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．下列说法不正确的是 A．电解熔融氯化镁可制取金属镁 B．电解饱和食盐水可制取氯气 C．纯铁比生铁易生锈 D．硫黄或硫铁矿可用于接触法制硫酸 2．常温常压下，电解法合成氨的原理如图所示，下列说法不正确的是 A．a极代表电源的负极 B．b极相连的电极反应式为 C．电极表面放电会导致氨的产量降低 D．该方法合成氨的化学方程式为 3．近年来随着中国科技的崛起，中国电动汽车也随之获得迅猛发展。下列说法错误的是 A．电动汽车行驶时电池将化学能转化为电能 B．电动汽车行驶时电池的正极发生氧化反应 C．电动汽车充电时电池将电能转化为化学能 D．电动汽车充电时电池的阴极发生还原反应 4．研究微生物燃料电池不仅可以获得高效能源，还能对工业污水等进行处理。利用微生物燃料电池处理含硫废水并电解制备KIO3的原理如图所示，下列说法错误的是 A．为保证制备KIO3的制备速率，需要控制左池的温度与pH B．左池工作一段时间后，N极附近pH降低 C．Q极反应式为：I2+12OH- -10e- =2-+6H2O D．电路中每消耗1mol O2，理论上有4.8mol K+通过阳离子交换膜从Q极移向P极 5．ClO2是一种高效、安全消毒剂。利用电解产生的H2O2与溶液中的NaClO3反应制备ClO2，装置如图所示。下列说法正确的是 A．电源b极为正极 B．阴极的电极反应式： C．电解过程中H+移动方向：b→a D．产生ClO2的反应： 6．我国科学家研制了一种新型的高比能量锌−碘溴液流二次电池，该电池在使用前要先进行充电，如图为充电原理示意图，溴离子与碘分子结合成为碘溴离子I2Br-，可以增加电池容量。下列叙述不正确的是 A．充电时，a接外电源的正极，作阳极 B．充电时，b电极每增重0.65g，溶液中有0.02molI-被氧化 C．放电时，a电极反应为I2Br-+2e-=2I-+Br- D．放电时，贮液器d内c(Zn2+)持续增大 7．纯净物状态下的标准电极电势，可用来比较对应氧化剂的氧化性强弱，现有5组标准电极电势数据如表所示： 氧化还原电对(氧化型/还原型) 电极反应式 标准电极电势 0.77 0.54 1.36 1.07 0.151 下列分析不正确的是 A．氧化性： B．往淀粉溶液中滴加溶液，溶液不变蓝 C．往含有的溶液中滴加少量溴水，溶液变红色 D．溶液与溶液反应的离子方程式为： 8．花丝镶嵌是我国非物质文化遗产之一，花丝以金、银、铜为原料，在胎型上施以花丝，再经烧焊、酸洗、烧蓝、镀金或镀银等工艺制成。下列叙述错误的是 A．酸洗可除去烧焊产生的氧化膜 B．铜、银花丝在一起使用，不利于饰品长久保存 C．电镀时，镀层金属应连接电池负极 D．“水银，能消化金、银使成泥，人以镀物是也”不涉及化学变化 9．为阿伏加徳罗常数的值，下列说法正确的是 A．将含的溶液加热蒸干，可得的分子数为 B．充有的容器中，生成的分子数为 C．常温下，的NaCl溶液中含有的数大于 D．铁件上镀铜时，阴极增重64 g，电路中通过的电子数为2 10．电解合成1 ，2-二氯乙烷的实验装置如图所示。下列说法中不正确的是 A．a为电源正极 B．该装置总反应为CH2 =CH2 +2NaCl+2H2OClCH2CH2Cl+2NaOH+H2 C．X、Y依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜 D．液相反应为CH2 =CH2+2CuCl2 = ClCH2CH2Cl+ 2CuCl(s) 二、填空题 11．如图为相互串联的甲乙两个电解池，甲池若为用电解精炼铜的装置，请回答： （1）A极材料和B极材料分别是 ( ) a. 石墨、精铜 b. 石墨、粗铜 c.粗铜、精铜 d.精铜、粗铜 （2）若甲槽阴极增重12.8g，则乙槽阴极放出气体在标准状况下的体积为_________L。 （3）若乙槽剩余液体为400mL，则电解后得到碱液的物质的量浓度为__________ mol/L。 12．电镀 (1)原理图 (2)含义：利用电解原理在某些金属表面再镀上一层其他金属或合金，增强金属的抗腐蚀、表面硬度或美观目的。 (3)电镀池构成： ①电极材料：待镀件作___________极，镀层金属作___________极。 ②电解质溶液：___________。 (4)电极反应：阳极：X—ne—=Xn+；阴极：Ym+＋me-=Y。 (5)特点：当电路中转移1mol电子时，阳极质量减少质量与阴极质量增加质量相等，电镀液的浓度基本不变。 13．I.某实验小组同学利用如图装置对电化学原理进行了一系列探究活动。 (1)甲池装置为_______(填“原电池”或“电解池”)。 (2)实验过程中，甲池左侧烧杯中的浓度_______(填“增大”、“减小”或“不变”)。 (3)甲池反应前，两电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差28g，则导线中通过_______mol电子。 (4)其他条件不变，若用U形铜代替“盐桥”，工作一段时间后取出U形铜称量，质量_______(填“增大”、“减小”或“不变”)；若乙池中的某盐溶液为足量的硝酸银溶液，工作一段时间后，若要使乙池中溶液恢复原浓度，可向溶液中加入_______。(填化学式) (5)若把乙池改为精炼铜装置(粗铜含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)，电解质溶液为溶液，则下列说法正确的是_______。 A．电解过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量相等 B．乙池左侧电极为粗铜，发生氧化反应 C．溶液的浓度保持不变 D．杂质都将以单质的形式沉淀到池底 Ⅱ.氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺，节能超过30%，在此工艺中，物料传输和转化关系如图，其中电极未标出，所用离子交换膜只允许阳离子通过。 (6)电解池A中发生的电解化学方程式是_______ (7)图中Y是_______(填化学式)，若电解产生11.2L(标准状况)该物质，则至少转移电子_______mol。 (8)分析图可知：氢氧化钠的质量分数为a%、b%、c%，由大到小的顺序为_______。 14．物质有下图所示转化关系（部分反应物、生成物未列出）。其中为某金属矿的主要成分，经过一系列反应可得到气体和固体。单质可与的浓溶液发生反应，为砖红色沉淀。 请回答下列问题： （1）写出下列物质的化学式：______、______。 （2）反应②的化学方程式是__________________________________________。 （3）利用电解可提纯物质，现以碱性锌锰电池为外电源，在该电解反应中电解质溶液是_________，阳极物质是____________。是碱性锌锰电池的正极材料，电池放电时，正极的电极反应式为________。 （4）将和充入一个固定容积为的密闭容器中， 在一定温度并有催化剂存在下，进行反应①，经半分钟后达到平衡，测得容器中含，则____________；若温度不变，继续通入和，则平衡____________移动（填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”），再次达到平衡后，____________。 （5）写出转化过程中，甲醛参与反应的化学方程式： ____________。 15．常温下，通过下列实验探究溶液的性质。(已知25℃时，，的)请完成下列填空： (1)下列方法中可以使的电离程度增大的是___________(填字母)。 a、加入少量的稀盐酸 b、加热该溶液 c、加入少量冰醋酸 d、加水稀释至 e、加入少量氯化钠晶体 f、加入少量的NaOH溶液 (2)25℃时，向20.00mL的乙酸溶液中逐滴滴加20.00mL的NaOH溶液，正好加入20.00mL的NaOH溶液时的混合溶液pH≈8.9，呈碱性，原因是___________。(请用离子方程式解释原因) (3)为测定乙酸溶液浓度，如下图，c管为上端封口的量气管，量取20.00mL待测样品加入b容器中，接通电源，进行实验(已知酚酞的变色范围是8.2~10.0，不考虑在溶液中的溶解)。 ①左侧铂电极名称为___________极(填“正”或“负”或“阴”或“阳”)，右侧铂电极发生的电极反应为___________。 ②结束时，b中的实验现象是___________。 ③若c中收集到标准状况下气体22.40mL，则待测乙酸溶液的物质的量浓度约为___________(计算结果保留两位有效数字)。 【参考答案】 一、选择题 1．C 解析：A．，A项正确； B．，B项正确； C．生铁中铁与C和电解质形成原电池腐蚀更快，C项不正确； D．硫磺火硫铁矿经灼烧变为SO2再转为SO3经浓硫酸吸收转化为硫酸，D项正确； 故选C。 2．A 【分析】图右侧电极由N2转化成NH3，N元素化合价从0降至-3，发生还原反应，则右侧为阴极区，b为电源负极，a为电源正极，左侧为阳极区。 解析：A．据分析，a极代表电源的正极，A错误； B． b极为电源负极，则阴极上N2得电子，在H+参与下转化成NH3，反应式为，B正确； C．阴极上发生还原反应，可能存在H+得电子，电极反应式为：2H++2e-=H2↑，可能产生少量氢气，则电极表面放电会导致氨的产量降低，C正确； D．左侧为阳极区，阳极反应式为：2H2O-4e-=4H++O2↑，结合选项B可知，该方法合成氨的化学方程式为，D正确； 答案选A。 3．B 解析：A．电动汽车行驶时需要电池将化学能转化为电能，A正确； B．电动汽车行驶时放电，原电池原理，正极发生还原反应，B错误； C．电动汽车充电时是电解原理，电解池将电能转化为化学能，C正确； D．电动汽车充电时与电池负极相连的为阴极，发生还原反应，D正确； 故选B。 4．D 【分析】石墨电极M处，CO2在光合菌、光照条件下转化为O2，O2在M极放电生成H2O，发生还原反应，M为正极，正极电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O，N极为负极，硫氧化菌将FeSx氧化为S，硫再放电生成，负极电极反应式为S-6e-+4H2O=+8H+，H+通过质子交换膜由右室移向左室；铂电极P为阴极，铂电极Q为阳极，阴极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阳极反应式为I2+12OH--10e-=2+6H2O，阴极生成氢氧根离子，而阳极生成的比消耗的OH-少，溶液中K+通过阳离子交换膜从Q极移向P极，据此分析解题。 解析：A. 由于光合菌和硫氧化菌均为细菌，其活性受温度和pH的影响，故为保证制备KIO3的制备速率，需要控制左池的温度与pH，A正确； B. 由分析可知，左池N极为负极，负极电极反应式为S-6e-+4H2O=+8H+，则左池工作一段时间后，N极附近pH降低，B正确； C. 由分析可知，Q极反应式为：I2+12OH- -10e- =2-+6H2O，C正确； D.由分析可知，电路中每消耗1mol O2，则电路上通过的电子为4mol，则理论上有4 mol K+通过阳离子交换膜从Q极移向P极，D错误； 故答案为：D。 5．D 【分析】根据题意电解产生H2O2，且装置中只通入了O2，可知电解总方程式为：2H2O+O22H2O2，在右侧电极上O2→H2O2，发生还原反应，则右侧电极为阴极，左侧电极为阳极； 解析：A．根据上述分析可知：右侧是阴极，连接电源的电极b为负极，A错误； B．右侧电极为阴极，反应生成过氧化氢，阴极的电极反应式为：O2+2e-+2H+=H2O2，B错误； C．电解过程中阳离子向阴极运动，故H+向阴极定向移动，故H+移动方向：a→b，C错误； D．根据题意可知H2O2与NaClO3发生氧化还原反应产生ClO2：，D正确。 故选D。 6．D 解析：A．由充电原理示意图，锌极锌离子得到电子发生还原，为电解池的阴极，则a极为电解池的阳极；故充电时，a接外电源的正极，作阳极，A正确； B．充电时，b电极每增重0.65g，转移电子的物质的量为0.65g÷65g/mol×2=0.02mol，根据电子守恒可知，溶液中有0.02molI-被氧化，B正确； C．放电时，a电极为正极，反应还原反应，反应为I2Br-+2e-=2I-+Br-，C正确； D．放电时，b极反应为Zn-2e-=Zn2+，负极反应生成锌离子，锌离子通过阳离子膜进入正极区域，贮液器d内c(Zn2+)不会持续增大，D错误； 故选D。 7．C 解析：A．标准电极电势越高，其中氧化剂的氧化性越强，氧化性，A项正确； B．的氧化性弱于，不能氧化得到，因此溶液不变蓝，B项正确； C．的还原性大于，当加入少量溴水时，溴水先氧化，溴水量不足不能被氧化为，则滴加KSCN溶液不一定变红，C项错误； D．溶液与溶液反应，具有氧化性，具有还原性，则离子方程式为，D项正确； 答案选C。 8．C 解析：A．金属铜经烧焊后形成的氧化铜可用酸洗除去，A正确； B．铜银缠绕在一起，会与周围环境形成原电池，铜作负极被腐蚀，不利于饰品长久保存，B正确； C．电镀时镀层金属作阳极，与电池正极相连，C错误； D．将金或银与水银形成合金，将合金涂在物品的表面，待水银挥发后，金或银便浮在物品表面，该过程不涉及化学变化，D正确； 故选C。 9．D 解析：A．由于，加热HCl挥发，促进AlCl3水解，故加热蒸干AlCl3溶液，得不到AlCl3固体，选项A错误； B．HI(g)会分解2HIH2+I2，是可逆反应，故生成的分子数小于，选项B错误； C．未指明溶液的体积，无法计算阴离子数，选项C错误； D．铁件上镀铜时，阴极电极反应式为Cu2++2e-=Cu，阴极增重64 g，电路中通过的电子数为2，选项D正确； 答案选D。 10．C 【分析】图中电源b端所连电极发生反应2H2O+2e-=H2↑+2OH-，说明这一极为电解池的阴极，b为电源负极，NaCl溶液中的Na+通过阳离子交换膜Y进入右侧阴极区生成NaOH，NaCl溶液中的Cl-通过阴离子交换膜X进入左侧阳极区发生反应CH2 =CH2+2Cl--2e- = ClCH2CH2Cl，据此可分析解答。 解析：A．据分析可知Cl-在此失电子被氧化，因此a所连电极为电解质的阳极，a为电源正极，A选项正确； B．该装置中阳极反应式CH2 =CH2+2Cl--2e- = ClCH2CH2Cl，阴极反应式2H2O+2e-=H2↑+2OH-，总反应式为CH2 =CH2 +2NaCl+2H2OClCH2CH2Cl+2NaOH+H2，B选项正确； C．据题目分析可知X、Y依次为阴离子交换膜、阳离子交换膜，C选项错误； D．由物质进出方向可知液相反应为CH2 =CH2+2CuCl2 = ClCH2CH2Cl+ 2CuCl(s)，D选项正确； 二、填空题 11． d 4.48 L 1 mol/L 解析：⑴甲池电解精炼铜，粗铜作阳极，纯铜作阴极，因此A极材料为精铜，B极材料为粗铜，故d正确， 故答案为d； ⑵若甲槽阴极增重12.8g即物质的量为0.2 mol，则乙槽阴极放出氢气 4 mole－ —— 2 Cu —— 2 H2 因此n(H2)=0.2 mol，V(H2)=0.2 mol×22.4L/mol=4.48 L， 故答案为4.48 L； ⑶根据4 mole－ —— 2 Cu —— 4OH－ n(NaOH)=2n(Cu) = 2×0.2 mol = 0.4 mol，则电解后得到碱液的物质的量浓度为， 故答案为1 mol/L。 12． 阴 阳 含镀层金属阳离子的盐溶液 解析：电镀时，待镀件作电解池的阴极，镀层金属作阳极，电解质溶液为含镀层金属阳离子的盐溶液，故答案为：阴；阳；含镀层金属阳离子的盐溶液。 13．(1)原电池 (2)增大 (3)0.2mol (4) 不变 (或) (5)B (6) (7) 1.0 (8) 【分析】甲池中发生铜和硝酸银溶液的置换反应，是自发的氧化还原反应，所以甲池是原电池，乙池为电解池。甲池中铜为负极，银为正极。 解析：（1）甲池中有两个活泼性不同的金属电极，铜与硝酸银溶液可以自发的氧化还原反应，通过盐桥形成闭合的回路，则甲池为原电池，故答案为：原电池； （2）实验过程中，盐桥中的移向负极(Cu电极)，则甲池左侧烧杯中的浓度增大，故答案为：增大； （3）甲池的总反应式为Cu+2Ag+=Cu2++2Ag，反应前，两电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差28g，则： 有：=，解得：n=0.2mol，所以导线中通过 0.2mol电子，故答案为：0.2mol； （4）其他条件不变，若用U形铜棒代替“盐桥”，甲池右侧烧杯变为原电池，铜是负极，电极反应为Cu-2e-=Cu2+；左侧烧杯变为电解池，左侧烧杯中右边铜棒是阴极，电极反应为Cu2++2e-=Cu，所以U形铜质量不变；若乙池中的某盐溶液是足量AgNO3溶液，乙池中左侧Pt电极与原电池(甲池)的正极相连是电解池的阳极，电极反应为，乙池中右侧Pt电极是阴极，电极反应式是Ag++e-=Ag，工作一段时间后，若要使乙池溶液恢复原来浓度，可向溶液中加入Ag2O(或Ag2CO3)，故答案为：不变；Ag2O(或Ag2CO3)； （5）A．阳极上Cu以及活泼性比Cu强的金属失电子，阴极上铜离子得电子生成Cu，溶解的金属与析出的金属不相等，故A错误； B．粗铜接电源正极，作阳极，阳极上发生氧化反应，故B正确； C．阳极上Cu以及活泼性比Cu强的金属失电子，阴极上铜离子得电子生成Cu，溶解的金属与析出的金属不相等，所以CuSO4溶液的浓度发生改变，故C错误； D．Ag、Pt、Au活泼性比Cu弱的金属在阳极不反应，形成阳极泥，所以利用阳极泥可回收Ag、Pt、 Au；Al、Zn活泼性比Cu强，不会以单质的形式沉淀到池底，故D错误； 故答案为：B； （6）电解池A中发生的电解氯化钠溶液生成氢氧化钠、氯气和氢气，反应的化学方程式为，故答案为：； （7）B为燃料电池，通入空气的一极为正极，A为电解池，A中左侧进入的是饱和食盐水，放出的是稀NaCl溶液，则左侧为阳极，氯离子放电生成氯气，钠离子通过离子交换膜进入右侧，则右侧为阴极，水电离的氢离子在阴极上得电子生成氢气，则Y为H2；产生氢气的电极反应式为，若电解产生11.2L(标准状况)H2，物质的量为，则至少转移电子1.0mol，故答案为：1.0； （8）电解池中加入的NaOH目的是增大溶液导电性，通入电解后生成的氢氧化钠，所以加入的NaOH浓度小于出来的NaOH浓度；原电池中，正极上生成氢氧化钠，其浓度大于加入的氢氧化钠，所以氢氧化钠浓度大小顺序是b%>a%>c%，故答案为：b%>a%>c%。 14．（1）SO2 Cu2O （2）Cu+2H2SO4浓）SO2↑+ CuSO4+2H2O （3）CuSO4溶液 粗铜 MnO2+ H2O+e-=MnOOH+OH- （4）0.036 ； 正反应方向 ； 0.36 ；0.40； （5）HCHO+2CuOH)2+NaOHHCOONa+Cu2O+3H2O ↓ 或HCHO+4CuOH)2+2NaOHNa2CO3+2Cu2O+6H2O ↓ 解析：试题分析：F与甲醛溶液反应生成G，G为砖红色沉淀，则G为Cu2O； A为某金属矿的主要成分，则A中含有Cu元素，经过一系列反应可得到气体B和固体C。单质C可与E的浓溶液发生反应，判断C为Cu单质，则E为酸，B能与氧气反应生成C，C能与水反应生成相应的酸，所以B是二氧化硫，C是三氧化硫，E为硫酸，Cu与浓硫酸加热反应生成二氧化硫和硫酸铜，硫酸铜与氢氧化钠溶液、甲醛反应生成氧化亚铜沉淀，符合此图。 （1）根据以上分析，B的化学式是SO2；G为Cu2O； （2）反应②为Cu与浓硫酸的反应，化学方程式为Cu+2H2SO4浓）SO2↑+ CuSO4+2H2O； （3）提纯Cu时，用粗铜作阳极，纯铜作阴极，硫酸铜作电解质溶液，则铜离子在阴极析出，从而提纯Cu；MnO2是碱性锌锰电池的正极材料，电池放电时，正极发生还原反应，Mn元素的化合价降低，与水结合生成碱式氧化锰和氢氧根离子，电极反应式为MnO2+ H2O+e-=MnOOH+OH-； （4）二氧化硫与氧气的反应方程式是2SO2+O22SO3，经半分钟后达到平衡，测得容器中含三氧化硫0.18 mol，说明消耗氧气的物质的量是0.09mol，则vO（2）="0.09mol/5L/0.5min=0.036" mol/L·min)；继续通入0.20 mol B和0.10 mol O2，相当于反应物浓度增大，缩小容器体积，压强增大，平衡正向移动，再达平衡时，三氧化硫的物质的量比原来的2倍还多，所以大于0.36mol，容器中相当于有0.4mol二氧化硫，可逆反应不会进行到底，所以三氧化硫的物质的量小于0.40mol； （5）F是硫酸铜，先与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化铜，甲醛与氢氧化铜发生氧化反应，生成氧化亚铜砖红色沉淀，化学方程式是HCHO+2CuOH)2+NaOHHCOONa+Cu2O+3H2O ↓或HCHO+4CuOH)2+2NaOHNa2CO3+2Cu2O+6H2O ↓。 15．(1)b、d、f (2) (3) 阳 b中溶液刚好由无色变为浅红色 0.20 【分析】测定乙酸溶液浓度，量取20.00mL待测样品加入b容器中，接通电源，进行实验，可知右侧为阴极，左侧为阳极，阴极上溶液中的乙酸得到电子发生还原反应生成氢气，电极反应式为，在阳极电解质溶液中的氢氧根离子放电生成氧气，电极反应式为，所以c管中收集到氧气，乙酸钠为强碱弱酸盐，水解显碱性，当b中溶液恰好变成红色，打开开关，停止电解，测量c中收集到氧气的体积，可计算乙酸溶液浓度。 解析：（1）a．加入少量的稀盐酸，c(H+)增大而抑制醋酸电离，平衡逆向移动，则醋酸电离程度减小，故错误； b．醋酸电离是吸热过程，加热促进电离，醋酸电离程度增大，故正确； c．加入少量冰醋酸，酸浓度增大，电离程度减小，故错误； d．加水稀释促进醋酸电离，醋酸电离程度增大，故正确； e．加入少量氯化钠晶体，不影响醋酸电离，故错误； f．加入少量的NaOH溶液，NaOH和醋酸反应导致溶液中c(H+)减小，促进醋酸电离，醋酸电离程度增大，故正确； 故答案为：b、d、f； （2）同体积同浓度的醋酸溶液与NaOH溶液恰好反应生成醋酸钠和水，所得混合溶液pH≈8.9，呈碱性，原因是醋酸钠为强碱弱酸盐，醋酸根离子水解生成氢氧根离子，使溶液中的氢氧根离子浓度大于氢离子浓度，发生反应的离子方程式为，故答案为：； （3）①由分析可知，左侧铂电极名称为阳极，右侧为阴极，右侧铂电极发生的电极反应为，故答案为：阳；； ②实验结束时，b中为乙酸钠和硫酸钠溶液，乙酸钠为强碱弱酸盐，水解显碱性，b中溶液刚好由无色变为浅红色，故答案为：b中溶液刚好由无色变为浅红色； ③阳极的电极反应式为，阴极的电极反应式为，根据电子守恒可知，c中产生1molO2时，b中消耗4molCH3COOH，若c中收集到标准状况下气体22.40mL，即=0.001mol，b中消耗0.004molCH3COOH，则待测乙酸溶液的物质的量浓度为=0.20，故答案为0.20。 学科网（北京）股份有限公司 $$