化学选择性必修1第二节 电解池习题

这是一份化学选择性必修1第二节 电解池习题，共11页。

【基础巩固】
1.关于如图所示①、②两个装置的叙述中正确的是 ( )
A.装置名称:①是原电池,②是电解池
B.硫酸浓度变化:①增大,②减小
C.电极反应:①中阳极为2H2O-4e-4H++O2↑,②中正极为Zn-2e-Zn2+
D.离子移动方向:①中H+向阴极方向移动,②中H+向负极方向移动
解析:①中有外加电源,为电解池,②为原电池,A项错误;①中实质为电解水,硫酸浓度增大, ②中负极材料消耗硫酸,硫酸浓度减小,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。
答案:B
2.某新型蓄电池放电、充电时的反应为Fe+Ni2O3+3H2OFe(OH)2+2Ni(OH)2。下列推断中错误的是 ( )
A.充电时,Ni(OH)2为阳极
B.放电时,Fe为正极,Ni2O3为负极
C.该新型蓄电池的电解质溶液呈碱性
D.充电时,阴极反应为Fe(OH)2+2e-Fe+2OH-
解析:根据总反应,放电时负极反应为Fe-2e-+2OH-Fe(OH)2;正极反应为Ni2O3+2e-+3H2O2OH-+2Ni(OH)2。充电时原电池正极作阳极,即Ni(OH)2为阳极,故A项正确,B项错误;该新型蓄电池的电解质溶液呈碱性,故C项正确;充电时,阴极反应为Fe(OH)2+2e-Fe+2OH-,故D项正确。
答案:B
3.pH=a的某电解质溶液中,插入惰性电极通直流电一段时间后,溶液的pH>a,则该电解质可能是 ( )
A.NaOH
B.H2SO4
C.AgNO3
D.Na2SO4
解析:电解NaOH溶液相当于电解水,NaOH溶液浓度增大,使溶液的pH升高,A项符合题意;电解H2SO4溶液和电解Na2SO4溶液相似,都使溶液浓度增大,所以溶液的pH分别减小、不变,B、D项均不符合题意;电解AgNO3溶液生成HNO3,溶液的pH减小,C项不符合题意。
答案:A
4.如图所示装置中,电解质溶液是NaCl的水溶液,过一段时间发现d极附近有黄绿色气体产生,下列说法中正确的是 ( )
A.a是电源的正极
B.电子流动的方向:d→b
C.c电极发生氧化反应
D.如果将c、d两电极互换,则c上一定也会生成黄绿色气体
解析:d极附近有黄绿色气体产生,是Cl-放电,说明d极是阳极,所以b是正极;电子流向是阳极→电源正极,电源负极→阴极,即d→b,a→c;c极得电子,发生还原反应;如果c是活性电极,互换后c极不产生黄绿色气体。
答案:B
5.(2023·广东广州一模)以熔融盐(CaCl2、NaCl)为电解液,以石墨为阳极,电解TiO2和SiO2获取电池材料TiSi,下列说法正确的是 ( )
A.阳极上SiO2被还原
B.阴极上发生的反应为2Cl--2e-Cl2↑
C.电解时,阳离子向阳极移动
D.理论上每生成1 ml TiSi,电路中转移8 ml电子
解析:石墨为阳极,电解池阳极上发生氧化反应,A项错误;TiO2和SiO2为电解池阴极,发生还原反应,电极反应为TiO2+SiO2+8e-TiSi+4O2-,B项错误;电解时阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动,C项错误;由阴极电极反应可知,每生成1 ml TiSi,电路中转移8 ml电子,D项正确。
答案:D
6.(2022·广东梅州)最近研究人员开发出一种生产水泥的绿色工艺,其中的电化学装置如图所示。装置工作时,下列说法正确的是 ( )
A.化学能转化为电能
B.X膜为阴离子交换膜
C.阴极区溶液的pH不断变小
D.a极上的电极反应为2H2O-4e-4H++O2↑
解析:A项,该装置为电解池,将电能转化为化学能,故错误;B项,阳极上H2O放电生成O2,电极反应为2H2O-4e-4H++O2↑,阳极区还发生CaCO3+2H+Ca2++CO2↑+H2O,生成的Ca2+通过离子交换膜X膜进入产品室,则X膜为阳离子交换膜,故错误;C项,阴极上H2O放电生成H2,电极反应为2H2O+2e-2OH-+H2↑,生成OH-使阴极区溶液的pH不断变大,故错误;D项,a极为阳极,阳极上H2O放电生成O2,电极反应为2H2O-4e-4H++O2↑,故正确。
答案:D
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纯净物(括号内物质),不能使溶液恢复到原来的成分和浓度的是 ( )
A.AgNO3(AgNO3)
B.NaOH(H2O)
C.KCl(HCl)
D.CuSO4(CuO)
解析:分析电解反应的原理,在两极析出什么物质(固体或气体),相当于什么物质脱离反应体系,就加入什么物质,即可使溶液完全复原。A项,脱离反应体系的物质是Ag和O2,相当于Ag2O,所以应当加入适量Ag2O才能复原(加入AgNO3,会使NO3-的量增加);B项,脱离反应体系的是H2和O2,相当于H2O,加入适量水可以复原;C项,脱离反应体系的是H2和Cl2,相当于HCl,应通入适量HCl气体才能复原(加入盐酸时,同时也增加了水);D项,脱离反应体系的是Cu和O2,相当于CuO,加入适量CuO可以复原。
答案:A
8.在直流电源的作用下电解CuSO4溶液的装置如图所示,其中A、B为石墨电极,a、b为电源的两极,当接通电源,通电一段时间后,将B电极取出,洗干净并干燥后称量,其质量增加了3.2 g,则:
(1)a极为电源的 极。
(2)写出电极反应:A极 , B极 。
(3)若要使反应后的溶液恢复到原来状态,则应该加入 ,加
入 g。
解析:B电极质量增加,则B电极为电解池的阴极,阴极发生还原反应,铜离子得到电子转化为铜单质,阴极与电源的负极相连,因此b极为电源的负极,a极为电源的正极。A电极为电解池的阳极,发生氧化反应,水失去电子转化为氧气和氢离子。应补充氧化铜使电解质溶液恢复到原来状态,阴极析出的铜的质量为3.2 g,而氧化铜中铜的质量分数为80%,因此需要补充的氧化铜的质量为4.0 g。
答案: (1)正 (2)2H2O-4e-O2↑+4H+ Cu2++2e-Cu (3)CuO 4.0
【拓展提高】
9.用惰性电极电解稀硫酸、Cu(NO3)2、NaCl的混合液,最初一段时间阴极和阳极上析出的物质分别是 ( )
A.H2和Cl2
B.Cu和Cl2
C.H2和O2
D.Cu和O2
解析:由题意知,溶液中存在H+、Cu2+、Na+、SO42-、NO3-、Cl-、OH-,根据离子的放电顺序,阳离子:Cu2+>H+>Na+,阴离子:Cl->OH->SO42-、NO3-,则最初一段时间,阴极反应为Cu2++2e-Cu,阳极反应为2Cl--2e-Cl2↑。
答案:B
10.用Pt电极电解含有0.1 ml Cu2+和0.1 ml X3+的溶液,阴极上析出固体物质的质量m与电路中通过电子的物质的量n的关系如图所示。则阳离子的氧化能力由强到弱的排列正确的是 ( )
A.Cu2+>X3+>H+
B.H+>X3+>Cu2+
C.X3+>H+>Cu2+
D.Cu2+>H+>X3+
解析:本题的解题信息在图像中,开始通电就有固体析出,且通过
0.2 ml电子后,就没有固体析出了,说明是Cu2+放电的结果,X3+不放电。
答案:D
11.从NO3-、SO42-、H+、Cu2+、Ba2+、Ag+、Cl-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)若两极分别放出H2和O2,电解质的化学式可能是 。
(2)若阴极析出金属,阳极放出氧气,电解质的化学式可能为 。
(3)若两极分别放出气体,且体积比为1∶1,电解质的化学式可能为 。
解析:题中提供的电解质离子有七种,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。
答案: (1)HNO3、H2SO4、Ba(NO3)2
(2)AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4
(3)HCl、BaCl2
【挑战创新】
12.用如图所示的装置进行电解实验。通电一会儿,发现湿润的碘化钾淀粉试纸的C端变为蓝色。
(1)E为电源的 极,F为电源的 极。
(2)A中反应的化学方程式为 。
(3)在B中观察到的现象是 。
(4)D端的电极反应为 。
解析:本题实质上是三个电解装置串联,首先判断电源的正极、负极,E为负极,F为正极;A中是以Pt为阳极、Fe为阴极电解AgNO3溶液。B中右侧石墨为阳极,发生的反应为2Cl--2e-Cl2↑,右侧石墨附近产生黄绿色气体,左侧石墨为阴极,发生的电极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-,由于水电离出的H+放电,所以溶液中的c(OH-)>c(H+),左侧石墨附近溶液首先变红色。D端为阴极,发生的反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-。
答案: (1)负 正
(2)4AgNO3+2H2O4Ag+4HNO3+O2↑
(3)右侧石墨附近产生黄绿色气体,左侧石墨附近溶液首先变红色
(4)2H2O+2e-H2↑+2OH-