高效攻略逐个击破高中化学《431电解原理》章节验收题 新人教版选修4.docx
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高效攻略逐个击破高中化学《431电解原理》章节验收题 新人教版选修4.docx
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高效攻略逐个击破高中化学《431电解原理》章节验收题新人教版选修4
4-3-1电解原理
一、选择题
1.用石墨作电极,分解电解下列各物质的溶液:
①CuCl2 ②CuSO4 ③NaBr ④NaNO3 ⑤盐酸 ⑥H2SO4
⑦KOH。
其中只有水被电解的有( )
A.①②⑤B.③④⑥⑦
C.④⑥⑦D.③⑤⑥⑦
答案:
C
点拨:
只有水被电解即是在阴极上H+放电(溶液中阳离子是较活泼的金属离子),同时在阳极上OH-放电(溶液中含有含氧酸根离子或F-)。
2.(2012·试题调研)用石墨做电极电解CuCl2溶液,下列说法正确的是( )
A.在阳极上析出金属铜
B.在阴极上析出金属铜
C.在阴极上产生有刺激性气味的气体
D.阳极上发生还原反应
答案:
B
点拨:
根据电解原理,阳极发生氧化反应:
2Cl--2e-===Cl2↑,阴极发生还原反应:
Cu2++2e-===Cu。
因此阳极上产生有刺激性气味的气体——氯气,在阴极上析出铜。
故B项正确。
3.下列叙述正确的是( )
①电解池是将化学能转变成电能的装置
②原电池是将电能转变成化学能的装置
③金属和石墨导电均为物理变化,电解质溶液导电是化学变化
④电解池两个电极材料可以相同
A.①②③④B.③④
C.②③④D.③
答案:
B
点拨:
电解质溶液导电发生了氧化还原反应,是化学变化;金属导电仅是电子的定向移动,是物理变化。
电解池的两极只要能导电即可。
4.如图所示的装置能够组成电解池的是( )
答案:
D
点拨:
电解池要有外接电源,形成闭合回路。
5.如下图所示是电解CuCl2溶液的装置,其中c、d为石墨电极,则下列有关判断中正确的是( )
A.c为正极,d为负极
B.阳极的电极反应式:
Cu2++2e-===Cu
C.电解过程中,d电极质量增加
D.电解过程中,氯离子浓度不变
答案:
C
点拨:
根据电流方向判断出a是电源正极,c为阳极,2Cl--2e-===Cl2↑;b是电源负极,d为阴极,Cu2++2e-===Cu。
A、B、D错误。
6.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物质(括号内物质),能够使溶液恢复到原来的成分和浓度的是( )
A.AgNO3(AgNO3)B.NaOH(NaOH)
C.KCl(KCl)D.CuSO4(CuO)
答案:
D
点拨:
对于选项A,4AgNO3+2H2O
4Ag↓+O2↑+4HNO3,脱离反应体系的物质是“Ag和O2”,所以应当加入适量Ag2O才能复原;B项,实质是电解水,应加水;C项,2KCl+2H2O
2KOH+H2↑+Cl2↑,应通入适量HCl气体。
7.同温、同压下,用惰性电极在U形管中电解下列物质的水溶液,消耗相同的电量,生成气体体积量大的是( )
A.饱和食盐水B.CuCl2溶液
C.CuSO4溶液D.NaOH溶液
答案:
A
点拨:
电解饱和食盐水,两极分别产生氢气和氯气,假设转移2mol电子,生成氢气和氯气各1mol,共2mol;而电解CuCl2溶液产生的气体只有氯气,转移2mol电子,生成氯气1mol;电解CuSO4溶液,产生的气体只有氧气,转移2mol电子,生成氧气0.5mol;电解NaOH溶液,两极分别产生氢气和氧气,转移2mol电子,生成氢气1mol、氧气0.5mol,共1.5mol。
8.(2012·试题调研)如图所示,X、Y分别是直流电源的两极,通电后发现a极极板质量增加,b极极板处有无色无味的气体放出,符合这一情况的是( )
a极板
b极板
X电极
Z溶液
A
锌
石墨
负极
CuSO4
B
石墨
石墨
负极
NaOH
C
银
铁
正极
AgNO3
D
铜
石墨
负极
CuCl2
答案:
A
点拨:
本题突破口是“a极极板质量增加”,据此判断a极一定是阴极,则b极一定是阳极。
A是惰性阳极电解CuSO4,符合题意;B的实质是电解水,两极都产生气体,不符合题意;C的阳极是铁,是活性电极,不符合题意;D的阳极生成氯气,是有刺激性气味的气体,不符合题意。
9.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
点拨:
电解稀硫酸,实质是电解水,因溶剂减少,H2SO4浓度将增大,故溶液的pH变小;电解稀氢氧化钠溶液,虽然OH-在阳极放电,但H+同时也在阴极放电,其实质同样是电解水,溶液的浓度将变大,故溶液的pH变天;电解Na2SO4溶液,其实质也是电解水,在阴、阳极上分别析出H2、O2,两者的物质的量之比为2:
1,而非1:
2;电解CuCl2溶液,在阴、阳两极上分别析出Cu和Cl2,两者的物质的量之比为1:
1。
10.用如图所示的装置进行实验,反应一段时间后断开K,向烧杯中加入0.1molCuO后CuSO4溶液恰好恢复到反应前的浓度和pH。
下列说法中不正确的是( )
A.铜棒为正极,其电极反应式为2H++2e-===H2↑
B.烧杯右侧碳棒为阴极,其电极表面有红色物质析出
C.反应中消耗锌的质量为13g
D.导线中通过电子的物质的量为0.1mol
答案:
D
点拨:
图中左侧装置为原电池,铜棒为正极,其电极反应式为2H++2e-===H2↑,锌为负极;右侧装置为电解池,右侧碳棒为阴极,电极反应式Cu2++2e-===Cu,该极析出0.1molCu时,向烧杯中加入0.1molCuO后CuSO4溶液恰好恢复到反应前的浓度和pH,电路中通过的电子为0.2mol。
则Zn-2e-===Zn2+,锌溶解6.5g。
二、非选择题
11.(2012·经典习题选萃)如下图所示,常温下电解5min后,铜电极质量增加2.16g。
试回答:
(1)电源电极X名称为________(填“正极”或“负极”)。
(2)电解池B中阳极的电极反应式是________。
(3)若A中KCl溶液的体积是200mL,电解后溶液的pH=________(忽略电解前后溶液体积的变化)。
若要使电解后的溶液恢复到与电解前完全相同,应加入________。
答案:
(1)负极
(2)Ag-e-===Ag+
(3)13 氯化氢
点拨:
铜电极质量增加,铜电极为阴极,X即为负极;则电解池B中银为阳极,电极反应式是Ag-e-===Ag+;析出2.16g银,电路中通过的电子为0.02mol;A中阴极电极反应式为2H++2e-===H2↑,通过的电子为0.02mol,则生成0.02mol氢氧根离子,氢氧根离子浓度为0.02mol/0.2L=0.1mol/L,pH为13;要使电解后的溶液恢复到电解前完全相同,应通入0.02mol氯化氢。
12.仔细分析如图装置,完成下面的填空。
(1)一段时间后,可能发现的现象是:
甲池,Zn棒逐渐溶解,碳棒上有________产生。
与Zn棒相连的碳棒质量________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)甲池Zn极为________极,电极反应式:
__________________
_____________________________________________________________________________________________________________________
乙池中C1为________极,电极反应式为:
___________________
___________________________________________________________________________________________________________________,
乙池总反应式为:
____________________________________。
答案:
(1)气体(或气泡) 增大
(2)负 Zn-2e-===Zn2+ 阳
2Cl--2e-===Cl2↑ CuCl2
Cu+Cl2↑
点拨:
根据原电池和电解池的形成条件可知,甲是原电池,乙是电解池,甲中Zn作负极,所以乙中与Zn相连的C2是阴极,另一个C1棒是阳极。
13.(2012·试题调研)分别回答下列问题:
(1)从H+、Na+、Cu2+、Cl-、SO
中选出两种离子组成电解质,按下列要求进行电解(使用惰性电极),用电解质的化学式填空:
(只写一种即可)
①电解过程中溶液颜色变浅且水量不变________;
②电解过程中电解质的量不变,水量减少________;
③电解过程中两极析出气体的体积比为11____。
(2)①用惰性电极电解CuSO4溶液,若阴极上有1.6gCu析出,则阳极上产生的气体在标准状况下的体积为________。
②用铂电极电解0.02mol/LCuSO4溶液,直到Cu完全析出,所得溶液中氢离子浓度为________。
(忽略溶液体积的变化)。
答案:
(1)①CuCl2
②H2SO4或Na2SO4 ③HCl或NaCl
(2)①0.28L ②0.04mol/L
点拨:
(1)惰性电极电解电解质溶液的类型有电解水型、电解电解质型,放氢气生碱型和放氧气生酸型。
①水量不变应为电解电解质型,②水量减少,电解质的量不变,则为电解水型,③两极都产生气体,且气体体积比为11,应为放氢气生碱型或电解电解质型。
(2)①2CuSO4+2H2O
2Cu+O2↑+2H2SO4
128g22.4L
1.6gV
128g:
1.6g=22.4L:
V V=0.28L
②由2CuSO4+2H2O
2Cu+O2↑+2H2SO4可知,铜完全析出,生成硫酸的物质的量与电解前硫酸铜的物质的量相等,即c(H2SO4)=c(CuSO4)=0.02mol/L,所以c(H+)=0.04mol/L。
14.从NO
、SO
、H+、Cu2+、Ba2+、Ag+、Cl-等离子中选出适当的离子组成电解质,采用惰性电极对其溶液进行电解。
(1)若两极分别放出H2和O2时,电解质的化学式可能是_____;
(2)若阴极析出金属,阳极放出O2,电解质的化学式可能是________;
(3)若两极分别放出气体,且体积比为11,电解质的化学式可能是________。
答案:
(1)HNO3、H2SO4、Ba(NO3)2、Ba(OH)2中的一种
(2)AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4中的一种
(3)HCl、BaCl2中的一种
点拨:
题中提供的电解质离子是七种,其实还包括OH-,即八种。
这些离子放电的顺序是:
阳极:
Cl->OH->(NO
、SO
)
阴极:
Ag+>Cu2+>H+>Ba2+
(1)两极分别放出H2和O2,即H+和OH-放电,实质是电解H2O,水中的溶质应是起导电作用而又不改变H+和OH-放电的顺序,它可以是HNO3、Cu(NO3)2、Ba(NO3)2、Ba(OH)2中的任意一种,但不是BaSO4。
(2)阴极析出金属,即Ag+或Cu2+放电;阳极放出O2,即OH-放电。
水中的溶质可以是AgNO3、Cu(NO3)、CuSO4中的任意一种,但不是Ag2SO4。
(3)两极都生成气体,且气体体积比为11,则放电的离子应是Cl-和H+。
水中的溶质可以是HCl、BaCl2中的任意一种。
15.由于Fe(OH)2极易被氧化,所以实验室很难用亚铁盐溶液与碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀,应用右图所示的电解实验来探究能否制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀,两电极的材料分别为石墨和铁。
(1)a电极材料应为________,b电极的电极反应式为_______。
(2)电解液d可以是________(填编号)。
A.纯水B.NaOH溶液
C.NaCl溶液D.CuCl2溶液
(3)c为苯,其作用是____________________,在加入苯之前,对d溶液应作何简单处理:
________。
这是为什么?
可否用其他试剂来代替?
__________。
(4)为了在较短时间内看到白色沉淀,可采取的措施是________。
A.改用稀硫酸作电解液
B.适当增大电源的电压
C.适当减小两电极间的距离
D.适当降低电解液的浓度
(5)若d改为Na2SO4溶液,当电解一段时间,看到白色沉淀后,再反接电源,继续电解,除了电极上看到气泡外,另一明显的现象为________。
答案:
(1)Fe 2H++2e-===H2↑
(2)BC
(3)隔开空气,防止生成的Fe(OH)2被氧化成为Fe(OH)3
加热d 以除去其中溶解的O2;可以考虑用汽油、煤油等密度比水溶液小的试剂来代替
(4)BC
(5)白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变成红褐色
点拨:
这是一道实验分析题。
我们可以通过实验现象讨论制备的方法。
(4)要加快电解的速率,可以增大电解液的浓度,但不能用稀硫酸,因为它可溶解氢氧化亚铁,而增大电压和缩小两极板间的距离,均可以使电解的速率加快。
(5)当电解一段时间后将电源反接,则为电解水:
2H2O
2H2↑+O2↑,生成的氧气将氢氧化亚铁氧化为氢氧化铁,现象为白色沉淀迅速变为灰绿色,最终变成红褐色。
16.(2012·经典习题选萃)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列式计算电极b上生成的气体在标准状况下的体积:
______。
④电极c的质量变化是________g。
⑤电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化,简述其原因:
甲溶液______________________________________________;
乙溶液______________________________________________;
丙溶液_______________________________________________。
(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↑
③水减少的质量:
100g×(1-
)=4.5g
生成O2体积:
×
×22.4L·mol-1=2.8L
④16
⑤甲:
碱性增大,因为电解后,水量减少,溶液中NaOH浓度增大
乙:
酸性增大,因为阳极上OH-失电子生成O2,溶液中H+浓度增加
丙:
酸碱性大小没有变化,因为K2SO4是强酸强碱盐,浓度增加不影响溶液的酸碱性
(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
点拨:
(1)c电极质量增加是此题的突破口,说明c处有Cu析出,即c为阴极。
由此可推出b为阳极(OH-失电子)、a为阴极、M为负极、N为正极。
丙中K2SO4浓度的变化,是此题计算的关键。
电解K2SO4溶液相当于电解水,据溶质守恒有:
100×10%=[100-m(水)]×10.47%,得m(水)=4.5g,即电解水0.25mol。
根据电子守恒有如下关系:
2H2O(丙)~4e-~O2(b极)~2Cu(c极)
=
=
解得:
V(O2)=2.8L,m(Cu)=16g。
水的电离与电解
水是一种极弱的电解质。
在水中,水分子能电离出极少量的H+和OH-。
水的电离过程可以表示为:
H2OH++OH-,H+、OH-和H2O处于平衡状态。
当H+和OH-的浓度改变时,该平衡会发生移动。
由于水中H+和OH-的浓度极小,电解水时需要加入强电解质帮助导电。
如果加入的是硫酸钠,电极反应可以表示为:
阴极 4H++4e-―→2H2↑
阳极 4OH-―→O2↑+2H2O+4e-
电解水的总反应为:
2H2O
2H2↑+O2↑
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