高中化学电解池习题新人教版选修新Word格式.doc
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【解析】 电镀槽中,要求镀件作阴极,可用镀层金属作阳极,电镀液通常采用含有镀层金属离子的盐溶液,A、D项中,AgCl和Ag2SO4均为沉淀,只有B项符合要求。
4.现将AlCl3溶液蒸干灼烧并熔融后用铂电极进行电解,下列有关电极产物的判断正确的是( )
A.阴极产物是氢气
B.阳极产物是氧气
C.阴极产物是铝和氧气
D.阳极产物只有氯气
【解析】 将AlCl3溶液蒸干灼烧得到Al2O3,电解熔融的Al2O3,阳极为O2-放电,产物为O2;
阴极为Al3+放电,产物为Al。
5.用惰性电极实现电解,下列说法正确的是( )
A.电解稀硫酸溶液,实质上是电解水,故溶液的pH不变
B.电解稀NaOH溶液,要消耗OH-,故溶液的pH减小
C.电解Na2SO4溶液,在阴极和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2
D.电解CuCl2溶液,在阴极和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1
【答案】 D
【解析】 电解稀硫酸,实质上是电解水,H2SO4的物质的量不变,但溶液的体积减小,故H2SO4的浓度增大,溶液pH减小,A项不正确。
电解稀NaOH溶液,阳极消耗OH-,阴极消耗H+,实质上是电解水,故NaOH的浓度增大,溶液的pH增大,B项不正确。
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↑,由于两极通过电量相等,故析出H2与O2的物质的量之比为2∶1,C项不正确。
电解CuCl2溶液时,阴极反应为Cu2++2e-===Cu,阳极反应为2Cl--2e-===Cl2↑,两极通过的电量相等,故析出Cu和Cl2的物质的量之比为1∶1,D项正确。
【点拨】 掌握常见电解质的电解规律是解答本题的关键。
6.直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置,通电后在石墨电极a和b附近分别滴加石蕊试液,下列实验现象正确的是( )
A.逸出气体的体积:
a电极的小于b电极的
B.一电极逸出无味气体,另一电极逸出刺激性气味气体
C.a电极附近呈红色,b电极附近呈蓝色
D.a电极附近呈蓝色,b电极附近呈红色
【解析】 电解Na2SO4溶液,b电极反应为4OH--4e-===2H2O+O2↑,a电极反应为2H++2e-===H2↑,所以逸出气体体积为a电极的大于b电极的,故A项错误;
两种气体均为无色无味的气体,故B项错误;
由于a电极上H+放电,所以a电极附近的c(OH-)>
c(H+),滴加石蕊试液,a电极附近变蓝色,同理,b电极附近变红色,故C项错误,D项正确。
【点拨】 首先根据阴、阳离子放电规律和电解类型规律,正确书写电解的电极反应式,即可判断出电极产物,以及电极附近溶液酸碱性的变化。
7.一种充电电池放电时的电极反应为H2+2OH--2e-===2H2O;
NiO(OH)+H2O+e-===Ni(OH)2+OH-。
当为电池充电时,与外电源正极连接的电极上发生的反应是( )
A.H2O的还原B.NiO(OH)的还原
C.H2的氧化D.Ni(OH)2的氧化
【解析】 当为电池充电时,为电解池。
与外电源正极连接的电极为电解池的阳极,发生反应为氧化反应,排除A、B选项;
电极反应式应是放电时的正极电极反应式的逆向反应:
Ni(OH)2+OH--e-===NiO(OH)+H2O(氧化反应,阳极),2H2O+2e-===H2↑+2OH-(还原反应,阴极),故答案为D。
8.某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。
滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿,然后平铺在一块铂片上,接通电源后,用铅笔在滤纸上写字,会出现红色字迹。
据此,下列叙述中正确的是( )
A.铅笔端作阳极,发生还原反应
B.铂片端作阴极,发生氧化反应
C.铅笔端有少量的氯气产生
D.a点是负极b点是正极
【解析】 铅笔在滤纸上写字,出现红色字迹,说明铅笔端产生OH-,则铅笔端为阴极,H+放电发生还原反应生成H2,故A项错;
铂片作阳极,发生氧化反应,故B项错;
铅笔端产生H2而不是Cl2,故C项错。
9.关于下图所示①、②两个装置的叙述中,正确的是( )
A.装置名称:
①是原电池,②是电解池
B.硫酸浓度变化:
①增大,②减小
C.电极反应式:
①中阳极:
4OH--4e-===2H2O+O2↑ ②中正极:
Zn-2e-===Zn2+
D.离子移动方向:
①中H+向阴极方向移动,②中H+向负极方向移动
【解析】 ①中有外加电源,为电解池,②为原电池,A错误;
①中电解水,硫酸浓度增大,②中负极材料消耗硫酸,硫酸浓度减小,B正确;
②中正极反应为2H++2e-===H2↑,C错误;
②中H+向正极移动,D错误。
10.某种聚合物锂离子电池放电时的反应为Li1-xCoO2+LixC6===6C+LiCoO2,其电池如图所示。
下列说法不正确的是( )
A.放电时,LixC6发生氧化反应
B.充电时,Li+通过阳离子交换膜从左向右移动
C.充电时,将电池的负极与外接电源的负极相连
D.放电时,电池的正极反应为Li1-xCoO2+xLi++xe-===LiCoO2
【解析】 由电子流向可知LixC6作负极,发生氧化反应,Li1-xCoO2作正极发生还原反应,Co的化合价降低x,A、D选项正确;
充电时,原电池的负极接电源的负极,作电解池的阴极。
阳离子向阴极移动。
B选项错误,C选项正确。
11.下列电化学实验装置正确的是( )
A.电解精炼铜
B.验证电解饱和氯化钠溶液(含酚酞)的产物
C.在铁制品上镀铜
D.构成原电池
【解析】 粗铜精炼时,应让粗铜作阳极,故A错误;
电解饱和氯化钠溶液时,碳棒作阳极产生氯气,可用KI淀粉溶液检验,铁棒作阴极,产生氢气,收集后可利用爆鸣实验检验,B正确;
在铁制品上镀铜时,应使铁制品作阴极,故C错误;
若Fe与FeCl3的反应构成原电池反应,则两者不能直接接触,将装置中的FeCl3溶液与FeCl2溶液互换即可达到目的,故D错误。
12.把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和酚酞混合液的表面皿中。
如下图所示,最先观察到酚酞变红现象的区域是( )
A.Ⅰ和ⅢB.Ⅱ和Ⅳ
C.Ⅱ和ⅢD.Ⅰ和Ⅳ
【解析】 左边装置是原电池,Fe作正极,因此正极区呈碱性,使酚酞溶液显红色。
右边装置是电解池,Zn作阴极,电极反应为2H++2e-===H2↑,因此阴极区呈碱性,使酚酞溶液显红色,所以Ⅱ、Ⅳ两个区域最先变红色,故B项正确。
【警示】 本题考查了原电池和电解池原理,明确离子放电顺序是解答本题的关键,注意活泼金属作阳极时,阳极上是金属失电子而不是电解质溶液中的阴离子失电子。
二、非选择题(本题包括4小题,共40分)
13.(8分)如图所示,若电解5min时,测得铜电极的质量增加2.16g。
试回答:
(1)电源中X极是________(填“正”或“负”)极。
(2)通电5min时,B中共收集到224mL(标准状况)气体,溶液体积为200mL(电解前后溶液的体积变化忽略不计),则通电前c(CuSO4)=________。
(3)若A中KCl溶液的体积也是200mL,电解后溶液中仍有Cl-,则电解后溶液的pH=________。
【答案】
(1)负
(2)0.025mol·
L-1 (3)13
【解析】
(1)铜极增重,说明银在铜极析出,则铜极为阴极,X为负极。
(2)C中铜极增重2.16g,即析出0.02molAg,线路中通过0.02mol电子。
由4e-~O2,可知B中产生的O2只有0.005mol,即112mL。
但B中共收集到224mL气体,说明还有112mL是H2,即Cu2+全部在阴极放电后,H+接着放电产生了112mLH2,则通过0.01mol电子时,Cu2+已被电解完。
由2e-~Cu,可知n(Cu2+)=0.005mol,则c(CuSO4)==0.025mol·
L-1。
(3)由4e-~4OH-知,A中生成0.02molOH-,则c(OH-)=0.1mol·
L-1,pH=13。
14.
(12分)如图为持续电解含有一定量CaCl2水溶液(含酚酞)的装置(以铂为电极),A为电流表。
电解一段时间后,将CO2连续通入电解液中。
(1)电解时,F极发生________反应,电极反应为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________,
E极发生________反应,电极反应为
电解总反应为
________________________________________________________________________。
(2)电解池中产生的现象:
①________________________________________________________________________。
②________________________________________________________________________。
③________________________________________________________________________。
【答案】
(1)氧化 2Cl--2e-===Cl2↑
还原 2H++2e-===H2↑ 2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑
(2)①通电后E极处溶液呈红色 ②通电时,E极、F极均有气泡生成 ③通入CO2时,溶液中先出现白色沉淀,继续通入CO2,沉淀又消失
【解析】 溶液中含有Ca2+、H+、Cl-、OH-,通电时,Ca2+、H+移向阴极,H+放电能力比Ca2+强,在E极上发生反应:
2H++2e-===H2↑,H2O电离出的H+放电,OH-富集在阴极(E极),则使阴极区域溶液变红;
Cl-、OH-移向阳极,Cl-在阳极放电,2Cl--2e-===Cl2↑,总反应方程式为2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-;
电解一段时间后,溶液中OH-浓度增大,相当于Ca(OH)2、CaCl2的混合溶液,通入CO2:
Ca2++2OH-+CO2===CaCO3↓+H2O,继续通入CO2:
CaCO3+CO2+H2O===Ca(HCO3)2。
15.(12分)某研究性学习小组将下列装置如图连接,C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。
将电源接通后,向乙中滴入酚酞试液,在F极附近显红色。
试回答下列问题:
(1)电源A极的名称是________。
(2)甲装置中电解反应的总化学方程式:
(3)如果收集乙装置中产生的气体,两种气体的体积比是________。
(4)欲用丙装置给铜镀银,G应该是________(填“铜”或“银”),电镀液的主要成分是________(填化学式)。
(5)装置丁中的现象是
【答案】
(1)正极
(2)2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4 (3)1∶1 (4)银 AgNO3 (5)Y极附近红褐色变深
16.(8分)用两支惰性电极插入500mL的AgNO3溶液中,通电电解。
当电解质溶液的pH由6.0变为3.0时(设电解时阴极没有氢气析出,且电解液在电解前后体积变化可以忽略),则电极上析出银的质量是________,要使电解液复原应加入________。
【答案】 0.054g Ag2O
【解析】 该溶液中含有H+、Ag+、NO、OH-,在阴极上放电的先后顺序是Ag+>
H+,在阳极上放电的先后顺序是OH->
NO。
根据离子放电顺序,写出两极的电极反应式:
阳极:
4OH--4e-===O2↑+2H2O①
阴极:
4Ag++4e-===4Ag②
其中OH-来自水,所以总的电解反应式:
4Ag++2H2O4Ag+O2↑+4H+
因为有HNO3生成,所以pH要变小。
生成HNO3的物质的量为(10-3-10-6)mol·
L-1×
0.5L≈0.5×
10-3mol,所以析出银的质量为0.5×
10-3mol×
108g·
mol-1=0.054g。
要使电解液复原应加入银和氧气的化合物Ag2O。
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