中只有乙烯可使溴的四氯化碳溶液褪色,乙烷和一氧化碳均不能使溴的四氯化碳溶液褪色,故C错误;生成的乙烯和乙烷的体积比为2∶3时,阳极的电极反应为10CH4+7O2--14e- 2C2H4+3C2H6+7H2O,若消耗10 mol CH4生成2 mol C2H4、3 mol C2H6时,转移14 mol电子,阴极反应式为CO2+2e- CO+O2-,根据得失电子守恒可知,转移14 mol电子,消耗7 mol CO2,所以消耗CH4和CO2的物质的量之比为10∶7,相同条件下CH4和CO2的物质的量之比等于体积之比,故D正确。
2.D　a和b不连接时,铁和硫酸铜发生置换反应,铁片上有铜析出,故A正确;a和b连接时,该装置构成原电池,铁作负极,铜作正极,正极上铜离子得电子发生还原反应,电极反应式为Cu2++2e- Cu,故B正确;无论a和b是否连接,铁都失电子发生氧化反应,溶液从蓝色逐渐变成浅绿色,故C正确;a和b分别连接直流电源正、负极,构成电解池,在电解池中阳离子向阴极移动,则铜离子向铁电极移动,故D错误。
3.D　如果闭合K2、K3,断开K1,电解KOH溶液,根据图像可知,B电极上产生的气体体积是A电极的2倍,所以A电极上生成O2、B电极上生成H2,因此电源中a是负极、b是正极,故A错误;A电极上氢氧根离子失去电子,电极反应为4OH--4e- 2H2O+O2↑,故B错误;电解时,滤纸条上高锰酸根离子向阳极移动,即紫红色向D处移动,故C错误;电解一段时间后,切断K2、K3,闭合K1,该装置构成燃料电池,A作正极、B作负极,有电流产生,则电流计的指针会发生偏转,故D正确。
4.C　A项,太阳能电池是将太阳能转化为电能的装置,错误;B项,分析题意及题图可知,N电极为阴极,M电极为阳极,错误;C项,M电极为阳极,阳极上SO32-失去电子,发生氧化反应生成SO42-,电极反应式为SO32-+2OH--2e- SO42-+H2O,正确;D项,电路中每转移1 mol电子的同时有1 mol Na+通过离子交换膜,错误。
5.C　a电极为阴极,溶液中的Cu2+在a电极上得电子生成Cu,则a电极表面先有红色物质析出,后有H+得电子生成氢气,有气泡产生,A正确;b电极为阳极,溶液中的OH-失电子生成氧气,电极反应式为4OH--4e- 2H2O+O2↑,B正确;电解前期,阳极生成氧气,阴极生成Cu,曲线OP段表示O2的体积变化,C错误;Q点收集到的混合气体中,H2和O2在标准状况下的体积均为2.24 L,体积比为1∶1,D正确。
6.答案　(1)4
(2)2H2O+2e- H2↑+2OH-　4OH--4e- 2H2O+O2↑　Cu2++2e- Cu　2Br--2e- Br2
(3)27　0.5
解析　第1组:A槽电解NaOH溶液,实质上是电解水,a电极是阴极,电极反应为2H2O+2e- H2↑+2OH-,b电极是阳极,电极反应为4OH--4e- 2H2O+O2↑;B槽是电解CuBr2溶液,c电极为阴极,电极反应为Cu2++2e- Cu,d电极是阳极,电极反应为2Br--2e- Br2。第2组:A槽是电解硝酸银溶液,a电极是阴极,电极反应为2Ag++2e- 2Ag,b电极是阳极,电极反应为4OH--4e- 2H2O+O2↑;B槽是电解氯化钠溶液,c电极为阴极,电极反应为2H++2e- H2↑,d电极是阳极,电极反应为2Cl--2e- Cl2↑。第3组:A槽是电解硫酸铜溶液,a电极为阴极,电极反应为Cu2++2e- Cu,b电极是阳极,电极反应为4OH--4e- 2H2O+O2↑;B槽是电解氯化铜溶液,c电极为阴极,电极反应为Cu2++2e- Cu,d电极是阳极,电极反应为2Cl--2e- Cl2↑。第4组:A槽是电解氯化铝溶液,a电极为阴极,电极反应为2H++2e- H2↑,b电极是阳极,电极反应为2Cl--2e- Cl2↑;B槽是电解硫酸钠溶液,实质是电解水,c电极是阴极,电极反应为2H++2e- H2↑,d电极是阳极,电极反应为4OH--4e- 2H2O+O2↑。
(1)根据上述分析可知,符合条件的是第4组。
(2)选择第1组电解液时,电解过程中各电极上的电极反应为a极:2H2O+2e- H2↑+2OH-;b极:4OH--4e- 2H2O+O2↑;c极:Cu2++2e- Cu;d极:2Br--2e- Br2。
(3)选择第2组电解液时,当b极析出2 g电解产物O2时,根据得失电子守恒和电极反应可以计算,a极上析出Ag的质量为2 g32 g·mol-1×4×108 g·mol-1=27 g;忽略电解前后电解液的体积变化,此时B槽中的c(OH-)=n(OH-)V=2 g32 g·mol-1×40.5 L=0.5 mol·L-1。
7.D　电解NaOH溶液时,Pt作电极,阴极上生成氢气,阳极上生成氧气,要使电解后溶液恢复原状,应该加入适量的水,故A错误;电解硫酸铜溶液,Cu作阳极、Fe作阴极,阳极上Cu失电子进入溶液,阴极上铜离子放电生成Cu,电解质溶液中溶质及其浓度不变,不需要加入物质使溶液复原,故B错误;电解氯化钠溶液,C作阳极、Pt作阴极,阴极上生成氢气、阳极上生成氯气,要使溶液恢复原状,需要通入适量HCl,故C错误;电解稀硫酸,Pt作电极,阴极上生成氢气,阳极上生成氧气,要使溶液恢复原状,应加入适量水,故D正确。
8.D　用惰性电极电解硫酸铜溶液时,先发生反应2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4,当铜离子完全析出时,发生反应2H2O 2H2↑+O2↑,根据题给图像可知,转移0.2 mol电子时生成的气体只有氧气,发生反应2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4,实际上相当于析出氧化铜,根据铜和转移电子的量之间的关系得n(Cu)=0.2mol2=0.1 mol,所以相当于析出0.1 mol CuO;继续电解发生的反应为2H2O 2H2↑+O2↑,实际上是电解水,根据水和转移电子的量之间的关系得n(H2O)=0.3-0.22 mol=0.05 mol,所以电解水的物质的量是0.05 mol,根据“析出什么加入什么”的原则知,要使溶液恢复原状,应该加入0.1 mol氧化铜和0.05 mol水。只加氧化铜不加水不能使溶液恢复原状,故A错误;加入碳酸铜时,碳酸铜和硫酸反应生成硫酸铜、H2O和二氧化碳,相当于加入氧化铜,没有加入水,不能使溶液恢复原状,故B错误;加入0.075 mol Cu(OH)2相当于加入0.075 mol CuO和0.075 mol H2O,不能使溶液恢复原状,故C错误;加入0.05 mol Cu2(OH)2CO3,碱式碳酸铜和硫酸反应生成硫酸铜、水和二氧化碳,相当于加入0.1 mol CuO和0.05 mol水,能使溶液恢复原状,故D正确。
9.B　铂电极为惰性电极,电解HNO3与AgNO3的混合溶液,通电一段时间后,两极均收集到2.24 L气体(标准状况),n(气体)=2.24 L22.4 L/mol=0.1 mol,根据阳极的电极反应4OH--4e- 2H2O+O2↑可知,生成0.1 mol O2转移0.4 mol电子,根据得失电子守恒可知,阴极转移0.4 mol电子,则:
2H+　　+　　2e-　 　H2↑
0.2 mol 0.2 mol 0.1 mol
2Ag+　　+　　2e- 2Ag
0.2 mol 0.2 mol
即n(Ag+)=0.2 mol,所以原混合溶液中Ag+的物质的量浓度为0.2mol0.1 L=2 mol·L-1,故选B。
10.A　当闭合开关K时,X附近溶液先变红,说明X附近有氢氧根离子生成,则在X极上氢离子得电子析出氢气,X极是阴极,Y极是阳极,与阴极连接的是原电池的负极,所以A极是负极,B极是正极,电解质溶液中阳离子由负极移向正极,即K+从左到右通过离子交换膜,故A正确;闭合K时,电极X是阴极,故B错误;闭合K时,电极A是负极,负极上K2S2失电子发生氧化反应,故C错误;闭合K时,当有0.1 mol K+通过离子交换膜,即有0.1 mol电子转移,根据2H++2e- H2↑可知,生成的氢气体积为1.12 L(标准状况),故D错误。
11.答案　(1)溶液变为血红色　(2)2Cl--2e- Cl2↑,Cl2+2Fe2+ 2Fe3++2Cl-　(3)还原　(4)①0.2　②取少量阳极附近的溶液,滴在淀粉碘化钾试纸上,试纸变蓝色　③通过控制电压,证实了产生Fe3+的两种原因都成立;通过控制电压,验证了Fe2+先于Cl-放电
解析　(1)用KSCN溶液检测出Fe3+的现象是溶液变为血红色。
(2)氯离子在阳极上失电子生成氯气,电极反应为2Cl--2e- Cl2↑,氯气具有氧化性,能氧化亚铁离子生成铁离子,反应的离子方程式为Cl2+2Fe2+ 2Fe3++2Cl-。
(3)由Ⅱ推测,Fe3+产生的原因还可能是Fe2+具有还原性,在阳极放电。
(4)①Ⅱ中电解pH=1的0.1 mol·L-1 FeCl2溶液,电解pH=1的NaCl溶液做对照实验,探究氯离子是否放电,需要在氯离子浓度相同的条件下进行,所以氯化钠溶液的浓度为0.2 mol·L-1。②检验氯气的实验方法为取少量阳极附近的溶液,滴在淀粉碘化钾试纸上,试纸变蓝色证明生成氯气,否则无氯气生成。