2019-2020年高中化學(xué) 第1章 化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化 1.2.1 電解原理課時(shí)練 魯科版選修4.doc

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2019-2020年高中化學(xué) 第1章 化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化 1.2.1 電解原理課時(shí)練 魯科版選修4 1．下列關(guān)于電解池中形成的閉合回路的敘述中，正確的是 (　　) A．電解池中的閉合回路僅是由電子的定向移動(dòng)形成的 B．金屬導(dǎo)線中，電子從電源的負(fù)極流向電解池的陽極，從電解池的陰極流向電源的正極 C．在電解質(zhì)溶液中，陰離子向陰極移動(dòng)，陽離子向陽極移動(dòng) D．相同時(shí)間內(nèi)，陽離子在陰極上得到的電子數(shù)與陰離子在陽極上失去的電子數(shù)相同 【答案】D 【解析】在電解池中，導(dǎo)線和電極上是由電子的定向移動(dòng)，而溶液中則靠離子的定向移動(dòng)，才使整個(gè)電解池形成一個(gè)閉合回路；導(dǎo)線中電子的方向與電流方向相反，故電子從電解池的陽極流向電源的正極，從電源的負(fù)極流向電解池的陰極；電解質(zhì)溶液中，陽離子向陰極移動(dòng)，陰離子向陽極移動(dòng)；不論如何，兩極上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)總是相等的。故答案D。 2．相同條件下，下列裝置中指定電極的電極反應(yīng)式相同的是 (　　) A．①③⑤⑧⑨　　　　　　 B．②④⑥⑦⑩ C．②③④⑤⑥⑦⑩ D．①③⑤⑦⑨ 【答案】B 【解析】在五個(gè)電解池中，陽極均為Cl－放電，電極反應(yīng)為2Cl－－2e－===Cl2↑。故答案B。 3．用惰性電極電解飽和Na2CO3溶液，若保持溫度不變，則一段時(shí)間后 (　　) A．溶液的pH變大 B．c(Na＋)與c(CO)的比值變大 C．溶液濃度變大，有晶體析出 D．溶液濃度不變，有晶體析出 【答案】D 【解析】用惰性電極電解飽和Na2CO3溶液，實(shí)際是電解水，故Na2CO3會(huì)結(jié)晶析出，若保持溫度不變，則仍為原溫度下的飽和溶液，故溶液濃度不變，pH不變，c(Na＋)∶c(CO)不變，故選D。 4. 用惰性電極實(shí)現(xiàn)電解，下列說法正確的是 …(　　) A．電解稀硫酸溶液，實(shí)質(zhì)上是電解水，故溶液pH不變 B．電解稀氫氧化鈉溶液，要消耗OH－，故溶液pH減小 C．電解硫酸鈉溶液，在陰極上和陽極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1∶2 D．電解氯化銅溶液，在陰極上和陽極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1∶1 【答案】D 【解析】電解稀硫酸，實(shí)質(zhì)上是電解水，硫酸的物質(zhì)的量不變，但溶液體積減小，濃度增大，故溶液pH減小，A不正確。電解稀NaOH溶液，陽極消耗OH－，陰極消耗H＋，實(shí)質(zhì)也是電解水，NaOH溶液濃度增大，故溶液的pH增大，B不正確。電解Na2SO4溶液時(shí)，在陽極發(fā)生反應(yīng)：4OH－―→2H2O＋O2↑＋4e－，在陰極發(fā)生反應(yīng)：2H＋＋2e－―→H2↑，由于兩電極通過的電量相等，故析出H2與O2的物質(zhì)的量之比為2∶1，C不正確。電解CuCl2溶液時(shí)，陰極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－―→Cu，陽極反應(yīng)為2Cl－―→Cl2↑＋2e－，兩極通過電量相等時(shí)，Cu和Cl2的物質(zhì)的量之比為1∶1，D正確。故答案D。 5．用石墨作電極，電解1 mol/L下列物質(zhì)的溶液，則電解前后溶液的pH保持不變的是 (　　) A．HCl B．NaOH C．Na2SO4 D．NaCl 【答案】C 【解析】A、B、C實(shí)質(zhì)上是電解水，濃度增大，A的pH減小，B的pH增大，C的pH不變；用石墨作電極電解NaCl(aq)時(shí)，生成NaOH，溶液中c(OH－)增大，pH增大。 6．將一直流電源的正、負(fù)極(電極材料為Pt)，用玻璃片分別壓在一張用食鹽水、碘化鉀、淀粉溶液和石蕊試液浸透的濾紙上，經(jīng)過一段時(shí)間后，兩極附近濾紙的顏色分別是 (　　) A B C D 陽極 藍(lán) 白 紅 藍(lán) 陰極 白 藍(lán) 藍(lán) 藍(lán) 【答案】D 【解析】陽極上I－放電生成I2，使淀粉變藍(lán)，陰極上H＋放電后，使溶液中的c(H＋)＜c(OH－)，呈堿性，使石蕊顯藍(lán)色，故D項(xiàng)正確。 7. 下圖為直流電源電解稀Na2SO4水溶液的裝置，通電后在石墨電極a和b附近分別滴加一滴石蕊溶液。下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象正確的是(　　) A．逸出氣體的體積：a電極的小于b電極的 B．一電極逸出無味氣體，另一電極逸出有刺激性氣味的氣體 C．a(chǎn)電極附近呈紅色，b電極附近呈藍(lán)色 D．a(chǎn)電極附近呈藍(lán)色，b電極附近呈紅色 【答案】D 【解析】Na2SO4===2Na＋＋SO，H2OH＋＋OH－，SO和OH－移向b電極，Na＋和H＋移向a電極，在b電極上：4OH－―→2H2O＋O2↑＋4e－，在a電極上：2H＋＋2e－―→H2↑，所以產(chǎn)生的氣體體積a電極的大于b電極的；兩種氣體均為無色無味的氣體；由于a電極上H＋放電，所以a電極附近的[OH－]＞[H＋]，滴加石蕊試液a電極附近變藍(lán)色，同理，b電極附近變紅色。故答案D。 8. 早在1807年化學(xué)家戴維用電解熔融氫氧化鈉制得鈉：4NaOH(熔)4Na＋O2↑＋2H2O；后來蓋呂薩克用鐵與熔融氫氧化鈉作用也制得鈉，反應(yīng)原理為3Fe＋4NaOHFe3O4＋2H2↑＋4Na↑。下列有關(guān)說法正確的是(　　) A．電解熔融氫氧化鈉制鈉，陽極發(fā)生電極反應(yīng)為2OH－―→H2↑＋O2↑＋2e－ B．戴維用電解熔融氫氧化鈉法制鈉(如上圖)，電解槽中可以用石墨極為陽極，鐵為陰極 C．蓋呂薩克法制鈉原理是利用鐵的還原性比鈉強(qiáng) D．若戴維法與蓋呂薩克法制得等量的鈉，則兩反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)也相同 【答案】B 【解析】電解熔融氫氧化鈉制鈉，陽極發(fā)生電極反應(yīng)為4OH－―→O2↑＋2H2O＋4e－；蓋呂薩克法制鈉原理不是利用鐵的還原性比鈉強(qiáng)，實(shí)際上鐵的還原性比鈉弱，反應(yīng)之所以能發(fā)生實(shí)質(zhì)上利用了鈉的沸點(diǎn)較低。故答案B。 9．如圖電解裝置中，電極A是由金屬M(fèi)制成的，B、C和D都是鉑電極，甲中的電解質(zhì)溶液為MSO4，乙中的電解質(zhì)為H2SO4，E、F是外接直流電源的兩極，電路接通后，電極B上有金屬M(fèi)析出。(已知金屬M(fèi)無變價(jià)) (1)電源中E是________極，F(xiàn)是________極。 (2)A極上電極反應(yīng)為____________________，B極上電極反應(yīng)為__________________，C極上電極反應(yīng)為______________________，D極上電極反應(yīng)為_____________________。 【答案】(1)正　負(fù) (2)M－2e－===M2＋　M2＋＋2e－===M 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 4H＋＋4e－===2H2↑ 【解析】由甲裝置B上有金屬M(fèi)析出，可得B端為陰極，進(jìn)而得電源E為正極，F(xiàn)為負(fù)極，這樣容易得A、B、C、D分別為陽極、陰極、陽極、陰極，電極反應(yīng)式即可寫出。 10．如圖所示，四支電極均為鉑電極，供選擇的四組電解質(zhì)溶液如下表： 組 A B C D 甲槽 NaOH溶液 AgNO3溶液 H2SO4溶液 NaCl溶液 乙槽 CuSO4溶液 CuCl2溶液 AgNO3溶液 AgNO3溶液 要滿足的條件是：①工作一段時(shí)間后，甲槽電解液pH上升，而乙槽電解液pH下降；②b、c兩極放電離子的物質(zhì)的量相等。則： (1)應(yīng)選用的電解液是________組。 (2)甲槽的電解方程式為：____________________________________________________； 乙槽的電解方程式為：_____________________________________________________。 【答案】(1)D (2)2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑ 4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3 【解析】根據(jù)電解規(guī)律，電解后電解液的pH升高的有NaOH溶液和NaCl溶液；pH降低的有CuSO4溶液、AgNO3溶液和H2SO4溶液；pH基本不變的有CuCl2溶液。由條件①排除B、C。又因?yàn)榧?、乙兩池是串?lián)的，故b為陽極、c為陰極，A、D組電解液的電極反應(yīng)分別為： A組 b極：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O c極：2Cu2＋＋4e－===2Cu D組 b極：2Cl－－2e－===Cl2↑ c極：2Ag＋＋2e－===2Ag 由條件②排除A。 11．為了加深對電解規(guī)律的理解，某同學(xué)做了以下探究，要求從H＋、Cu2＋、Na＋、SO、Cl－5種離子中兩兩恰當(dāng)?shù)慕M成電解質(zhì)，按下列要求進(jìn)行電解： (1)以碳棒為電極，電解過程中電解質(zhì)質(zhì)量減少，水量不變，則采用的電解質(zhì)是________。若要恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，應(yīng)加入的物質(zhì)是________。 (2)以碳棒為電極，電解過程中電解質(zhì)質(zhì)量不變，水量減少，則采用的電解質(zhì)是________。若要恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，應(yīng)加入的物質(zhì)是________。 (3)以碳棒為陽極，鐵棒為陰極，電解過程中電解質(zhì)和水量都減少，則電解質(zhì)是________。若要恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，應(yīng)加入的物質(zhì)是________。 【答案】(1)HCl、CuCl2　HCl、CuCl2　(2)Na2SO4、H2SO4　H2O　(3)CuSO4、NaCl　CuO或CuCO3、HCl 【解析】5種離子中，水溶液中能放電的陽離子為Cu2＋、H＋，能放電的陰離子為Cl－。 (1)以碳棒為電極，電解過程中電解質(zhì)質(zhì)量減少，水量不變，則陽離子只能為H＋、Cu2＋，陰離子只能是Cl－，其電解質(zhì)是HCl、CuCl2，因?yàn)殡娊膺^程中減少的是HCl、CuCl2的量，故要恢復(fù)到電解前的狀態(tài)應(yīng)通入HCl、加入CuCl2。 (2)實(shí)質(zhì)上是電解水，H＋、OH－分別在兩極上放電，因此，其電解質(zhì)是Na2SO4、H2SO4。電解過程中H2O的量減少，要恢復(fù)到電解前的狀態(tài)應(yīng)加入H2O。 (3)以碳棒為陽極，鐵棒為陰極，電解過程中要求電解質(zhì)和水量都減少，則兩電極均不參與電極反應(yīng)，電解質(zhì)是CuSO4、NaCl,2CuSO4＋2H2O,2H2SO4＋2Cu＋O2↑，若恢復(fù)到原狀態(tài)，可加入CuO，也可加入CuCO3，但不能加入 Cu(OH)2，因?yàn)镃u(OH)2與H2SO4反應(yīng)生成水，使水量增加。2NaCl＋2H2O,2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，要恢復(fù)到原狀態(tài)可通入HCl，但不能加入鹽酸。 12. 下圖所示裝置中，甲、乙、丙三個(gè)燒杯依次分別盛放100 g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100 g 10.00%的K2SO4溶液，電極均為石墨電極。 (1)接通電源，經(jīng)過一段時(shí)間后，測得丙中K2SO4濃度為10.47%，乙中c電極質(zhì)量增加。據(jù)此回答問題： ①電源的N端為________極； ②電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)為________________________________________________； ③電極b上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積___________________________________________________； ④電極c的質(zhì)量變化是________g； ⑤電解前后各溶液的酸、堿性大小是否發(fā)生變化，簡述其原因： 甲溶液____________________________________________________________________； 乙溶液____________________________________________________________________； 丙溶液____________________________________________________________________。 (2)如果電解過程中銅全部析出，此時(shí)電解能否繼續(xù)進(jìn)行，為什么？ 【答案】(1)①正?、?OH－―→2H2O＋O2↑＋4e－③2.8 L?、?6?、輕H增大，因?yàn)橄喈?dāng)于電解水　pH減小，OH－放電，H＋增多　pH不變，相當(dāng)于電解水；(2)可以?？梢岳^續(xù)電解H2SO4，有電解液即可電解。 【解析】(1)①乙中c電極質(zhì)量增加，則c處發(fā)生的反應(yīng)為Cu2＋＋2e－―→Cu，即c處為陰極，由此可推出b為陽極，a為陰極，M為負(fù)極，N為正極。丙中電解K2SO4，相當(dāng)于電解水，設(shè)電解的水的質(zhì)量為x。由電解前后溶質(zhì)質(zhì)量相等有：100 g10%＝(100 g－x)10.47%，得x＝4.5 g，故為0.25 mol。根據(jù)2H2O2H2↑＋O2↑可知，0.25 mol水放熱轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.5 mol，而整個(gè)電路是串聯(lián)的，故每個(gè)燒杯中的電極上轉(zhuǎn)移電子數(shù)是相等的。②甲中為NaOH，相當(dāng)于電解H2O，陽極b處為陰離子OH－放電，即4OH－―→2H2O＋O2↑＋4e－。③轉(zhuǎn)移0.5 mol電子，則生成O2為0.5/4 mol＝0.125 mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為0.12522.4＝2.8(L)。④Cu2＋＋2e－―→Cu，轉(zhuǎn)移0.5 mol電子，則生成的m(Cu)＝0.5/264＝16(g)。⑤甲中相當(dāng)于電解水，故NaOH的濃度增大，pH變大。乙中陰極為Cu2＋放電，陽極為OH－放電，所以H＋增多，故pH減小。丙中為電解水，對于K2SO4而言，其pH幾乎不變。(2)銅全部析出，可以繼續(xù)電解H2SO4，有電解液即可電解。