高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 电解池第1课时测试题

这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 电解池第1课时测试题，共5页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

A 级·基础达标练
一、选择题
1．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( C )
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：用惰性电极电解AgNO3溶液的总方程式为4AgNO3＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(通电))4Ag＋O2↑＋4HNO3，阳极上放出O2，阴极上析出Ag，阴极质量增加，A项错误；由于电解时生成了HNO3溶液的pH降低，B项错误；电解后析出O2和Ag，要使溶液恢复到电解前状况需加入Ag2O固体，C项正确；电解时阴极上析出Ag，无气体生成，D项错误。
2．某同学为了使反应2HCl＋2Ag===2AgCl＋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( C )
解析：Ag不能与HCl自发的进行氧化还原反应，所以要使反应2HCl＋Ag===2AgCl＋H2↑能发生应设计成电解池，Ag失电子发生氧化反应，H＋得电子发生还原反应，只有C符合条件。
3．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 )
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：NaHSO4在水溶液中完全电离出Na＋、H＋和SOeq \\al(2－,4)，电解NaHSO4溶液的实质是电解水，所以水减少，溶液浓度增大，c(H＋)增大，pH减小，故选A。
4．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( B )
A．CuSO4 B．NaOH
C．Na2SO4 D．H2SO4
解析：电解CuSO4溶液，阳极OH－失电子生成O2，阴极Cu2＋得电子生成Cu，A项不符合；电解NaOH溶液，阳极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极反应为4H＋＋4e－===2H2↑，阴、阳两极气体体积比为21，NaOH浓度变大，pH增大，B项正确；电解Na2SO4溶液相当于电解水，溶液浓度增大，但pH不变，C项不符合；电解H2SO4溶液实质是电解水，酸溶液浓度变大，pH变小，D项不符合。
5．用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。横轴表示电解过程中转移电子的物质的量，纵轴表示电解过程产生气体的总体积。下列说法不正确的是( B )
A．P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
B．电解过程中N电极表面始终有红色物质生成，无气泡产生
C．P－Q电解过程为电解水，N极产生H2，M极产生O2
D．若M电极材料换成Cu，则电解过程中CuSO4溶液的浓度不变
解析：CuSO4溶液中含有的阳离子是：Cu2＋、H＋，阴离子是OH－、SOeq \\al(2－,4)，惰性材料作电极，OH－的放电顺序大于SOeq \\al(2－,4)，OH－放电，即阳极电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，Cu2＋放电顺序大于H＋，Cu2＋先放电，即阴极电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，P点后，气体体积突然增加，说明P点Cu2＋消耗完全，所以此过程中阳极产物为O2，阴极产物为Cu，所以只需加入一定量的CuO固体就可恢复到起始状态，A正确；N极接电源的负极，N极作阴极，根据选项A的分析，先有红色铜析出，然后出现气体，B错误；根据A选项可知P点时Cu2＋完全反应，所以P－Q电解过程中，阳极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极反应为2H＋＋2e－===H2↑，实质上就是电解水，N极即阴极产生氢气，M极即阳极产生氧气，C正确；若M电极换成Cu作电极，阳极上发生Cu－2e－===Cu2＋，阴极反应式Cu2＋＋2e－===Cu，因此电解过程中CuSO4溶液的浓度不变，D正确；综上所述答案为B。
6．如下所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列判断错误的是( C )
A．a是电源的负极
B．通电一段时间后，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色
C．随着电解的进行，CuCl2溶液浓度变大
D．当0.01 ml Fe2O3完全溶解时，至少产生气体336 mL(折合成标准状况下)
解析：通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，说明石墨电极Ⅱ为阳极，则电源b为正极，a为负极，石墨电极Ⅰ为阴极。a是电源的负极，故A正确；石墨电极Ⅱ为阳极，通电一段时间后，产生氧气和氢离子，所以向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色，故B正确；随着电解的进行，铜离子在阴极得电子生成铜单质，所以CuCl2溶液浓度变小，故C错误；当0.01 ml Fe2O3完全溶解时，消耗氢离子为0.06 ml，根据阳极电极反应式2H2O－4e－===4H＋＋O2，产生氧气为0.015 ml，体积为336 mL(折合成标准状况下)，故D正确。
二、非选择题
7．某课外活动小组利用石墨电极电解1 ml·L－1的FeCl2溶液，探究影响电解产物的因素，回答下列问题：
(1)实验室配制1 ml·L－1的FeCl2溶液时，为了防止FeCl2被氧化常加入适量的_铁粉__(填试剂名称)，若配制100 mL此溶液，需要用托盘天平称量FeCl2·4H2O的质量为_19.9__g。
(2)探究装置如图所示：
①湿润淀粉KI试纸检测的物质是_Cl2__(填化学式)。
②从价态角度分析，在两极均有可能放电的离子是_Fe2＋__(填离子符号，下同)。
③在无限稀释的水溶液中部分离子的离子淌度如下表所示(注：淌度越大的离子向电极的迁移速率越快)：
仅从淌度角度分析，_H＋__在B电极放电更具优势。
(3)电解电压控制在1.5 V时，电解现象如下表所示：
①实验Ⅱ中阳极电极反应式为 Fe2＋－e－===Fe3＋ 。
②实验Ⅰ中溶液变浑浊的主要原因是_实验Ⅰ中溶液的pH较高，生成的Fe3＋转化为Fe(OH)3__。
③结合上述实验，试分析影响阴极放电物质的主要因素是_Fe2＋和H＋浓度的相对大小(溶液的pH或H＋浓度的大小)__。
解析：(1)亚铁离子具有较强的还原性，在空气中易被氧化，因此实验室配制1 ml·L－1的FeCl2溶液时，常加入适量的铁粉，目的为了防止FeCl2被氧化；若配制100 mL此溶液，需要用托盘天平称量FeCl2·4H2O的质量m＝c·V·M＝1 ml·L－1×0.1 L×199 g·ml－1＝19.9 g。
(2)①根据电解池工作原理可知，A电极为电解池的阳极，发生失电子的氧化反应，氯离子若在A电极失去电子会生成氯气，氯气具有氧化性，可将碘离子氧化为碘单质，进而使淀粉变蓝，因此湿润淀粉KI试纸放在A电极区，是为了检测是否有氯气生成；②从价态角度分析，Fe2＋处于中间价态，化合价既可以升高，也可以降低，则即可以在A电极发生氧化反应，又可能在B电极发生还原反应，故在两极均有可能放电的离子是Fe2＋；③淌度越大的离子向电极的迁移速率越快。B电极为电解池的阴极，溶液中阳离子会放电，从表格数据明显可以看出，仅从淌度角度分析，H＋的淌度最大，在B电极放电更具优势。
(3)根据表格数据可以看出，①实验Ⅱ中阳极湿润的淀粉KI试纸未变色，且电极附近溶液加KSCN时，无需酸化即可变红，则说明亚铁离子被氧化为铁离子，其电极反应式为Fe2＋－e－===Fe3＋；②根据实验I中阳极湿润的淀粉KI试纸未变色，且电极附近溶液加KSCN时，盐酸酸化才变红，则说明亚铁离子被氧化为铁离子，溶液变浑浊，主要是因为溶液的pH＝4.91，酸性较弱，生成的铁离子转化为氢氧化铁所导致的；③结合上述三个实验的阴极现象可分析得出影响阴极放电物质的主要因素是Fe2＋和H＋浓度的相对大小(溶液的pH或H＋浓度的大小)。
8．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_正极__。
(2)甲装置中电解反应的总化学方程式是 CuCl2eq \(=====,\s\up7(电解))Cu＋Cl2↑ 。
(3)如果收集乙装置中产生的气体，两种气体的体积比是_11__(相同状况下)。
(4)欲用丙装置精炼铜，G应该是_粗铜__(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_Y极附近红褐色变深__。
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)由上述分析知，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CuCl2eq \(=====,\s\up7(电解))Cu＋Cl2↑。
(3)惰性电极电解饱和食盐水，化学方程式为2NaCl＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2NaOH＋Cl2↑＋H2↑，生成气体的体积比为11。
(4)电解精炼铜，粗铜作阳极，纯铜作阴极，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。
B 级·能力提升练
一、选择题
1．如下图所示，甲池的总反应式为N2H4＋O2===N2＋2H2O。下列说法正确的是( B )
A．甲池中负极上发生的反应为N2H4－4e－===N2＋4H＋
B．乙池中石墨电极上发生的反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
C．甲池溶液pH增大，乙池溶液pH减小
D．甲池中每消耗0.1 ml N2H4乙池电极上则会析出6.4 g固体
解析：分析题图知，甲是燃料电池，乙是电解池，甲池中电解质溶液为氢氧化钾溶液，则负极不可能生成H＋，应该是N2H4－4e－＋4OH－===N2＋4H2O，A项错误。乙池中石墨电极是阳极，发生氧化反应，B项正确。根据甲池总反应式知反应中生成了水，则氢氧化钾溶液的浓度变小，pH减小；乙池中阴极析出铜，阳极OH－放电，乙池的溶液pH减小，C项错误。根据各个电极通过的电量相等知N2H4～2Cu，则甲池中消耗0.1 ml N2H4时乙池电极上析出12.8 g铜，D项错误。
2．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( B )
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：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。
3．结合图示判断，下列叙述正确的是( D )
A．K与N连接时，X为硫酸，一段时间后溶液的pH减小
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2Cl－－2e－===Cl2↑
解析：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＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，溶液pH增大，错误；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－＋2H2O===4OH－，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↑，正确。
4．(2021·全国甲，13)乙醛酸是一种重要的化工中间体，可采用如下图所示的电化学装置合成。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－，并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是( D )
A．KBr在上述电化学合成过程中只起电解质的作用
B．阳极上的反应式为CHOOCOOH＋2H＋＋2e－―→CHOOCOH＋H2O
C．制得2 ml乙醛酸，理论上外电路中迁移了1 ml电子
D．双极膜中间层中的H＋在外电场作用下向铅电极方向迁移
解析： 该装置通电时，乙二酸被还原为乙醛酸，因此铅电极为电解池阴极，石墨电极为电解池阳极，阳极上Br－被氧化为Br2，Br2将乙二醛氧化为乙醛酸，双极膜中间层的H＋在直流电场作用下移向阴极，OH－移向阳极。KBr在上述电化学合成过程中除作电解质外，同时还是电解过程中阳极的反应物，故A错误；阳极上为Br－失去电子生成Br2，Br2将乙二醛氧化为乙醛酸，故B错误；电解过程中阴阳极均生成乙醛酸，1 ml乙二酸生成1 ml乙醛酸转移电子为2 ml,1 ml乙二醛生成1 ml乙醛酸转移电子为2 ml，根据转移电子守恒可知每生成1 ml乙醛酸转移电子为1 ml，因此制得2 ml乙醛酸时，理论上外电路中迁移了2 ml电子，故C错误。
5．用阳极X和阴极Y电解足量Z的水溶液，电解一段时间后，再加入W，能使溶液恢复到电解前的状态，符合题意的一组是( C )
解析：以C和Fe为电极，电解氯化钠，阳极氯离子放电，阴极氢离子放电，通电一段时间后为氢氧化钠溶液，减少的是氯化氢，故A错误；以Pt和Cu为电极，电解硫酸铜，阳极氢氧根离子放电，放出氧气，阴极铜离子放电析出铜，减少的是铜和氧元素，需要加入氧化铜或碳酸铜使溶液复原，故B错误；以C为电极，电解硫酸，阳极氢氧根离子放电，阴极氢离子放电，相当于电解水，通电一段时间后仍为硫酸溶液，可以加水让溶液复原，故C正确；以Ag和Fe为电极，电解AgNO3，阳极银放电，阴极银离子放电，相当于电镀，通电一段时间后仍为AgNO3溶液，且浓度不变，不需要加AgNO3晶体恢复原样，故D错误。
二、非选择题
6．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＋4KOHeq \(,\s\up7(放电),\s\d5(充电))2K2CO3＋6H2O
(1)请回答图中甲、乙两池的名称：
甲池是_原电池__装置，乙池是_电解池__装置。
(2)请回答下列电极的名称：
通入CH3OH的电极名称是_负极__，B(石墨)电极的名称是_阳极__。
(3)写出下列电极反应式：通入O2电极： O2＋4e－＋2H2O===4OH－ ；
A(Fe)电极： 4Ag＋＋4e－===4Ag 。
(4)乙池中反应的化学方程式为 4AgNO3＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))4Ag＋O2↑＋4HNO3 。
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－===2COeq \\al(2－,3)＋12H2O，
正极：3O2＋12e－＋6H2O===12OH－
乙池：阳极：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，
阴极：4Ag＋＋4e－===4Ag
总反应：4AgNO3＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))4Ag＋O2↑＋4HNO3。
7．为了加深对电解规律的理解，某同学做了以下探究，要求从H＋、Cu2＋、Na＋、SOeq \\al(2－,4)、Cl－5种离子中两两恰当的组成电解质，用惰性电极电解，把符合情况的电解质及复原方法填写在表格内。
解析：(1)电解过程中电解质质量减少，水量不变：则被电解的是电解质本身，水没有被电解，则阳离子只能为H＋、Cu2＋，阴离子只能是Cl－，其电解质是HCl、CuCl2。
(2)电解质质量不变，水量减少：实质上是电解水，H＋、OH－分别在两极上放电，因此，其电解质是Na2SO4、H2SO4。
(3)电解质和水量都减少：若电解质是CuSO4,2CuSO4＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2H2SO4＋2Cu＋O2↑，若恢复到原状态，可加入CuO，也可加入CuCO3；若电解质是NaCl,2NaCl＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，要恢复到原状态可通入HCl。
阳离子
淌度(10－8
m2·V－1·s－1)
阴离子
淌度(10－8
m2·V－1·s－1)
H＋
36.3
OH－
20.5
Li＋
4.01
Cl－
7.91
Na＋
5.19
I－
7.95
Fe2＋
5.4
SOeq \\al(2－,4)
8.27
实验编号
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
溶液pH
pH＝4.91
pH＝2.38
pH＝－0.43
阳
极
湿润淀粉KI试纸
未变色
未变色
未变色
电极附近溶液加
KSCN
盐酸酸化才变红
无需酸化即可变红
无需酸化即可变红
是否出现浑浊
变浑浊
少量浑浊
无浑浊
阴
极
是否有气泡产生
无
无
有
电极表面是否出现镀层
出现银白色镀层
出现银白色镀层
无镀层出现
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
电解情况
采用的电解质
复原的物质
(1)
电解质质量减
少，水量不变
_HCl、CuCl2__
_HCl、CuCl2__
(2)
电解质质量不
变，水量减少
Na2SO4、H2SO4
_H2O__
(3)
电解质和水
量都减少
_CuSO4、NaCl__
_CuO或CuCO3、HCl__