第1章 第3节 第1课时 电解的原理（Word练习）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修1（鲁科版2019）

第1章　第3节　第1课时 1．用如图所示装置电解饱和食盐水，当生成气体体积为4.48 L(标况)时，下列说法正确的是(NA代表阿伏加德罗常数)(　　) A．溶液中Cl－向锌电极移动 B．锌电极上生成氧化产物 C．两端电极产生相等体积的气体 D．电路中电子转移数为0.4NA D　[该电解池中，Fe电极为阳极，Zn电极为阴极，溶液中Cl—向阳极(Fe电极)移动，A错误； Zn电极上发生还原反应，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，生成H2为还原产物，B错误；阳极反应为Fe－2e－===Fe2＋，不产生气体，C项错误；阴极反应为2H2O＋2e—===2OH－＋H2↑，当生成气体体积为4.48 L(标况)时，转移0.4 mol电子(即0.4NA)，D正确。] 2．现用Pt电极电解1 L浓度均为0.1 mol·L－1的HCl、CuSO4的混合溶液，装置如图所示，下列说法正确的是(　　) A．电解开始时阴极有H2放出 B．电解开始时阳极上发生：Cu2＋＋2e－===Cu C．整个电解过程中，SO不参与电极反应 D．当电路中通过电子的量超过0.1 mol时，此时阴极放电的离子发生了变化 C　[由于氧化性：Cu2＋>H＋，则电解开始阶段阴极上Cu2＋放电生成Cu，不产生H2，A错误；铂电极是惰性电极，开始阶段阳极上Cl－放电，电极反应式为2Cl－—2e－===Cl2↑，B错误；由于还原性：Cl－>OH－(水)> SO，故整个电解过程中，SO不参与电极反应，C正确；1 L浓度均为0.1 mol·L－1的HCl、CuSO4的混合溶液中，含有0.1 mol HCl和0.1 mol CuSO4，阴极上Cu2＋先于H＋放电，0.1 mol Cu2＋完全放电时，电路中通过0.2 mol电子，故电路中通过电子的量超过0.1 mol时，此时阴极放电的离子不一定发生变化，D错误。] 3．铅蓄电池是最常见的二次电池，电压稳定，安全可靠，价格低廉，应用广泛。电池总反应为Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l) 。 (1)放电时，正极的电极反应式是________________________，电解质溶液中硫酸的浓度_____(填“增大”“减小”或“不变”)，当外电路通过0.5 mol e－时，理论上负极板的质量增加_______g。 (2)用该蓄电池作电源，A、B为石墨电极，c为氯化钠溶液，进行电解。如图所示，则A电极产生的气体是______，B电极附近溶液的pH_____(填“增大”“减小”或“不变”)。 解析　(1)铅蓄电池放电时，正极上PbO2得电子被还原，电极反应式为PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O。负极反应式为Pb＋SO－2e－===PbSO4，外电路通过0.5 mol e－时，负极板的质量增加相当于0.25 mol SO的质量，即0.25 mol×96 g/mol＝24 g。 (2)根据图中电流的流向推知，A电极是阳极，电极反应式为2Cl－—2e－===Cl2↑；B电极是阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，反应生成OH－，则B电极附近溶液的pH增大。 答案　(1)PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O　　减小　　24　　(2)Cl2　 增大 1．用石墨电极完成下列电解实验。 实验装置 实验现象 a处试纸变蓝；　b处变红，局部褪色； c处无明显变化；　d处试纸变蓝 下列对实验现象的解释或推测不合理的是(　　) A．a为电解池的阴极 B．b处有氯气生成，且与水反应生成了盐酸和次氯酸 C．c处发生了反应：Fe－3e－===Fe3＋ D．d处：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ C　[由图可知，a电极与外加电源的负极相连，则a为电解池的阴极，A正确。b电极是阳极，Cl－在阳极发生氧化反应生成Cl2；b处pH试纸变红，局部褪色，说明Cl2与水反应生成了HCl和HClO，B正确。c是电解池的阳极，Fe被氧化生成Fe2＋，电极反应式为Fe—2e－===Fe2＋，C错误。d是电解池的阴极，发生还原反应，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，电极周围溶液显碱性，故d处试纸变蓝，D正确。] 2．用如图所示装置处理含NO的酸性工业废水，某电极反应式为2NO＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O，则下列说法错误的是(　　) A．电源正极为A，电解过程中有气体放出 B．电解时H＋从质子交换膜左侧向右侧移动 C．电解过程中，右侧电解液pH保持不变 D．电解池一侧生成5.6 g N2，另一侧溶液的质量减少18 g C　[处理含NO的酸性工业废水时NO被还原生成N2，则右侧Pt电极为阴极，从而可知A为电源正极，B为电源负极；电解过程中阴极上放出N2，阳极上放出O2，A正确。电解时，阳离子向阴极移动，则H＋从质子交换膜左侧向右侧移动，B正确。阳极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，阴极反应式为2NO＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O，当电路中转移20 mol e－时，阳极上生成20 mol H＋，而阴极上消耗24 mol H＋，故右侧电解液中c(H＋)减小，则溶液的pH增大，C错误。电解池中阴极上生成5.6 g N2(即0.2 mol)时，电路中转移的电子为2 mol；据得失电子守恒可知，阳极上电解水的质量为1 mol×18 g/mol＝18 g，D正确。] 3．用石墨作电极电解下列四种溶液，以下说法错误的是(　　) A．电解AgNO3溶液，阳极生成O2，溶液的酸性增强 B．电解ZnBr2溶液，阴极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn C．电解AlCl3溶液，电池总反应的离子方程式：2H2O＋2Cl－2OH－＋Cl2↑＋H2↑ D．电解Pb(NO3)2和CuCl2的混合溶液，可明显分为三个阶段 C　[石墨是惰性电极，电解AgNO3溶液，阳极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，则阳极生成O2，溶液的酸性增强，A正确；电解ZnBr2溶液，由于Zn2＋的氧化性强于水电离出H＋的氧化性，则阴极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn，B正确；电解AlCl3溶液，阳极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，电解产生的OH－与Al3＋结合生成Al(OH)3沉淀，故电池总反应为2Al3＋＋6H2O＋6Cl－2Al(OH)3↓＋3Cl2↑＋3H2↑，C错误；电解Pb(NO3)2和CuCl2的混合溶液，阳离子的氧化性：Cu2＋＞Pb2＋＞H＋(水)，阴离子的还原性：Cl－＞OH－＞NO，第一阶段电解CuCl2，第二阶段电解Pb(NO3)2和H2O，第三阶段电解HNO3，D正确。] 4．美国科学家成功实现用氮气和水生产氨，其装置如图所示。下列说法正确的是(　　) A．上图中的能量转化方式有2种 B．a极发生的电极反应为N2＋6H＋＋6e－===2NH3 C．工作时电解质溶液的pH减小 D．a极区与b极区产生的气体的物质的量之比为3∶4 B　[图中能量转化方式有太阳能→电能、风能→电能、电能→化学能等，A错误；a极上N2发生还原反应生成NH3，电极反应式为N2＋6H＋＋6e－===2NH3，B正确；b电极发生的反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，据得失电子守恒可得电解池总反应为2N2＋6H2O4NH3＋3O2↑，则电解质溶液的pH不变，C错误；a极区产生NH3，b极区产生O2，二者的物质的量之比为4∶3，D错误。] 5．世界水产养殖协会介绍了一种利用电化学原理净化鱼池中水质的方法，其原理如图所示，电极C1、C2为惰性电极。下列说法正确的是(　　) A．C1极上发生还原反应 B．C1极上的电势比C2极上的电势高 C．若有1 mol NO被还原，则有1 mol H＋通过质子膜迁移至阴极区 D．若有机物为葡萄糖(C6H12O6)，则1 mol 葡萄糖被完全氧化时，理论上电极流出20 mol电子 B　[由图可知，有机物在C1电极上发生氧化反应生成CO2，A错误；NO在C2电极上发生还原反应生成N2，则C1极是阳极，C2极是阴极，X是电源的正极，电流的流向：X→C1→溶液→C2→Y，故C1极上的电势比C2极上的电势高，B正确；C2极的电极反应式为2NO＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O，则1 mol NO被还原时，有6 mol H＋通过质子膜迁移至阴极区，C错误；葡萄糖在C1极发生的反应为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋，则1 mol 葡萄糖被氧化时转移24 mol电子，D错误。] 6．海水提取金属锂的装置如图所示，工作时，在电极c依次检测到两种气体。下列说法正确的是(　　) A．电子的流向：电极d→电极b→电极a→电极c B．离子交换膜为质子交换膜 C．丁基锂可用LiNO3水溶液代替 D．若导线中转移1 mol电子，则电极c产生气体的质量在8 g和35.5 g之间 D　[海水中含有Cl－、OH－、SO等阴离子，工作时，在电极c依次检测到两种气体，这两种气体应为Cl2和O2，则电极c是阳极，电极a是正极，故电子的流向：电极b→电极d，电极c→电极a，A错误。海水中的Li＋通过离子交换膜进入丁基锂，并在电极d发生还原反应生成锂，则离子交换膜是阳离子交换膜，B错误。电极d发生的反应是Li＋＋e－===Li，Li与水反应生成LiOH和H2，故丁基锂不能用LiNO3水溶液代替，C错误。电极c上发生的反应为2Cl－－2e－===Cl2↑、2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，转移1 mol电子时，若只析出Cl2，可得到0.5 mol Cl2，质量为35.5 g；若只析出O2，可得到0.25 mol O2，质量为8 g，由于c极得到Cl2和O2混合气体，故气体的质量介于8 g和35.5 g之间，D正确。] 7．氢碘酸(HI)可用“四室式电渗析法”制备，其工作原理如图所示 (阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)。下列叙述错误的是(　　) A．通电后，阴极室溶液pH增大 B．阳极电极反应式是2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ C．得到1 mol产品HI，阳极室溶液质量减少8 g D．通电过程中，NaI的浓度逐渐减小 C　[通电后阴极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，由于生成OH－，溶液的碱性增强，pH增大，A正确；阳极室溶液呈酸性，则阳极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，B正确；原料室中I－透过阴膜进入产品室，阳极室中H＋透过阳膜进入产品室，得到1 mol产品HI时，电路中转移1 mol电子，则阳极产生0.25 mol O2，同时有1 mol H＋进入产品室，故阳极室溶液质量减少0.25 mol×32 g/mol＋1 mol×1 g/mol＝9 g，C错误；电解过程中，Na＋不断进入阴极室，I－不断进入产品室，故NaI的浓度逐渐减小，D正确。] 8．电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法，某科研小组用电浮选凝聚法处理污水，设计的装置示意图如图所示。 (1)实验时若污水中离子浓度较小，导电能力较差，产生气泡速率缓慢，无法使悬浮物形成浮渣。此时，应向污水中加入适量的_______(填字母代号)。 a．H2SO4　　　　　　　 b．CH3CH2OH c．Na2SO4　　　　 d．NaOH (2)电解过程中，电解池阳极发生了两个电极反应，其中一个为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，则另一个电极反应式为________________________。 (3)熔融盐燃料电池以熔融碳酸盐为电解质，CH4为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料为电极。 ①正极的电极反应式为_______________________________； ②为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定。为此电池工作时必须有部分A物质参加循环。则A物质的化学式是________。 (4)实验过程中，若在阴极产生了44.8 L(标准状况)气体，则熔融盐燃料电池消耗CH4(标准状况)______L。 解析　(1)污水中离子浓度较小，导电能力较差，产生气泡速率缓慢，加入强电解质(如Na2SO4等)，可增强溶液的导电能力，但加入H2SO4或NaOH，会使污水呈酸性或碱性，CH3CH2OH是非电解质，加入后不能增强溶液的导电能力，故应选c。 (2)甲烷燃料电池中，甲烷通入负极，空气通入正极，则Fe电极是阳极，故电解过程中，阳极反应之一是Fe－2e－===Fe2＋。 (3)①熔融盐燃料电池中，空气通入正极，O2得电子发生还原反应，则正极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO。 ②甲烷在燃料电池负极发生氧化反应，电极反应式为CH4＋4CO－8e－===5CO2＋2H2O，故循环利用的物质A是CO2。 (4)阴极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，生成标准状况下44.8 L H2的物质的量为2 mol，此时电路中通过4 mol电子，据得失电子守恒可得，熔融盐燃料电池中消耗CH4为0.5 mol，在标准状况下的体积为11.2 L。 答案　(1)c　 (2)Fe－2e－===Fe2＋　(3)①O2＋2CO2＋4e－===2CO　 ②CO2　 (4)11.2 学科网（北京）股份有限公司 $$