4.2电解池 同步练习题 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

4.2电解池同步练习题 一、选择题 1．电解池中，阳极的电极材料一定 A．发生氧化反应 B．与电源正极相连 C．是铂电极 D．得电子 2．下列离子方程式正确的是 A．将SO2通入NaClO溶液中：SO2+ H2O+ClO-=HClO+ B．草酸(H2C2O4)溶液与新制氯水混合反应生成CO2：H2C2O4+Cl2=2H+ +2CO2↑+2Cl- C．向FeI2溶液中通入足量氯气：2Cl2+2Fe2++2I-=2Fe3+ +I2+4Cl- D．电解MgCl2溶液：2Cl- +2H2OH2↑+2OH- +Cl2 ↑ 3．锂钒氧化物二次电池的工作原理为：，如图是用该电池电解含镍酸性废水制备单质镍的装置示意图，下列说法正确的是 A．电解过程中Y电极上的电极反应为： B．电解过程中，b中溶液的物质的量浓度会减小 C．锂钒氧化物二次电池可以用水溶液作为电解液 D．锂钒氧化物二次电池充电时，B电极发生还原反应 4．用如图装置(X、Y是直流电源的两极)分别进行下列各组实验，则下表中各项对应关系均正确的一组是 选项 电源X极 实验前U形管中液体 通电后现象及结论 A 正极 Na2SO4溶液 向U形管两端滴入酚酞试液后，a管中呈红色 B 正极 AgNO3溶液 b管中的电极反应式是4OH-一4e- =2H2O+O2↑ C 负极 KCl和CuCl2混合溶液 同相条件 下，a、b两管中产生的气体总体积可能相等 D 负极 NaCl溶液 a管中产生的气体能使湿润的淀粉KI试纸变蓝色 A．A B．B C．C D．D 5．羟基自由基()是自然界中氧化性仅次于氟的氧化剂。我国科学家设计了一种能将苯酚氧化为和的原电池-电解池组合装置(如图所示)，该装置能实现发电、环保二位一体。下列说法错误的是 A．a极为正极，c极为阴极 B．a极区每产生1mol，c极区溶液质量减轻3g C．d极的电极反应式为 D．工作时，如果II室中、数目都减小，则N为阴离子交换膜 6．燃料电池是一种将燃料的化学能直接转化为电能的电化学反应装置，甲醇一氧气燃料电池示意图如图，下列说法正确的是 A．电极A处发生还原反应 B．放电时，电子由电极A→外电路→电极B→内电路→电极A形成闭合电路 C．放电时，负极的电极反应式为 D．放电时，电路中每转移0.4 mol ，消耗 L 7．镍镉(Ni﹣Cd)可充电电池在生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd+2NiOOH+2H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2，下列说法不正确的是 A．放电时化学能不能全部转化为电能 B．放电时Cd为该电池的负极，充电时这一端应接直流电源的正极 C．放电时该电池的正极反应为：NiOOH+H2O+e－＝ Ni(OH)2+OH－ D．充电时，阴极反应为：Cd(OH)2+2e－＝ Cd+2OH－ 8．二氧化氯()是一种易溶于水的气体，其制备流程如图所示。 已知：生成的反应中，与的物质的量之比为1：6。 下列说法错误的是 A．气体X、Y分别为、 B．溶液Z的主要成分是和 C．可用饱和食盐水除去中的 D．电解时阳极反应式为 二、填空题 9．我国某地粉煤灰中主要含有Al2O3，除此之外还含有Ga2O3及少量Fe2O3、CaO、MgO和SiO2等物质。已知从粉煤灰中回收铝并提取镓的工艺流程如图所示： 电解过程中，Ga3+与NaOH溶液反应生成GaO，GaO在阴极放电，则电解方程式：______；电解过程中需要保持溶液为pH=11以上的原因是_____。 10．某反应中反应物与生成物有：FeCl2、FeCl3、CuCl2、Cu。 (1)将上述反应设计成的原电池如图甲所示，请回答下列问题： ①图中X溶液是___________。 ②石墨电极上发生的电极反应式为__________。 ③原电池工作时，盐桥中的___________(填“K＋”或“Cl－”)不断进入X溶液中。 (2)将上述反应设计成的电解池如图乙所示，乙烧杯中金属阳离子的物质的量与电子转移的物质的量的变化关系如图丙，请回答下列问题： ①M是___________极； ②图丙中的②线是___________的变化。 ③当电子转移为2mol时，向乙烧杯中加入___________L 5 mol∙L−1NaOH溶液才能使所有的金属阳离子沉淀完全。 (3)铁的重要化合物高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型饮用水消毒剂，具有很多优点。 ①高铁酸钠生产方法之一是电解法，其原理为Fe＋2NaOH＋2H2ONa2FeO4＋3H2↑，则电解时阳极的电极反应式是___________。 ②高铁酸钠生产方法之二是在强碱性介质中用NaClO氧化Fe(OH)3生成高铁酸钠，该反应的离子方程式为___________。 11．己二腈是合成尼龙66的原料。工业上，采用丙烯氨氧化法制备丙烯腈(CH2=CH−CN)，又采用电有机合成法制备己二腈[NC(CH2)4CN]，装置如图所示。 阴极反应式为_______。 12．全钒液流电池是化学储能领域的一个研究热点，储能容量大、使用寿命长，利用该电池电解处理含的废水制备硝酸和氨水的原理如图所示，a、b、c、d电极均为惰性电极。 回答下列问题： (1)a电极为_______(填“正极”或“负极”)，其电极反应式为_______。 (2)隔膜1为_______交换膜(填“阴离子”或“阳离子”)，q口流出液含有的溶质为_______(填化学式)，d电极的电极反应式为_______。 (3)B装置中产生的气体总量为336 mL(标准状况下)时，通过质子交换膜的的物质的量为_______mol。 13．X、Y、Z、R、Q、M是六种原子序数依次增大的短周期主族元素，X是原子半径最小的元素，Y的气态氢化物能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，Z的单质是空气的主要成分之一，R、Q、M三种元素的最高价氧化物对应的水化物相互之间均可反应，M的单质是黄绿色气体。请回答下列问题： （1）Z和M的非金属性强弱Z_________M（填“<”“>”或“=”）。 （2）Z、Q、M简单离子半径由大到小的顺序为__________________（用离子符号表示）。 （3）X和Z两元素形成的原子个数比为1∶1的化合物电子式为___________。 （4）Y元素的气态氢化物与其最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式为______________，所生成的物质水溶液中离子浓度由大到小的顺序为_______________。 （5）是一种高效安全的杀菌消毒剂，它能将电镀废水中的氧化为两种无毒的气体，自身还原成最低价的简单离子，写出该反应的离子方程式___________________________。 （6）用电解法可制备，电解总反应为。已知阳极产物为，该物质在水中水解生成和，则该电极生成的电极反应为________________。 14．石油中含有有机氯和无机氯(主要以的形式存在)，还含有少量的硫化氢、硫酸盐和碳酸盐等。微库仑滴定法可快速测定石油中的有机氯和无机氯的含量。 已知：库仑测氯仪中电解原理示意图如下。检测前，电解质溶液中的保持定值时，电解池不工作。待测物质进入电解池后与反应，测氯仪便立即自动进行电解到又回到原定值，测定结束。通过测定电解消耗的电量可以求出石油中氯的含量。 (1)库仑测氯仪电解池中的阳极反应是_______。 I.石油中有机氯含量的测定 (2)用过量KOH溶液和水除去石油样品中的和无机盐，再通过_______操作分离得到处理后的石油样品。KOH溶液除去的离子方程式是_______。 (3)经处理后的石油样品在高温、富氧条件下燃烧，有机氯转化为HCl。在库仑测氯仪中，待测气体通入电解池后与反应的离子方程式是_______。 (4)石油样品为ag，电解消耗的电量为x库仑，样品中有机氯的含量(按含氯元素计)为_______mg/g。 已知：电解中转移1mol电子所消耗的电量为F库仑 II.石油中无机氯含量的测定 在极性溶剂存在下加热石油样品，再用水提取其中的无机盐。含盐的待测液体注入库仑测氯仪进行测定。 已知：i.样品中存在的和CO不影响测定结果 ii. (5)用离子方程式解释不影响测定结果的原因：_______。 (6)石油样品中存在的会影响测定结果。 ①通过估算说明的存在会影响测定结果：_______。 ②待测液体注入库仑测氯仪前，可加入_______(填序号)以消除的影响。 a.溶液 b.NaOH溶液 c.碘水 【参考答案】 一、选择题 1．B 解析：A.电解池中，阳极上失电子，发生反应类型是氧化反应，阳极是惰性电极时，则是电解质溶液中的离子失电子，而不是电极材料，故A错误； B.阳极与电源正极相连，故B正确； C.阳极材料必须是导电的物质，不一定是，故C错误； D.阳极一定是失电子发生氧化反应，故D错误。 故选B。 2．B 解析：A．将SO2通入NaClO溶液中，生成氯化钠和硫酸，反应的离子方程式为：SO2+ H2O+ClO-=Cl-+ +2H+，选项A错误； B．草酸(H2C2O4)溶液与新制氯水混合反应生成CO2，同时生成盐酸，反应的离子方程式为：H2C2O4+Cl2=2H+ +2CO2↑+2Cl-，选项B正确； C．向FeI2溶液中通入足量氯气生成碘单质，氯化铁，反应的离子方程式为：3Cl2+2Fe2++4I-=2Fe3+ +2I2+6Cl-，选项C错误； D．电解MgCl2溶液生成氢氧化镁、氯气和氢气，反应的离子方程式为：Mg2++2Cl- +2H2OH2↑+Mg(OH)2↓ +Cl2 ↑，选项D错误； 答案选B。 3．D 【分析】电解含镍酸性废水制备单质镍，镀镍铁棒为阴极，发生反应Ni2++2e-=Ni，B是锂钒氧化物二次电池的负极，A是正极，碳棒是电解池的阳极。 解析：A．电解含镍酸性废水制备单质镍，镀镍铁棒为阴极，电解过程中Y电极上的电极反应为：Ni2++2e−=Ni，故A错误； B．电解过程中，c中氯离子通过阴离子交换膜进入b、a中钠离子通过阳离子交换膜进入b，b中NaCl溶液的物质的量浓度会增大，故B错误； C．锂能与水反应，锂钒氧化物二次电池不能用LiCl水溶液作为电解液，故C错误； D．A是锂钒氧化物二次电池的正极，充电时，负极发生还原反应，故D正确； 选D。 4．C 解析：A．a管中电极为阳极，a管中电极反应式是2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，反应后溶液显酸性，不能使酚酞试液变红色，A错误； B．b管中电极为阴极，发生反应：Ag++e－=Ag，B错误； C．a管中电极是阴极，发生反应：Cu2+＋2e－=Cu，2H2O+2e－=H2↑+2OH－，b管中电极是阳极，发生反应：2Cl－-2e－=Cl2↑，2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，相同条件下，a、b两管中产生的气体总体积可能相等，C正确； D．a管中电极是阴极，发生反应2H2O+2e－=H2↑+2OH－，生成气体不能使湿润的淀粉KI试纸变蓝色，D错误； 故选C。 5．B 【分析】电解水生成的羟基自由基()氧化苯酚生成二氧化碳和水，因此左侧池为原电池，右侧池为电解池。 解析：A． I室化合价降低，得电子，发生还原反应，因此a极为正极，b极为负极，c极为阴极，d极为阳极，故A正确； B．a极每产生1mol，转移3mol电子，c极上的电极反应式为，生成1.5mol，与此同时，有3mol从阳极室透过质子交换膜进入阴极室，因此c极区溶液质量不变，故B错误； C．根据图中信息可知，d极上发生的电极反应式为，故C正确； D．II室中、数目都减小，说明离子从II室向I室和III室移动，由于阴离子移向负极(b极)，阳离子移向正极(a极)，因此N和M分别为阴离子交换膜和阳离子交换膜，故D正确。 综上所述，答案为B。 6．C 解析：由图可知A极发生氧化反应作为负极，电极反应方程式为：；B极发生还原反应作为正极，电极方程式为：； A．根据分析可知，A极发生氧化反应，A项错误； B．放电时电子由电极A→外电路→电极B，电子不可能进入内电路，B项错误； C．放电时，A极作为负极，甲醇失去电子，发生氧化反应，电极反应式为，C项正确； D．放电时，根据电极方程式可知，电路中每转移0.4 mol，消耗0.1mol，没有说明条件，无法计算消耗氧气的体积，D项错误； 答案选C。 7．B 解析：A．能量转化都不可能是100%转化，因此放电时化学能不能全部转化为电能，故A正确； B．根据总反应方程式，Cd化合价升高，失去电子，因此放电时Cd为该电池的负极，充电时这一端应接直流电源的阴(负)极，故B错误； C．Cd化合价升高，失去电子，是负极，NiOOH化合价降低，得到电子，因此放电时该电池的正极反应为：NiOOH+H2O+e－＝ Ni(OH)2+OH－，故C正确； D．根据B选项分析放电时Cd为负极，则充电时，阴极反应为：Cd(OH)2+2e－＝ Cd+2OH－，故D正确。 综上所述，答案为B。 8．C 【分析】氯化铵溶液中加入盐酸通电电解，得到NCl3溶液氮元素化合价-3价变化为+3价，在阳极发生氧化反应，阴极是氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，在NCl3溶液中加入NaClO2溶液加热反应生成ClO2、NH3和溶液Z，NCl3与NaClO2按物质的量之比1:6混合，在溶液中恰好反应生成ClO2与NH3，由氢元素守恒可知，有水参加反应，1molNCl3得到1molNH3，由、ClO2中Cl原子与O原子之比均为1：2，结合电荷守恒可知，反应还生成NaCl与NaOH，反应方程式为：NCl3+6NaClO2+3H2O=NH3↑+6ClO2↑+3NaCl+3NaOH，据此分析解题。 解析：A．由分析可知，气体X、Y分别为、，A正确； B．由分析可知，溶液Z的主要成分是和，B正确； C．二氧化氯（ClO2）是一种黄绿色易溶于水的气体，不可用饱和食盐水除去ClO2中的NH3，C错误； D．电解时阳极上发生氧化反应，电极反应式为，D正确； 故答案为：C。 二、填空题 9． 4GaO+2H2O4Ga+3O2↑+4OH- 抑制GaO水解，并阻止H+在阴极放电降低电解效率 【分析】粉煤灰和碳酸钠混合焙烧反应生成可溶性盐NaAlO2、NaGaO2、Na2SiO3，CaO、MgO、Fe2O3不反应，经水浸、盐酸酸溶，生成不溶于水的硅酸，过滤后，滤渣为硅酸，滤液中含有FeCl3、MgCl2、CaCl2、AlCl3、GaCl3、NaCl，将滤液进行树脂吸附，得到含铝混合液和洗脱液，洗脱液进行分离操作后，加入NaOH溶液电解生成Ga。 解析：电解过程中，GaO中Ga元素从+3价降低至0价，发生还原反应生成Ga，阳极为水失去电子生成氧气，电解总反应为4GaO+2H2O4Ga+3O2↑+4OH－；GaO属于弱酸阴离子，能够发生水解生成Ga(OH)3，会降低产率，若溶液酸度过高，则溶液中H+可能会发生还原反应生成H2，会降低阴极电解效率。因此保持溶液为pH=11以上，目的是抑制GaO水解，并阻止H+在阴极放电降低电解效率。 10． FeCl3 Fe3++e－ = Fe2+ K＋ 负 Fe2+ 2.8 Fe＋8OH－－6e－=＋4H2O 2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－=2＋3Cl－＋5H2O 解析：(1)①根据图中信息，甲为原电池，铜为负极，石墨为正极，三种溶液FeCl2、FeCl3、CuCl2，只有铜和FeCl3反应，因此X溶液是FeCl3溶液；故答案为：FeCl3。 ②石墨是正极，其铁离子得到电子变为亚铁离子，因此电极上发生的电极反应式为Fe3++e－ = Fe2+；故答案为：Fe3++e－ = Fe2+。 ③原电池工作时，根据离子“同性相吸”移动方向，因此盐桥中的K＋不断向正极移动即进入FeCl3溶液中；故答案为：K＋。 (2)①上述反应设计成的电解池，则铜失去电子变为铜离子，铁离子反应生成亚铁离子，因此M是负极，N为正极；故答案为：负。 ②在电解过程中有铜离子生成，则铜离子的物质的量从零逐渐增大，因此③为Cu2+，图①表示的金属离子的物质的量减少，则为Fe3+，因此图丙中的②线是Fe2+的变化；故答案为：Fe2+。 ③当电子转移为2mol时，溶液中有1mol Cu2+，3mol Fe2+，2mol Fe3+，要将沉淀完全，则需要的n(NaOH)=1mol×2+3mol×2+2mol×3=14mol，向乙烧杯中加入5 mol∙L−1NaOH溶液的体积；故答案为：2.8。 (3)①高铁酸钠电解原理是Fe＋2NaOH＋2H2ONa2FeO4＋3H2↑，则电解时阳极的电极反应式是Fe＋8OH－－6e－=＋4H2O；故答案为：Fe＋8OH－－6e－=＋4H2O。 ②强碱性介质中用NaClO氧化Fe(OH)3生成高铁酸钠、氯化钠和水，其反应的离子方程式为2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－=2＋3Cl－＋5H2O；故答案为：2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－=2＋3Cl－＋5H2O。 11．2CH2=CHCN+2H++2e-=NC(CH2)4CN 解析：根据图中信息，水中氢氧根得到电子变为氧气，因此阴极上丙烯腈发生还原反应，电极反应式为2CH2=CHCN+2H++2e-=NC(CH2)4CN，故答案为：2CH2=CHCN+2H++2e-=NC(CH2)4CN。 12．(1) 正极 (2) 阳离子 (3)0.02 解析：（1）根据题中信息c极是生成氢气，d极是生成氧气，从而说明c极是阴极，d极是阳极，则a电极为正极，溶液中得到电子和氢离子反应生成和水，其电极反应式为；故答案为：正极；。 （2）c极是水中氢离子得到电子变为氢气，剩余的氢氧根与废水中的铵根反应生成氨水，因此隔膜1为阳离子交换膜，d极是水中氢氧根失去电子变为氧气，d电极的电极反应式为；剩余氢离子与硝酸根结合生成硝酸，因此q口流出液含有的溶质为；故答案为：阳离子；；。 （3）B装置产生氧气和氢气，两者体积比为1:2，若B装置中产生的气体总量为336 mL(标准状况下)时，气体总物质的量为0.015mol，则氢气物质的量为0.01mol，电子转移为0.02mol，根据，说明右边多0.02mol正电荷，要使右边呈电中性，则通过质子交换膜的的物质的量为0.02mol；故答案为：0.02。 13． > 【分析】X、Y、Z、R、Q、M是六种短周期元素，原子序数依次增大．X是原子半径最小的元素，故X为H元素；Y的气态氢化物能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，故为氨气，则Y为N元素；Z的单质是空气的主要成分之一，原子序数大于N，故为O元素；M的单质黄绿色有害气体，故为Cl元素；R、Q、M三种元素的最高价氧化物对应的水化物相互之间均可反应，R、Q分别为Na和Al． 解析：由题意可推知X、Y、Z、R、Q、M分别是H、N、O、Na、Al、Cl。 （1）氧和氯形成的化合物中，氧显负价，Z和M的非金属性强弱Z>M； （2）微粒的电子层数越多，则半径越大；当电子层数相同时，核电荷数越多，则半径越小；Cl－电子层最多，O2－、Al3＋电子层数相同，Al3＋核电荷数越多，Z、Q、M简单离子半径由大到小的顺序为； （3）H和O形成双氧水，两个氧原子间形成一对共用电子对，X和Z两元素形成的原子个数比为1∶1的化合物电子式为； （4）Y元素的气态氢化物与其最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式为，NH4＋水解显酸性：NH4＋+H2ONH3·H2O+H＋，由于NH4＋水解，且溶液显酸性，故离子浓度大小为：c（NO3－）＞c（NH4＋）＞c（H＋）＞c（OH－）； （5）为ClO2是一种高效安全的杀菌消毒剂，它能将电镀废水中的氧化为两种无毒的气体，自身还原成最低价的简单离子Cl-，该反应的离子方程式为； （6）用电解法可制备HClO，电解总反应为。阳极产物为NCl3，该物质在水中水解生成HClO、 NH3，NH4＋在阳极失去电子被氧化成NCl3，则该电极生成NCl3的电极反应为 。 14．(1) (2) 分液 (3) (4) (5) (6) H2S+2Ag+= =Ag2S↓+2H+ K= ，经估算K的数量级为1029，说明H2S与Ag+的反应程度接近完全，即H2S也消耗Ag+，影响测定结果 a 【分析】检测前，电解质溶液中的保持定值时，电解池不工作。待测物质进入电解池后与反应，浓度减小，测氯仪便立即自动进行电解，阳极Ag失电子，生成，到又回到原定值，电极反应式为，根据电解消耗的电量可以求出石油中氯的含量； 解析：（1）库仑测氯仪电解池中的阳极反应是； （2）用过量KOH溶液和水除去石油样品中的和无机盐，石油和水溶液不互溶，可以通过分液操作分离；KOH溶液除去的离子方程式是； （3）HCl与反应的离子方程式是； （4）电解消耗的电量为x库仑，即mol电子，n(Cl-)= n(Ag+)= n(e-)=mol，样品中有机氯的含量为= mg/g； （5）碳酸银可溶于醋酸，不影响测定结果，离子方程式为; （6）①H2S+2Ag+= =Ag2S↓+2H+ K= ，经估算K的数量级为1029，说明H2S与Ag+的反应程度接近完全，即H2S也消耗Ag+，影响测定结果； ②待测液体注入库仑测氯仪前，可加入能与反应，消除S2-的试剂； a．溶液与反应生成硫单质和水，溶液中没有S2-，a符合； b．NaOH溶液与反应生成硫化钠和水，溶液中仍然存在S2-，b不符合； c．碘水与反应生成硫单质和碘化氢，溶液中存在I-，会生成碘化银沉淀影响测定结果，c不符合； 故选a。 学科网（北京）股份有限公司 $$