版高中化学 431 电解原理课时作业.docx
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版高中化学431电解原理课时作业
电解原理
时间:
45分钟 满分:
100分
一、选择题(每小题4分,共48分)
1.下图为电解饱和食盐水的简易装置,下列有关说法正确的是( )
A.电解一段时间后,往蛋壳中的溶液中滴加几滴酚酞,呈红色
B.蛋壳表面缠绕的铁丝发生氧化反应
C.铁丝表面生成的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
D.蛋壳可阻止生成的氯气与氢气、氢氧化钠溶液接触
1.解析:
由题图可知,蛋壳表面的铁丝为阴极,发生反应:
2H++2e-===H2↑,石墨棒为阳极,发生反应:
2Cl--2e-===Cl2↑,故往蛋壳中滴加酚酞,溶液不会变红。
铁丝为阴极,受到保护,附近H+发生还原反应,故选D。
答案:
D
2.用石墨作电极,电解下列溶液,阴、阳两极均产生气体,其体积比为21,且电解后溶液的pH增大的是( )
A.KCl B.NaOH
C.Na2SO4D.H2SO4
2.解析:
已知电极为惰性电极,可以通过判断溶液中离子的放电能力进行判断。
A项中,电解产物分别为H2和Cl2,且体积比为11,不符合题意。
B项中,电解产物为H2和O2,且体积比为21,由于实际电解的是水,故OH-浓度增大,pH增大。
在C、D中,电解产物也分别是H2和O2,实际电解的是水,但C项为中性溶液,pH不发生变化,D项为酸性溶液,pH减小。
答案:
B
3.根据金属活动性顺序表,Cu不能发生:
Cu+2H2O===Cu(OH)2+H2↑的反应,但选择恰当的电极材料和电解质溶液进行电解,这个反应就能实现。
下列四组电极和电解质溶液中,能实现该反应最为恰当的一组是( )
A
B
C
D
阳极
石墨棒
Cu
Cu
Cu
阴极
石墨棒
石墨棒
Fe
Pt
电解质
溶液
CuSO4
溶液
Na2SO4
溶液
H2SO4
溶液
CuSO4
溶液
3. 解析:
分析所给的化学方程式可知Cu为阳极:
Cu-2e-===Cu2+;2H2O+2e-===H2↑+2OH-为阴极反应;C项电解质溶液H2SO4会与生成的Cu(OH)2中和,实际上不会生成Cu(OH)2;D项在Pt上镀铜,不会生成Cu(OH)2;而B项中Na2SO4溶液起增强导电性作用,可以发生电解反应Cu+2H2O
Cu(OH)2+H2↑。
答案:
B
4.用如图装置(X、Y是直流电源的两极)分别进行下列各组实验,则下表中所列各项对应关系均正确的一组是( )
选项
电源
X极
实验前U形管中液体
通电后现象及结论
A
正极
Na2SO4溶液
U形管两端滴入酚酞试液后,a管中呈红色
B
正极
AgNO3溶液
b管中电极反应式是4OH--4e-===2H2O+O2↑
C
负极
KCl和CuCl2混合溶液
相同条件下,a、b两管中产生的气体总体积可能相等
D
负极
Fe(OH)3胶体和导电液
b管中液体颜色加深
4. 解析:
X为正极,电解Na2SO4溶液时,实质是电解水,a管中电极为阳极,OH-放电,a管中c(H+)>c(OH-),滴加酚酞试液不变色,A错误;X为正极,电解AgNO3溶液时,b管中电极为阴极,电极反应式为Ag++e-===Ag,B错误;Fe(OH)3胶体粒子带有正电荷,X为负极时,Fe(OH)3胶体粒子向a管移动,a管中液体颜色加深,D错误。
答案:
C
5.在100mLH2SO4和CuSO4的混合液中,用石墨作电极电解,两极上均收集到2.24L气体(标准状况),则原混合液中Cu2+物质的量浓度为( )
A.1mol·L-1B.2mol·L-1
C.3mol·L-1D.4mol·L-1
5.解析:
电解开始时,只有Cu和O2生成。
当CuSO4溶液电解完全时,实质为电解H2SO4溶液,由电解过程可知,实质为电解水,生成H2和O2。
在生成这两种气体时,H2和O2的体积比为21。
由电极反应式:
4OH--4e-===2H2O+O2↑,Cu2++2e-===Cu,2H++2e-===H2↑,知Cu2+得电子数和H+得电子数之和等于OH-失电子数,应有如下关系:
×4=
×2+2n(Cu2+)
解得:
n(Cu2+)=0.1mol,c(Cu2+)=
=1mol·L-1。
答案:
A
6.
取一张用饱和NaCl溶液浸湿的pH试纸,两根铅笔芯作电极,接通直流电源,一段时间后,发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆,内圆为白色,外圆呈浅红色。
则下列说法错误的是( )
A.b电极是阴极
B.a电极与电源的正极相连接
C.电解过程中,水是氧化剂
D.b电极附近溶液的pH变小
6.解析:
电解饱和NaCl溶液,阳极生成Cl2,Cl2与水反应生成HClO和HCl,盐酸具有酸性,可使pH试纸变红,HClO具有漂白性,又可将红色漂白,故内圆为白色,外圆为浅红色,可推出a为阳极,A正确;a为阳极与电源正极相连,B正确;电解过程中,H2O得电子,为氧化剂,C正确;b电极附近有OH-生成,pH增大,D错。
答案:
D
7.
某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。
如图所示,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.铅笔端有少量氯气产生
D.a点是负极,b点是正极
7.解析:
铅笔端出现红色字迹,说明在铅笔端生成了氢氧化钠,所以该极应该是阴极,与此相连的a点是电源的负极;则铂片是阳极,与此相连的b点是电源的正极。
答案:
D
8.Cu2O是一种半导体材料,基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如下,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.铜电极接直流电源的负极
D.当有0.1mol电子转移时,有0.1molCu2O生成
8.解析:
由总反应知失电子的为Cu,得电子的是H2O中的H+。
因此Cu极为电解池的阳极,接电源的正极,石墨为阴极,接电源的负极。
当有0.1mol电子转移时,应有0.05molCu2O生成。
故选A。
答案:
A
9.用石墨电极电解1L含硝酸铜和氯化钠各0.1mol的混合溶液,当阳极上生成2.24L(标准状况)气体时,假设溶液的体积不变,下列说法正确的是( )
A.电解过程中溶液中有蓝色沉淀生成
B.阴极也产生2.24L(标准状况)气体
C.阴极增重6.4g
D.所得溶液的pH大于7
9.解析:
含硝酸铜和氯化钠各0.1mol的混合溶液中,各离子的物质的量分别为Cu2+0.1mol,Na+0.1mol、Cl-0.1mol、NO
0.2mol。
阳极Cl-先放电:
2Cl--2e-===Cl2↑,由于Cl-仅0.1mol,故电子转移了0.1mol,标准状况下放出Cl20.05mol,即1.12L。
根据题意知,阳极生成2.24L(标准状况)气体,故OH-继续放电:
4OH--4e-===2H2O+O2↑,放出O2的体积为2.24L-1.12L=1.12L,此时电子转移了0.2mol,消耗OH-0.2mol,即在电解过程中共转移0.3mol电子。
阴极上发生还原反应:
Cu2++2e-===Cu,A项错误;因溶液中含Cu2+0.1mol,故阴极析出铜6.4g,C项正确;此时消耗了0.2mol电子,还有0.1mol电子由H+消耗:
2H++2e-===H2↑,故标准状况下放出H20.05mol,即1.12L,B项错误;需H+0.1mol,故消耗OH-的物质的量大于H+的,所得溶液的pH小于7,D项错误。
答案:
C
10.如下图所示,将两烧杯用导线相连,Pt、Cu、Zn、石墨棒分别为四个电极,当闭合开关后,下列叙述正确的是( )
A.Cu极附近OH-浓度增大
B.Cu极为电解池阳极
C.电子由石墨棒流向Pt极
D.当石墨棒上有4mol电子转移时,Pt极上有1molO2生成
10.解析:
闭合开关后,右侧装置中有自发发生的氧化还原反应,是原电池,Zn作原电池的负极,石墨棒作正极,左侧装置是电解池,Cu作阴极,Pt作阳极,B错误;Cu极的电极反应为2H++2e-===H2↑,OH-浓度增大,A正确;电子由电解池的阳极Pt流向原电池的正极石墨棒,C错误;Pt极的电极反应为2Cl--2e-===Cl2↑,当有4mol电子转移时,Pt极上有2molCl2生成,D错误。
答案:
A
11.如下图所示装置中,a、b都是惰性电极,通电一段时间后,b极附近溶液呈红色。
下列说法中不正确的是( )
A.X是正极,Y是负极
B.X是负极,Y是正极
C.CuSO4溶液的pH逐渐变小
D.NaCl溶液的pH逐渐变大
11.解析:
根据实验现象知,b极是电解池的阴极,则Y是负极,X是正极;烧杯内电解CuSO4溶液,产物为Cu、O2和H2SO4,一段时间后溶液的酸性增强,U形管电解NaCl溶液,产物为Cl2、H2和NaOH,一段时间后溶液的碱性增强。
答案:
B
12.甲中盛有0.1mol/L稀硫酸,乙中盛有0.1mol/LCuCl2溶液(两种溶液均足量),装置如下图所示,下列说法不正确的是( )
A.甲为原电池,乙为电解池
B.甲为电解池,乙为原电池
C.当甲中产生0.1mol气体时,乙中产生气体的物质的量也为0.1mol
D.一段时间后,甲中溶液的pH增大
12.解析:
构成甲装置的是活动性不同的两个电极、电解质溶液且两极形成了闭合回路,显然甲装置为原电池,且甲为乙的电解提供电能。
电极反应分别如下:
甲中2H++2e-===H2↑(正极),Fe-2e-===Fe2+(负极);乙中Cu2++2e-===Cu(阴极),2Cl--2e-===Cl2↑(阳极),综上,B错误。
答案:
B
二、非选择题(52分)
13.(16分)如图所示,A、B、C三个装置中的烧杯分别盛有足量的CuCl2溶液。
(1)A、B、C三个装置中属于原电池的是________(填标号,下同),属于电解池的是________。
(2)A池中Zn是____极,发生______反应(填“氧化”或“还原”,下同),电极反应式为________;Cu是________极,发生________反应,电极反应式为______________________,A中总反应的化学方程式为________________________。
(3)B池中C是____极,发生__________反应,电极反应为________;Pt是____极,发生__________反应,电极反应为________。
B池中总反应的化学方程式为________________________________。
(4)C池中Zn是____极,发生__________反应,电极反应为________________;Cu是____极,发生________反应,电极反应为__________________。
反应过程中,溶液浓度________(填“变大”“变小”或“不变”)。
13.解析:
判断装置是原电池还是电解池,关键是看它有没有外接直流电源,有则为电解池,无则为原电池。
由此可知A为原电池,B和C为电解池,且C较为特殊,实际为电镀铜的装置。
原电池中电极分为正极、负极,相对活泼的金属作负极失去电子发生氧化反应,相对较不活泼的金属作正极。
所以A中Zn作负极失去电子被氧化,发生反应为Zn-2e-===Zn2+;Cu为正极,电解液中阳离子在正极上得电子被还原,发生反应为Cu2++2e-===Cu。
A池中总反应为上述两个半反应的和,即Zn+Cu2+===Cu+Zn2+。
电解池中规定与直流电源负极相连的电极为阴极,与直流电源正极相连的电极为阳极。
在外电场的作用下,溶液中的H+和Cu2+均移向阴极C棒,但因盐溶液中阳离子得电子能力Cu2+>H+,因而发生还原反应Cu2++2e-===Cu。
同时溶液中失电子能力较强的Cl-在阳极Pt表面被氧化,电极反应为2Cl--2e-===Cl2↑。
总反应方程式为CuCl2
Cu+Cl2↑。
装置C中阳极为活性电极Cu,当阳极不是惰性电极时,电极本身会被强迫失电子而发生氧化反应Cu-2e-===Cu2+,生成离子进入溶液,此时溶液中阴离子不能失电子。
而阴极上发生还原反应Cu2++2e-===Cu,两极反应速率相等,溶液中其他离子不发生反应,因而溶液浓度保持不变。
答案:
(1)A BC
(2)负 氧化 Zn-2e-===Zn2+ 正 还原 Cu2++2e-===Cu Zn+Cu2+===Cu+Zn2+
(3)阴 还原 Cu2++2e-===Cu 阳 氧化 2Cl--2e-===Cl2↑ CuCl2
Cu+Cl2↑
(4)阴 还原 Cu2++2e-===Cu 阳 氧化 Cu-2e-===Cu2+ 不变
14.(10分)25℃时,用石墨电极电解2.0L0.5mol·L-1CuSO4溶液。
5min后,在一个石墨电极上有6.4gCu生成。
试回答下列问题:
(1)发生氧化反应的是________极,电极反应为__________________________________。
(2)若电解后溶液的体积不变,则电解后溶液的pH为________。
(3)若将溶液恢复到与电解前一样,则需加入________mol的________。
(4)若用等质量的两块铜片代替石墨作电极,电解后两铜片的质量相差________g,电解液的pH________(填“变小”、“变大”或“不变”)。
14.解析:
(1)n(CuSO4)=2.0L×0.5mol·L-1=1.0mol,而在阴极析出的Cu的物质的量为
=0.1mol,故CuSO4未完全电解,阳极发生氧化反应,电极反应为4OH--4e-===2H2O+O2↑。
(2)总反应:
2CuSO4 + 2H2O
2Cu + O2↑ + 2H2SO4
22212
0.1mol0.1mol0.1mol0.05mol0.1mol
所以电解后c(H+)=
=0.1mol·L-1。
故pH=-lg0.1=1。
(3)电解后生成的0.1molCu和0.05molO2脱离该体系,即相当于0.1molCuO,因此若将溶液复原,则应加入0.1molCuO。
(4)此时为电镀池,阳极反应为Cu-2e-===Cu2+,阴极反应为Cu2++2e-===Cu,因此若阴极上析出6.4g铜,则阳极溶解6.4g铜,电解后两铜片质量差为6.4g+6.4g=12.8g,而电解液的pH不变。
答案:
(1)阳 4OH--4e-===2H2O+O2↑
(2)1 (3)0.1 CuO (4)12.8 不变
15.(12分)下图所示装置为相互串联的甲、乙两电解池。
试回答下列问题:
(1)甲池若为用电解原理精炼铜的装置,A是________极,材料是________,电极反应为____________________;B是________极,材料是________,主要电极反应为________________;电解质溶液为________。
(2)乙池中若滴入少量酚酞溶液,电解一段时间后Fe极附近呈________色。
(3)若甲池中阴极增重12.8g,则乙池中阳极放出的气体在标准状况下的体积为________。
若此时乙池剩余液体为400mL,则电解后得到碱液的物质的量浓度为________,pH为________。
15.解析:
(1)甲为电解精炼铜的装置,A是阴极,材料为纯铜,电极反应为Cu2++2e-===Cu;B是阳极,材料是粗铜,主要电极反应为Cu-2e-===Cu2+,电解质溶液为CuSO4溶液或CuCl2溶液。
(2)乙池为电解NaCl溶液的装置,其中铁作阴极,H+放电,相当于生成了OH-,使酚酞溶液变红色。
(3)若甲池阴极增重12.8g,即生成了0.2mol纯铜,转移了0.4mol电子,根据串联电路中转移电子数相等,由乙池中阳极上发生反应2Cl--2e-===Cl2↑知,产生0.2molCl2,标准状况下的体积为4.48L;由阴极上的电极反应2H++2e-===H2↑知,溶液中剩余0.4molOH-,若乙池中剩余液体为400mL,则电解后得到OH-的物质的量浓度为1.0mol/L,pH为14。
答案:
(1)阴 纯铜 Cu2++2e-===Cu 阳 粗铜
Cu-2e-===Cu2+ CuSO4溶液(其他合理答案也可)
(2)红 (3)4.48L 1.0mol/L 14
16.(14分)
(1)根据下图回答下列问题:
①打开K2,闭合K1。
A极可观察到的现象是________;B极的电极反应为_______________________________。
②打开K1,闭合K2。
A极可观察到的现象是________;B极的电极反应为_____________________________________。
(2)根据下图回答下列问题:
③将较纯净的CuSO4溶液放入如图所示的装置中进行电解,石墨电极上的电极反应为________,电解反应的离子方程式为______________________________________________。
④实验完成后,铜电极增重ag,石墨电极产生气体的体积为________L(标准状况)。
16.解析:
(1)①此时为原电池,A极(锌)为负极,不断溶解,B极为正极,电极反应为Cu2++2e-===Cu。
②此时为电解池,A极为阴极,电极反应为Cu2++2e-===Cu,故A极上镀上了一层红色的铜,B极为阳极,电极反应为Cu-2e-===Cu2+。
(2)③此时为惰性电极电解CuSO4溶液,石墨电极上的电极反应为4OH--4e-===2H2O+O2↑,总反应的离子方程式为2Cu2++2H2O
2Cu+O2↑+4H+。
④V(O2)=
×
×22.4L/mol=
L=
L。
答案:
(1)①锌不断溶解 Cu2++2e-===Cu
②A极上镀上了一层红色的铜 Cu-2e-===Cu2+
(2)③4OH--4e-===2H2O+O2↑
2Cu2++2H2O
2Cu+O2↑+4H+ ④
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