化学《选修4》课时作业19.docx
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化学《选修4》课时作业19
课时作业(十九)
1.用惰性电极电解下列各组物质的水溶液时,发生的电极反应完全相同的是( )
A.NaOH、H2SO4B.CuCl2、Cu(NO3)2
C.Na2SO4、NaClD.KNO3、AgNO3
【解析】 用惰性电极电解NaOH、H2SO4的水溶液时实质均为电解水,电极反应均相同,A正确;电解B、C两组溶液时,阳极反应不同,阴极反应相同,B、C错误;电解KNO3、AgNO3两组溶液,阳极反应相同,阴极反应不同,D错误。
【答案】 A
2.如图所示,铜片、锌片和石墨棒用导线连接后插入番茄里,电流表中有电流通过,则下列说法正确的是( )
A.锌片是负极
B.两个铜片上都发生氧化反应
C.石墨是阴极
D.两个番茄都形成原电池
【解析】 由于番茄汁显酸性,左侧番茄形成原电池,Zn作负极。
右侧番茄形成电解池,Cu作阴极。
故只有A选项正确。
【答案】 A
3.Cu2O是一种半导体材料,基于绿色化学理论设计的制取Cu2O的电解池示意图如图,电解总反应为:
2Cu+H2O
Cu2O+H2↑。
下列说法正确的是( )
A.石墨电极上产生氢气
B.铜电极发生还原反应
C.铜电极连接直流电源的负极
D.当有0.1mol电子转移时,有0.1molCu2O生成
【解析】 由电解总反应可知,Cu参加了反应,所以Cu作电解池的阳极,发生氧化反应,B选项错误;石墨作阴极,电极反应为:
2H++2e-===H2↑,A选项正确;阳极与电源的正极相连,C选项错误;阳极反应为2Cu+2OH--2e-===Cu2O+H2O,当有0.1mol电子转移时,有0.05molCu2O生成,D选项错误。
【答案】 A
4.如图,电解质溶液是NaCl的水溶液,通电一段时间后发现d极附近有黄绿色气体产生,以下说法正确的是( )
A.a是电源的正极
B.电子流动的方向:
d→b
C.c极发生氧化反应
D.如果将c、d两电极互换,则c上也会生成黄绿色气体
【解析】 d极附近有黄绿色气体产生,应该是Cl-放电,说明d极是阳极,所以b是正极,A错;电子流向是阴极→电源正极,即d→b→a→c,所以B对;c极得电子,化合价降低,发生还原反应,C错;如果c是活性电极则不产生黄绿色气体,D错。
【答案】 B
5.如图所示的电解池中,a、b、c、d都是石墨电极,通电一段时间后,a、b、c、d各电极上生成物物质的量之比是( )
A.2∶2∶4∶1
B.1∶1∶2∶1
C.2∶4∶4∶1
D.2∶1∶2∶1
【解析】 a为阴极,Cu2+得电子生成Cu,b为阳极,Cl-失电子生成Cl2;c为阴极,Ag+得电子生成Ag,d为阳极,OH-失电子生成O2。
根据得失电子守恒,四种产物之间的关系为2Cu~2Cl2~4Ag~O2。
【答案】 A
6.用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积比为1∶3的CuSO4和NaCl的混合溶液,可能发生的反应有( )
①2Cu2++2H2O
2Cu+4H++O2↑
②Cu2++2Cl-
Cu+Cl2↑
③2Cl-+2H2O
2OH-+H2↑+Cl2↑
④2H2O
2H2↑+O2↑
A.①②③B.①②④
C.②③④D.仅②④
【解析】 混合溶液中CuSO4和NaCl的物质的量之比为1∶3,即发生电解的溶质离子Cu2+和Cl-的物质的量之比为1∶3。
第一阶段电解CuCl2溶液,第二阶段电解NaCl溶液,第三阶段电解NaOH、Na2SO4混合溶液(相当于电解水)。
【答案】 C
7.某同学为了使反应2HCl+2Ag===2AgCl+H2↑能进行,设计了下列四个实验,如图所示,你认为可行的方案是( )
【解析】 此反应为非自发的氧化还原反应,需设计成电解池,且Ag失电子作阳极,电解质溶液中的H+得电子生成H2。
【答案】 C
8.将一直流电源的正、负极(电极材料为Pt),用玻璃片分别压在一张用食盐水、碘化钾、淀粉溶液和石蕊试液浸透的滤纸上,经过一段时间后,两极附近滤纸的颜色分别是( )
A
B
C
D
阳极
蓝
白
红
蓝
阴极
白
蓝
蓝
蓝
【解析】 阳极上I-放电生成I2,使淀粉变蓝,阴极上H+放电后,使溶液中的c(H+) 【答案】 D 9.用惰性电极电解下列电解质溶液,请你写出下列反应式(注意得失电子的顺序)。 (1)CuCl2溶液。 阴极: _________________________________; 阳极: ________________________________________; 总方程式: ________________________________________。 (2)HCl溶液。 阴极: _____________________________________; 阳极: ________________________________________________; 总方程式: _______________________________________。 (3)CuSO4溶液。 阴极: ___________________________________; 阳极: __________________________________________; 总方程式: ________________________________________。 【答案】 (1)Cu2++2e-===Cu 2Cl--2e-===Cl2↑ CuCl2 Cu+Cl2↑ (2)2H++2e-===H2↑ 2Cl--2e-===Cl2↑ 2HCl H2↑+Cl2↑ (3)Cu2++2e-===Cu 4OH--4e-===O2↑+2H2O 2CuSO4+2H2O 2Cu+2H2SO4+O2↑ 10.如下图所示装置中,当线路接通时,发现M(用石蕊试液浸润过的滤纸)a端显蓝色,b端显红色,且知甲中电极材料是锌、银,乙中电极材料是铂、铜,且乙中两电极不发生变化。 回答: 甲 乙 (1)甲、乙分别是什么装置? ________、________。 (2)写出A、B、C、D的电极名称以及电极材料和电极反应式。 __________________________________________________________ ______________________________________________________。 【解析】 由甲中电极材料知,甲为原电池,Zn为负极,银为正极,乙为电解池,C为阳极,D为阴极。 【答案】 (1)原电池 电解池 (2)A极(负极Zn): Zn-2e-===Zn2+;B极(正极Ag): Cu2++2e-===Cu;C极(阳极Pt): 2OH--2e-===H2O+ O2↑;D极(阴极Cu): 2H++2e-===H2↑。 11.如图所示装置中,a、b都是惰性电极,通电一段时间后,b极附近溶液呈红色。 下列说法正确的是( ) ①X是正极,Y是负极 ②X是负极,Y是正极 ③CuSO4溶液的pH逐渐减小 ④CuSO4溶液的pH不变 A.①③ B.②③ C.①④ D.②④ 【解析】 b极显红色说明在b极附近溶液呈碱性,H+在b极放电,b极为阴极,即Y为负极,则X是正极。 Pt极为阳极,左边总反应为: 2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4,pH逐渐减小。 【答案】 A 12.如图甲是CO2电催化还原为碳氢化合物的工作原理示意图,用一种钾盐水溶液作电解液;图乙是用H2还原CO2制备甲醇的工作原理示意图,硫酸为电解质溶液。 下列说法不正确的是( ) 图甲 图乙 A.甲中铜片作阴极,K+向铜片电极移动 B.乙中正极发生的电极反应为CO2+6e-+6H+===CH3OH+H2O C.乙中H2SO4可以增强溶液的导电性 D.甲中若CxHy为C2H4,则生成1molC2H4的同时生成2molO2 【解析】 根据图甲电子的移动方向知铜片作阴极,K+向铜片电极移动,故A正确;根据图乙通CO2一极的产物判断,通CO2的一极为正极,电极反应为CO2+6e-+6H+===CH3OH+H2O,故B正确;由于图乙中的质子膜只允许H+通过,所以H2SO4可增强溶液的导电性,故C正确;甲中若CxHy为C2H4,则铜片上的电极反应为: 2CO2+12e-+12H+===C2H4+4H2O,根据得失电子守恒,铂片生成O2: =3mol,故D错误。 【答案】 D 13.把物质的量均为0.1mol的CuCl2和H2SO4溶于水制成100mL的混合溶液,用石墨作电极电解混合溶液,并收集两电极所产生的气体,通电一段时间后在两极收集到的气体在相同条件下体积相同,则下列叙述正确的是( ) A.电路中共转移0.6NA个电子 B.阳极得到的气体中O2的物质的量为0.2mol C.阳极质量增加3.2g D.电解后剩余溶液中硫酸的浓度为1mol/L 【解析】 根据两极均产生气体知,阴极电极反应有: Cu2++2e-===Cu和2H++2e-===H2↑,阳极电极反应有: 2Cl--2e-===Cl2↑和4OH--4e-===O2↑+2H2O,设阴极生成xmolH2,结合n(CuCl2)=0.1mol和电子守恒得: x=0.1+ ,解得x=0.2。 电路中共转移电子: (0.1×2+0.2×2)mol=0.6mol,A正确;阳极得到的气体中含O2: =0.1mol,B错误;阳极的质量不变,C错误;电解后溶质和水均减小,其溶液的体积减小,故c(H2SO4)>1mol/L,D错误。 【答案】 A 14.用惰性电极电解硫酸铜溶液,整个过程转移电子的物质的量与产生气体总体积的关系如图所示(气体体积均在相同状况下测定)。 欲使溶液恢复到起始状态,可向溶液中加入( ) A.0.1molCuO B.0.1molCuCO3 C.0.1molCu(OH)2 D.0.05molCu2(OH)2CO3 【解析】 根据图像和电解原理,O~P段电解反应的化学方程式为: 2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4,P~Q段电解反应的化学方程式为: 2H2O 2H2↑+O2↑,所以溶液中应加入CuO: =0.1mol,H2O: =0.05mol,分析四个选项,加入0.05molCu2(OH)2CO3合适。 【答案】 D 15.下图中电极a、b分别为Ag电极和Pt电极,电极c、d都是石墨电极。 通电一段时间后,在c、d两极上共收集到336mL(标准状态)气体。 回答: (1)直流电源中,M为________极。 (2)Pt电极上生成的物质是________,其质量为__________g。 (3)电源输出的电子,其物质的量与电极b、c、d分别生成的物质的物质的量之比为2∶________∶________∶________。 (4)AgNO3溶液的浓度________(填“增大”、“减小”或“不变”,下同),AgNO3溶液的pH________,硫酸的浓度________,硫酸的pH________。 (5)若硫酸的质量分数由5.00%变为5.02%,则原有5.00%的硫酸________g。 【解析】 (1)电解5.00%的稀硫酸,实际上是电解其中的水。 因此在该电解池中发生反应: 2H2O 2H2↑+O2↑,V(H2)∶V(O2)=2∶1。 据此可确定d极为阴极,则电源的N极为负极,M极为正极。 (2)在336mL气体中,V(H2)= ×336mL=224mL,为0.01mol;V(O2)= ×336mL=112mL,为0.005mol。 说明电路上有0.02mol电子移动,因此在b极(Pt、阴极)产生Ag: 0.02mol×108g·mol-1=2.16g,即0.02mol的Ag。 (3)n(e-)∶n(Ag)∶n(O2)∶n(H2)=0.02∶0.02∶0.005∶0.01=2∶2∶ ∶1。 (4)由Ag(阳)电极、Pt(阴)电极和AgNO3溶液组成的电镀池,在通电一定时间后,在Pt电极上放电所消耗溶液中Ag+的物质的量等于Ag电极被氧化给溶液补充的Ag+的物质的量,因此AgNO3溶液的浓度不变,溶液的pH也不变。 电解5.00%的硫酸溶液,由于其中的水发生电解,因此硫酸浓度增大,由于H+的浓度增大,故溶液的pH减小。 (5)设原5.00%的硫酸为xg,电解时消耗水0.01mol×18g·mol-1=0.18g,则: 5.00%x=5.02%(x-0.18),解得x=45.18g。 【答案】 (1)正 (2)Ag 2.16 (3)2 1 (4)不变 不变 增大 减小 (5)45.18 16.如图,p、q为直流电源两极,A为+2价金属单质X制成,B、C、D为铂电极,接通电源,金属X沉积于B极,同时C、D产生气泡。 试回答: (1)p为________极,A极发生了________反应。 (2)C试管里收集到的气体是________,电极方程式是________________________________。 (3)在电解过程中,测得的C、D两极上产生的气体的实验数据如下: 时间(min) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 阴极生成 气体体积 (cm3) 6 12 20 29 39 49 59 69 79 89 阳极生成 气体体积 (cm3) 2 4 7 11 16 21 26 31 36 41 仔细分析以上实验数据,请说出可能的原因: _______________________________________________________ ______________________________________________________。 (4)当反应进行一段时间后,A、B电极附近溶液的pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)。 (5)当电路中通过0.004mol电子时,B电极上沉积金属X为0.128g,则此金属的摩尔质量为________。 【解析】 根据金属沉积于B极知,B为阴极,则: A为阳极、C为阳极、D为阴极,p为正极,q为负极;A极为阳极,故发生的反应为金属X失电子被氧化;由上面的分析知,C为阳极,其电极反应式为: 4OH--4e-===O2↑+2H2O;1~4minC、D两极产生的气体体积比大于2∶1,4~10min产生的气体体积之比等于2∶1,说明氧气在H2SO4溶液的溶解度比氢气大;n(X2+)= =0.002mol,所以此金属的摩尔质量= =64g/mol。 【答案】 (1)正 氧化 (2)氧气 4OH--4e-===O2↑+2H2O (3)1~4minC、D两极产生气体体积之比大于2∶1,4~10min产生的气体体积之比等于2∶1,说明氧气在H2SO4溶液的溶解度比氢气大 (4)不变 (5)64g/mol
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- 选修4 化学 选修 课时 作业 19
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