4.2 电解池 强化提优练-【学霸黑白题】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修第一册(人教版2019)

第二节 强化提优练 重题 阶股习练 限时:35min 1.(2024·福建龙岩高二月考)用铀作电极电解 4.(2024·福建福州高二期中)利用如图所示装 某种溶液,通电一段时间,溶液的酸性增强 置(电极均为惰性电极)可吸收SO。,并用阴极 并且在阳极得到0.1mo气体,阴极得到 排出的溶液吸收NO.。下列说法正确的是 ( 0.2.mol气体(两种气体均在相同条件下测 ( 定)。由此可知溶液可能是 ) 直流电源 O b A. 稀盐酸 B. 稀疏酸 较I0. C. CuSO.溶液 D. KNO.溶液 11s080→ 2. 用阳极X和阴极Y电解足量Z的水溶液,电 -110 解一段时间后,再加入W,能使溶液恢复到电 阳离子交换膜 解前的状态,符合题意的一组是 A.b为直流电源的正极 ( B. 将装置中的阳离子交换膜换成阳离子交换 选项 阳极X阴极Y 7 W 膜电极反应式不变 C Fe KCI , KOH C. 电解时,H由阴极室通过阳离子交换膜移 Cu B CuSO. Cu(OH). 动到阳极室 C HsO. C C H.O D. 阳极的电极反应式为s0.+2H.0-2e D AgNO. Ag Fe AgNO.晶体 --SO-+4H 3.(2023·江苏南通高二月考)有机电合成是用 5.(2024·江苏泰州高二月考)中国科学院利用 电化学的方法进行有机合成的技术。如图是 二氧化碳和甲酸的相互转化反应设计了一种 在KI-CH.OK-CH.OH体系中,以石墨为电 可逆的水系金属二氧化碳电池,结构如图所 示。下列说法不正确的是 7 ) 极电解2-丁副制备中间体3-确-2-丁嗣的 __ 原理图。下列说法错误的是 I- 20I 一### 0H 1Icoolf 双极 双功能化 纳来片 A. 石墨A为阳极 A. 双极膜、双功能催化纳米片等材料是保证 B. 物质D是氢气 电池功能的重要条件 C.反应①的方程式为1-r B. 放电时,H移向正极,正极区附近济液pH不变 C.充电时,阳极反应为HCOOH-2e--CO1 电解 D. 整个过程的总反应为。 +2H' #1 D. 若用该电池给铅蓄电池充电,理论上消耗 的CO.与铅蓄电池中产生的H.SO.的物 质的量之比为1:2 选择性必修第一册·BJ 黑白题124 6. 铅蓄电池的充放电总反应为Pb(s)+PbO(s) ②电解时,CN发生反应的电极反应式是 +2H.so.(aq) ③常温下,为了研究pH对除氧效率的影响. 铅蓄电池的正、负极标记被磨损,试用如图装 控制电流密度为2A·dm^{}.电解时间1h.测 置设计实验,识别出此铅蓄电池的正、负极。 得除氢效率(%)随pH变化如图2所示。结 合图中信息分析,当pH>12.5.除氧效率降低。 石墨电极一 原因是 CiCl(aq) 55.4 %/字 (1)将A接E、B接F,B 电极出现 55.2 55.0 现象,电极反应式为 ,说明F为正极 54.2 ,, (2)铅蓄电池工作时(效电).E电极的反应 pH为9~10的喊性废水 9101112.5 14f 阁1 围2 式为 ,充电时该电 (2)按如图3所示装置进行电解,A、B、C、D 极与外接电源的 极相连。 均为铀电极,回答下列问题。 (3)若有0.2mol电子发生转移,则正极消耗 VmI.t PbO.的物质的量是 mol。 (4)如图是在金属铎板上贴上一张用某溶液 浸湿的滤纸。 图3 铅笔芯接导线 图4 铅笔 滤纣 已知一:甲糟电解的是200mL一定浓度 的NaCl与CuSO.的混合溶液,理论上两极所 ①若用疏酸钢和酸酸的混合溶液浸湿滤 得气体体积随时间变化的关系如图4所示 纸,用导线将a、b直接相连,则滤纸出现 (气体体积已换算成标准状况下的体积,电解 色,铅笔芯c点处的电极反应式 前后溶液的体积变化忽略不计)。 为 ①原混合溶液中NaCl的物质的量浓度为 mol·L-。 ②若用KI-淀粉溶液浸湿滤纸,用导线将a、b 与铅蓄电池的E、F电极相连,铅笔芯c点处 已知二:乙为200mLCuSO.溶液 出现蓝色,则b接的是 (填“E”或 ②当C极析出0.64g物质时,乙溶液中生 成的H.S0.的物质的量为 “F”)电极。 mol。 7.(2024·四川宜宾一模节选)“氧化提金”产生 ③若通电一段时间后,向所得的乙溶液中 的废水中含有一定量的CN,电解法处理含氢 加入0.2molCu(OH).才能恰好恢复到电解 废水是常用方法之一,其原理如图所示。 前的浓度,则电解过程中转移的电子数为 (填“A”或“B”)。 (1)①电解时,阴极是 (用含V,的式子表示)。 第四章 黑白题125域.M膜为阳离子交换膜.故放电时Y区域K.S0.溶液浓度增大. 由阳极室向阴极室迁移,B正确;通人甲院一极的电极反应式为 D错误。 CH.-8e+100H-C0 +7H.0.石墨电极b上的电极反应式为 3.D 解析:从图中可以看出.M极区制得NaOH溶液.N极区制 2CH.-CHCN+2H'+2e-NC(CH.)CN.每个电池甲烧通入量 得H.5O.溶液,则M极为阴极.N极为阳极。在阴极(M极).4H,0+ 均为5.61.(标准状况)且反应完全,则电路中转移电子为2mol.理论 4-40H+2H.f;在阳极(N极).2H,0-4e-0.f+4H 上最多能获得1molNC(CH。).CN.C错误;根据题意.与传统有机 则Na'透过膜a进入阴极区.膜a为阳膜;sO}从左侧透过膜b进入 合成相比,电化学有机合成法反应条件温和、反应试剂纯净且生产效 右侧,膜b为阴膜:水电离出的H从双极膜e进入左憾,膜c为阳 率高,D正确 模;水电离出的OH通过膜d从左侧进入右侧.膜d为阴膜;Na透过 4.(1)正 N.H-4e+40H--N.t+4H.0(2)1(3)阴离子 膜e从右侧进入左侧,膜e为阳膜;sO从左侧透过膜(进入右侧。 2.84(4)Fe+2H.o解fe(oH)+H.t 膜了为阴膜。所以在M极区及膜a与膜e之间的区域制得NaOH落 解析:(1)正极发生还原反应.负极发生氧化反应,甲装置中C、电机 液;在N极区及膜b与膜e之间的区域,制得H.S0.溶液。在电解池 上氧气得电子为正极:C.电极中N.H.失电子产生氢气.电极反应式 中,阳极的电势高于阴极.则电势:N电极(阳极)>M电极(阴 为N.H.-4e+40H-N。f+4H,0。(2)乙装置发生的反应为 极),A错误;由分析可知,双极膜e输出H',膜a、膜e为阳离子交换 4AgNO +2H.电解4Ag+O. +4HNo.,当外电路中通过0.04 mol电 膜,B错误;N极为阳极,水失电子生成0.和H,电极反应式 0.04mn. 为2H.0-4e0.1+4H*.C错误;当电路中转移1mole时.N极 子时,反应生成0.04molHNO.原溶液中c(H')= 0.41. 区、膜b与膜e之间的区域各制得0.5molH.S0.溶液。整套装置将 10*mol·L1-0.1mol·Ll,故溶液的pH约为1。(3)丙装置中. 制得1mol H.s0..D正确 C.电极为阳极,阳极上有O。产生;C.电极为阴极,阴极上有H。产 4. D 解析:电解时,溶液中的阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动。 生。中间Na.SO.废水中的sO 通过膜x向阳极区移动.Na'通过 溶液中的Na'向阴极移动,与双极膜提供的氢氧根离子结合,出口2 膜Y向阴极区移动,故膜X为阴离子交换膜,膜Y为阳离子交换膜 的产物为NaOH溶液,A错误;电解时,溶液中的阳离子向阴极移动. 当外电路中通过0.04mol电子时,中间Na.SO.废水中减少溶 阴离子向阳极移动,溶液中的Br向阳极移动,与双极膜提供的氢离 质Na.s0.的质量为0.02molx142g·mol =2.84g.(4)丁装置中 子结合,故出口4的产物为HBr溶液,离子不能通过双极膜,故出 Fe与丙装置中阴极相连,Fe为阳极,比Cl更容易失去电子,Fe质量 口5不是疏酸,B错误;结合选项B,Br”不会从盐室最终进人阳极液 减少,水得电子生成氢氧根离子和氢气,二价铁离子与氢氧根离子结 中.C错误:电解池阴极处发生的反应是物质得到电子被还原,发生 合形成Fe(OH)..丁装置工作中发生反应的化学方程式为Fe+2H.0 还原反应,水解离成H'和OH,则在阴极处发生的反应为2H'42e 电解fe(o): H:f。 -H。1,D正确。 专题突破12 突破电化学中多池串联装置 第二节 强化提优练 题号 答案 DC 1. D 解析:A1的金属活动性最强,则A1优先失电子,电极I为负极 1.B 解析:电解稀盐酸溶液,两极上分别为C和H放电,两极气体体 电极II为正极:丙为电解池.电极II为阳极.电极IV为阴极。A1从电 积之比是1:1.A不符合题意;电解稀疏酸,两极上分别为0H”和H 极I失电子流向电极IV,所以电流方向:电极IV→电极1.A不正 放电,消耗水.H浓度增大.溶液的pH变小.B符合题意;电解CS0 确;电极1为负极,盐桥中的阳离子(K')向正极移动,阴离子向负 溶液,阴极析出铜,如时间较少,没有气体放出,C不符合题意;电解 极移动,B不正确;由分析知,电极II为阳极,电极反应式为Cu-2e 硝酸钾溶液,两极上分别为OH和B'放电,消耗水,溶液呈中性,pH -Cu”*.C不正确;乙池中Cu?在电极 II得电子生成Cu.e(Cu?) 不变,D不符合题意。 减小;丙池中,电极I中发生反应Cu-2e-Cu2*.电极IV中发生反 2. C 解析:以阴极Fe和阳极C为电极,电解氢化钾溶液,电解反应式 应Cu”+2e-Cu.所以溶液中e(Cu”)不变.D正确。 为2KC1+2H,o电2KoH+H.f+Cl.f,通入HC1可恢复电解前的 2.C 解析:该装置外接电源,为电解池装置,通电片刻即发现乙装置左 状态,故A错误;以阳极P和阴极Cu为电极,电解疏酸铜溶液,电 侧电极表面出现红色固体,说明发生反应:Cu**+2e-Cu.A正确; 解反应式为2Cus0.+21:0电2ca+0.1+2H-50.,需要加人氧化 乙装置左俐电极为电解池阴极,右侧为阳极;电源左例为负极,右倡 为正极;在丙装置中阳极发生失电子反应,阳极电极反应式为Ag-e 钢或碳酸钢恢复电解前的状态,故B错误;以C为电极,电解碗酸。 -Ag',阴极电极反应式为Ag'+e-Ag.所以电解过程中丙中 阳极上氢氧根离子放电,阴极上氢离子放电,相当于电解水,通电一 液酸臧性无变化,B正确;甲装置中阳极电极反应为2C)-2e 段时间后仍为磕酸溶液,可以加水让溶液恢复电解前的状态,故 Cl.1,阴极电极反应为2H.0+2e --H.1+20H,相当于从溶液 C正确;以阳极Ag和阴极Fe为电极,电解AgNO.溶液,阳极银放电, 阴极银离子放电,相当于电键银,通电一段时间后仍为AgNO.溶液, 中逸出HCl气体,若加入盐酸,则多加入了水,会导致KCl溶液浓度 且浓度不变,不需要加AgNO,品体恢复电解前的状态,故D错误。 减小.C错误;标准状况下当甲中产生4.481气体时,两极各产生 3.D 解析:图中石墨A中I-→I..碑元素的化合价升高,发生氧化反 0.1mol气体,转移电子数0.2mol.丙中Cu电极上银离子得电子产生 银单质,转移0.2mol电子时有0.2molAg生成,则Cu电极增重 应、A为阳极:石墨B中CH.OH-→CH.0+D.其中C.0元素化合 21.6g.D正确。 价不变,而B为阴极,则H元素化合价应该降低,则D为H.:由分析 3.C 解析:阳极的电极反应式为2H.0-4e0.f+4H'.当电路中 可知,选项A.B正确;由图可知反应①的方程式为+1.- 转移1mole时,生成8g0.从溶液中逸出,同时有1molH通过离 子交换膜向阴极室迁移,所以阳极室溶液质量共减少9g.A正确;阳 极室产生H*.阴极电极反应式为2CH,-CHCN+2H*+2e +1.C正确:由图可知,参加反应的为1、CH.0H.2-丁声 NC(CH.).CN.消耗H',应选用阳离子交换膜使H'通过离子交换膜 选择性必修第一册·BJ 黑白题48 第三节 金属的腐蚀与防护 ),化学方程式为 白题 基础过关 CHO+H 1.D错误 4.D 解析:二氧化疏被氧化为疏酸根离子,所以二氧化碗所在的区为 阳极区,阳极与电源正极a相连,则b为电源负极,A错误;将装置中 的阳离子交换膜换成阴离子交换膜,阴极变为氢离子得电子,阳极变 1.D 解析:燃气处使用中会受到空气中氧气的侵蚀,长时间使用后可 为亚碗酸氢根离子失电子,电极反应式发生改变,B错误;阳离子交 能导致燃气姓表面生锈,主要是因为化学腐蚀,A不符合题意;装浓 换膜只允许阳离子通过,电解时,阳离子移向阴极,所以H由阳极室 硝酸的铁桶变黑是因为发生钝化,不是吸氧腐蚀引起的,B不符合题 通过阳离子交换膜移动到阴极室,C错误;阳极的电极反应式 意;银单质化学性质较稳定,纯银不能形成原电池.C不符合题意;炒 为s0+2H.0-2eS0+4H'.D正确。 完菜的铸铁锅长时间用水浸泡时出现锈斑,发生吸氧腐蚀,酸性条件 5.B 解析:双极膜,双功能催化纳来片等材料作正极,是保证电池功能 下发生析氢腐蚀,D符合题意 的重要条件,A正确;放电时,H移向正极,与二氧化碳反应生成甲 2.C 解析;无论发生化学腐蚀、析氢腐蚀还是吸氧腐蚀,铁均是失去电 酸,正极区附近溶液pH发生改变,B错误;充电时,甲酸在阳极失去 子发生氧化反应生成亚铁离子,反应式为Fe-2e --Fe”*,A正确: 电子生成二氧化碳,阳极反应为HC00H-2e-C0.f+2H'.C正 4.~s时铁、碳在溶液中构成原电池,碳为原电池的正极,在水分子 确;理论上.该电池放电时消耗1molC0.转移电子2mol.对应铅蓄 作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子,B正确 电池中转移电子2mol产生的2mol H.S0.,则用该电池给铅蓄电池 0~4.s时压强增大说明铁与醋酸溶液反应生成氢气,使锥形瓶内气 充电,理论上消耗的CO,与铅蓄电池中产生的H.SO.的物质的量之 体的物质的量增大,反应生成的氢气可能是铁直接与醋酸发生化学 比为1:2.D正确。 腐蚀而得,也可能是铁、碳在酷酸溶液中构成原电池,铁发生析氢腐 6.(1)有气泡产生 2Cl--2e-Cl1 (2) Pb-2e+so} 蚀而得,C错误;t。s时,锥形瓶中压强明显小于起始压强,说明铁、碳 Pbs0 负 (3)0.1(4)①红 0.+4e+2H,0-40H ②F 在溶液中构成原电池,铁发生了吸氧腐蚀,D正确。 3. C 解析;由图可知4中铁为电解池的阳极,腐蚀最快,而5中铁为 解析:(1)要证明F是正极,说明B为阳极.阳极应该是阴离子氢离 电解池的阴极,则腐蚀最慢,6中铁为原电池的负极,被腐蚀,但腐蚀 子放电变为氢气,因此B电极出现有气泡产生现象,电极反应式 为2C-2--C3。1。(2)铅蓄电池工作时(放电).E电极为负 速率4>6.6和2相比较,6中铁易腐蚀(两极金属的活波性相差起 大,负极越易被腐蚀),1为化学腐蚀,3中铁为原电池的正极,被保 极,其负极反应式为Pb-2e+5oPbS0.充电时该极与外接电 源的负极相连。(3)根据Pb(s)+PbO.(s)+2H.50.(nq)充电 护,则腐蚀时由快到慢的顺序是46>2>1>3>5;答案选C 放电 山归纳总结 2PbsO(s)+2H.0(1).1mol Pb0.反应转移2mol电子,若有0.2mol 在相同电解质溶液中,金属的腐蚀速率:电解原理引起的腐蚀> 电子发生转移,则正极消耗Pb0.的物质的量是0.1mol。(4)①若 原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有原电池防护措施的病蚀>有电 用疏酸钟和阶酣的混合溶液浸湿滤纸,用导线将a.b直接相连,则 解池防护措施的腐烛。 铲板为负极,铅笔芯为正极,氧气反应生成氢氧根离子,氢氧根离子 4. A 解析:抽瓷层破损后.铁与空气直接接触.捷瓷层已不能对铁进 使酸猷变红,因此滤纸出现红色,铅笔芯e点处的电极反应式为0。+ 行有效保护,A错误;铁件与电池负极相连接,根据电解原理,铁件 4e+2H.0--40H。②若用KI-淀粉溶液浸湿滤纸,铅笔芯e点 作阴极,阴极上得电子,发生还原反应,铁件被保护,该方法为外加 处出现蓝色,说明c点生成了单质礁,则。为阳极,连接电源正极,则 电流法,B正确;铲比铁活泼,作负极,铁作正极,铁被保护,该方法 b接的是正极即F电极。 为牺牲阳极法,C正确;管道上涂有沥青,隔绝铁与空气的接触,减少 7.(1)①A ②2CN-10+120H-2co+N.1+6H.0③在电流 钢铁的腐蚀,D正确。 密度、电解时间一定条件下,pH>12.5.0日参与放电.CN放电减少. 5.C 解析:潮湿空气中铁钉能发生吸氧腐蚀;干燥空气中无水,不能发 导致除氢效率降低 (2)①0.1 ②0.01 ③0.8V。 生吸氧腐蚀,铁钉不易生锈,A正确:断开电源后,该装置为原电池装 解析:(1)①根据图示可知.B极上CN失去电子生成N.和CO 发 置,铁作负极,失电子被氧化,在海水中发生吸氧腐蚀,B正确;应该 生氧化反应,B极为阳极,A极为阴极;②电解时.CN失去电子发生 将钢铁阐门与电源的负极相连,可防止钢闸门腐蚀,防腐蚀原理为外 氧化反应.电极反应式是2CN-10+120H-2C0 +N 1+ 加电流法.C错误;若金属M比铁活泼,将M与铁相连.为牺牲阳极 6H.0:③当pH>12.5时溶液的破性强.0H失去电子参与放电.CN 法,可保护铁,D正确 题 放电减少,导致除氢效率降低。(2)①阳极上离子放电题序为CI) 0H.阴极上离子放电顺序为Cu*>H'.开始阶段阴极上析出Cu.阳 1 极上产生Cl.,则题图4中曲线I代表阴极产生气体体积的变化,曲 线II代表阳极产生气体体积的变化。阳极上发生的反应依次 为2C1-2e-Cl12H0-4e-4H'+0f.由曲线lI可知. 1.B 解析:铜腐蚀后生成的铜绿不是Cu(OH).而是喊式碳酸铜 C1放电完全时生成标准状况下224mL.Cl.,根据C1原子守恒可知 [Cu(0H).C0:].A错误;工业上用石墨作电极电解熔融氧化错冶 炼铭时,阳极生成氧气,会和石墨电极反应消耗石墨,故阳极需定期 0.2L 更换,B正确;钢铁发生吸氧腐蚀时,负极反应是铁失去电子形成亚 Cu*在阴极放电,水电离的OH在阳极放电,电解反应的离子方程式 铁离子:Fe-2e--Fe”*.C错误;防止铁管被腐蚀,可以利用原电池 为2Cu2*+2H.o电部2Cu+0。十+4H”;C极为阴极,电极反应式为 原理的牺牲阳极法,铁作正极被保护,D错误。 2. A 解析:钢铁发生吸氧腐蚀时的负极反应式为Fe-2e --Fe cu?42e Cu.析出0.64 g Cu(即o.01 mol)时,生成H.so.的物质 故A错误;铅和宰的活泼性大于铁,作原电池的负极,防腐过程中铅 的量也为0.0t mol;③加入0.2mol Cu(0H):相当于加入0.2mol CuO 和碎均作为牺牲阳极,失去电子,故B正确;防腐涂料可以防水、隔 和0.2molH.0.则电解过程中转移电子的物质的量为0.2molx24 离0。,减少氧气接触,降低吸氧腐蚀的速率,故C正确;钢铁防腐只 0.2molx2=0.8mol.即0.8N.个电子。 能减缓钢铁腐蚀,未能完全消除,故D正确 正本参考答案 黑白题40