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．能将化学能转化为电能的是 A．电解氯化铜溶液 B．风力发电 C．太阳能电池 D．铜锌原电池 2．熔盐电解法已经成为乏燃料后处理研究中最常见的分离技术。一定条件下，氧化物乏燃料中的稀土氧化物等可通过如图装置在金属的作用下被还原为金属单质，从而实现资源的回收利用。下列说法正确的是 A．阴极发生反应的电极反应式为 B．电极M接电源正极，发生还原反应 C．电解质溶液也可以是的水溶液 D．当电路中通过的电子数为时，阳极可以产生气体 3．能正确表示下列反应的离子方程式的是 A．以纯铜为电极，电解CuCl2溶液：Cu2++2Cl-Cu+Cl2↑ B．向苯酚钠(C6H5ONa)溶液中通入少量CO2：C6H5O-+CO2+H2O→C6H5OH+HCO C．难溶的FeS与稀硝酸反应制备H2S：FeS+2H+=Fe2++H2S↑ D．等物质的量浓度、等体积的Ba(OH)2溶液和NH4HSO4溶液混合：Ba2++H++OH-+SO=BaSO4↓+H2O 4．下图两个装置中，溶液体积均为200mL，开始时，电解质溶液的浓度均为0.1mol/L，工作一段时间后，测得导线上都通过了0.02mol e一，若不考虑溶液体积的变化，则下列叙述正确的是（ ） A．在①中Cu棒为阳极；在②中Cu棒为负极 B．电极上生成物质的质量：①<② C．电极反应式：①中阳极：4OH一一4e一= 2H2O+O2↑；②中负极：2H+ + 2e一= H2↑ D．溶液的pH：①不变；②增大 5．设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．电解精炼含锌的粗铜，阳极质量减少64g，转移电子总数为2NA B．26 g C2H2分子中含有的σ键数目为3NA C．用惰性电极电解饱和食盐水，若线路中通过NA个电子，则阴极产生11.2L气体 D．71g溶水后，N(Cl－)+N(ClO－)+N(HClO)=2NA 6．某电解池装置如图所示，电解质溶液为等浓度的、、混合溶液，则电解一段时间后(溶液有剩余)，阴极可能得到的产物依次为 A．Cu、 B．Cu、、Na C．、 D．、Cu 7．某化学小组构想用电化学原理回收空气中二氧化硫中的硫，同时将地下水中的硝酸根(NO)进行无害化处理，其原理如图。 下列有关说法错误的是 A．Mg电极为负极，Pt1为阳极 B．乙池中NO在Pt1，电极发生还原反应 C．碳纳米管析出硫的电极反应为：SO2+4e-=S+2O2- D．Pt2电极可能产生H2，周围pH增大 8．我国科学家开发了一款高压无阳极配置可充电钠电池，其充电过程的原理如图所示。下列说法正确的是 A．放电时，电子由b极经3A沸石分子筛膜流向a极 B．放电时，a极的电极反应式为Na++e-=Na C．充电时，b极为阳极，发生还原反应 D．充电时，电路中每迁移2mol电子，理论上a极净增重46g 9．实验室电解饱和食盐水的装置如图所示。下列判断正确的是 A．电极a为正极 B．电极b为阴极 C．阳极附近溶液变红 D．阴极产生黄绿色气体 10．锌焙砂(主要含ZnO、ZnFe2O4还含有少量FeO、CuO等)可用于湿法制锌，其流程如图所示。下列说法错误的是 A．“酸浸”中ZnFe2O4发生的反应为：ZnFe2O4+8H+=Zn2++2Fe3++4H2O B．可用ZnS除去溶液中的Cu2+的依据是Ksp(ZnS)＞Ksp(CuS) C．为提高生产效率，“酸浸”“净化I”“净化II”的反应温度越高越好 D．“电解”的产物之一可用于替换“净化I”中的H2O2 二、填空题 11．如图所示，A、B、C三个装置中的烧杯分别盛有足量的CuCl2溶液。 (1)A、B、C三个装置中属于原电池的是______(填标号，下同)，属于电解池的是_______。 (2)A池中Zn发生______(填“氧化”或“还原”)反应，Cu电极反应式为_______。 (3)B池中C是_____极，Pt极发生的电极反应为______。 (4)C池反应过程中，溶液浓度______(填“变大”“变小”或“不变”)。 12．减排和转化利用以及化学电池的发展都是目前研究的重要方向。 (1)CO在炼铁高炉中与存在以下反应： I． II． III． ①___________ ②1500℃时，反应III的平衡常数。该温度下，在某体积可变的密闭容器中，按物质的量之比3：4加入和发生反应III，平衡时的转化率为___________(保留三位有效数字)。 (2)二氧化氮-空气燃料电池的工作原理示意图如图所示，a极为___________(填“正极”或“负极”)，b极的电极反应式为___________。若放电过程中消耗标准状况下，则生成的质量为___________g。 (3)下图为相互串联的甲、乙两电解池。 铁极为___________(填“阳极”或“阴极”)。常温下，若电解一段时间后甲池的阴极增重12.8g，假设乙池中溶液体积不变且产生的气体全部逸出，则电解后乙池溶液的pH为___________。 13．电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法：保持污水的在5.0~6.0之间，通过电解生成沉淀。有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用。阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去(或撇掉)浮渣层，即起到了浮选净化的作用。某科研小组用电浮选凝聚法处理污水，设计装置如图所示： (1)实验时若污水中离子浓度较小，导电能力较差，产生气泡速率缓慢，无法使悬浮物形成浮渣。此时，应向污水中加入适量的___________(填字母)。 a． b． c． d． (2)电解池阳极发生了两个电极反应，其中一个反应生成一种无色气体，则阳极的电极反应分别是___________；___________。 (3)该熔融盐燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质，以为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料为电极。 ①正极的电极反应为___________。 ②为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定。为此电池工作时必须有部分A物质参加循环，A物质的化学式是___________。 (4)实验过程中，若在阴极产生了67.2L(标准状况)气体，则熔融盐燃料电池消耗(标准状况)___________L。 14．A∼I分别表示中学化学中常见的一种物质，它们之间相互关系如下图所示(部分反应物、生成物没有列出)，且已知G为主族元素的固态氧化物，A、B、C、D、E、F六种物质中均含同一种元素。 请填写下列空白： (1)A、B、C、D、E、F六种物质中所含同一种元素在周期表中位置第___________周期、第___________族； (2)写出反应①的化学方程式：___________； (3)写出反应⑥的化学方程式：___________； (4)写出反应③的电极方程式：阳极：___________；阴极：___________。 (5)J的化学式：___________，H的结构式：___________。 15．电化学方法是化工生产及生活中常用的一种方法。回答下列问题： (1)以丙烷(C3H8)为燃料制作新型燃料电池，电解质是熔融碳酸盐。则电池负极的电极反应式为_______。 (2)下图为用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取二氧化氯(ClO2)的装置图。 ①电极a应接电源的_______(填“正””或“负”)极，图中应使用_______(填“阴”或“阳”)离子交换膜。 ②写出产生ClO2一极的电极反应式_______。 【参考答案】 一、选择题 1．D 解析：A．电解氯化铜溶液是将电能转化为化学能，A不合题意； B．风力发电是将风能转化电能，B不合题意； C．太阳能电池是将太阳能转化为电能，C不合题意； D．铜锌原电池是将化学能转化为电能，D符合题意； 故答案为D。 2．A 【分析】电极N产生氧气，可知氧离子在N电极失电子被氧化，则N电极是阳极，和电源正极相连，电极M是阴极，和电源负极相连，发生还原反应，据此分析解答。 解析：A．由题意知，氧化物乏燃料中的稀土氧化物被金属还原，说明在电极M处得电子被还原，则电极反应式为，故A正确； B．经分析，电极M是阴极，与电源负极相连，发生还原反应，故B错误； C．电解质溶液不能是水溶液，如是水溶液，则阴极就没有金属生成，就不能还原氧化物乏燃料中的稀土氧化物，故C错误； D．没有说明生成的气体是否在标准状况下，体积无法确定，故D错误； 答案A。 3．B 解析：A．纯铜为阳极时，阳极是铜失电子被氧化，A错误； B．碳酸酸性比苯酚强，故向苯酚钠(C6H5ONa)溶液中通入少量CO2：C6H5O-+CO2+H2O→C6H5OH+HCO，B正确； C．难溶的FeS与稀硝酸发生氧化还原反应，不能制备H2S，C错误； D．等物质的量浓度、等体积的Ba(OH)2溶液和NH4HSO4溶液混合：，D错误； 故选B。 4．D 【分析】①有外接电源，是电解池；②没有外接电源，是原电池。 解析：A．①中铜接正极，所以铜是阳极，铁是阴极；②中活泼性锌大于铜，所以锌是负极铜是正极；错误。 B．由电极反应式知：①Cu2++2e-=Cu，导线上通过0.02mole一时，析出铜 0.64g②2H++2e-=H2↑，通过0.02mole一时，得到氢气0.02g，所以①＞②，错误． C．电极反应式：①中阳极：Cu-2e-=Cu2+，②中负极：Zn-2e-=Zn2+错误． D．①中各离子的浓度不变，所以PH值不变；②中氢离子得电子生成氢气，氢离子的浓度降低，所以PH增大，正确。 答案选A。 5．B 解析：A．电解精炼含锌的粗铜，阳极质量减少64g，由于阳极含有锌、铁、银、金杂质，因此无法计算转移电子总数，故A错误； B．26 g C2H2分子物质的量为1mol，乙炔结构式为H－C≡C－H，因此26 g C2H2分子中含有的σ键数目为3NA，故B正确； C．由于气体是否处于标准状况下，因此无法计算阴极产生气体的体积，故C错误； D．氯气与水反应是可逆反应，因此71g溶水后，根据原子守恒则N(Cl－)+N(ClO－)+N(HClO)＜2NA，故D错误。 综上所述，答案为B。 6．A 解析：该装置是电解池，电极是惰性电极，在阴极放电的是溶液中的阳离子，氧化性铜离子大于氢离子大于钠离子，且氢离子来源于水，所以阴极可能得到的产物依次为Cu、，所以A正确，B C D错误； 故选A。 7．B 【分析】由图可知，甲池为原电池，镁为负极，碳纳米管为正极，其电极反应式为：SO2+4e-=S+2O2-，则乙池为电解池，Pt1为阳极，水中的氢氧根离子失电子生成氧气，Pt2为阴极，硝酸根离子得电子生成氮气和水，以此解题。 解析：A．由图可知，甲池为原电池，镁为负极，碳纳米管为正极，则乙池为电解池，Pt1 为阳极，故A正确； B．乙池为电解池，Pt2 为阴极，硝酸根离子得电子生成氮气和水，发生还原反应，故B错误； C．由分析可知，碳纳米管为正极，其电极反应式为：SO2+4e-=S+2O2-，故C正确； D．Pt2为阴极，硝酸根离子得电子生成氮气和水，后水中的氢离子得电子生成氢气，剩余氢氧根离子，周围pH增大，故D正确； 故选B。 8．D 【分析】由图可知，放电时，a极为负极，电极反应式为Na-e-=Na+，b极为正极，电极反应式为Na++e-=Na，充电时，b极为阳极，电极反应式为Na-e-=Na+，a极为阴极，电极反应式为Na++e-=Na，据此作答。 解析：A．放电时，电子不经过电解质，故A错误； B．放电时，a极为负极，电极反应式为Na-e-=Na+，故B错误； C．充电时，b极为阳极，阳极失去电子发生氧化反应，故C错误； D．充电时，a极为阴极，电极反应式为Na++e-=Na，电路中每迁移2mol电子，理论上a极净增重46g，故D正确； 故答案选D。 9．B 解析：A．a与电源正极相连，是阳极，A错误； B．b与电源负极相连，是阴极，B正确； C．阳极氯离子发生生成氯气，溶液不会变红，C错误； D．阴极氢离子发生，电极附近生成氢气和NaOH，D错误； 答案为B。 10．C 【分析】锌焙砂中含有ZnO、ZnFe2O4、FeO、CuO，加入硫酸酸浸，ZnO、FeO、CuO转化成相应的硫酸盐，ZnFe2O4与盐酸反应生成Zn2+、Fe3+，加入过氧化氢，利用过氧化氢的氧化性，将Fe2+氧化成Fe3+，加入ZnO，调节pH，使Fe3+以Fe(OH)3形式沉淀出来，过滤，加入过量ZnS，将Cu2+以CuS形式沉淀出，据此分析； 解析：A．ZnFe2O4写成ZnO·Fe2O3，ZnO和Fe2O3与酸反应生成Zn2+、Fe3+，因此ZnFe2O4与H+反应的方程式为ZnFe2O4+8H+= Zn2++2Fe3++4H2O，故A说法正确； B．净化Ⅱ的目的是将Cu2+以CuS形式沉淀出，发生ZnS+Cu2+=CuS+Zn2+，根据溶度积的规律，推出Ksp(ZnS)＞Ksp(CuS)，故B说法正确； C．过氧化氢受热易分解，温度过高，使过氧化氢分解，造成原料浪费，因此不是反应温度越高越好，故C说法错误； D．净化Ⅱ得到溶质主要为ZnSO4，电解硫酸锌，阴极电极反应式为Zn2++2e-=Zn，阳极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，氧气具有强氧化性，能将Fe2+氧化成Fe3+，因此氧气可以替换过氧化氢，故D说法正确； 故答案为C。 二、填空题 11． A BC 氧化 Cu2+＋2e－＝Cu 阴 2Cl－－2e－＝Cl2↑ 不变 【分析】A装置是Zn—Cu—CuCl2原电池，Zn活泼性比Cu强，Zn作负极，BC外接电源，是电解池，根据连接电源正极的为阳极，连接电源负极的为阴极。 解析：(1)A、B、C三个装置中属于原电池的是A，属于电解池的是BC；故答案为：A；BC。 (2)根据分析A池中Zn是负极，发生氧化反应，Cu电极反应式为Cu2+＋2e－＝Cu；故答案为：氧化；Cu2+＋2e－＝Cu。 (3)B池中C是连接电源的负极，因此C为阴极，Pt极是连接电源正极，发生的电极反应为2Cl－－2e－＝Cl2↑；故答案为：阴；2Cl－－2e－＝Cl2↑。 (4)C池反应过程中，阳极铜失去电子生成铜离子，阴极铜离子得到电子生成铜单质，因此溶液浓度不变；故答案为：不变。 12．(1) -25 22.2% (2) 负极 37.8 (3) 阴极 14 解析：（1）①根据盖斯定律，由得反应III，则。 ②1500℃时，反应III的平衡常数，根据反应可知，参与反应的CO和剩余的CO相等。设CO为4mol，则为3mol，反应消耗2molCO、，平衡时的转化率为。 （2）a极为负极，b极为正极，b极反应式为；消耗标准状况下时，生成硝酸的物质的量为0.6mol，质量为37.8g。 （3）甲池阴极析出的是铜，当阴极增重12.8g时，，转移电子0.4mol，乙池中阴极发生的电极反应为，当转移0.4mol电子时，溶液中生成的氢氧根离子的物质的量为0.4mol，氢氧根离子的物质的量浓度为，则，。 13．(1)c (2) (3) (4)16.8 解析：（1）保持污水的pH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe(OH)3沉淀时，加入的使导电能力增强的电解质必须是可溶于水的、显中性的盐，即选硫酸钠； （2）燃料电池中通入空气一极为正极，所以电解池中铁作阳极，活泼金属电极做电解池的阳极时电极本身放电，另外是水电离提供的氢氧根放电生成氧气，即两个电极反应为：Fe-2e-═Fe2+、2H2O-4e-=O2↑+4H+； （3）①燃料电池中，正极反应是氧气得电子的过程，该电池的电解质环境是熔融碳酸盐，所以电极反应为：O2+2CO2+4e-=2； ②结合正极电极反应知二氧化碳参与电极反应，即物质A为二氧化碳； （4）阴极电极反应为，若在阴极产生了67.2L(标准状况)气体，即生成3mol氢气，所以电路中共转移6mol电子，又消耗1mol甲烷转移8mol电子，所以需要消耗甲烷0.75mol，即标况下体积为16.8L。 14． 四 Ⅷ 8Al＋3Fe3O49Fe＋4Al2O3 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3 2O2－－4e－=O2↑ Al3＋＋3e－=Al NaAlO2 O=O 【分析】G为主族元素的固态氧化物，电解G得到I和H，G能和氢氧化钠溶液反应生成J，工业上用电解氧化铝的方法冶炼铝，则G是Al2O3，I能和氢氧化钠溶液反应生成J，则I是Al，J是NaAlO2，H是O2，Al和B能在高温下反应生成A，A能在H中燃烧生成B，B和盐酸反应生成C和D，C和氢氧化钠反应生成E，D和氨水反应生成F，E在空气中反应生成F，说明E不稳定，易被氧气氧化，且A、B、C、D、E、F六种物质中均含同一种元素，则A是Fe，B为Fe3O4，C为FeCl2，D为FeCl3，K为NH3，E为Fe(OH)2，F为Fe(OH)3，据此解答。 解析：(1)A、B、C、D、E、F六种物质中所含的同一种元素是Fe元素，铁元素位于第四周期第Ⅷ族； (2)反应①为Fe3O4为与Al在高温下发生铝热反应生成Fe，反应的方程式为：8Al＋3Fe3O49Fe＋4Al2O3； (3)反应⑥Fe(OH)2与空气中的氧气反应生成Fe(OH)3，反应的方程式为：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3； (4)电极熔融氧化铝时，氧离子在阳极放电生成氧气，电极反应为2O2－－4e－=O2↑；铝离子在阴极放电生成铝单质，电极反应为Al3＋＋3e－=Al； (5)根据分析可知J为NaAlO2；H为氧气，结构式为O=O。 15．(1)C3H8-20e-+10=13CO2+4H2O (2) 负 阳 解析：（1）燃料电池中燃料丙烷所在的电极作负极，丙烷失去电子，负极的电极式为C3H8-20e-+10=13CO2+4H2O； （2）根据该电解池，b电极氯离子失去电子生成ClO2，则b为阳极，接电源的正极，a电极水得到电子生成氢氧根离子，为阴极，接电源的负极；钠离子经过阳离子交换膜达到左侧： ①电极a应接电源的负极，图中应使用阳离子交换膜； ②b电极氯离子失去电子生成ClO2，电极反应式。 学科网（北京）股份有限公司 $$