整合化学优选资源届高考化学二轮总复习原电池电解池专题练习2.docx
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整合化学优选资源届高考化学二轮总复习原电池电解池专题练习2
2017届高考化学二轮总复习原电池、电解池专题练习2
1.由NO2、O2、熔融盐NaNO3组成的燃料电池如图所示,在使用过程中石墨Ⅰ电极反应生成一种氧化物Y,下列有关说法正确的是( )
A.石墨Ⅰ极为正极,石墨Ⅱ极为负极B.Y的化学式为N2O5
C.石墨Ⅰ极的电极反应式为NO2+NO
-e-===N2O5D.石墨Ⅱ极上发生氧化反应
2.如图所示,X、Y、Q、W都是惰性电极,将电源接通后,W极附近颜色逐渐加深。
下列说法中不正确的是( )
A.电源的M极为正极
B.甲装置中溶液的pH减小
C.甲装置的两个电极上都有单质生成且物质的量之比为1∶1
D.欲用乙装置给铜镀银,U极应该是Ag,电镀液选择AgNO3溶液
3.用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后,停止电解,向所得溶液中加入0.1molCu(OH)2,恰好反应时溶液浓度恢复至电解前。
关于该电解过程的说法
的是( )
A.生成Cu的物质的量是0.1mol
B.转移电子的物质的量是0.2mol
C.随着电解的进行溶液的pH减小
D.阳极反应式是4OH--4e-
2H2O+O2↑
4.常温下,1L某溶液中含有的离子如下表:
离子
Cu2+
Al3+
N
Cl-
物质的量浓度/(mol·L-1)
1
1
a
1
用惰性电极电解该溶液,当电路中有3mole-通过时(忽略电解时溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象,忽略温度的变化),下列说法正确的是( )
A.a=3B.阴极析出的金属是铜与铝
C.阳极生成1.5molCl2D.电解后溶液的pH=0
5.某工厂采用电解法处理含铬废水,耐酸电解槽用铁板作阴、阳极,槽中盛放含铬废水,原理示意图如下,下列说法不正确的是(双选)( )
A.A接电源负极
B.阳极区溶液中发生的氧化还原反应为Cr2O
+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O
C.阴极区附近溶液pH降低
D.若不考虑气体的溶解,当收集到H213.44L(标准状况)时,有0.1molCr2O
被还原
6.电解法处理酸性含铬废水(主要含有Cr2O
)时,以铁板作阴、阳极,处理过程中存在反应
Cr2O
+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O,最后Cr3+以Cr(OH)3形式除去。
下列说法不正确的是( )
A.阳极反应为Fe-2e-===Fe2+
B.电解过程中溶液pH不会变化
C.过程中有Fe(OH)3沉淀生成
D.电路中每转移12mol电子,最多有1molCr2O
被还原
7.电解装置如图所示,电解槽内装有KI及淀粉溶液,中间用阴离子交换膜隔开。
在一定的电压下通电,发现左侧溶液变蓝色,一段时间后,蓝色逐渐变浅。
已知:
3I2+6OH-===IO
+5I-+3H2O下列说法不正确的是( )
A.右侧发生的电极反应式:
2H2O+2e-===H2↑+2OH-
B.电解结束时,右侧溶液中含IO
C.电解槽内发生反应的总化学方程式:
KI+3H2O
KIO3+3H2↑
D.如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜,电解槽内发生的总化学反应不变
8.用惰性电极电解下列溶液一小段时间后,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.CuSO4[Cu(OH)2]B.NaOH(NaOH)C.NaCl(NaCl)D.CuCl2(CuCl2)
9.如图所示,下列叙述正确的是( )
A.X为阳极,发生氧化反应B.Y为正极,发生氧化反应
C.Y与滤纸接触处有氢气生成D.X与滤纸接触处变红
10.用酸性氢氧燃料电池为电源进行电解的实验装置示意图如图所示。
下列说法中,正确的是( )
A.燃料电池工作时,正极反应为O2+4H++4e-===2H2O
B.a极是铁,b极是铜时,b极逐渐溶解,a极上有铜析出
C.a极是粗铜,b极是纯铜时,a极逐渐溶解,b极上有铜析出
D.a、b两极均是石墨时,在相同条件下a极产生的气体与电池中消耗的H2体积相等
11.用惰性电极电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制氢,装置如下图所示,电解池中的隔膜仅阻止气体通过。
电解时总反应为CO(NH2)2+2OH-
CO
+N2↑+3H2↑
以下说法不正确的是( )
A.a为阳极,b为阴极
B.电解时,溶液中OH-向b极移动
C.阴极反应:
2H2O+2e-===H2↑+2OH-
D.电解后,溶液pH减小
12.科学家从电解冶炼铝的工艺中得到启发,找出了冶炼钛的新工艺——TiO2直接电解法生产钛,电解质为熔融的氯化钙,原理如图所示。
下列说法错误的是( )
A.阴极获得钛,电极反应式为TiO2+4e-===Ti+2O2-
B.阳极的电极反应式是2O2--4e-===O2↑,生成的部分氧气会将石墨氧化成CO和CO2
C.在工业生产过程中应该不断地更换两极材料
D.该法生产Ti符合绿色环保的要求
13.现有阳离子交换膜、阴离子交换膜、石墨电极和如图所示的电解槽,用氯碱工业中的离子交换膜技术原理,可电解Na2SO4溶液生产NaOH溶液和H2SO4溶液。
下列说法中正确的是( )
A.阳极反应为2H++2e-===H2↑
B.从A口出来的是H2SO4溶液
C.a是阳离子交换膜,允许H+通过
D.Na2SO4溶液从E口加入
14.电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制氢气的装置如图所示(电解池中隔膜仅阻止气体通过,a、b极均为惰性电极)。
下列说法正确的是( )
A.电解时,b极发生氧化反应
B.溶液中OH-逐渐向b极移动
C.电解时a极的电极反应式为CO(NH2)2+8OH--6e-===CO
+N2↑+6H2O
D.若在b极产生标况下224mLH2,则消耗尿素2g
15.铝及铝合金经过阳极氧化,铝表面能生成几十微米厚的氧化铝膜。
某研究性学习小组模拟工业法对铝片表面进行氧化处理。
分别以铅片、铝片为电极,以硫酸溶液为电解液,按照如图所示装置连接电解池装置,电解40min后取出铝片,用水冲洗,放在水蒸气中封闭处理20~30min,即可得到更加致密的氧化膜。
下列有关说法正确的是( )
A.电解时电子从电源负极→导线→铝极,铅极→导线→电源正级
B.在电解过程中,H+向阳极移动,SO
向阴极移动
C.电解过程阳极周围溶液的pH下降
D.电解的总反应为2Al+6H+===2Al3++3H2↑
16.臭氧是常见的强氧化剂,广泛用于水处理系统。
制取臭氧的方法很多,其中高压放电法和电解纯水法原理如下图所示,下列有关说法不正确的是( )
A.高压放电法,反应的原理为3O2
2O3
B.高压放电出来的空气中,除含臭氧外还含有氮的氧化物
C.电解时,电极b周围发生的电极反应有3H2O-6e-===O3↑+6H+和2H2O-4e-===O2↑+4H+
D.电解时,H+由电极a经聚合固体电解质膜流向电极b
17.如图,a、b是石墨电极,通电一段时间后,b极附近溶液显红色。
下列说法正确的是( )
A.X极是电源负极,Y极是电源正极
B.a极的电极反应是2Cl--2e-===Cl2↑
C.电解过程中CuSO4溶液的pH逐渐增大
D.Pt极上有6.4gCu析出时,b极产生2.24L(标准状况)气体
18.甲、乙是电化学实验装置。
(1)若甲、乙两烧杯中均盛有NaCl溶液。
①甲中石墨棒上的电极反应式为 ;
②乙中总反应的离子方程式为 ;
③将湿润的淀粉-KI试纸放在乙烧杯上方,发现试纸先变蓝后褪色,这是因为过量的Cl2氧化了生成的I2。
若反应中Cl2和I2的物质的量之比为5∶1,且生成两种酸,该反应的化学方程式为 ;
(2)若甲、乙两烧杯中均盛有CuSO4溶液。
①甲中铁棒上的电极反应式为 ;
②如果起始时乙中盛有200mLpH=5的CuSO4溶液(25℃),一段时间后溶液的pH变为1,若要使溶液恢复到电解前的状态,可向溶液中加入 (填写物质的化学式) g。
19.某课外活动小组同学用如图装置进行实验,试回答下列问题:
(1)若开始时开关K与a连接,则A极的电极反应式为____________________________;
(2)若开始时开关K与b连接,则B极的电极反应式为____________________________,[总反应的离子方程式为______________________________________;
有关上述实验,下列说法正确的是(填序号)________;
①溶液中Na+向A极移动 ②从A极处逸出的气体能使湿润KI淀粉试纸变蓝 ③反应一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度 ④若标准状况下B极产生2.24L气体,则溶液中转移0.2mol电子
(3)该小组同学模拟工业上用离子交换膜法制烧碱的方法,那么可以设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。
①该电解槽的阳极反应式为___________________________________________;
此时通过阴离子交换膜的离子数________(填“大于”、“小于”或“等于”)通过阳离子交换膜的离子数;
②通电开始后,阴极附近溶液pH会增大,请简述原因___________________________________;
③若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池,则电池正极的电极反应式为___________________________________________。
20.如图所示,甲、乙是电化学实验装置,请回答下列问题:
(1)若甲、乙两个烧杯中均盛放饱和NaCl溶液。
①甲中石墨棒上的电极反应式是___________________________________________;
②将湿润的淀粉KI试纸放在乙烧杯的上方,发现试纸先变蓝后褪色,这是因为电解生成的某种气体A氧化了I-生成了I2。
若A气体和I2按物质的量之比为5∶1反应,且生成两种酸,该反应的化学方程式为___________________;
③如果不考虑气体产物与烧杯中溶液之间的反应,当乙反应有0.01mol电子转移后停止实验,烧杯中溶液的体积为100mL,则溶液混匀后的pH=________;
(2)若甲、乙两烧杯中均盛放CuSO4溶液。
①甲中铁棒上的电极反应式为______________________________________;
②乙中总反应的离子方程式为_____________________________________;
③如果起始时乙中盛放100mLpH=5的CuSO4溶液(25℃),一段时间后溶液的pH变为1,若要使溶液恢复到起始时的浓度(忽略溶液体积的变化),可向溶液中加入________(填写物质的化学式)________g。
参考答案
1.【解析】A项,氧气在反应中被还原,所以石墨Ⅱ是正极,石墨Ⅰ是负极,故不正确;B项,Y是NO2被氧化后的产物,则为N2O5,故正确;D项,石墨Ⅱ极上发生的是还原反应。
【答案】BC
2.【解析】W极附近颜色逐渐加深,说明通电时氢氧化铁胶粒移向该电极,即W连接电源的负极,则M为正极,N为负极,A正确;通电时,甲装置中总反应为2CuSO4+2H2O
2Cu+2H2SO4+O2↑,甲装置中溶液的pH减小,B正确,n(O2)∶n(Cu)=1∶2,C错误;电镀时镀层金属作阳极,即U极应该是Ag,电镀液为AgNO3溶液,D正确。
【答案】C
3.【解析】A项,依据铜原子守恒知,电解的Cu2+的物质的量是0.1mol,即生成Cu的物质的量是0.1mol;B项,所得溶液中加入0.1molCu(OH)2恰好恢复至原浓度,说明电解过程中水已经被电解,由Cu2+→Cu转移电子0.2mol,故电解过程中转移电子的物质的量大于0.2mol;C项,电解过程中阳极上OH-放电,溶液中c(H+)增大,所以溶液的pH减小;D项,用惰性电极电解CuSO4溶液,阳极反应式为4OH--4e-
2H2O+O2↑。
【答案】B
4.【解析】根据电荷守恒有:
2c(Cu2+)+3c(Al3+)=c(N
)+c(Cl-),可得a=4,A错;根据离子放电顺序可知,阴极是Cu2+、H+放电,不会有铝生成,B错;n(Cl-)=1mol,则阳极生成0.5molCl2,C错。
【答案】D
5.【解析】根据图示,A作阳极,B作阴极,电极反应式为
阳极:
Fe-2e-===Fe2+
阴极:
2H++2e-===H2↑
然后,Cr2O
+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O
由于在阴极区c(H+)减小,所以pH增大。
根据6H2~6Fe2+~Cr2O
得,当有13.44L(标准状况)H2放出时,应有0.1molCr2O
被还原。
【答案】AC
6.【解析】根据电解原理写出电极反应式,然后逐一分析。
A项电解时用铁作阳极,失去电子生成具有还原性的Fe2+,Fe2+将废水中的Cr2O
还原为Cr3+;B项电解过程中消耗H+,溶液的pH发生变化;C项电解过程中H2O电离出的H+参与反应,c(OH-)增大,Cr3+与Fe3+都与OH-结合为沉淀;D项根据电极反应式Fe-2e-===Fe2+,可知每转移12mole-生成6molFe2+,6molFe2+可还原1molCr2O
。
【答案】B
7.【解析】结合题给电解槽装置,利用电解原理进行分析、解决问题。
该电解槽的两极均为惰性电极(Pt),在一定条件下通电,发现左侧溶液变蓝色,说明发生电极反应:
2I--2e-===I2,由淀粉溶液遇单质碘显蓝色可知,左侧为阳极,右侧为阴极,阴极上溶液中的H+得电子发生还原反应,电极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-(或2H++2e-===H2↑),A项正确;阴极周围溶液中产生的OH-经阴离子交换膜移向左侧,并与左侧电极上产生的I2发生反应:
3I2+6OH-===IO
+5I-+3H2O,一段时间后,蓝色逐渐变浅,电解结束时,左侧溶液中的IO
经阴离子交换膜进入右侧溶液,B项正确;结合阴、阳极发生的反应及I2与OH-的反应可知,电解槽内总反应为I-+3H2O通电,IO
+3H2↑,C项正确;若用阳离子交换膜代替阴离子交换膜,电解槽内总反应为2I-+2H2O通电,I2+H2↑+2OH-,D项错。
【答案】D
8.【解析】A项中电解方程式为2CuSO4+2H2O
2Cu+2H2SO4+O2↑,消耗的CuSO4与H2O的物质的量之比为1∶1,而加入Cu(OH)2后发生反应Cu(OH)2+H2SO4===CuSO4+2H2O,生成的CuSO4与H2O的物质的量之比为1∶2,故不能恢复到原来的溶液;B项实质是电解水,故加入NaOH不可恢复;C项电解之后生成NaOH、H2和Cl2,故要加入HCl才可以恢复;D项电解的是电解质本身,故只需要加入CuCl2即可恢复。
【答案】D
9.【解析】根据图示装置可以得出左侧的装置为原电池,右侧的装置为电解池。
根据原电池的构成原理:
Zn为负极,Cu为正极;由图示连接情况可知X为阳极,发生氧化反应,Y为阴极,发生还原反应,X、Y极的电极反应式分别为Cu-2e-===Cu2+、2H++2e-===H2↑。
在Y电极附近H+的浓度减小,使H2OH++OH-的平衡向右移动,故c(OH-)>c(H+),溶液显碱性,Y电极附近溶液变红色。
【答案】AC
10.【解析】a极是铁,作阳极,b极是铜,作阴极,铁溶解,B错;a极是粗铜,b极是纯铜时,是电解精炼铜装置,C正确;a、b两极均是石墨时,a极产生的气体为O2,根据得失电子守恒知,在相同条件下,生成O2的体积与电池中消耗的H2体积比为1∶2,D错。
【答案】AC
11.【解析】氮元素化合价升高,故N2应在阳极生成,H2在阴极生成,即a为阳极,b为阴极,A项正确;电解时阴离子移向阳极(a极),B项错误;由电解的总反应看出,电解过程中消耗OH-,D项正确。
【答案】B
12.【解析】根据图可知阴、阳两极发生的反应,由于TiO2和石墨不断被消耗,应该不断地更换两电极材料;由于此工艺消耗较多的能量,且产生污染性气体,该法不符合绿色环保的要求,D错。
【答案】D
13.【解析】惰性电极电解Na2SO4溶液,阳极得到O2和H+,阴极得到H2和OH-。
离子交换膜将电解槽分为3个区域,Na2SO4溶液从中间区域加入,Na+通过阳离子交换膜b移向阴极室,SO
通过阴离子交换膜a移向阳极室,这样即可得到NaOH和H2SO4。
阳极室和阴极室在电解开始时只需分别加入少量H2SO4和NaOH溶液,以增强溶液导电性而又不带入杂质。
【答案】B
14.【解析】H+→H2发生还原反应,b极产生氢气是阴极,A项错误;电解池中阴离子(OH-)向阳极(a极)移动,B项错误;图中尿素进入电解装置后通过隔膜到达阳极发生氧化反应:
CO(NH2)2+8OH--6e-===CO
+N2↑+6H2O,C项正确;标况下,224mLH2的物质的量是0.01mol,转移电子0.02mol,需要消耗
molCO(NH2)2,其质量为0.2g。
【答案】C
15.【解析】根据装置示意图分析,铝片为阳极,铅片为阴极,所以电解时电子的流向为从电源负极→导线→铅极,铝极→导线→电源正极,A项错误;电解过程中,阳离子向阴极移动,阴离子则向阳极移动,B项不正确;根据题意,电解的总反应为:
2Al+3H2O
Al2O3+3H2↑,阳极的电极反应为:
2Al+3H2O-6e-===Al2O3+6H+,阳极周围的pH下降,C项正确,而D项错误。
【答案】C
16.【解析】高压放电法与闪电条件下氧气部分转化为臭氧类似,其反应的原理为:
3O2
2O3,因空气中还含有氮气,放电条件下,氮气也能与氧气反应,故有氮氧化物生成,A、B两项均正确;观察上图电解法制臭氧,可发现有氢气放出,必由水还原生成,发生还原反应,故a为阴极;同理,由水生成氧气和臭氧,发生氧化反应,C项正确;因b为阳极,电解质中的阳离子移向阴极,故D项错误。
【答案】D
17.【解析】由题意知b极为阴极,a极为阳极,a极发生的电极反应为2Cl--2e-===Cl2↑,Y为负极,X为正极,故A项错误,B项正确,Pt极上的反应为2H2O-4e-===O2↑+4H+,溶液的酸性增强,pH减小,Pt极上产生O2,Cu极上有Cu析出,C、D项均错误。
【答案】B
18.【解析】
(1)①甲装置是原电池装置,铁棒作负极、石墨棒作正极,故石墨棒上发生的电极反应式为O2+4e-+2H2O
4OH-。
②乙装置是电解池装置。
根据电子流向可判断出石墨棒为阳极、铁棒为阴极,故其总反应为2Cl-+2H2O
H2↑+Cl2↑+2OH-。
③设Cl2和I2的物质的量分别为5mol、1mol,反应方程式为5Cl2+I2+6H2O
10HCl+2HIO3。
(2)①甲中铁棒上发生的电极反应式为Fe-2e-
Fe2+。
②乙装置是电解池装置,总反应为2C
+2H2O
2Cu+O2↑+4H+。
要恢复到电解前状态可加入适量CuO,又因为CuCO3溶于酸时放出CO2后相当于CuO,所以加入CuCO3也可。
根据反应前后pH的变化确定反应产生的n(H+)=(10-1mol·L-1-10-5mol·L-1)×0.2L≈0.02mol。
再根据总反应方程式确定n(Cu)=0.01mol,即n(CuO)=0.01mol,所以m(CuO)=0.01mol×80g·mol-1=0.8g。
当加入CuCO3时,m(CuCO3)=0.01mol×124g·mol-1=1.24g。
【答案】
(1)①O2+2H2O+4e-
4OH-
②2Cl-+2H2O
2OH-+H2↑+Cl2↑
③5Cl2+I2+6H2O
10HCl+2HIO3
(2)①Fe-2e-
Fe2+
②CuO(或CuCO3) 0.8(或1.24)
19.【解析】
(1)K与a相连接,形成原电池。
(2)K与b连接,形成电解池,B电极作阴极。
①Na+移向B极。
②A处逸出Cl2。
③应通入HCl气体。
(3)①SO
通过阴离子交换膜,K+通过阳离子交换膜,SO
数目应小于K+。
【答案】
(1)2H2O+O2+4e-===4OH-
(2)2H++2e-===H2↑ 2Cl-+2H2O
2OH-+H2↑+Cl2↑ ②④
(3)①4OH--4e-===2H2O+O2↑ 小于 ②H+放电,促进水的电离,OH-浓度增大
③O2+2H2O+4e-===4OH-
20.【解析】
(1)①甲为原电池,铁作负极,石墨作正极,石墨棒上电极反应是O2+4e-+2H2O===4OH-。
②根据题意,A气体是氯气,结合氯气和I2的物质的量之比为5∶1,结合质量守恒定律,可得5Cl2+I2+6H2O===10HCl+2HIO3。
③乙为电解池,根据氯化钠电解的化学反应方程式:
2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑,n(e-)=0.01mol,n(OH-)=n(NaOH)=n(e-)=0.01mol,c(OH-)=
=0.1mol/L,pH=13。
(2)①甲为原电池,铁作负极其电极反应为Fe-2e-===Fe2+。
②乙为电解池,其总反应为2Cu2++2H2O
2Cu+4H++O2↑。
③电解一段时间后铜析出、氧气放出,所以只需要补充CuO或者CuCO3,根据pH=1,得c(H+)=0.1mol/L,n(H+)=0.1mol/L×0.1L=0.01mol,结合2Cu2++2H2O
2Cu+4H++O2↑,计算得出需加入0.4克CuO或者0.62克CuCO3。
【答案】
(1)①O2+4e-+2H2O===4OH-
②5Cl2+I2+6H2O===10HCl+2HIO3
③13
(2)①Fe-2e-===Fe2+
②2Cu2++2H2O
2Cu+4H++O2↑
③CuO(或CuCO3) 0.4(或0.62)
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