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．下列过程中熵值减小的是 A．冰熔化变为液态水 B．加热密闭容器中的气体，红棕色加深 C．电解饱和食盐水 D．氢氧燃料电池工作 2．目前科学家发明了一种利用微生物进行脱硫、脱氮的原电池装置，其基本原理如图所示(图中隔膜为质子交换膜)。下列有关说法正确的是 A．a极的电极反应式为 B．H+从B室向A室迁移 C．电池工作时，线路中通过1mol电子，则在b极析出2.24LN2 D．若用该电池给铅蓄电池充电，应将b极连在正极上 3．科学家设计了利用太阳能将CO2转化为碳单质的装置(如图所示)，可以实现碳达峰、碳中和的“双碳”目标。下列说法正确的是 A．该装置为原电池 B．a极上发生的反应为3CO2+4e－=C+2CO C．CO向a极区迁移 D．当电路中通过4 mol电子的电量时，理论上最终“中和”CO2的质量约为132 g 4．下列说法正确的是 A．用广泛pH试纸测得某溶液pH为10.2 B．实验中出现几次误差较大的数据，可计算它们的平均值减小误差 C．用TiCl4制备TiO2时，需要加入大量的水并加热，促使水解趋于完全 D．电镀时，通常把待镀的金属制品一端作阳极 5．电解用粗盐(含Mg2+、Ca2+、SO等杂质)配制的食盐水，以下说法正确的是 A．a是电解装置的正极 B．a电极上产生的气体是氢气 C．b电极附近有白色沉淀出现 D．b电极上有黄绿色气体产生 6．水系锌离子电池(AZIBs)应用前景广阔。一种AZIBs电池示意图如下所示，钒基氧化物有利于Zn2+的扩散及嵌入/脱出，常被用做AZIBs正极材料，TMP(磷酸三甲酯)有良好的化学稳定性和宽的液态温度范围，适合做安全电解液。下列说法错误的是 A．在充放电过程中，锌箔侧发生与Zn的沉积或溶解 B．充电过程中，向侧移动 C．放电时正极电极反应可能为 D．TMP促进了水系锌离子电池宽温域范围内的应用 7．电解法制取Na2FeO4的总反应为，工作原理如图所示。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。下列叙述正确的是 A．铁电极做阳极，发生还原反应 B．Ni电极发生的反应为： C．通电后Na+向右移动，阴极区Na+浓度增大 D．当电路中通过1 mol电子时，阴极区有11.2 L H2生成 8．某同学设计如图所示的装置探究金属的腐蚀情况。下列判断合理的是 A．②区铜片上有气泡产生 B．③区铁片的电极反应式为 C．最先观察到变成红色的区域是②区 D．②区和④区中铜片的质量均不发生变化 9．双极电化学法装置如图所示，是在传统电解装置中放置了导电性电极BPE，通电时，BPE两端界面产生电势差；生成梯度合金。 下列有关说法正确的是 A．n为电源负极 B．在BPE中电子的移动方向由b到c C．装置c端发生的反应为2H2O+2e- =H2↑+ 2OH- D．BPE的b端到中心的不同位置能形成组成不同的铜镍合金 10．某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述正确的是 A．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出 B．a和b用导线连接时，铁片上发生的反应为：Cu2++2e-=Cu C．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色直接变成黄色 D．a连接直流电流正极，b连接直流电流负极，电压足够大时，Cu2+向铜电极移动 二、填空题 11．电解池 (1)概念：将___________能转化为___________能的装置。 (2)两个电极 阴极：与电源___________极相连的电极，在该电极上发生___________反应。 阳极：与电源___________极相连的电极，在该电极上发生___________反应。 12．在实验室，高锰酸钾因其强氧化性和溶液颜色鲜艳而用于物质的鉴定，酸性高锰酸钾溶液是氧化还原滴定的重要试剂。 (1)KMnO4稀溶液是一种常用的消毒剂，其消毒原理与下列物质相同的是___________ (填标号)。 a.“84”消毒液(NaClO溶液) b.硫酸铜溶液 c.双氧水 d.75%的酒精 (2)高锰酸钾保存在棕色试剂瓶中，下列试剂不需要保存在棕色试剂瓶中的是___________ (填标号)。 a.浓盐酸 b.硝酸银 c.氯水 d.烧碱 (3)实验室用高锰酸钾和浓盐酸制氧气，反应的化学方程式是。 ①该反应的氧化剂是___________(填化学式)，其氧化性比MnO2___________(填“强”或“弱”)。 ②若有0.4mol还原剂被氧化，则标准状况下产生Cl2的体积为___________ L。 (4)高锰酸钾的制备可分两步进行：第一步，二氧化锰与氢氧化钾共熔并加入氯酸钾，得到锰酸钾；第二步，电解锰酸钾溶液。 ①实验室熔融二氧化锰、氢氧化钾、氯酸钾时应选择___________ (填标号)。 A．普通玻璃坩埚 B．石英坩埚 C．陶瓷坩埚 D．铁坩埚 ②第一步熔融时生成K2MnO4反应的化学方程式为___________。 ③电解法制备KMnO4的装置如图所示，该装置发生的总反应的化学方程式为___________。 13．化学物质在不同的领域发挥着重要的作用。根据要求回答下列问题： (1)实验室需用Fe、C棒设计一套装置来电解饱和溶液并检验两极生成的气体产物，则棒应接直流电源的___________(填“正极”或“负极”)；电解开始后，阴极产物为___________(填化学式)。 (2)将溶液蒸干得到的物质是___________；是一种液态化合物，遇水剧烈反应，产生白雾，同时生成能使品红溶液褪色的气体，其水解反应的化学方程式为___________。 (3)工业废水处理时向浓度均为的和混合液中滴加碳酸铵溶液，当加入碳酸铵溶液至生成两种沉淀，则溶液中___________。[已知，] 14．如图是氯碱工业的流程及产物的部分转化关系，其中A、B、C、D、E分别表示一种或多种物质。 请回答下列问题： (1)离子膜电解槽中发生反应的化学方程式为：__________。 (2)C产生在离子膜电解槽的_______(填“阴极室”或“阳极室”)，写出A的化学式____ (3)反应④的离子方程式为：____。 (4)粗盐水中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、SO等杂质，必须除去杂质后使用。已知：KSP[Mg(OH)2]=5.61×10-12； KSP[MgCO3]=6.82×10-6，为了尽可能除去Mg2+，你选用纯碱还是烧碱：_________； 粗盐水精制的过程中可能用到①盐酸、②烧碱、③纯碱、④氯化钡、⑤过滤，添加试剂及操作的合理顺序是_________(填序号)。 (5)氯碱工业的产品都有广泛的用途。如图是从海水中提取镁的流程，其中步骤③的操作是_______，步骤④需要用到D，原因是_________。 15．FeCl2可用作净水剂、还原剂。某校化学兴趣小组设计实验制备FeCl2，并探究条件对电极反应产物的影响，回答下列问题： I．制备FeCl2。装置如图所示(夹持装置省略)，已知FeCl3极易水解。 (1)仪器a的名称是____。 (2)装置II中制备FeCl2的化学方程式为____，装置III的作用：①吸收尾气；②____。 (3)该装置存在的缺陷是____。 II．利用惰性电极电解0.1 mol•L-1FeCl2溶液，探究外界条件对电极反应产物的影响。 (4)实验数据如表所示： 实验编号 电压 pH 阳极现象 阴极现象 1 1.5 5.52 无气泡，滴加KSCN显红色 无气泡，银白色金属析出 2 3.0 5.52 少量气泡，滴加KSCN显红色 无气泡，银白色金属析出 3 4.5 5.52 大量气泡，滴加KSCN显红色 较多气泡，极少量金属析出 4 1.5 1.00 无气泡，滴加KSCN显红色 较多气泡，极少量金属析出 ①实验1中阳极产生Fe3+的原因____(用离子方程式表达)。 ②实验2.3中阳极产生的气体是____(填化学式)。 ③由实验1、2现象可以得出结论____。 ④由实验1、4现象可以得出结论____。 【参考答案】 一、选择题 1．D 解析：A．冰熔化变为液态水的过程固体转化为液体，为熵增的过程，故A不选； B．加热密闭容器中的气体，发生反应，加热后红棕色加深，说明平衡逆向移动，气体体积增大，为熵增的过程，故B不选； C．电解饱和食盐水生成氯气和氢气，为熵增的过程，故C不选； D．氢氧燃料电池工作时，氢气和氧气反应生成水，为熵减的过程，故D选； 故选D。 2．D 【分析】从图中可以看出，在a电极，S2-转化为，S元素化合价升高，则a极为负极；b极转化为N2，N元素化合价降低，则b极为正极。 解析：A．由分析可知，a极为负极，S2-失电子产物与电解质反应生成，电极反应式为，A不正确； B．原电池工作时，阳离子向正极移动，则H+从A室向B室迁移，B不正确； C．电池工作时，b极发生反应2+10e-+12H+=N2+6H2O，线路中通过1mol电子，则在b极析出0.1molN2，由于温度、压强未知，所以气体的体积不一定是2.24L，C不正确； D．b极为正极，若用该电池给铅蓄电池充电，应将b极连在铅蓄电池的正极上，D正确； 故选D。 3．B 解析：A．利用太阳能将CO2，转化为碳单质的装置(如图所示)，说明太阳能提供能量，因此该装置为电解池，故A错误； B．CO2变为C，化合价降低，则为阴极，则a极上发生的反应为3CO2+4e－=C+2CO，故B正确； C．根据B选项分析a极为阴极，b极为阳极，根据电解池“异性相吸”得到CO向阳极即b极区迁移，故C错误； D．根据总反应CO2C+ O2，当电路中通过4 mol电子的电量时，理论上最终“中和”CO2的质量约为44 g，故D错误。 综上所述，答案为B。 4．C 解析：A．广泛pH试纸只能测整数，A错误； B．误差较大的数据应该舍弃不用，B错误； C．用TiCl4制备TiO2时，需要加入大量的水并加热，稀释和升温利于钛离子的水解，促使水解趋于完全，C正确； D．电镀时，通常把待镀的金属制品一端作阴极，镀层金属作为阳极，D错误； 故选C。 5．C 解析：A．a电极与电源的正极相连，作阳极，A错误； B．a电极与电源的正极相连，作阳极，氯离子放电产生氯气，B错误； C．b电极与电源的负极相连，是阴极，它的附近先生成氢氧化钠，再与溶液中的Mg2+反应，生成Mg(OH)2白色沉淀，C正确； D．根据以上分析可知a电极上有黄绿色气体产生，D错误； 答案选C。 6．B 【分析】放电时Zn为负极，Zn失电子转化为Zn2+，V6O13做正极得电子结合Zn2+实现Zn2+的嵌入。充电时，Zn为阴极，Zn2+得电子生成Zn，钒基氧化物为阳极，ZnxV6O13失电子生成V6O13和Zn2+，实现Zn2+的脱出。 解析：A．充电时锌箔上Zn2+得电子生成Zn，放电时Zn失电子转化为Zn2+，充放电过程中，锌箔侧发生Zn2+与Zn的沉积或溶解，A正确； B．充电过程中，锌箔为阴极，Zn2+向锌箔移动，B错误； C．放电过程中，V6O13为正极得电子结合Zn2+实现Zn2+的嵌入，电极反应为V6O13+xZn2++2xe-=ZnxV6O13，C正确； D．TMP有良好的化学稳定性和宽的液态温度范围，促进了水系锌离子电池宽温域范围内的应用，D正确； 故答案选B。 7．B 解析：A．铁电极与电源正极相连，为阳极，发生氧化反应，生成，故A错误； B．Ni电极为阴极，发生的反应为：，B正确； C．为保障阳极区的强碱性条件，该电解池中离子交换膜只能是阴离子交换膜，因此通电后，阴极区的 OH－向左移动，故C错误； D．当电路中通过l mol电子的电量时，生成 0.5 mol氢气，温度压强不知，无法计算气体的体积，故D错误； 故选B。 8．D 【分析】该装置左半区为原电池装置，发生的是铁的吸氧腐蚀，电极反应为负极：Fe-2e-=Fe2+，正极：O2+2H2O+4e-=4OH-；右半区是电解池装置，电极反应式为阳极：Fe-2e-=Fe2+，极阴的为：2H++2e-=H2↑。 解析：A．②处是原电池的正极，发生的电极反应是 O2+2H2O+4e-=4OH-，没有气体生成，A错误； B．③处是电解质阳极，发生的电极反应式为：2H++2e-=H2↑，B错误； C．由于电解引起的腐蚀速率远远大于吸氧腐蚀，因此先看到变红的是④区，C错误； D．Cu在两个装置中都没有溶解和固体生成，故铜的质量不变，D正确。 故选D。 9．D 【分析】由电解装置图可知，a电极上，水转化为氧气，发生氧化反应，a极阳极，电极反应为：，则n为电源正极，m为电源负极，则溶液中靠着正极的b端电势高于靠近负极的c端，则b端得到电子发生还原反应，电极反应为：，c端失去电子发生氧化反应，电极反应为：。 解析：A．由分析可知，n为电源正极，A项错误； B．电子由电势低的地方流向电势高的地方，则在BPE中电子的移动方向由c到b，B项错误； C．由分析可知，装置c端发生的反应为，C项错误； D．BPE的b端到中心的不同位置，由于电势不同，电极反应：中x不同，能形成组成不同的铜镍合金由于电势不同，D项正确； 答案选D 10．A 解析：A．a和b不连接时，铁和铜离子发生置换反应，所以铁片上有铜析出，故A正确； B．a和b连接时，该装置构成原电池，铁作负极，铜作正极，铁片上发生的反应为：Fe-2e-= Fe2+，故B错误； C．无论a和b是否连接，铁都失电子发生氧化反应生成亚铁离子，所以铁都溶解溶液变为浅绿色，故C错误； D．a和b分别连接直流电源正、负极构成电解池，在电解池中阳离子向阴极移动，铜离子向铁电极移动，故D错误； 故选A。 二、填空题 11．(1) 电 化学 (2) 负 还原 正 氧化 解析：略 12． ac ad KMnO4 强 4.48 D 解析：(1)KMnO4稀溶液是一种常用的消毒剂，是其强氧化性消毒，“84”消毒液(NaClO溶液)、双氧水两者都是强氧化性消毒，硫酸铜溶液、75%的酒精是使蛋白质变性而消毒，因此其消毒原理与KMnO4消毒剂相同的是ac；故答案为：ac。 (2)高锰酸钾保存在棕色试剂瓶中，见光会分解的都需要保存在棕色试剂瓶中，硝酸银、氯气见光都要分解，因此不需要保存在棕色试剂瓶中的是ad；故答案为：ad。 (3)①高锰酸钾中锰化合价降低，因此该反应的氧化剂是KMnO4，根据氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，因此KMnO4氧化性比MnO2强；故答案为：强。 ②反应方程式中16mol盐酸参与参与，但只有10mol盐酸被氧化生成5mol氯气，因此若有0.4mol还原剂被氧化，则产生氯气物质的量为0.2mol，在标准状况下产生Cl2的体积为0.2mol×22.4 L∙mol−1=4.48L；故答案为：4.48。 (4)①普通玻璃坩埚、石英坩埚、陶瓷坩埚都含有二氧化硅，熔融二氧化锰、氢氧化钾、氯酸钾时二氧化硅和KOH要反应，因此都不能使用，只能使用铁坩埚，故答案为：D。 ②第一步熔融时生成K2MnO4，还生成了KCl和H2O，反应的化学方程式为；故答案为：。 ③根据图中信息得到左边锰酸钾化合价升高变为高锰酸钾，是电解池阳极，右边为电解池阴极，水中氢离子得到电子生成氢气，因此该装置发生的总反应的化学方程式为；故答案为：。 13．(1) 负极 H2、NaOH (2) Al(OH)3 SOCl2+H2O=SO2↑+2HCl↑ (3)150 解析：（1）棒为活性电极，作阳极会参与电极反应，因此电解饱和溶液，棒应作电解池的阴极，与直流电源的负极相连；电解时，阴极电极反应式为，则阴极产物为H2和NaOH。 （2）AlCl3在溶液中存在水解平衡AlCl3+3H2O⇌Al(OH)3+3HCl，加热时使平衡正向移动，且HCl具有挥发性，故加热蒸干后得到Al(OH)3；SOCl2遇水剧烈反应，产生的白雾说明有HCl生成，生成能使品红溶液褪色的气体为SO2，则该水解反应的化学方程式为SOCl2+H2O=SO2↑+2HCl↑。 （3）=。 14． 2NaCl+2H2OCl2↑+ H2↑+2NaOH 阴极室 H2 Cl2+2OH—=Cl—+ClO—+H2O 烧碱 ④②③⑤①或④③②⑤①或②④③⑤① 蒸发结晶 防止MgCl2•H2O水解，无法得到无水MgCl2 【分析】氯碱工业中电解饱和食盐水的化学方程式为：2NaCl+2H2OCl2↑+ H2↑+2NaOH；H2在Cl2中燃烧得到HCl气体，Cl2能与NaOH溶液反应，生成氯化钠、次氯酸钠和水， 则A为氢气、B为氯气、C为氢氧化钠、D为氯化氢、E为氯气和氢氧化钠溶液反应的产物； 解析：(1)离子膜电解槽中电解饱和食盐水得到Cl2、H2、NaOH，发生反应的化学方程式为：2NaCl+2H2OCl2↑+ H2↑+2NaOH； (2)在离子膜电解槽的阴极室，水提供的氢离子放电，因此阴极产生氢气和氢氧根离子，A的化学式为H2； (3)反应④为氯气和氢氧化钠溶液反应，生成氯化钠、次氯酸钠和水，离子方程式为：Cl2+2OH—=Cl—+ClO—+H2O； (4)已知：KSP[Mg(OH)2]=5.61×10-12； KSP[MgCO3]=6.82×10-6，则氢氧化镁比碳酸镁更难溶，故选用烧碱作沉淀剂尽可能除去Mg2+；粗盐水中的Ca2+用碳酸钠作沉淀剂、SO用氯化钡作沉淀剂，沉淀剂必须适当过量，过量的沉淀剂通过后续加入的试剂除去，故沉淀剂添加顺序是：先加氯化钡后加碳酸钠、含有的泥沙和沉淀一次性过滤后、滤液中再加盐酸调节pH， 故粗盐水精制的过程中可能用到①盐酸、②烧碱、③纯碱、④氯化钡、⑤过滤，添加试剂及操作的合理顺序是④②③⑤①或④③②⑤①或②④③⑤①； (5)步骤③为从氯化镁溶液提取六水合氯化镁晶体，操作是蒸发结晶，步骤④为使MgCl2•6H2O晶体失去结晶水得到MgCl2，由于结晶水在加热时变成自由水，而氯化镁溶液会水解，故该步骤要抑制防止MgCl2•6H2O水解，无法得到无水MgCl2，需在氯化氢气流中加热。 15．(1)长颈漏斗 (2) H2+2FeCl32FeCl2+2HCl 防止外界空气进入装置使FeCl3水解 (3)装置I与装置II间缺少干燥装置 (4) 2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-或Fe2+-e-=Fe3+ Cl2 增大电压，产生氯气的速率更快或增大电压，Cl-优先于Fe2+放电 增加H+浓度，H+氧化性强于Fe2+ 【分析】在装置I中Zn与稀硫酸发生置换反应产生H2，在加热条件下H2还原FeCl3得到FeCl2，装置III中碱石灰的作用有两个：一是吸收反应产生的HCl，防止大气污染，二是吸收空气中的水分，防止FeCl3水解。在使用惰性电极电解时，阳极上失去电子发生氧化反应，阴极上发生得到电子的还原反应，根据电压大小及溶液pH发生改变时，电极产物的变化及现象的不同，分析判断离子放电能力大小及物质的氧化性、还原性强弱顺序。 解析：（1）根据图示可知仪器a的名称是长颈漏斗； （2）在装置II中在加热条件下H2与FeCl3发生反应产生FeCl2、HCl，反应的化学方程式为：H2+2FeCl32FeCl2+2HCl； 装置III的作用：①吸收尾气；②是防止外界空气进入装置使FeCl3水解； （3）在装置I中Zn与稀H2SO4发生置换反应产生的H2未经干燥就通入装置II中，会导致FeCl3发生水解反应，故该装置存在的缺陷是装置I与装置II间缺少干燥装置； （4）①在实验1中在电压为1.5时阳极上无气泡，滴加KSCN显红色，说明是Fe2+失去电子变为Fe3+，电极反应式是Fe2+-e-=Fe3+或写为2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-； ②实验2中在电压为3.0时阳极上现象是产生少量气泡，滴加KSCN显红色，说明附近溶液中产生Fe3+，同时有Cl2生成；在实验3中电压增大至4.5，阳极上现象是大量气泡，滴加KSCN显红色，说明电压增大，阳极上Cl-失去电子能力增强，发生反应：2Cl--2e-=Cl2↑，故阳极产生的气体是Cl2； ③电解FeCl2溶液，根据实验1、2可知：在溶液pH相同时，电压越大，阳极产生的气泡就越多，即增大电压，产生氯气的速率更快或增大电压，Cl-优先于Fe2+放电； ④电解FeCl2溶液，根据实验1、4可知：在电压相同时，溶液pH越小，阴极产生的气泡就越多，产生的金属单质就越少，说明离子放电能力大小与溶液中离子浓度大小有关，增大H+的浓度，H+氧化性强于Fe2+。 学科网（北京）股份有限公司 $$