高中化学鲁科版 (2019)选择性必修1第3节 电能转化为化学能——电解第1课时课时训练

第3节　电能转化为化学能——电解

第1课时　电解的原理

课时作业巩固

选题表

基础题组

1.(2021·福建福州期中)用惰性电极电解Na2SO4、AgNO3、KCl的混合液,最先从阴极和阳极上析出的物质分别是(　B　)

A.H2和Cl2   B.Ag和Cl2

C.H2和O2   D.Ag和O2

解析:用惰性电极电解Na2SO4、AgNO3、KCl的混合液,溶液中Ag+、H+、K+、Na+向阴极移动,Ag+最先在阴极得到电子发生还原反应生成Ag,溶液中Cl-、OH-、N、S向阳极移动,Cl-最先在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气,故选B。

2.(2021·福建龙岩开学考)用如图所示装置(X、Y是直流电源的两极)分别进行下列各组实验,则下表中各项所列对应关系均正确的一项是(　A　)

解析:X极为负极,则b管中石墨电极为阳极,电解CuCl2溶液时,阳极氯离子被氧化生成氯气,所以b管中有气体逸出,A正确;电解NaOH溶液的实质是电解水,所以NaOH的浓度会增大,pH增大,B错误;X极为正极,a管中石墨电极为阳极,b管中石墨电极为阴极,电解Na2SO4溶液的实质是电解水,H+在阴极区放电,故在阴极区有大量的OH-,OH-在阳极区放电,故在阳极区有大量的H+,滴入酚酞后,b管中呈红色,a管中呈无色,C错误;X极为正极,则b管中石墨电极为阴极,电解AgNO3溶液时,阴极反应为Ag++e-Ag,D错误。

3.(2021·江苏南京月考)铝的阳极氧化法表面处理技术原理如图所示,通电后可使铝制品表面生成一层致密的氧化膜,从而增强铝制品的抗蚀性能,下列说法正确的是(　B　)

A.碳棒上的电极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-

B.铝制品表面发生的主要反应为2Al+3H2O-6e-Al2O3+6H+

C.通电后,铝制品表面生成的致密氧化膜可溶于硫酸

D.电解过程中S向碳棒移动

解析:溶液中的溶质为强电解质硫酸,因此碳棒上的电极反应为2H++2e-H2↑,A错误;电解时,铝制品表面生成氧化膜,则发生的主要反应为2Al+3H2O-6e-Al2O3+6H+,B正确;铝制品表面的氧化膜具有优良的抗蚀性能,不溶于硫酸,C错误;S带负电荷,电解过程中向阳极即铝制品移动,D错误。

4.从H+、C、Na+、S、Cl-五种离子中选择并恰当地组成电解质,按下列要求进行电解。

(1)以石墨为电极,使电解质质量减少,水质量不变,进行电解,则可采用的电解质是　　　　　　　　　　　　　。 

(2)以石墨为电极,使电解质质量不变,水质量减少,进行电解,则可采用的电解质是　　　　　　　　　　　　　。 

(3)以石墨为阳极,铁棒为阴极,使电解质和水的质量都减少,进行电解,则电解质是　　　　　　　　　　　　。 

(4)以石墨为电极进行电解,若阴极析出金属,阳极放出O2时,电解质的化学式可能是　　　　　　　　　　　。 

(5)以石墨为电极进行电解,两极分别放出气体,且体积之比为1∶1时,电解质的化学式可能是　　　　　　　　　　　　。 

解析:(1)石墨是惰性电极,惰性电极电解CuCl2溶液或者HCl溶液时,电解质质量减少,水质量不变。

(2)石墨是惰性电极,惰性电极电解Na2SO4溶液、H2SO4溶液或NaHSO4溶液时,氢离子、氢氧根离子放电,则电解质质量不变,水质量减少。

(3)石墨棒为阳极,铁棒为阴极,电解CuSO4溶液、NaCl溶液时,铜离子和氢氧根离子、氯离子和氢离子放电,所以电解质和水质量都减少。

(4)以石墨为电极进行电解,惰性电极电解CuSO4溶液,阴极铜离子放电析出铜,阳极水中氢氧根离子放电生成O2。

(5)以石墨为电极进行电解,惰性电极电解HCl溶液或者NaCl溶液,阴极是氢离子放电产生氢气,阳极是氯离子放电产生氯气,两极分别放出气体,且体积之比为1∶1。

答案:(1)HCl、CuCl2　

(2)H2SO4、Na2SO4、NaHSO4　

(3)CuSO4、NaCl　

(4)CuSO4　

(5)HCl、NaCl

能力题组

5.(2021·江苏南京月考)银锌电池工作时的总反应为Zn+Ag2O+H2OZn(OH)2+2Ag。以该电池为电源,使用惰性电极电解100 mL 1 mol·L-1

NaOH溶液,下列说法不正确的是(　C　)

A.电池的正极反应为Ag2O+H2O+2e-2Ag+2OH-

B.电池正极生成1.08 g Ag时,负极消耗0.325 g Zn

C.电解池中阳极生成标准状况下224 mL O2时,阴极生成0.92 g Na

D.电解池中阴、阳两极均生成气体,理论上同温、同压下两者的体积之比为2∶1

解析:根据银锌电池工作时的总反应可知,电池的正极反应物Ag2O放电后生成Ag,配平可得电池的正极反应为Ag2O+H2O+2e-2Ag+2OH-,A正确;电池反应时两极的物质比例关系为Zn～2Ag,因此正极生成1.08 g Ag时,负极消耗0.325 g Zn,B正确;电解时,阴极的放电顺序为H+>Na+,阴极不能生成Na,C错误;电解池的总反应为2H2O

2H2↑+O2↑,因此阴、阳两极均生成气体,理论上同温、同压下两者的体积之比为2∶1,D正确。

6.(2021·河南南阳月考)用多孔石墨电极完成下列实验:

下列对实验现象的解释或推测不合理的是(　C　)

A.Ⅰ中,b极反应:2H2O-4e-O2↑+4H+

B.Ⅱ中,析出红色固体:Cu2++H2Cu+2H+

C.Ⅲ中,只可能发生反应:2Ag++CuCu2++2Ag

D.Ⅰ中,a极上既发生了化学变化又发生了物理变化

解析:Ⅰ中b极连接电源正极,所以是阳极,发生氧化反应,故电极反应为2H2O-4e-O2↑+4H+,A不符合题意;Ⅱ中产生了铜单质,是由于多孔电极中吸附了氢气,则说明氢气置换出了铜,Cu2++H2Cu+2H+,B不符合题意;银的产生也有可能是氢气置换出银,离子方程为2Ag++

H22Ag+2H+,C符合题意;Ⅰ中a极是电解池阴极,产生氢气是化学变化,多孔电极吸附氢气是物理变化,D不符合题意。

7.用惰性电极电解下列溶液一段时间后再加入一定量的某种物质(方括号内物质),能够使溶液恢复到原来的成分和浓度的是(　B　)

A.AgNO3[AgNO3] B.NaOH[H2O]

C.NaCl[NaCl] D.CuSO4[Cu(OH)2]

解析:电解AgNO3溶液,总反应为4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3,恢复到原来的成分和浓度,需要加入Ag2O或Ag2CO3,故A错误;电解NaOH溶液,实质上是电解水,恢复到原来的成分和浓度,需要加入一定的水,故B正确;电解NaCl溶液,总反应为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,恢复到原来的成分和浓度,需要通入一定量的HCl气体,故C错误;电解CuSO4溶液,总反应为2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4,恢复到原来的成分和浓度,需要加入一定量的CuO或CuCO3,故D错误。

8.(2021·山东实验中学期中)电有机合成反应温和高效,体系简单,环境友好。电解合成1,2二氯乙烷的实验装置如图所示。下列说法中不正确的是(　D　)

A.该装置工作时,NaCl溶液的浓度不断减小

B.液相反应中,C2H4被氧化为1,2二氯乙烷

C.该装置总反应为CH2CH2+2H2O+2NaClH2+2NaOH+ClCH2CH2Cl

D.当电路中转移2 mol电子时就有2 mol Na+通过离子交换膜Y进入氯化钠溶液

解析:由题图可知,钠离子进入阴极区,氯离子进入阳极区,NaCl溶液的浓度逐渐减小,故A正确;CuCl2能将C2H4氧化为1,2二氯乙烷,故B正确;以NaCl和CH2CH2为原料合成1,2二氯乙烷中,CuCl→

CuCl2→CuCl,CuCl循环使用,其实质是NaCl、H2O与CH2CH2反应,所以总反应为CH2CH2+2H2O+2NaClH2+2NaOH+ClCH2CH2Cl,故C正确;阴极H2O放电生成NaOH,所以Na+应通过离子交换膜Y进入阴极区,故D不正确。

9.(2021·山东实验中学期中)如图所示的装置中,若通入直流电

5 min时,铜电极质量增加21.6 g,试回答:

(1)若电源为碱性乙醇燃料电池,则电源电极X的电极反应为   

　　　　　　　                            　　　　　。 

(2)pH变化:A　　　　　　　,B　　　　　　,C　　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。 

(3)若A中KCl足量且溶液的体积是200 mL,电解后,溶液中OH-的物质的量浓度为　　　　mol·L-1(假设电解前后溶液的体积无变化)。

(4)通电5 min后,B中共收集2 240 mL气体(标准状况),溶液体积为200 mL,则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为　　　　　　mol·L-1

(设电解前后溶液体积无变化),若要使B中溶液恢复到电解前的状态,需要加入的物质以及相应的物质的量正确的是　　　(填字母)。 

A.0.05 mol CuO 

B.0.05 mol CuO和0.025 mol H2O

C.0.05 mol Cu(OH)2

D.0.05 mol CuCO3和0.05 mol H2O

解析:铜电极质量增加21.6 g即得到银单质21.6 g,其物质的量为

0.2 mol,说明铜为阴极,则X为负极,Y为正极。

(1)若电源为碱性乙醇燃料电池,根据上述分析,X为负极,乙醇在负极反应,则X的电极反应为C2H5OH+16OH--12e-2C+11H2O。

(2)A是放氢生碱型,溶液pH增大,B为放氧生酸型,溶液pH减小,C中阴极析出银单质,阳极上的银失去电子变成银离子,理论上AgNO3溶液的物质的量浓度不变,溶液pH不变,因此三个装置中溶液pH变化为A增大,B减小,C不变。

(3)根据题意和关系式Ag～OH-,则n(OH-)=0.2 mol,A中KCl足量且溶液的体积是 200 mL,电解后,溶液中OH-的物质的量浓度为=

1 mol·L-1。

(4)通电5 min后,B中共收集2 240 mL气体(标准状况)即气体物质的量为0.1 mol,根据关系式4Ag～O2,B中阳极生成氧气0.05 mol,则阴极得到氢气为0.05 mol,再根据得失电子守恒,铜得到电子的物质的量是0.2 mol-0.05 mol×2=0.1 mol,则溶液中铜离子物质的量为n(Cu2+)=0.05 mol,溶液体积为200 mL,则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为=0.25 mol·L-1。电解过程中得到0.05 mol Cu、

0.05 mol H2、0.05 mol O2,若要使B中溶液恢复到电解前的状态,需要加入的物质以及相应的物质的量与电解过程中得到的物质相当,

0.05 mol CuO与0.05 mol Cu、0.05 mol H2、0.05 mol O2不相当,故A错误;0.05 mol CuO和0.025 mol H2O与0.05 mol Cu、0.05 mol H2、0.05 mol O2不相当,故B错误;0.05 mol Cu(OH)2相当于加入

0.05 mol CuO和0.05 mol H2O,与0.05 mol Cu、0.05 mol H2、

0.05 mol O2相当,故C正确;0.05 mol CuCO3和0.05 mol H2O相当于加入0.05 mol CuO和0.05 mol H2O,与0.05 mol Cu、0.05 mol H2、0.05 mol O2相当,故D正确。

答案:(1)C2H5OH+16OH--12e-2C+11H2O　

(2)增大　减小　不变

(3)1　(4)0.25　CD