学年人教版选修4第四章第三节 电解池第1课时作业.docx
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学年人教版选修4第四章第三节电解池第1课时作业
[A篇 对点强化训练]
知识点一 电解原理和电解池组成
1.下列关于电解池的叙述中不正确的是( )
A.与电源正极相连的是电解池的阴极
B.与电源负极相连的是电解池的阴极
C.在电解池的阳极发生氧化反应
D.电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极
答案 A
解析 阳极与电源的正极相连,阴极与电源的负极相连;阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应。
电子流向:
负极→阴极;阳极→正极。
2.利用如图装置电解硫酸铜溶液,下列说法正确的是( )
A.b电极上发生氧化反应
B.该装置能将化学能转变成电能
C.电解质溶液中Cu2+从b电极向a电极迁移
D.若a为铜,则a的电极反应式为Cu-2e-===Cu2+
答案 D
解析 b与电源负极相连,b为阴极,阴极上发生还原反应,A项错误;该装置是电解池,将电能转化为化学能,B项错误;电解池中,阳离子(Cu2+)向阴极(b极)移动,C项错误;a为阳极,若a为Cu,属于活性电极,则阳极反应为Cu-2e-===Cu2+,D项正确。
3.如图中两烧杯盛有相同电解质溶液,X、Y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加。
b极板处有无色无味气体放出,符合这一情况的是( )
a电极
b电极
X电极
溶液
A
锌
石墨
负极
CuSO4
B
石墨
石墨
正极
NaOH
C
银
铁
负极
AgNO3
D
石墨
铜
正极
NaNO3
答案 A
解析 由通电后a、b两极的现象知,X为负极,Y为正极,故B、D错误;b为阳极,A项中的阳极反应:
2H2O-4e-===4H++O2↑,C项中的阳极发生反应:
Fe-2e-===Fe2+,结合b极处有无色无味气体放出,则A正确,C错误。
4.按A图装置进行实验,若图B的x轴表示流入电极的电子的量,则y轴不可能表示的是( )
A.c(Ag+)B.c(NO
)
C.溶液的pHD.银棒的质量
答案 D
解析 A中银是阳极,通电后失去电子生成Ag+进入溶液,Ag+在阴极上得到电子析出Ag,溶液中c(Ag+)、c(NO
)保持不变,溶液的体积不变,故pH不变。
5.如图所示,将两烧杯中电极用导线相连,四个电极分别为Mg、Al、Pt、C。
当闭合开关S后,以下表述正确的是( )
A.电流表指针不发生偏转
B.Al、Pt两极有H2产生
C.甲池pH减小,乙池pH不变
D.Mg、C两极生成的气体在一定条件下可以恰好完全反应
答案 D
解析 闭合开关S后,左侧构成原电池,在碱性环境中,Al作负极,电极反应为Al-3e-+4OH-===AlO
+2H2O,Mg作正极,产生氢气;右侧构成电解池,Pt作阴极,C作阳极,电解氢氧化钠溶液相当于电解水,Pt极产生氢气,C极产生氧气,综合分析知D正确。
知识点二 惰性电极电解电解质溶液
6.如图所示装置中,a、b都是惰性电极,通电一段时间后,b极附近溶液呈蓝色。
下列说法中不正确的是( )
A.x是正极,y是负极
B.a极产生氢气,b极生成I2
C.a极和Pt电极都有气泡产生
D.U形管中溶液的碱性增强
答案 A
解析 淀粉遇碘变蓝→b极生成I2,即确定b极发生反应2I--2e-===I2,则b极是阳极,x是负极,y是正极,a极H+放电,发生反应2H++2e-===H2↑,产生氢气,U形管中总反应式为2KI+2H2O
2KOH+H2↑+I2,溶液的碱性增强,故A错误,B、D正确;石墨为阴极,铂为阳极,电极反应分别是Cu2++2e-===Cu,2H2O-4e-===4H++O2↑,C正确。
7.在如图装置中,若通电一段时间后乙装置左侧电极质量增加,则下列说法正确的是( )
A.当甲装置中共产生标准状况下4.48L气体时,Cu电极上质量增加43.2g
B.电解过程中装置丙的pH无变化
C.向甲中加入适量的盐酸,可使溶液恢复到电解前的状态
D.乙中左侧发生氧化反应,右侧发生还原反应
答案 B
解析 由装置甲发生的反应可得两电极产生的气体体积相等,所以产生氢气2.24L,转移电子0.2mol,则铜电极上生成Ag0.2mol,质量为21.6g,A错误;装置丙阴极析出银单质,阳极上的银失去电子变成银离子,理论上溶液的物质的量浓度不变,pH保持不变,B正确;装置甲中开始的反应为2KCl+2H2O
2KOH+H2↑+Cl2↑,因此要使溶液恢复可通入适量HCl气体,加入盐酸相当于加入了水,C错误;乙中左侧发生还原反应,右侧发生氧化反应,D错误。
8.将0.2molAgNO3、0.4molCu(NO3)2、0.6molKCl溶于水,配成100mL溶液,用惰性电极电解一段时间后,某一电极上析出了0.3molCu,此时在另一电极上产生的气体体积(标准状况)为( )
A.7.84LB.6.72LC.5.6LD.4.48L
答案 C
解析 混合后Ag+先与Cl-作用形成AgCl沉淀(此时溶液中还剩Cl-0.4mol,当有0.3molCu生成时,电路中共转移0.6mole-,此时阳极上先生成0.2molCl2,然后是OH-放电生成0.05molO2,即阳极共生成0.25mol气体,其在标况下的体积为5.6L。
9.用惰性电极电解下列溶液一段时间后再加入一定量的某种纯净物(方括号内物质),能使溶液恢复到原来的成分和浓度的是( )
A.AgNO3[AgNO3]B.NaOH[H2O]
C.KCl[KCl]D.CuSO4[Cu(OH)2]
答案 B
解析 A项4AgNO3+2H2O
4Ag+O2↑+4HNO3脱离反应体系的物质是4Ag+O2,相当于2Ag2O,所以加入适量Ag2O才能复原;B项2H2O
2H2↑+O2↑脱离反应体系的是2H2+O2,相当于2H2O,加入适量水可以复原;C项2KCl+2H2O
2KOH+H2↑+Cl2↑脱离反应体系的是H2+Cl2,相当于2HCl,通入适量HCl气体才能复原;D项2CuSO4+2H2O
2H2SO4+2Cu+O2↑脱离反应体系的是2Cu+O2,相当于2CuO,加入适量CuO可以复原。
[B篇 综合提升训练]
10.如图所示的电解池Ⅰ和Ⅱ中,a、b、c和d均为Pt电极。
电解过程中,电极b和d上没有气体逸出,但质量均增大,且增重b 符合上述实验结果的盐溶液是( ) 选项 X Y A MgSO4 CuSO4 B AgNO3 Pb(NO3)2 C FeSO4 Al2(SO4)3 D CuSO4 AgNO3 答案 D 解析 题意表明b、d没有气体逸出,所电解的盐溶液中的金属元素应该在金属活动性顺序中H以后,只有D符合题意。 11.某小组为研究电化学原理,设计右图装置,下列叙述不正确的是( ) A.a和b不连接时,铁片上会有金属铜析出 B.a和b用导线连接时,铜片上发生的反应为Cu2++2e-===Cu C.无论a和b是否连接,铁片均会溶解,溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色 D.a和b分别连接直流电源正、负极,电压足够大时,Cu2+向铜电极移动 答案 D 解析 a和b不连接时,铁片与Cu2+直接发生置换反应,有金属铜析出,A项正确;a和b用导线连接时,该装置形成原电池,铜片作正极,铁片作负极失去电子形成Fe2+,因此无论a和b是否连接,铁片均会溶解,溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色,所以B、C两项正确;若a和b分别连接直流电源正、负极,a作阳极,铜片失去电子生成Cu2+,Cu2+向铁电极移动。 12.如图,石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2CaO作电解质。 图示装置工作时,生成的金属钙能还原二氧化钛制备金属钛。 下列说法不正确的是( ) A.阳极反应式为C+2O2--4e-===CO2↑ B.由TiO2制得1mol金属Ti,理论上外电路转移4mol电子 C.制备金属钛前后,装置中CaO的量不变 D.TiO2在阴极放电 答案 D 解析 阳极上电极反应为C+2O2--4e-===CO2↑,阴极为2Ca2++4e-===2Ca,故A项正确,D项错误;TiO2中Ti为+4价,制得Ti为0价,故制得1mol金属Ti,理论上外电路转移4mol电子,B项正确;制备Ti时在电解槽中发生如下反应2CaO===2Ca+O2↑,2Ca+TiO2 Ti+2CaO,可得CaO质量不变,C项正确。 13.利用反应: 2Ag+(aq)+Fe(s)===Fe2+(aq)+2Ag(s)设计原电池并用它做电源进行电解的装置如图所示。 NaCl溶液的体积为200mL,且反应前后溶液体积的变化忽略不计。 下列有关叙述正确的是( ) A.A极发生氧化反应,C电极反应式为Cu2++2e-===Cu B.当析出Ag21.6g时,NaCl溶液的pH=13 C.电极A应该用Fe做材料,B是AgNO3溶液,电极C周围溶液变红 D.银电极变粗,为电源的正极,A电极反应式为Fe-3e-===Fe3+ 答案 C 解析 由题意知: A电极是Fe,B是AgNO3溶液,Fe是负极,Ag是正极,所以Cu电极是电解池的阳极,石墨电极是阴极。 A项,A电极是负极,发生氧化反应,石墨电极发生还原反应: 2H2O+2e-===H2↑+2OH-,错误;B项,21.6gAg为0.2mol,电路中转移0.2mol电子,则C电极共有0.2mol电子流过,即n(OH-)=0.2mol,但因为Cu做阳极,所以阳极反应式: Cu-2e-===Cu2+,Cu2+与OH-结合生成Cu(OH)2蓝色沉淀,溶液pH小于13,错误;D项,A电极Fe失去电子生成Fe2+,错误。 14.如图是两种溶液进行电解的装置。 电极A是由金属M制成的,M的硝酸盐的化学式为M(NO3)2,B、C、D都是铂电极,P、Q是电池的两极,电路接通后,试回答下列问题: (1)电极B上金属M沉淀出来: 电极反应为_________________,同时电极C产生________,电极反应为______________________,电极D产生________,电极反应为________________________。 (2)电池中P是________极,Q是________极。 (3)A极上电极反应为________________________。 答案 (1)M2++2e-===M 氧气 4OH--4e-===2H2O+O2↑ 氢气 2H++2e-===H2↑ (2)正 负 (3)M-2e-===M2+ 解析 电极B上金属M沉淀出来说明B是阴极,A是阳极,而乙池中电极C是阳极,D是阴极;对应的电极P是正极,电极Q是负极;而乙中的电解质溶液为硫酸钠溶液,所以在C电极上有氧气产生,D电极上有氢气产生。 15.如下图所示装置中,甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100g5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100g10.00%的K2SO4溶液,电极均为石墨电极。 (1)接通电源,经过一段时间后,测得丙中K2SO4浓度为10.47%,乙中c电极质量增加,据此回答问题: ①电源的N端为________极; ②电极b上发生的电极反应为__________________________; ③电极b上生成的气体在标准状态下的体积: ____________; ④电极c的质量变化是________g。 (2)如果电解过程中铜全部析出,此时电解能否继续进行? ________,为什么? ______________________________________。 答案 (1)①正②4OH--4e-===2H2O+O2↑ ③2.8L ④16 (2)能继续进行 因为CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液,反应也就变为水的电解反应 解析 (1)①乙中c电极质量增加,则c处发生的反应为Cu2++2e-===Cu,即c为阴极,由此可推出b为阳极,a为阴极,M为负极,N为正极。 丙中为K2SO4溶液,相当于电解水,设电解的水的质量为x,由电解前后溶质质量相等有100g×10.00%=(100g-x)×10.47%,得x≈4.5g,故为0.25mol,整个反应中转移0.5mol电子,而整个电路是串联的,故每个烧杯中的电极上转移电子数是相等的。 ②甲中相当于电解H2O,阳极b处为阴离子OH-放电,即4OH--4e-===2H2O+O2↑。 ③转移0.5mol电子,则生成O2的物质的量为0.5mol÷4=0.125mol,标准状况下的体积为0.125mol×22.4L·mol-1=2.8L。 ④Cu2++2e-===Cu,转移0.5mol电子,则生成m(Cu)= ×64g·mol-1=16g。
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