1.3电能转化为化学能--电解 同步练习题 2023-2024学年高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1

1.3电能转化为化学能—电解 同步练习题 一、单选题 1．下列关于电解的说法正确的是 ①电解是把电能转变成化学能 ②电镀时，通常把待镀的金属制品作阳极 ③电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化 ④不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现 ⑤任何溶液被电解时，必然导致氧化还原反应的发生 ⑥电解法精炼铜时，其含有的Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质沉积在电解槽的底部 A．①②③④ B．②③⑤⑥ C．③④⑥ D．①③④⑤ 2．钠离子电池具有钠资源储备量多，开采、提纯技术成熟，充电速度快，能彻底放电等优点，未来有可能取代锂离子电池成为主流。钠离子电池的工作原理是充放电过程中在正负极间的镶嵌与脱嵌。下列说法不正确的是 A．由于未使用稀缺的锂元素，量产后的钠离子电池生产成本比锂离子电池低 B．钠离子电池的能量密度比锂离子电池低，但瑕不掩瑜 C．放电时移向电势较高的电极后得到电子发生还原反应 D．一种钠离子电池的正极材料为，含有两个氧化还原中心，充电激活时的电极反应为： 3．微生物燃料电池(MFC)可以结合光电催化技术(PEC)对有毒、难生物降解废水进行处理，两者形成耦合系统(如图所示)。下列叙述错误的是 A．电极a为阳极，电极c为负极 B．MFC中交换膜为质子交换膜 C．该系统中电流的方向为电极c→电极b；电极a→电极d D．电极b、电极d上的电极反应式均为 4．下列叙述中正确的是 A．工业上用电解氯化镁溶液的方法制取镁 B．F2、Cl2、Br2、I2沸点依次升高是因为范德华力依次增大 C．金属单质与酸反应置换出的氢气越多，则金属性越强 D．H2O分子间存在氢键，故H2O比H2S分解时需要的温度高 5．关于消毒剂NaClO的说法错误的是 A．可以用氯碱工业的产品制备 B．水溶液呈弱碱性 C．通SO2可以增强其消毒能力 D．置于空气中易变质 6．铝－石墨双离子电池是一种全新的高效、低成本储能电池，电池反应为AlLi+CxPF6Al+xC+Li++PF，电池装置如图所示。下列说法正确的是 A．放电过程中，AlLi合金真正得电子的金属是锂 B．放电时锂离子移向负极 C．充电时，阳极反应为xC+PF-e-=CxPF6 D．充电时，电路中转移1mol电子，阴极质量增加9g 7．“氮的固定”是将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程，对保障人类生存具有重大意义。一种新型合成氨的原理如图所示： 下列说法正确的是 A．过程①中每吸收2.24 L氮气转移0.3 mol电子 B．过程②每生成1 mol氨，有1 mol Li3N被氧化 C．过程③化学能转化为了电能 D．图中所示过程的总反应方程式为：2N2 + 6H2O4NH3 +3O2 8．摩尔日(Mole Day)是一个流传于化学家之间的节日，通常在10月23日的上午6：02到下午6：02之间庆祝，被记为6：02  10/23，恰似阿伏加德罗常数。设为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．0.1mol肼含有的孤电子对数为 B．固体中含有个阳离子 C．电解饱和食盐水时，若阴阳两极产生气体的总体积为44.8L，则转移电子数为 D．与足量充分反应，生成个分子 二、填空题 9．回答下列问题： (1)高铁电池作为新型可充电电池，具有放电曲线平坦，高能高容量，原料丰富，绿色无污染等优点。图1为简易的高铁电池的工作装置。已知：放电后，两极都产生红褐色悬浮物。 请回答下列问题： ①该电池放电时的总反应的离子方程式为 。 ②放电时，若盐桥中为KCl，则右池中K+浓度 。(填“变大”“变小”或“不变”) (2)现用蓄电池为电源，制取少量高铁酸钾。反应装置如图2所示： ①工作时，蓄电池的负极为 。(填“Fe”或“ NiO2 ”) ②写出电解池中铁电极发生的电极反应式 。 ③当消耗掉0.1mol NiO2时，理论上生成高铁酸钾 g。 10．根据对电解规律的理解，用惰性电极电解3 mol·L－1 NaCl和1 mol·L－1 CuSO4的混合溶液，可看作三个电解阶段。 第一阶段：相当于电解 溶液，电极总反应 ； 第二阶段：相当于电解 溶液，电极总反应 ； 第三阶段：相当于电解 溶液，电极总反应 。 11．汽车尾气中的氮氧化物(NOx)对环境有危害，可利用化学方法实现氮的转化，从而减少氮氧化物排放。 (1)①在氮的转化过程中体现了 性。 ②、碳氢化合物和等均可在催化剂作用下，将NOx转化为N2。和反应的化学方程式为 。 (2)利用电解装置可以将尾气中的转化为尿素[CO(NH2)2]，其中碳元素的化合价为+4价，属于非电解质，工作原理如图。 装置中离子交换膜是 (“阴离子”或“阳离子”)交换膜反应一段时间后，阳极区的基本不变，结合化学用语解释原因为 。 12．回答下列问题： (1)在微电子工业中NF3常用作氮化硅的蚀刻剂，工业上通过电解含NH4F等的无水熔融物生产NF3，其电解原理如图所示。 ①H＋向 (填“左”或“右”)移动。 ②a电极为电解池的 (填“阴”或“阳”)极，写出该电极的电极反应式： 。 (2)产生1molH2，电路中通过的电子数目为 。 三、计算题 13．下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100 g 5.00％的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和l00 g10.00％的K2SO4溶液。电极均为石墨电极。接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4浓度为10.47％，乙中c电极质量增加。据此回答问题： ①电源的N端为 极; ②电极b上发生的电极反应为 ； ③电极b上生成的气体在标准状况下的体积： ；﹙精确到小数点后一位小数﹚ ④电极c的质量变化是增加 g。 14．电化学降解硝酸盐中的原理如图所示。 (1)电源正极为 (填“A”或“B”)，阴极反应式为 。 (2)若电解过程中转移了电子，则膜两侧电解液的质量变化差为 g。 参考答案： 1．D 【详解】①电解是通电条件下发生的化学反应，将电能转变成了化学能，故①正确； ②电镀时，镀层作阳极，待镀金属作阴极，故②错误； ③电解质溶液导电是阴阳离子在两个电极发生的氧化还原反应，属于化学变化，金属导电是电子的定向移动是物理变化，故③正确； ④不能自发进行的氧化还原反应，依据离子放电顺序设计成电解池，通过电解可以实现，故④正确； ⑤电解质溶液的导电过程就是电解过程，发生了电子的转移，一定发生了氧化还原反应，故⑤正确； ⑥电解法精炼铜时，粗铜中所含Ni、Fe、Zn等金属杂质，会先于金属铜失电子，形成阳离子进入电解质，沉积在电解槽底部的应该是不如铜活泼的金属Ag、Au，故⑥错误； 综上所述，①③④⑤正确，故选D。 2．C 【详解】A．由于未使用稀缺的锂元素，量产后的钠离子电池生产成本比锂离子电池低，A正确； B．钠离子电池的能量密度比锂离子电池低，但题中介绍了多个钠离子电池的优点，还提出未来有可能取代锂离子电池成为主流，可见瑕不掩瑜，B正确； C．放电时Na+移向电势较高的电极即正极后嵌入正极，并不得到电子发生还原反应，C错误； D．一种钠离子电池的正极材料为，含有两个氧化还原中心，充电激活时发生氧化反应，电极反应为：，D正确； 故选C。 3．C 【分析】微生物燃料电池(MFC)中d极上氧气在酸性条件下得电子生成水，为燃料电池的正极，连接光电催化技术(PEC)的a极为阳极，阳极上污染物失电子产生二氧化碳；电极c为负极，燃料失电子在酸性条件下生成二氧化碳，连接的b极为阴极，阴极上氧气得电子生成水。 【详解】A．根据上述分析可知，电极a为阳极，电极c为负极，选项A正确； B．MFC中氢离子由负极移向正极，交换膜为质子交换膜，选项B正确； C．该系统中电流的方向为正极电极d→阳极电极a；阴极电极b→电极c，选项C错误； D．阴极电极b、正极电极d上均为氧气在酸性条件下得电子生成水，电极反应式均为，选项D正确； 答案选C。 4．B 【详解】A．工业上用电解熔融氯化镁的方法制取镁，电解氯化镁溶液不能得到镁，会得到Mg(OH)2、H2和Cl2，故A错误； B．对于组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越强，沸点就越高，F2、Cl2、Br2、I2沸点依次升高是因为范德华力依次增大，故B正确； C．金属性和金属单质与酸反应置换出的氢气多少无关，和反应的难易程度有关，故C错误； D．H2O分子间存在氢键，故H2O比H2S沸点高，分解时需要的温度和分子的稳定性有关，和沸点无关，故D错误； 故选B。 5．C 【详解】A．氯碱工业中，电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氯气和氢气，氯气和氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，故A正确； B． NaClO的水溶液因ClO-水解呈弱碱性，故B正确； C．SO2通入次氯酸钠溶液中发生氧化还原反应生成硫酸钠、氯化钠，其消毒能力减弱，故C错误； D． NaClO在空气中因发生反应而变质，故D正确； 答案选C。 6．C 【分析】根据电池反应AlLi+CxPF6Al+xC+Li++PF，Li化合价升高发生氧化反应，因此AlLi作负极，CxPF6中P化合价降低发生还原反应，作正极。 【详解】A．放电过程中，AlLi合金中锂失去电子发生氧化反应生成锂离子，A错误； B．放电时原电池转化阳离子向正极移动，故锂离子移向正极，B错误； C．充电时，阳极反应为PF失去电子发生氧化反应生成CxPF6，反应为xC+PF-e-=CxPF6，C正确； D．充电时，阴极上锂离子得到电子发生还原反应转化为锂：Al+e-+Li+=AlLi，电路中转移1 mol电子，阴极生成1mol AlLi，其质量增加为生成锂的质量7 g，D错误； 故选C。 7．D 【详解】A．由于缺少标准状况这个条件，气体摩尔体积Vm不能用22.4L/mol这个数值来计算N2的物质的量，故A错误； B．由题中信息可知，过程②的反应方程式为Li3N+3H2O=NH3↑+3LiOH，此反应中各元素化合价均保持不变，是非氧化还原反应，故B错误； C．由题中信息可知，过程③的反应方程式为4LiOH4Li+O2↑+2H2O，是将电能转化为化学能，故C错误； D．由题中信息可知，过程①的反应方程式为6Li+N2=2Li3N，过程②的反应方程式为Li3N+3H2O=NH3↑+3LiOH，过程③的反应方程式为4LiOH4Li+O2↑+2H2O，所以图中所示过程的总反应方程式为2N2 + 6H2O4NH3 +3O2，故D正确； 答案为D。 8．A 【详解】A．肼的电子式为，每个氮原子上各有一个孤电子对，故0.1mol肼含有的孤电子对数为，正确； B．的物质的量为=0.2mol，1molNaHSO4中含有1molNa+和1molHSO，故含有个阳离子，错误； C．无标准状况，无法计算气体的物质的量，错误； D．乙酸和乙醇的反应为可逆反应，故生成的分子的个数小于，错误； 故选A。 9．(1) 变大 (2) Fe 6.6 【分析】图1为原电池装置，Fe比石墨活泼，故Fe作负极，石墨为正极；图2为电解池，现用蓄电池为电源，制取少量高铁酸钾，故Fe为阳极，连接电源的正极NiO2电极，石墨为阴极，连接电源负极Fe电极，据此作答。 【详解】（1）①图1为原电池装置，Fe作负极，石墨为正极，两极都产生氢氧化铁，电池总反应为Fe+FeO+4H2O=2Fe(OH)3+2OH－，故答案为：Fe+FeO+4H2O=2Fe(OH)3+2OH－； ②放电时，若盐桥中为KCl，阳离子向正极移动，即钾离子向右池移动，则右池中K+浓度变大； （2）①工作时，蓄电池中铁失去电子，作负极，即负极为Fe。 ②Fe为阳极，电极反应式为Fe-6e－+8OH－=FeO+4H2O，故答案为：Fe-6e－+8OH－=FeO+4H2O；。 ③NiO2电极为正极，电极反应式为NiO2+2H2O+2e－=Ni(OH)2+2OH－，消耗掉0.1mol NiO2时，转移0.2mol电子，生成高铁酸钾质量为=6.6g，故答案为：6.6。 10． 1 mol·L－1 CuCl2 CuCl2 =Cu＋Cl2↑ 1 mol·L－1 NaCl 2NaCl＋2H2O=2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 1 mol·L－1 NaOH 2H2O= O2↑＋2H2↑ 【分析】溶液中溶质为硫酸铜、氯化钠、以及电解氯化钠后生成的氢氧化钠，据此分析解题。 【详解】第一阶段：因为Cu2+先得电子，Cl-先失电子，相当于电解1 mol·L－1 CuCl2溶液，电极总反应CuCl2 =Cu＋Cl2↑；第二阶段：相当于电解1 mol·L－1 NaCl溶液，电极总反应2NaCl＋2H2O=2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；第三阶段：相当于电解1 mol·L－1 NaOH溶液，电极总反应2H2O= O2↑＋2H2↑。 11．(1) 还原 (2) 阳离子 阳极反应式为H2-2e-=2H+，电路中转移10mol电子，阳极生成10mol氢离子，有10mol氢离子通过阳离子交换膜从阳极移向阴极，所以反应一段时间后，阳极区的基本不变 【详解】（1）①氮的转化中发生反应2NO+2CO=2CO2+N2,中C元素化合价升高，CO是还原剂，在氮的转化过程中体现了还原性。 ②、碳氢化合物和等均可在催化剂作用下，将NOx转化为N2。和反应生成N2和水，中N元素化合价由-3升高为0、NO中N元素化合价由+2降低为0，化学方程式为 。 （2）根据装置图，阳极氢气失电子生成氢离子，阳极反应式为H2-2e-=2H+，阴极CO2、NO得电子生成CO(NH2)2，阴极反应式为，阴极消耗氢离子，所以装置中离子交换膜是阳离子交换膜，电路中转移10mol电子，阳极生成10mol氢离子，有10mol氢离子通过阳离子交换膜从阳极移向阴极，所以反应一段时间后，阳极区的基本不变。 12．(1) 右 阳 (2) 【分析】电解池中右侧区域氢离子得电子变成氢气，发生还原反应，故b电极为阴极，a电极为阳极，还原剂失电子发生氧化反应。 【详解】（1）①由图知，在右侧区域氢离子得电子变成氢气，发生还原反应，故b电极为阴极、H+向右移动，故答案为：右； ②据分析a电极为电解池的阳极，该电极上NH4F发生氧化反应转变为NF3，该电极的电极反应式：，故答案为：阳；； （2）阴极发生反应，产生1molH2，电路中通过的电子数目为，故答案为：。 13． 正 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 2.8 L 16 【分析】接通电源，经过一段时间后，测得乙中c电极质量增加，则c电极为阴极，d电极为阳极。由于甲、乙、丙三个装置串联，则a是阴极，b是阳极；e是阴极，f是阳极，直流电源M是负极，N是正极，然后根据电解原理及丙中质量变化，结合同一串联电路中电子转移数目相等进行计算。 【详解】①根据接通电源，乙中c电极质量增加可知c为阴极，电极反应为：Cu2++2e-=Cu，与其连接的直流电源M电极是负极，直流电源的N电极为正极； ②电极b为阳极，在阳极b上溶液中OH-失去电子发生氧化反应，电极反应式为：4OH--4e-=2H2O+O2↑； ③电解池甲中为NaOH溶液，由于放电能力：H+＞K+，OH-＞，所以阳极b上OH-失去电子发生氧化反应，电极反应式为：4OH--4e-=2H2O+O2↑； ③丙装置为100 g 10.00%K2SO4溶液，其中含有K2SO4质量是10.00 g，含有H2O是90.00 g，由于放电能力：H+＞K+，OH-＞，所以实质上是电解H2O，电解反应方程式为：2H2O2H2↑+O2↑，电解后测得丙中K2SO4浓度为10.47％，则溶液质量为m==95.5 g，则电解水的质量是100 g-95.5 g=4.5 g，电解水的物质的量n(H2O)==0.25 mol，则根据O元素守恒可知反应产生O2的物质的量为n(O2)=n(H2O)=×0.25 mol=0.125 mol，则V(O2)= 0.125 mol×22.4 L/mol=2.8 L； ④丙装置消耗水的物质的量n(H2O)=0.25moL，则转移电子的物质的量为2×0.25 mol=0.5 mol，电极c为Cu2++2e-=Cu，生成Cu物质的量为0.25 mol，其质量m(Cu)=0.25 mol×64 g/mol=16 g。 14．(1) A (2) 【详解】（1）与B相连的电极上，转化为，发生了还原反应，因此B是电源的负极，A是电源的正极。根据得失电子守恒和电荷守恒、原子守恒可写出阴极反应式为。 （2）阳极反应式为，阴极反应式为。电解过程中，若转移电子，阳极通过质子交换膜移向阴极，则阳极质量减少；阴极质量减少。即当通过电子时，两极质量变化差，显然，当转移电子时，膜两侧电解液的质量变化差为。 学科网（北京）股份有限公司 $$