人教版高二选择性必修第一册第四章化学反应与电能第二节电解池教材帮.docx
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人教版(2019)高二选择性必修第一册第四章化学反应与电能第二节电解池教材帮
学校:
___________姓名:
___________班级:
___________考号:
___________
一、单选题
1.下图是电解CuCl2溶液的装置,其中c、d为石墨电极,则下列有关判断正确的是()
A.a为负极,b为正极B.a为阳极,b为阴极
C.电解过程中,d电极质量增加D.电解过程中,氯离子浓度不变
2.下列各装置中,在铜电极上不能产生气泡的是()
A.
B.
C.
D.
3.用下图所示装置除去含CN-、Cl-废水中的CN-时,控制溶液PH为9~10,阳极产生的ClO-将CN-氧化为两种无污染的气体,下列说法不正确的是
A.用石墨作阳极,铁作阴极
B.阳极的电极反应式为:
Cl-+2OH--2e-=ClO-+H2O
C.阴极的电极反应式为:
2H2O+2e-=H2↑+2OH-
D.除去CN-的反应:
2CN-+5ClO-+2H+=N2↑+2CO2↑+5Cl-+H2O
4.下列关于原电池和电解池的叙述正确的是
A.原电池中失去电子的电极为阴极,电解池中失去电子的电极为阳极
B.原电池的负极,电解池的阳极都发生氧化反应
C.原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成的
D.电解时电解池的阳极一定是溶液中阴离子放电
5.下列关于用惰性电极电解NaCl溶液的叙述正确的是
A.电解时在阳极得到氯气,在阴极得到金属钠
B.若向阳极附近的溶液中滴入KI溶液,溶液呈棕色
C.若向阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液,溶液呈无色
D.电解一段时间后,将全部电解液转移到烧杯中,充分搅拌后溶液呈中性
6.下图中能验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置(惰性电极)是()
A.
B.
C.
D.
7.要在铁制品上镀上一定厚度的锌层,以下设计方案正确的是()
A.锌作阳极,铁制品作阴极,溶液含有锌离子
B.铂作阴极,铁制品作阳极,溶液含有锌离子
C.铁作阳极,铁制品作阴极,溶液含有亚铁离子
D.锌用阴极,铁制品作阳极,溶液含有锌离子
8.电解法精炼含有Fe、Zn、Ag等杂质的粗铜。
下列叙述正确的是
A.电解时以硫酸铜溶液作电解液,精铜作阳极
B.粗铜与电源负极相连,发生氧化反应
C.阴极上发生的反应是Cu2++2e-=Cu
D.电解后Fe、Zn、Ag等杂质会沉积在电解槽底部形成阳极泥
9.电解CuSO4溶液时,若要达到以下三点要求:
①阳极质量减少;②阴极质量增加;③电解液中c(Cu2+)不变,则可选用的电极是()
A.含Zn、Ag的铜合金作阳极,纯铜作阴极
B.纯铜作阳极,含Zn、Ag的铜合金作阴极
C.用纯铁作阳极,用纯铜作阴极
D.用石墨作阳极,用惰性电极(Pt)作阴极
10.金属镍有广泛的用途。
粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt杂质,可用电解法制备高纯度的镍,下列叙述正确的是(氧化性:
)
A.阳极发生还原反应,其电极反应为Ni2++2e-=Ni
B.电解过程中,阳极质量减少的量与阴极质量增加的量相等
C.电解后,溶液中存在的金属阳离子只有
和
D.电解后,电解槽底部的阳极泥中不可能有Fe和Zn
11.早在1807年化学家戴维用电解熔融氢氧化钠制得钠:
4NaOH(熔)
4Na+O2↑+2H2O;后来盖·吕萨克用铁与熔融氢氧化钠作用也制得钠:
3Fe+4NaOH
Fe3O4+2H2↑+4Na↑。
下列有关说法正确的是()
A.电解熔融氢氧化钠制钠,阳极发生电解反应2OH--2e-=H2↑+O2↑
B.盖·吕萨克法制钠原理是利用铁的还原性比钠强
C.若戴维法与盖·吕萨克法制得等量的钠,则两反应中转移的电子总数不同
D.目前工业上常用电解熔融氯化钠法制钠(如上图),电解槽中石墨极为阴极,铁为阳极
12.法国化学家莫瓦桑经过多次实验,在1886年通过电解法制得了
。
方法为在无水HF中电解
制得单质氟。
下列判断不正确的是
A.阳极产物为
B.阴极的电极反应
C.该电解操作应该在通风橱中进行
D.电解一段时间后,在相同条件下,阳极产生的气体体积比阴极的多
13.用电解法测量某工业废气中
的浓度,其工作原理如图所示。
下列说法不正确的是()
A.b为电源负极,与之相连的电极是阴极
B.阳极的电极反应式为
C.
向阴极移动
D.理论上每消耗
,转移
电子
14.如图所示的两个电解槽中,A、B、C、D均为石墨电极。
如果电解过程中共有0.02 mol电子通过,下列叙述正确的是
A.甲电解槽中A极最多可析出0.64g铜
B.甲电解槽中B极的电极反应式为
C.乙电解槽中滴入酚酞溶液,D极附近溶液变红
D.乙电解槽中C极的电极反应式为
15.用惰性电极电解CuCl2和NaCl的混合溶液,阴极和阳极上最先析出的物质分别是()
A.
和
B.
和
C.
和
D.
和
16.某溶液中含有两种溶质NaCl和H2SO4,它们的物质的量之比为3∶1,用石墨作电极电解该混合溶液时,下列叙述不正确的是( )
A.阴极自始至终只析出H2
B.阳极先析出Cl2,后析出O2
C.电解最后阶段为电解水
D.溶液酸性减弱,最后呈中性
17.用惰性电极电解下列溶液,一段时间后,再加入一定量的另一种物质(括号内),溶液能与原来溶液完全一样的是
A.CuCl2[CuSO4]B.NaOH[NaOH]
C.NaCl[HCl]D.CuSO4[Cu(OH)2]
18.用铂(惰性)电极进行电解,下列说法中正确的是()
A.电解稀硫酸溶液,实质上是电解水,故溶液pH不变
B.电解稀氢氧化钠溶液,要消耗OH-,故溶液pH减小
C.电解硫酸钠溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2
D.电解氯化铜溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1
二、多选题
19.某同学按下图所示的装置进行电解实验。
下列说法正确的是( )
A.电解过程中,铜电极上有H2产生
B.电解初期,主反应方程式为:
Cu+H2SO4
CuSO4+H2↑
C.电解一定时间后,石墨电极上有铜析出
D.整个电解过程中,H+的浓度不断增大
三、结构与性质
20.氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。
如图是离子交换膜法电解食盐水的示意图,图中的离子交换膜只允许阳离子通过。
完成下列填空:
(1)写出电解饱和食盐水的离子方程式_______。
(2)离子交换膜的作用为:
______、______。
(3)精制饱和食盐水从图中_____位置补充,氢氧化钠溶液从图中_____位置流出(选填“a”、“b”、“c”或“d”)。
参考答案
1.C
【详解】
A选项,根据电流方向可知a为正极,b为负极,故A错误;
B选项,根据电流方向可知a为正极,b为负极,故B错误;
C选项,根据电流方向可知a为正极,b为负极,c为阳极,d为阴极,电解过程中,d电极铜离子得到电子变为铜单质,质量增加,故C正确;
D选项,电解过程中,c极氯离子失去电子变为氯气,因此浓度减小,故D错误;
综上所述,答案为C。
2.B
【详解】
A、C选项正确,该装置都为原电池,Cu做正极,反应方程式为2H++2e-=H2↑;B选项正确,该装置为电解池,Cu为阳极,发生氧化反应:
Cu+2e-=Cu2+,故无气体产生。
D选项为电解池装置,Cu为阴极,发生还原反应:
2H++2e-=H2↑。
故有气体产生。
答案选B。
3.D
【详解】
A、根据电解的原理,铁作阳极时,铁失电子,参与反应,但根据题中信息,铁不参与反应,因此铁作阴极,故A说法正确;
B、根据信息,环境是碱性,利用ClO-氧化CN-,因此阳极反应式为Cl-+2OH--2e-=ClO-+H2O,故B说法正确;
C、根据电解原理,阴极上是阳离子放电,即2H++2e-=H2↑,故C说法正确;
D、CN-被ClO-氧化成两种无毒的气体,即为N2和CO2,环境是碱性,不能生成H+,故D说法错误。
【点睛】
电极反应式的书写或氧化还原反应方程式的书写,一定看清楚溶液的环境,如本题溶液是碱性环境,H+不能大量共存,因此D选项错误。
4.B
【详解】
A.在原电池中,失去电子的电极为负极;在电解池中失去电子的电极为阳极,A错误;
B.原电池的负极和电解池的阳极均失电子,发生氧化反应,B正确;
C.原电池的两极是活动性不同的电极,可以都是金属,也可以是非金属导体或化合物导体,C错误;
D.若电解池的阳极是活性电极,则阳极上可能是金属电极本身失电子,发生氧化反应,若是惰性电极,则是溶液中的阴离子失去电子,发生氧化反应,D错误;
故答案为B。
5.B
【详解】
A.用惰性电极电解NaCl溶液,由于阴离子放电能力:
Cl->OH-,所以阳极上溶液中的Cl-失去电子变为Cl2,阳极的电极反应为:
2Cl--2e-=Cl2↑,由于得到电子能力:
H+>Na+,所以阴极上溶液中的H+得到电子变为H2逸出,不能得到金属钠,A错误;
B.由于阴离子放电能力:
Cl->OH-,阳极上溶液中的Cl-失去电子变为Cl2,若向阳极附近的溶液中滴入KI溶液,会发生反应:
Cl2+2KI=2KCl+I2,使溶液呈棕色,B正确;
C.由于得到电子能力:
H+>Na+,所以阴极上溶液中的H+得到电子变为H2逸出,阴极的电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-,阴极附近溶液显碱性,故向阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液,溶液呈红色,C错误;
D.电解时,阳极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑,阴极反应式为:
2H2O+2e-=H2↑+2OH-,总反应方程式为:
2Cl-+2H2O
Cl2↑+H2↑+2OH-,由于溶液中有NaOH生成,所以反应后溶液呈碱性,D错误;
故答案为B。
6.D
【详解】
A.根据电子的流向,装置右侧为阴极,产生氢气,与NaOH溶液不反应;左侧产生氯气,不能用向下排气法收集,A错误;
B.根据电子的流向,右侧产生氯气,与NaOH溶液反应现象不明显,B错误;
C.根据电子的流向,左侧产生氯气,不能用向下排气法收集,C错误;
D.根据电子的流向,右侧为阳极,产生氯气,氯气与KI反应生成碘,遇到淀粉显蓝色;右侧为阴极,生成氢气和氢氧根离子,遇到酚酞溶液显红色,现象明显,D正确;
答案为D。
7.A
【详解】
电镀时,待镀金属作阴极,镀层金属作阳极,含有镀层金属离子的溶液作电镀液,所以要在铁制品上镀上一定厚度的锌层,应该是锌作阳极,铁制品作阴极,溶液含有锌离子。
答案选A。
8.C
【详解】
A.电解精炼铜时以硫酸铜溶液为电解质溶液,粗铜作阳极,精铜作阴极,A错误;
B.粗铜作阳极,与电源的正极相连,B错误;
C.阴极上发生还原反应,阴极反应式为Cu2++2e-=Cu,C正确;
D.Fe、Zn比Cu活泼,电解时Fe、Zn在阳极发生失电子的氧化反应生成Fe2+、Zn2+而进入电解质溶液中,Ag等活泼性不如Cu的杂质会沉积在电解槽底部形成阳极泥,D错误;
答案选C。
9.B
【分析】
根据①,须选择非惰性电极(除石墨、金、铂外的电极)作阳极;根据③,须选择纯铜作阳极,含有Cu2+的盐溶液(如硫酸铜溶液)作电解液,至于阴极材料则选择的余地较大,如B选项中用含Zn、Ag的铜合金作阴极,当然也可用纯铜、石墨、铂等作阴极。
【详解】
A、Zn的活泼性比Cu强,则Zn先放电;在Zn放电时,阴极上Cu2+也放电,导致的结果是溶液中c(Cu2+)减少,A不符合题意;
B、阳极上Cu放电生成Cu2+,阴极上Cu2+放电生成Cu,故阳极的质量减少,阴极的质量增加,溶液中c(Cu2+)不变,B符合题意;
C、阳极上Fe放电生成Fe2+,阴极上Cu2+放电生成Cu,则溶液中c(Cu2+)减少,C不符合题意;
D、阳极上水电离出的OH-放电生成O2,阴极上水电离出的H+放电生成H2,相当于电解水,故阳极、阴极的质量不变,溶液中c(Cu2+)增大,D不符合题意;
故选B。
10.D
【详解】
A.电解池阳极发生氧化反应,其电极反应式Ni-2e-=Ni2+,Fe-2e-=Fe2+;Zn-2e-=Zn2+,故A错误;
B.因为粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt杂质,电解过程中,阳极会溶解Fe、Zn、Ni,而阴极只析出Ni,阳极质量减少的量与阴极质量增加的量不相等,故B错误;
C.电解后,溶液中存在的金属阳离子除
和
外,还含有
,故C错误;
D.铜和铂不失电子沉降电解池底部形成阳极泥,电解槽底部的阳极泥中不可能存在Fe、Zn,因为Fe、Zn比Ni活泼,故D正确;
答案为D。
11.C
【详解】
A.由4NaOH(熔)
4Na+O2↑+2H2O可知,阳极氢氧根离子放电生成氧气和水,电极反应为4OH--4e-=2H2O+O2↑,A项错误;
B.在1100℃时生成Na蒸气,有利于反应正向移动,但Na的还原性大于Fe,B项错误;
C.由4NaOH(熔)
4Na+O2↑+2H2O、3Fe+4NaOH
Fe3O4+2H2↑十4Na↑可知,戴维法生成4molNa转移4mol电子,但盖•吕萨克法生成4molNa转移8mol电子,则转移电子不等,C项正确;
D.电解熔融氯化钠法制钠,石墨极为阳极,铁作阴极,氯离子在阳极放电,阴极上钠离子放电,D项错误;答案选C。
12.D
【详解】
A.阳极发生氧化反应,分析
中各元素的化合价变化可知,阳极上F-失去电子变为F2,所以阳极的电极反应为
,A正确;
B.阴极上
得电子生成
,电极反应式为:
,B正确;
C.
有剧毒,因此反应必须在通风系统中进行电解,C正确;
D.电解时,总反应为
,由电解反应方程式可知:
两极反应产生气体的物质的量相等,则电解一段时间后,在相同条件下,阴、阳极两极产生的气体体积相等,D错误;
故答案为D。
13.D
【详解】
A.连接b的电极上O2发生还原反应生成H2O,为电解池的阴极,则b为电源负极,A项正确;
B.阳极发生氧化反应,由电解装置示意图可知,反应物为CO,生成物为CO2,电极反应式为CO+H2O−2e−=CO2+2H+,B项正确;
C.电解装置的电解质溶液中,阳离子移向阴极,C项正确;
D.未说明O2所处的状态,无法计算,D项错误;
故选D。
14.C
【详解】
A.甲槽中A电极连接直流电源的正极,为甲电解槽的阳极,溶液中的OH-失去电子变为O2逸出,不能产生Cu,A错误;
B.甲槽中B电极连接电源负极,为甲电解槽的阴极,发生还原反应,Cu2+得到电子变为Cu单质,电极反应式为:
Cu2++2e-=Cu,B错误;
C.乙电解槽中D电极连接电源负极,为阴极,发生还原反应,电极反应式为:
2H++2e-=H2↑+2OH-,H+放电,破坏了附近水的电离平衡,使水的电离平衡正向移动,最终导致D电极附近溶液中c(OH-)增大,溶液碱性增强,故滴入酚酞溶液后,D电极附近溶液变红,C正确;
D.乙电解槽中C电极接与直流电源的正极连接,为乙电解槽的阳极,发生氧化反应:
2Cl--2e-=Cl2↑,D错误;
故答案为C。
15.B
【详解】
移向阴极的离子有Cu2+、H+和Na+,根据阴极放电顺序可知Cu2+先放电:
;移向阳极的离子为Cl-和OH-,根据阳极放电顺序可知Cl-先放电:
,故阴极和阳极上最先析出的物质分别是Cu和Cl2,所以选B。
16.D
【详解】
A.根据放电顺序阳极为Cl->OH-,阴极为H+,所以阴极自始至终只析出H2,故A正确;
B.根据放电顺序阳极为Cl->OH-,先是Cl-生成氯气,后面OH-生成氧气,故B正确;
C.电解到最后,阳极电解OH-阴极电解H+,所以是实际电解水,故C正确;
D.最后电解水,溶剂水减少,硫酸的量不变,所以酸性增强,故D错误;
故答案为D。
17.C
【分析】
电解池中,要想使电解质溶液复原,遵循的原则是:
电解后从溶液中减少的物质是什么,就利用元素守恒来加什么物质。
【详解】
A.电解氯化铜时,阳极放出氯气,阴极生成金属铜,所以应加氯化铜让电解质溶液复原,A错误;
B.电解氢氧化钠时,阳极产生氧气,阴极产生氢气,所以应加水让电解质溶液复原,B错误;
C.电解氯化钠时,阳极产生氯气,阴极产生氢气,所以应加氯化氢让电解质溶液复原,C正确;
D.电解硫酸铜时,阳极产生氧气,阴极产生金属铜,所以应加氧化铜让电解质溶液复原,加入氢氧化铜相当于多加入水,D错误;
故合理选项是C。
【点睛】
本题考查了电解池原理,掌握电解原理,弄清两个电极上产生的物质,是本题解答的关键,本着“出什么加什么”的思想可使电解质复原。
18.D
【详解】
A.电解释H2SO4,实质上是电解水,硫酸的物质的量不变,但溶液体积减小,浓度增大,故溶液pH减小,故A错误;
B.电解稀NaOH溶液,阳极消耗OH-,阴极消耗H+,实质也是电解水,NaOH溶液浓度增大,故溶液的pH增大,故B错误;
C.电解Na2SO4溶液时,在阳极发生反应:
4OH--4e-=2H2O+O2↑,在阴极发生反应:
2H++2e-=H2↑,由于两电极通过电量相等,故放出H2与O2的物质的量之比为2∶1,故C错误;
D.电解CuCl2溶液时,阴极反应为Cu2++2e-=Cu,阳极反应为2Cl--2e-=Cl2↑,两极通过电量相等时,Cu和Cl2的物质的量之比为1∶1,故D正确;
答案选D。
19.BC
【详解】
A.铜电极与电源正极相连作阳极,铜失去电子,电解过程中,铜电极上不会有H2产生,A错误;
B.铜电极与电源正极相连作阳极,铜失去电子,石墨电极是阴极,溶液中的氢离子放电,则电解初期,主反应方程式为Cu+H2SO4
CuSO4+H2↑,B正确;
C.电解一定时间后,溶液中铜离子浓度逐渐增大,由于Cu2+的氧化性大于H+,因此Cu2+也会在阴极放电生成铜,即阴极上先是H+得电子放出H2,后是Cu2+得电子析出Cu,C正确;
D.根据以上分析可知在整个电解过程中,起始时H+的浓度不断减小,随后基本保持不变,D错误。
答案选BC。
20.2Cl-+2H2O
Cl2↑+H2↑+2OH-阻止OH-进入阳极室,与Cl-发生副反应:
2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸ad
【详解】
(1)电解饱和食盐水,阳极氯离子放电生成氯气,阴极水电离出的氢离子放电生成氢气,同时产生大量氢氧根,所以离子方程式为2Cl-+2H2O
Cl2↑+H2↑+2OH-;
(2)阳离子交换膜只能阳离子通过,因此交换膜可以阻止OH-进入阳极室与Cl-发生副反应:
2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O,同时阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸;
(3)阳极上氯离子放电生成氯气,钠离子通过离子交换膜进入阴极室,则c为稀NaCl溶液,a口进入饱和食盐水;阴极上水得电子生成氢气同时还生成OH-,钠离子进入后生成NaOH,所以d为浓NaOH溶液。
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