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．在电解饱和食盐水的实验中，如果一个电极上产生的氯气 在标况下的体积为11.2L,则另一个电极上产生的氢气的质量为g A．1 B．0.1 C．10 D．0.01 2．下列描述中，不符合生产实际的是 A．电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极 B．电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极 C．电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极 D．在镀件上电镀锌，用锌作阳极 3．我国科技工作者设计了一种电解装置，能将甘油(C3H8O3)和二氧化碳转化为甘油醛(C3H6O3)和合成气(CO和H2)，原理如图所示，下列说法错误的是 A．催化电极b与电源负极相连 B．电解时催化电极a附近的pH增大 C．电解时阴离子透过交换膜向a极迁移 D．生成合成气时电极上发生还原反应 4．化学让世界更美好，下列说法不正确的是 A．电解Na2CO3溶液过程中，O2在阴极区生成 B．脱氧核糖核酸(缩写为DNA)属于高分子化合物 C．NaHCO3可用作食品膨松剂 D．SO2是大气污染物，“燃煤固硫”能提高空气质量 5．用石墨作电极，电解0.1mol/L下列物质的溶液，溶液的pH值保持不变的是 A．NaOH B． C． D． 6．宏观辨识与微观探析是化学学科核心素养之一。下列实验对应的反应方程式书写正确的是 A．电解氯化镁溶液Mg2++2Cl-Mg+Cl2↑ B．向硫酸铜溶液中加入过量浓氨水：Cu2++4NH3·H2O=[Cu(NH3)4]2++4H2O C．泡沫灭火器工作原理：2Al3++3CO+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑ D．H2O(g)通过灼热铁粉：3H2O+2FeFe2O3+3H2 7．生态环境部发布2021年环境日主题：人与自然和谐共生。下列做法错误的是 A．鼓励光电、风电、水电等清洁能源的发展 B．废旧电池，因含有重金属，故采用深挖填埋的方式进行处理 C．利用电解工业的阳极泥提取金、银等贵金属，提高资源利用率 D．推动新能源汽车的开发和充电桩基础设施的安装，倡导低碳出行方式 8．下列说法错误的是 A．冰在室温下自动熔化成水，这是熵增加的过程 B．用湿润pH试纸测定溶液的pH值，可能引起数据偏差 C．电解精炼铜时，阳极泥中含有Zn、Fe、Ag、Au等金属 D．铅蓄电池工作时，理论上每消耗1mol硫酸转移NA个电子 二、填空题 9．从海水中获取化工原料 资源 名称 原理(主要的离子方程式、化学方程式) 说明 海水 1.海水晒盐及粗盐(主要含有、和等)提纯 粗盐提纯时，所加的沉淀剂要_______，且要在后续的操作中除去，_______一定要在_______后加入，待_______调溶液的 2.氯碱工业 (1)次氯酸钠的制备 (2)氯化氢的制备 3.侯氏制碱法 向_______溶液中先通入_______再通入_______，通入气体的顺序_______ 4.电解熔融的氯化钠制钠 _______为_______，_______为_______；电解_______不是_______ 5.提取溴 ① ③ ④ 要用_______把生成的溴_______；用吸收后再用氧化的目的是_______溴 6.海水制镁 (来源于贝壳) (制石灰乳) 工业上用_______作沉淀剂，不是用_______作沉淀剂；结晶析出，要在气流中加热氯化镁晶体得到_______ 10．为探究原电池和电解池的工作原理，某研究性小组分别用如图所示装置进行实验。 (1)甲装置中，a电极的反应式为_______。 (2)乙装置中，阴极区产物为_______和_______。 (3)丙装置是一种家用环保型消毒液发生器。外接电源a为_______(填“正”或“负”)极，该装置内，发生的电解方程式为_______、生成消毒液的方程式为_______。 (4)若甲装置作为乙装置的电源，一段时间后，甲中消耗气体与乙中产生气体的物质的量之比为_______(不考虑气体的溶解)。 11．用氧化还原反应的观点分析判断下列各组微粒的性质，填写下表。 组别 微粒 性质 强弱顺序 第1组 、、、、 ___________ ___________ 第2组 Cu、Fe、、、、 ___________ ___________ 12．电化学给人类的生活和工业生产带来极大的方便。回答下列问题： (1)一种利用垃圾渗滤液中、发电的原理如图所示。 ①X为该装置的_______极。 ②Y极附近溶液的pH值升高还是降低：_______。 (2)电解池在生产中有广泛的应用。 ①工业上电解精炼银的装置如图1所示，_______(填“a”或“b”)极为含有杂质的粗银，b极的电极反应式为_______。 ②氯碱工业：用离子交换膜法电解饱和食盐水的装置如图2所示，①口有带刺激性气味的气体逸出，与B相连的电极的电极反应式为_______。为了获得产品(和)，应选用_______(填“阴”或“阳”)离子交换膜。 13．X、Y、Z、L、M五种元素的原子序数依次增大。X、Y、Z、L是组成蛋白质的基础元素，M是地壳中含量最高的金属元素。 回答下列问题： ⑴ L的元素符号为________ ；M在元素周期表中的位置为________________；五种元素的原子半径从大到小的顺序是____________________（用元素符号表示）。 ⑵ Z、X两元素按原子数目比l∶3和2∶4构成分子A和B，A的电子式为___，B的结构式为____________。 ⑶ 硒（Se）是人体必需的微量元素，与L同一主族，Se原子比L原子多两个电子层，则Se的原子序数为_______，其最高价氧化物对应的水化物化学式为_______。该族2 ~ 5周期元素单质分别与H2反应生成l mol气态氢化物的反应热如下，表示生成1 mol硒化氢反应热的是__________（填字母代号）。 a．+99.7 mol·L－1 b．+29.7 mol·L－1 c．－20.6 mol·L－1 d．－241.8 kJ·mol－1 ⑷ 用M单质作阳极，石墨作阴极，NaHCO3溶液作电解液进行电解，生成难溶物R，R受热分解生成化合物Q 。写出阳极生成R的电极反应式：______________；由R生成Q的化学方程式：_______________________________________________。 14．某研究小组探究不同条件对电解溶液微粒放电能力的影响。配制0.1溶液，设计如下图所示的实验装置进行电解，实验记录如下： 序号 电压 pH 阴极现象 阳极现象 Ⅰ 1.5V 5.52 无气泡产生；电极表面有银灰色金属析出 无气泡产生，湿润淀粉碘化钾不变蓝；电极表面逐渐析出红褐色沉淀 Ⅱ 1.5V -0.5 有气泡产生；电极表面有极少量银灰色金属析出 无气泡产生，湿润淀粉碘化钾不变蓝；取阳极附近溶液，滴加溶液变红 (1)0.1溶液，用离子方程式表示其显酸性的原因_________。 (2)预测电解溶液时，阳极放电的微粒可能是_________。 (3)分析阴极实验现象 ①实验Ⅰ中，阴极的电极反应是_________。 ②对比实验Ⅰ、II阴极现象，可以得出的结论是_________。 (4)分析阳极实验现象 ①甲同学得出结论：实验Ⅰ、Ⅱ条件下，放电而没有放电。“放电”的实验证据是_________。 ②乙同学认为仅由实验Ⅰ、Ⅱ不能得出此结论，并提出可能放电，的产生可能有两种途径。 途径1：在阳极放电产生。 途径2：_________产生。 (5)Ⅰ中虽未检测出，但在实验Ⅰ条件下是否放电仍需进一步证明。小组设计实验Ⅰ的对照实验完成验证，该实验方案是_________。 【参考答案】 一、选择题 1．A 解析：电解饱和食盐水总方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑，如果一个电极上产生的氯气在标准状况下的体积为11.2L，Cl2的物质的量为，根据电解反应可知则另一个电极上产生的氢气的量也为0.5mol，则产生的氢气的质量为，故答案为：A。 2．A 解析：A. 用铁作阳极，阳极上铁放电，失电子被氧化，生成亚铁离子，移动向阴极，开始时阴极还能析出少量铝，一段时间后阴极生成铁，应用惰性电极，不符合生产实际，A项错误； B. 电解法精炼粗铜，粗铜作阳极，纯铜作阴极，符合生产实际，B项正确； C. 碳钢网有一定的强度，也可得到更大的表面积，从而提高电解效率，涂镍是为了防止碳钢网被腐蚀，因为在不通电时，碳钢合金在电解质溶液中易形成原电池，会加速腐蚀，且用涂镍碳钢网作阴极，阴极材料不反应，阳极生成氯气，阴极生成氢气和氢氧化钠，符合生产实际，C项正确； D. 电镀时，镀层金属作阳极，用锌作阳极，电解液为含有锌离子的电解质溶液，符合生产实际，D项正确； 答案选A。 3．B 【分析】由图可知，该装置为电解池，与直流电源负极相连的催化电极b为阴极，二氧化碳和水在阴极在阴极得到电子发生还原反应生成一氧化碳和氢气，催化电极a为阳极，碳酸根离子作用下甘油在阳极失去电子发生氧化反应生成甘油醛和碳酸氢根离子。 解析：A．由分析可知，与直流电源负极相连的催化电极b为阴极，故A正确； B．由分析可知，催化电极a为阳极，碳酸根离子作用下甘油在阳极失去电子发生氧化反应生成甘油醛和碳酸氢根离子，电极反应式为C3H8O3—2e—+2CO= C3H6O3+2HCO，碳酸根离子在溶液中的水解程度大于碳酸氢根离子，则催化电极a附近溶液的pH减小，故B错误； C．由分析可知，与直流电源负极相连的催化电极b为阴极，催化电极a为阳极，则电解时阴离子透过交换膜向阳极a极迁移，故C正确； D．与直流电源负极相连的催化电极b为阴极，二氧化碳和水在阴极在阴极得到电子发生还原反应生成一氧化碳和氢气，故D正确； 故选B。 4．A 解析：A．电解Na2CO3溶液过程中，阳极上氢氧根离子失电子产生O2，阴极上水电离产生的氢离子得电子产生氢气，选项A不正确； B．DNA又称脱氧核糖核酸，它是一种高分子化合物，组成它的基本单位是脱氧核苷酸，选项B正确； C．碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠和二氧化碳、水，所以NaHCO3可作为食品膨松剂，选项C正确； D．SO2是大气污染物，“燃煤固硫”，发生反应CaO+SO2CaSO3，能提高空气质量，减少SO2的排放，选项D正确； 答案选A。 5．D 解析：A．电解NaOH溶液的实质是电解水，电解后，NaOH溶液的浓度增大，溶液的pH增大，A不符合题意； B．电解H2SO4溶液的实质是电解水，电解后，硫酸溶液的浓度增大，溶液的pH减小，B不符合题意； C．电解AgNO3溶液时，发生反应4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3，电解后，溶液的酸性增强，pH减小，C不符合题意； D．电解Na2SO4溶液，溶液中氢离子、氢氧根离子放电，相当于电解水，导致溶液中硫酸钠的浓度增大，但溶液中氢离子和氢氧根离子的浓度不变，所以溶液的pH值保持不变，D符合题意； 故合理选项是D。 6．B 解析：A．电解氯化镁溶液生成氢氧化镁沉淀、氢气和氯气，，故A错误； B．向硫酸铜溶液中加入过量浓氨水会生成四氨合铜离子，故B正确； C．泡沫灭火器使用的是碳酸氧钠，不是碳酸钠，工作原理：，故C错误； D．(g)通过灼热铁粉在高温条件下生成四氧化三铁和氢气，故D错误； 故答案选B。 7．B 解析：A．鼓励光电、风电、水电等清洁能源的发展，减少圣耀环境的破坏，故A正确； B．废旧电池，因含有重金属，不能采用深挖填埋的方式进行处理，要进行金属的回收处理，故B错误； C．利用电解工业的阳极泥提取金、银等贵金属，对贵金属的回收利用，提高资源利用率，故C正确； D．推动新能源汽车的开发和充电桩基础设施的安装，有利于减少二氧化碳的排放，是倡导低碳出行方式，故D正确。 综上所述，答案为B。 8．C 解析：A．物质物态变化由固到液，由液到气，物质微粒无序化，混乱度上升，熵增，描述正确，不符题意； B．溶液会被试纸上的水稀释，对于有酸碱性的溶液，其c(H+)或c(OH-)浓度会变低，pH测定不准，描述正确，不符题意； C．电解冶炼精铜，阳极上金属活动性强于铜元素的金属元素单质会先于Cu单质失电子，故阳极泥中无Zn、Fe等金属，描述错误，符合题意； D．根据铅蓄电池放电总反应方程式，每有2nolH2SO4参与反应，就有1molPb失2mole-生成PbSO4，总失电子数等于转移电子数，所以理论上每消耗1mol硫酸转移NA个电子，描述正确，不符题意； 综上，本题选C。 二、填空题 9． 过量 过滤完再加盐酸 饱和氯化钠 氨气 二氧化碳 不能颠倒 石墨 阳极 铁 阴极 熔融的氯化钠 氯化钠溶液 热的空气 吹出 富集 无水氯化镁 解析：1.粗盐提纯时，加入BaCl2除去、加入NaOH除去Mg2+、加入Na2CO3除去Ca2+，为使杂质离子完全除去，所加沉淀剂要过量，过量的沉淀剂会成为新杂质，在后续的操作中要除去，故Na2CO3一定要在BaCl2后加入，即Na2CO3还用于除去过量的Ba2+；为防止生成的沉淀溶解，故待沉淀完全过滤后再加盐酸调溶液的pH；答案为：过量；Na2CO3；BaCl2；过滤完再加盐酸。3.由于NH3在水中的溶解度远大于CO2，且NH3的水溶液呈碱性，能吸收更多的CO2，结合侯氏制碱法的反应原理，故向饱和NaCl溶液中先通入NH3再通入CO2，通入气体的顺序不能颠倒；答案为：饱和氯化钠；氨气；二氧化碳；不能颠倒。4.电解熔融NaCl生成Na和Cl2，阳极电极反应为2Cl--2e-=Cl2↑，阳极不能使用活性电极，故石墨为阳极，Fe为阴极，阴极电极反应为2Na++2e-=2Na，电解熔融的NaCl，不是NaCl溶液（电解NaCl溶液生成NaOH、H2和Cl2，不能制得Na）；答案为：石墨；阳极；铁；阴极；熔融的氯化钠；氯化钠溶液。5.由于Br2易挥发，故要用热的空气把生成的溴吹出；用SO2吸收后再用Cl2氧化的目的是富集溴；答案为：热的空气；吹出；富集。6.因为CaCO3来源于贝壳，取自于海边，方便、价廉，故工业上用CaCO3制得的Ca(OH)2作沉淀剂，不是用NaOH作沉淀剂；直接加热MgCl2∙6H2O由于MgCl2水解生成的HCl的挥发，最终水解趋于完全，不能获得无水MgCl2，故要在HCl气流中加热MgCl2∙6H2O得到无水氯化镁，HCl气流的作用是抑制MgCl2的水解、并带走结晶水；答案为：Ca(OH)2；NaOH；无水氯化镁。 10．(1)H2-2e-+2OH-=2H2O (2) NaOH H2 (3) 负极 ；2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑ Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O (4)3:4 【分析】(1)甲装置中，a电极通入的是氢气，因此a电极是负极，发生氧化反应； (2)乙装置是电解饱和食盐水，阴极是溶液中的氢离子放电产生氢气，同时使水的电离平衡正向移动，从而产生氢氧根离子； (3)丙装置是一种家用环保型消毒液发生器，电解饱和食盐水生成氢氧化钠和氯气、氢气，氯气和氢氧化钠反应生成具有消毒作用的次氯酸钠，为使氯气与氢氧化钠充分反应，下端电极生成氯气，所以电源a为负极； (4)若甲装置作为乙装置的电源，因此满足电子转移守恒。每消耗2mol氢气同时消耗1mol氧气，转移4mol电子。而在乙装置中可以产生2mol氢气和2mol氯气，所以一段时间后，甲中消耗气体与乙中产生气体的物质的量之比为3:4。 解析：（1）甲装置是氢氧燃料电池，a电极通入的是氢气，a电极是负极，电极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O； 故答案为：H2-2e-+2OH-=2H2O。 （2）乙装置是电解饱和食盐水，阴极是溶液中的氢离子放电产生氢气，同时使水的电离平衡正向移动，从而产生氢氧根离子，钠离子向阴极运动，所以阴极区产物为NaOH和H2； 故答案为：NaOH；H2。 （3）丙装置是一种家用环保型消毒液发生器，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具有消毒作用的次氯酸钠，为使氯气与氢氧化钠充分反应，下端电极生成氯气，所以电源a为负极，该装置内发生反应的化学方程式为2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑，Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O； 故答案为：负极；2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑；Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O。 （4）若甲装置作为乙装置的电源，因此满足电子转移守恒；每消耗2mol氢气同时消耗1mol氧气，转移4mol电子；而在乙装置中可以产生2mol氢气和2mol氯气，所以一段时间后，甲中消耗气体与乙中产生气体的物质的量之比为3:4； 故答案为：3:4。 11． 氧化性 还原性 解析：略 12．(1) 负 升高 (2) a Ag++e-=Ag 2H2O+2e-=H2↑+2OH- 阳 解析：（1）该装置为一原电池，NH3在X电极从-3价失电子被氧化为0价N2，所以X电极为负极；Y电极为正极，发生的电极反应方程式为:2NO+10e-+ 12H+ =N2 + 6H2O，因为消耗了H+，所以Y电极附近溶液pH升高； （2）电解精炼Ag时，含有杂质的粗银连接外接电源正极作阳极，失电子被氧化，所以a为粗银；b连接电源负极作阴极，电极反应式为：2Ag++2e-=2Ag；氯碱工业示意图中①口逸出的是具有刺激性气味的Cl2，则A所连电极为阳极，B所连电极为为阴极，B电极发生的反应方程式为: 2H2O+2e-=H2↑+2OH-；示意图中⑤处加入饱和食盐水，Cl-在A电极放电产生Cl2，Na+通过阳离子交换膜从A迁移到B，⑥处导出稀盐水，④处加入水(适当加入NaOH增强溶液导电性)，水中H+在B电极放电产生H2，③处导出浓NaOH溶液，故为了获得产品(和)，应选用阳离子交换膜。 13． O 第3周期第ⅢA族 Al > C > N > O > H 34 H2SeO4 b Al+3HCO3--3e-=Al（OH）3↓+3CO2↑ 2Al（OH）3Al2O3+3H2O 解析：M是地壳中含量最高的金属元素，则M是Al。又因为X、Y、Z、L、M五种元素的原子序数依次增大，且X、Y、Z、L是组成蛋白质的基础元素，所以X是H、Y是C，Z是N，L是O。 （1）L是O；铝元素的原子序数是13，位于周期表的第3周期第ⅢA族；同周期自左向右原子半径逐渐减小，同主族自上而下原子半径逐渐增大，所以原子半径大小顺序是Al > C > N > O > H。 （2）Z、X两元素按原子数目比l∶3和2∶4构成分子A和B分别是氨气和肼（N2H4）。二者都是含有共价键的共价化合物，氨气（A）的电子式是，肼（B）的结构式是。 （3）氧元素位于第ⅥA族，原子序数是8，所以Se的原子序数8+8+18=34。最高价是+6价，所以最高价氧化物对应的水化物化学式为H2SeO4。同主族元素自上而下非金属性逐渐减弱，和氢气化合越来越难，生成的氢化物越来越不稳定，由于非金属性Se排在第三位，所以表示生成1 mol硒化氢反应热的是选项b。 （4）由于铝是活泼的金属，所以Al作阳极时，铝失去电子，生成铝离子，Al3+能和HCO3-发生双水解反应生成氢氧化铝白色沉淀和CO2气体，所以阳极电极反应式可表示为Al + 3HCO3-－3e－＝Al(OH)3↓ + 3CO2↑。氢氧化铝不稳定，受热分解生成氧化铝和水，反应的化学方程式为2Al(OH)3Al2O3+ 3H2O。 14．(1)Fe2++2H2OFe(OH)2+2H+ (2)Fe2+ (3) Fe2++2e-=Fe pH较大时溶液中氢离子浓度小，此时Fe2+优先于H+得电子，pH较小时溶液中氢离子浓度大，此时H+优先于Fe2+得电子 (4) 实验Ⅰ中电极表面逐渐析出红褐色沉淀为Fe(OH)3，实验Ⅱ中取阳极附近溶液，滴加KSCN溶液变红，说明有Fe3+生成 氯离子先失电子生成氯气，氯气再将Fe2+氧化成Fe3+ (5)在1.5V的电压、pH=5.52的情况下，电解0.2mol/L的NaCl溶液，观察阳极处是否有气泡产生，湿润的淀粉碘化钾是否变蓝。 解析：（1）亚铁离子水解产生氢离子从而显酸性，离子方程式为Fe2++2H2OFe(OH)2+2H+。 （2）根据实验现象可知，阳极无气泡产生，湿润淀粉碘化钾不变蓝，说明无氯气生成，且Ⅰ中阳极电极表面析出红褐色沉淀，Ⅱ中阳极附近溶液中滴加KSCN后溶液变红，说明阳极有Fe3+生成，则阳极放电的微粒可能是Fe2+。 （3）①实验Ⅰ中，阴极无气泡产生，电极表面有银灰色金属析出，则说明此时为Fe2+得电子生成Fe，电极反应为Fe2++2e-=Fe。 ②从表中可知，pH较大时溶液中氢离子浓度小，此时Fe2+优先于H+得电子，pH较小时溶液中氢离子浓度大，此时H+优先于Fe2+得电子。 （4）①实验Ⅰ中电极表面逐渐析出红褐色沉淀为Fe(OH)3，实验Ⅱ中取阳极附近溶液，滴加KSCN溶液变红，说明有Fe3+生成，以上两个现象可说明Fe2+放电。 ②阳极可能为氯离子先失电子生成氯气，氯气再将Fe2+氧化成Fe3+。 （5）现要验证Cl-在实验Ⅰ条件下能否放电，则可设计的实验方案为，在1.5V的电压、pH=5.52的情况下，电解0.2mol/L的NaCl溶液，观察阳极处是否有气泡产生，湿润的淀粉碘化钾是否变蓝。 学科网（北京）股份有限公司 $$