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．电化学工业的发展为改善人类需求起到非常重要的作用。下列说法错误的是 A．粗铜精炼时，精铜电极应与电源正极相连 B．电动汽车的推广有利于改善大气环境 C．可利用电解工业制备一些活泼金属单质 D．电镀工业中镀件应与电源的负极相连 2．乙醛酸钠(OHC- COONa)是一种精细化工产品。科研工作者设计如图所示装置制备乙醛酸钠，同时完成CO2的综合利用。该装置工作时，下列说法正确的是 A．电极a上的电势低于电极b上的电势 B．阴极的电极反应式为OHC- CHO+3+H2O- 2e- =OHC- COO-+3 C．生成OHC-COO-与生成CO的物质的量相等。 D．由阳极区移向阴极区 3．用石墨电极电解一定浓度的溶液(足量)，一段时间后，要使电解质溶液恢复原状，可向溶液中加入一定质量的 A． B．固体 C．固体 D．蒸馏水 4．若要在铁片上镀银，下列叙述中错误的是 ①将铁片接在电源的正极上 ②将银片接在电源的正极上 ③在铁片上发生的反应是：Ag++e-=Ag ④在银片上发生的反应是：4OH--4e-=O2↑+2H2O ⑤需用硫酸铁溶液为电镀液 ⑥需用硝酸银溶液为电镀液。 A．①③⑥ B．②③⑥ C．①④⑤ D．②③④⑥ 5．锌-空气电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH溶液，反应为：2Zn+O2+4OH-+2H2O2。下列说法不正确的是 A．放电时，负极反应为：Zn+4OH--2e-= B．放电时，电路中通过2mol电子，消耗氧气11.2L C．充电时，电解质溶液中K+向阴极移动 D．充电时，电解质溶液中c(OH-)逐渐增大 6．表示阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是 A．一定条件下，5.6 g Fe与足量S反应，转移个电子 B．常温下，溶液中阴离子总数等于 C．电解精炼铜时每转移个电子，阳极质量一定减少32 g D．常温常压下，6 g 晶体中所含硅氧键数目为 7．一种三层(熔)液电解辉锑矿(Sb2S3，半导体)制取锑的装置如图所示。 下列说法错误的是 A．该电解工艺可在室温下工作 B．三层流体互不相溶，密度也不同 C．阳极的电极反应式为xS2- -2xe-=Sx↑ D．阴极的电极反应式为Sb2S3+6e-=2Sb+3S2- 8．设为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．常温常压下，中含有中子数大于 B．晶体中含有的共价键数目为 C．电解精炼铜时，当电路中通过个电子时，阳极消耗32g铜 D．50℃1L0.1mol/L的氯化铵溶液中滴入氨水至，数目大于 9．无膜电池是一种新型电池产品。一种两相无膜Zn/PTZ电池的工作原理如图所示，电解液中的在水层和层之间迁移。下列说法错误的是 A．放电时，Zn电极为负极 B．充电时，石墨毡连接电源的正极 C．放电时，由水层向层迁移 D．充电时，石墨毡电极的电极反应式为 二、填空题 10．焦亚硫酸钠在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回答下列问题： (1)生产，通常是由过饱和溶液经结晶脱水制得。写出该过程的化学方程式___________。 (2)制备也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中碱吸收液中含有和。阳极的电极反应式为___________。电解后，________室的浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到。 11．按照要求回答下列问题。 (1)工业上，在强碱性条件下用电解法除去废水中的，装置如图所示，依次发生的反应有： ⅰ． ⅱ． ⅲ． ①除去，外电路中至少需要转移___________电子。 ②为了使电解池连续工作，需要不断补充___________。 (2)用溶液吸收烟气中的，将所得的溶液进行电解，可循环再生，同时得到，其原理如下图所示(电极材料为石墨)。 ①图中a极要连接电源的___________(填“正”或“负”)极，C口流出的物质是___________。 ②放电的电极反应式为___________。 (3)用零价铁去除水体中的硝酸盐已成为环境修复研究的热点之一，还原水体中的的反应原理如图所示。 正极的电极反应式___________。 12．如图，甲烧杯中盛有100mL0.50mol·L-1AgNO3溶液，乙烧杯中盛100mL0.25mol·L-1CuCl2溶液，A、B、C、D均为质量相同的石墨电极。如果电解一段时间后，发现C极质量增加0.8g，按要求填空： (1)C为_______极，发生_______反应(填“氧化”或“还原”)。 (2)A极的电极反应式为_______，析出物质_______mol。 (3)D极的电极反应式为_______，析出气体_______mL(标准状况)。 (4)甲烧杯中滴入石蕊试液，_______极附近变红，如果继续电解，在甲烧杯中最终得到_______溶液。 13．有七种金属：钾、锌、铁、锡、铜、银、铂，它们的标号分别为A、B、C、D、E、F、G。①常温下，只有A和水反应生成氢气；②D、E、G都能和稀硫酸反应生成氢气，B、C、F无此性质；③C、F组成原电池时，F为正极；④在G的硫酸盐溶液中加入D，发现D溶解，G析出；⑤将G、E接触放置，E不易锈蚀；⑥以铂作电极，电解相同浓度的B和C的硝酸盐溶液时，在阴极上首先得到C，G在空气中放置极易生锈。 则A是___，B是___，C是___，D是___，E是__，F是__。 14．某学习小组用MnO2和浓盐酸共热制取氯气，再用氯气与潮湿的消石灰反应制取漂白精(这是一个放热反应)，据此回答下列问题： (1)实验室用MnO2和浓盐酸共热制备氯气，其反应的离子反应方程式是_____ (2)工业上电解饱和食盐水来制备氯气，其化学方程式是_______，阳极产生的产物为_______ (3)此实验Ca(ClO)2产率太低。经分析发现，主要原因是在U形管中存在两个副反应： ①温度较高时氯气与消石灰反应生成Ca(ClO3)2，为避免此副反应的发生，可采取的措施是_______。 ②试判断另一个副反应(用化学方程式表示)：_______；为避免此副反应的发生，可采取的措施是_______ 【参考答案】 一、选择题 1．A 解析：A．粗铜精炼时，精铜电极应与电源负极相连，A错误； B．电动汽车的推广减少了化石能源车辆尾气排放对大气的污染，有利于改善大气环境，B正确； C．可利用电解工业制备一些活泼金属单质，如电解熔融氯化钠、氯化镁制备金属钠和镁，C正确； D．电镀工业中镀件应与电源的负极相连，镀层金属与电源的正极相连，D正确； 故选A。 2．C 【分析】由图可知，N极二氧化碳转化为一氧化碳，发生还原反应，为阴极，则M为阳极； 解析：A．电极a连接电解池的阳极，为电源正极，则电势高于电极b上的电势，A错误； B．阴极发生还原反应，为得到电子的反应，不是失去电子；阳极发生氧化反应，失去电子，电极反应式为OHC- CHO+3+H2O- 2e- =OHC- COO-+3，B错误； C．阴极电子转移情况为：CO2~ 2e- ~CO，根据电子守恒可知，OHC-COO-~ 2e- ~CO，则生成OHC-COO-与生成CO的物质的量相等，C正确； D．电解池中阴离子向阳极运动，由阴极区移向阳极区，D错误； 故选C。 3．B 解析：用石墨电极电解一定浓度的溶液(足量)，根据电极放电顺序，阳极发生的电极反应为，阴极发生的电极反应为，析出什么就加什么，因此加入一定质量的固体可使电解质溶液恢复原状，故B符合题意。 4．C 【分析】根据电镀原理，若在铁片上镀银，铁做电解池的阴极与电源负极相连，电解质溶液中的银离子得到电子发生还原反应生成银；银做电解池的阳极和电源正极相连，银失电子发生氧化反应生成银离子；电解质溶液为硝酸银溶液。 解析：①将铁片接在电源的负极上，故①错误； ②将银片接在电源的正极上，故②正确； ③在铁片上发生的反应是：Ag++e-=Ag ，故③正确； ④在银片上发生的反应是：Ag-e-=Ag+，故④错误； ⑤用含有镀层金属的盐溶液作电解质溶液，不能选用硫酸铁溶液为电镀液，故⑤错误； ⑥用含有镀层金属的盐溶液作电解质溶液，可以选用硝酸银溶液为电镀液，故⑥正确； 综上所述，错误的有①④⑤； 故选C。 5．B 【分析】根据2Zn+O2+4OH-+2H2O═2可知，O2中元素的化合价降低，被还原，应为原电池正极，电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-；Zn元素化合价升高，被氧化，应为原电池负极，电极反应式为Zn+4OH--2e-═，充电时阳离子向阴极移动，以此解答该题。 解析：A．根据分析，放电时，负极反应式为：Zn+4OH－-2e-=，故A正确； B．放电时，正极的电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，每消耗标况下22.4L氧气，转移电子4mol，所以电路中通过2mol电子，标准状况下消耗氧气体积为11.2L，题干没指明标准状况下，无法计算氧气的体积，故B错误； C．充电时为电解池，电解质溶液中阳离子移向阴极，则K+向阴极移动，故C正确； D．充电时为电解池，电解反应为22Zn+O2+4OH-+2H2O，电解质溶液中c(OH-)逐渐增大，故D正确； 答案选B。 6．A 解析：A．硫单质氧化性较弱，铁和硫反应时只能生成+2价的铁，5.6 g Fe与足量S反应，转移个电子，A正确； B．溶液中，发生水解，，所以阴离子的总数增加，大于，B错误； C．电解精炼铜时，阳极为粗铜，含有其他的杂质，每转移个电子，阳极质量不一定减少32 g，C错误； D．为正四面体网状结构，每个硅原子含有4个硅氧键，所以6 g 晶体为0.1mol，所含硅氧键数目为，D错误； 故选A。 7．A 【分析】该电池是电解池，与电源正极相连石墨做阳极，S2-在阳极失去电子，发生氧化反应生成Sx；与电源负极相连石墨做阴极，Sb2S3在阴极得电子，发生还原反应，得到Sb。 解析：A．熔液在常温下是固体，无自由移动的离子，不能够起到导电作用，无法形成闭合回路，A项错误； B．该冶炼法是利用液体密度不同和互不相溶而将其隔开，B项正确； C．由图可知，S2-在阳极失去电子，发生氧化反应生成Sx，反应为xS2- -2xe-=Sx↑，C项正确； D．Sb2S3在阴极得电子，发生还原反应，得到Sb，阴极的电极反应式为Sb2S3+6e-=2Sb+3S2-，D项正确； 故选A。 8．D 解析：A．已知，常温常压下气体的摩尔体积大于22.4L/mol，故中含有中子数为小于，A错误； B．NH5是离子化合物，其电子式为： ，故晶体中含有的共价键数目为，B错误； C．由于电解精炼铜时，粗铜作阳极，电极反应有：Cu-2e-=Cu2+、Zn-2e-=Zn2+、Fe-2e-=Fe2+、Ni-2e-=Ni2+等，故当电路中通过个电子时，阳极消耗小于32g铜，C错误； D．由于50℃时，水的离子积大于10-14，此时pH=7的溶液为碱性溶液，故1L0.1mol/L的氯化铵溶液中滴入氨水至，根据溶液中电荷守恒可知：c(H+)+c()=c(OH-)+c(Cl-)，c(OH-)大于c(H+)，故c()=c(OH-)-c(H+)+c(Cl-)，则c()大于c(Cl-)，故数目大于1L×0.1mol/L×NAmol-1=，D正确； 故答案为：D。 9．C 解析：A．放电时，Zn失电子作负极被氧化为Zn2+，A选项正确； B．充电时外接电源正极连接待充电电池的正极(石墨毡)，外接电源的负极连接待充电电池的负极，B选项正确； C．放电时，阴离子向负极(Zn所在电极的水层)迁移，C选项错误； D．充电时，石墨毡连接外接电源正极作阳极，PTZ在此失电子放电，D选项正确； 答案选C。 二、填空题 10． a 解析：(1)结晶脱水生成和水，根据质量守恒定律写出化学方程式：； (2)电解池阳极为稀硫酸溶液，电解质溶液显酸性，电解池阳极发生氧化反应，水放电，产生氧气和氢离子，阳极的电极反应为：↑，溶液中分离各个室的膜为阳离子交换膜，阳极的氢离子会透过阳离子交换膜进入a室，与a室中的二氧化硫碱吸收液中含有的亚硫酸钠发生反应生成亚硫酸氢钠，电解后，则a室中浓度增大。 11．(1) 5 NaOH和NaCl (2) 负 H2SO4 -2e－+H2O=+2H+ (3)+8e－+10H+=+3H2O 解析：（1）①除去1molCN－，转移2mol电子，生成1molCNO－，需要1.5molCl2反应1molCNO－，转移3mol电子，共转移5mol电子； ②反应过程中氯离子和OH－被消耗，为了使电解池连续工作，需要不断补充NaOH和NaCl。 （2）①Na+向a极移动，则a极为阴极，连接电池的负极。b极为阳极，失电子变成，C口流出的物质是H2SO4； ②放电的电极反应式为-2e－+H2O=+2H+。 （3）在正极得电子生成，其电极反应式为+8e－+10H+=+3H2O。 12．(1) 阴 还原 (2) Ag++e-=Ag 0.025 mol (3) 2Cl--2e-=Cl2↑ 280 (4) B HNO3 【分析】根据装置图，该装置有外加电源，属于电解装置，根据电解原理，D、B电极为阳极，C、A电极为阴极，据此分析； 解析：（1）该装置为电解装置，与电源正极相连一极为阳极，与电源负极相连一极为阴极，即D、B电极为阳极，C、A电极为阴极，阴极上得电子，化合价降低，发生还原反应；故答案为阴；还原； （2）A极为阴极，阳离子在阴极上得电子，根据阳离子放电顺序，Ag+在A极上得电子，电极反应式为Ag++e-=Ag；C极:Cu2++2e-=Cu，由于串联时各电极上流过的电量是相同，关系式:4e-～4Ag～O2～2Cu～2Cl2，n(Cu)==0.0125 mol，n(Ag)=2n(Cu)=0.0125 mol×2=0.025mol；故答案为Ag++e-=Ag；0.025mol； （3）D电极为阳极，按照放电顺序，Cl-先放电，其电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，根据问题(2)中的关系式得出：n(Cl2)=0.0125mol，推出标况下V(Cl2)=280mL；故答案为2Cl--2e-=Cl2↑；280； （4）A极：4Ag++4e-=4Ag，B极：2H2O-4e-=4H++O2↑，电解时甲池随着B极附近水电离产生的OH-的不断消耗，H+的物质的量浓度逐渐增大，所以滴入石蕊试液后B极附近变红，而A极上Ag+不断得到电子析出Ag，故在甲烧杯中最终得到HNO3溶液；故答案为B；HNO3。 13． 钾 铜 银 锌 锡 铂 【分析】根据①特别活泼的金属K、Ca、Na能够与冷水反应放出氢气；②比较活泼的金属可以与稀硫酸反应产生氢气；排在H后面的金属不能与酸发生置换反应；③活动性不同的金属构成原电池时，比较活泼的金属为负极，不活泼的金属为正极；④活动性强的金属可以把活动性弱的金属置换出来；⑤在金属的电化学腐蚀中，相对活泼的容易被腐蚀；⑥在电解池中，不活泼的金属阳离子优先获得电子，在电极上被还原，据此分析。 解析：有七种金属：钾、锌、铁、锡、铜、银、铂，它们的标号分别为A、B、C、D、E、F、G。①常温下，只有A和水反应生成氢气，根据金属活动性顺序表，可知A为K；②D、E、G都能和稀硫酸反应生成氢气，B、C、F无此性质，说明D、E、G在金属活动性顺序表中排在H的前边，可能为锌、铁、锡；而B、C、F则排在H的后边，可能为铜、银、铂；③C、F组成原电池时，F为正极，则金属活动性：C>F；④在G的硫酸盐溶液中加入D，发现D溶解，G析出，说明金属活动性D>G；⑤将G、E接触放置，E不易锈蚀，说明金属活动性G>E； G在空气中放置极易生锈，则G为Fe，金属活动性D>G，则D是Zn，E为Sn；B、C、F分别为铜、银、铂的一种由于Pt不活泼，通常以金属单质存在，⑥以铂作电极，电解相同浓度的B和C的硝酸盐溶液时，在阴极上首先得到C，金属活动性：B>C则B是Cu，C是Ag，F是Pt。 综上所述可知A是K，B是Cu，C是Ag，D是Zn，E是Sn，F是Pt，G是Fe，七种元素的名称分别是钾、铜、银、锌、锡、铂、铁。 14．(1) (2) 氯气 (3) 将U形管放置在冰水浴中 在装置B与装置C之间增加一个盛有饱和食盐水的洗气瓶 【分析】装置A和B用于制备氯气，装置C用于制备漂白粉，装置D用于吸收多余的氯气，防止污染环境，据此分析解答。 解析：（1）MnO2和浓盐酸共热制备氯气，还生成氯化锰和水，其反应的离子反应方程式是。 （2）工业上电解饱和食盐水来制备氯气，阳极发生氧化反应，氯离子放电生成氯气，阳极产生的产物为氯气，阴极上水电离出的氢离子得电子，生成氢气和氢氧根离子，故其化学方程式是。 （3）①温度较高时氯气与消石灰反应生成Ca(ClO3)2，为避免此副反应的发生，可采取的措施是将U形管放置在冰水浴中。 ②由于浓盐酸易挥发，则制备的氯气中含有HCl，则另一个副反应为；故为避免此副反应的发生，可采取的措施是在装置B与装置C之间增加一个盛有饱和食盐水的洗气瓶，除去氯气中的HCl。 学科网（北京）股份有限公司 $$