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2021-2022学年新教材高中化学 第1章 化学反应与能量转化 3.1 电解的原理课时评价(含解析)鲁科版选择性必修1.doc

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资源描述

1、电解的原理【基础通关】(40分钟70分)一、选择题(本题包括8小题,每小题5分,共40分)1(2021榆林高二检测)如图所示装置中,属于电解池的是()【解析】选C。构成电解池时要有与外接直流电源相连的电极,A、B错误;电极插入电解质溶液或熔融的电解质中,且要形成闭合回路,C正确。2(2021大连高二检测)下面列出了电解不同物质的电极反应式,其中错误的是()A用石墨电极电解饱和食盐水,阴极:Nae=NaB用铜电极电解CuSO4溶液,阳极:Cu2e=Cu2C用石墨电极电解熔融NaCl,阴极:Nae=NaD用石墨电极电解NaOH溶液,阳极:4OH4e=2H2OO2【解析】选A。食盐水中存在Na和H两

2、种阳离子,根据放电顺序,阴极H放电,电极反应式为2H2e=H2。3(双选)有关甲、乙、丙、丁四个图示的叙述正确的是()A甲中正极反应式为2H2e=H2B乙中阳极反应式为Age=AgC丙中H向碳棒方向移动D丁中电解开始时阳极产生黄绿色气体【解析】选A、C。由图知,甲、丙为原电池,甲中Zn为负极,负极反应式为Zn2e=Zn2,Ag为正极,电极反应为2H2e=H2,A对;丙中Fe为负极,C为正极,H向正极移动,C对;乙、丁为电解池,乙中Ag作阳极,本身失电子,B错;丁中放电顺序:ICl,开始时产生I2,D错。4.(2021开封高二检测)如图是电解CuCl2溶液的装置,其中c、d为石墨电极,则下列有关

3、判断正确的是()Aa为负极,b为正极Ba为阳极,b为阴极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【解析】选C。电流从电源的正极流出,故a为电源的正极,b为负极;与电源正极相连的c为阳极,与电源负极相连的d为阴极。在电解过程中,因为Cu2是阳离子,移向阴极d,在阴极放电析出Cu,所以d电极质量增加;Cl是阴离子,移向阳极c,在阳极放电析出Cl2,导致溶液中氯离子浓度降低。5(2021兰州高二检测)pHa的某电解质溶液中,插入两支惰性电极,通直流电一段时间后,溶液的pHa,则该电解质可能是()ANaOHBH2SO4CAgNO3 DNa2SO4【解析】选A。依题意,要求在电解过程中溶

4、液pH增大,电解NaOH溶液、稀硫酸、Na2SO4溶液实质上是电解水,溶液的pH依次是增大、减小、不变;电解AgNO3溶液有HNO3生成,pH减小。反应方程式为4AgNO32H2O4Ag4HNO3O2,所以A选项正确。【加固训练】用铂作电极电解某种溶液,通电一段时间,溶液的pH变小,并且在阳极得到0.56 L气体,阴极得到1.12 L气体(两种气体均在相同条件下测定)。由此可知溶液可能是()A稀盐酸BKNO3溶液CCuSO4溶液 D稀硫酸【解析】选D。阳极与阴极产生的气体体积之比为,相当于电解水,pH变小说明电解了含氧酸的水溶液。6(2021南京高二检测)如图所示,a、b、c、d均为石墨电极,

5、通电进行电解,下列说法正确的是()A.电路中电子流向:负极dcba正极Ba、c两极产生气体的物质的量相等CSO向b电极移动,Cl向c电极移动D通电后乙烧杯滴入酚酞溶液d极会变红【解析】选D。电子只能在外电路中移动,故A错误;a极产生O2,c极产生Cl2,根据电子守恒O22Cl24e,O2和Cl2的物质的量之比为12,故B错误;阴离子向阳极移动,a和c是阳极,所以SO向a电极移动,Cl向c电极移动,故C错误;d极是阴极,电极反应式可表示为2H2O2e=H22OH,所以滴入酚酞溶液d极会变红,故D正确。【互动探究】(1)写出a、b、c、d电极的电极反应式和总反应的离子方程式。提示:甲烧杯中a电极:

6、4OH4e=O22H2O,b电极:Cu22e=Cu,总反应2Cu22H2O2CuO24H;乙烧杯中c电极:2Cl2e=Cl2,d电极:2H2eH2,总反应2Cl2H2OCl2H22OH。(2)一段时间内(烧杯中的溶液是足量的),甲烧杯中产生的气体在标准状况下的体积为2.24 L,则乙烧杯中产生的气体在标准状况下的体积为多少?提示:甲烧杯中产生的气体为O2,电极反应式为4OH4eO22H2O,故产生标准状况下2.24 L气体时电路中通过的电子为0.4 mol,乙烧杯中产生的气体为H2和Cl2,电极反应式分别为2H2eH2、2Cl2eCl2,故产生的气体体积为(0.2 mol0.2 mol)22.

7、4 Lmol18.96 L。7(双选)若某装置中发生如下的反应:Cu2H=Cu2H2,关于该装置的说法不正确的是()A该装置一定为原电池B该装置一定为电解池C金属铜为电解池的阳极D电解质溶液可能是硝酸溶液【解析】选A、D。由于铜与H在常温下不会自发反应产生H2,若反应则只能是外加条件,如电解;所以,该装置一定为电解池,且金属铜必为电解池的阳极。而若电解质溶液是硝酸溶液时,则铜会与硝酸自发反应产生NOx,而非产生H2。【加固训练】1(2021南京高二检测)用如图所示装置除去含CN、Cl废水中的CN时,控制溶液pH为910,阳极产生的ClO将CN氧化为两种无污染的气体。下列说法不正确的是()A用石

8、墨作阳极,铁作阴极B阳极的电极反应式:Cl2OH2e=ClOH2OC阴极的电极反应式:2H2O2e=H22OHD除去CN的反应:2CN5ClO2H=N22CO25ClH2O【解析】选D。A选项石墨作阳极,为惰性电极,由溶液中的Cl放电,电极反应式:Cl2OH2e=ClOH2O,铁作阴极,在碱性环境下发生2H2O2e=H22OH,故A、B、C正确;D选项pH为910的碱性溶液不可能是H参加反应,离子反应应为2CN5ClOH2O=N22CO25Cl2OH。2.(双选)铝是一种重要的金属材料,由于其在空气中天然形成一层氧化膜而具有抗腐蚀性,但是这层氧化膜耐磨性和抗蚀性不够强而导致其耐腐蚀性减弱,因此

9、需控制一定的条件,在铝表面生成坚硬的氧化膜,其中电化学氧化法是一种常用的方法,其装置如图所示。下列有关叙述正确的是()A阴极上有金属铝生成B电极A为石墨,电极B为金属铝CH在电极B上放电,有氢气生成D阳极的电极反应式为2Al3H2O6e=Al2O36H【解析】选C、D。阴极反应为2H2e=H2,故A错误,C正确;电极A为Al,故B错误;阳极反应为2Al3H2O6e=Al2O36H,故D正确。8(双选)如图所示为直流电源,为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞溶液的滤纸,为电镀槽。接通电路后发现上的c点显红色。为实现铁上镀锌,接通后,使c、d两点短路。下列叙述不正确的是()Aa为直流电源的负极Bc极发生的反

10、应为2H2e=H2Cf极为锌板De极发生氧化反应【解析】选A、C。c点显红色说明该处有OH生成,则c点同时有氢气生成,发生还原反应,连接电源的负极,因此b为负极,a为正极,由此可知A项错误,B项正确;铁上镀锌,则铁为阴极,连接电源负极,故f极为铁板,锌为阳极,故e极为锌板,发生氧化反应,由此可知C项错误、D项正确。二、非选择题(本题包括2小题,共30分)9(15分)(2021济南高二检测)如图所示,四支电极均为铂电极,供选择的四组电解质溶液如下表:组ABCD甲槽NaOH溶液AgNO3溶液H2SO4溶液NaCl溶液乙槽CuSO4溶液CuCl2溶液AgNO3溶液AgNO3溶液要满足的条件是工作一段

11、时间后,甲槽电解液pH上升,而乙槽电解液pH下降;b、c两极放电离子的物质的量相等。则:(1)应选用的电解液是_组。(2)甲槽的电解方程式为_;乙槽的电解方程式为_。【解析】根据电解规律,电解后电解液的pH升高的有NaOH溶液和NaCl溶液;pH降低的有CuSO4溶液、AgNO3溶液和H2SO4溶液;pH基本不变的有CuCl2溶液。由条件排除B、C。又因为甲、乙两池是串联的,故b为阳极、c为阴极,A、D组电解液的电极反应分别为A组b极:4OH4e=O22H2Oc极:2Cu24e=2CuD组b极:2Cl2e=Cl2c极:2Ag2e=2Ag由条件排除A。答案:(1)D(2)2NaCl2H2O2Na

12、OHCl2H24AgNO32H2O4AgO24HNO310(15分)(2021济宁高二检测)用石墨作电极电解1 L 0.1 molL1的CuSO4溶液(假定电解前后溶液体积不变)。(1)电路中通过0.1 mol电子时,溶液的c(H)为_,欲恢复电解前状态应加入CuO的质量是_ g。 (2)当电路中通过0.3 mol电子时,欲恢复电解前状态,可加入下列的_。 aCu bCuOcCu(OH)2 dCu2(OH)2CO3(3)用惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液,实验装置如图甲。电解过程中的实验数据如图乙,横坐标表示电解过程中转移电子的物质的量,纵坐标表示电解过程中产生气体的总体积(标准状况)。则下列说

13、法不正确的是_。 A电解过程中,a电极表面先有红色物质析出,后有气泡产生Bb电极上发生的反应方程式为4OH4e=2H2OO2C曲线0P段表示O2的体积变化DQ点时溶液中H的物质的量为0.4 mol【解析】(1)n(Cu2)0.1 mol,当电路中n(e)0.2 mol时,只有CuSO4溶液被电解,由CuSO42e2HCuCuO,电路中通过0.1 mol电子时,生成H为0.1 mol,c(H)0.1 molL1,应加入CuO 0.05 mol,即4 g才能恢复原状态。(2)当通过0.3 mol e时,有0.1 mol e来自电解水,被电解的水为0.05 mol,需加入0.1 mol CuO与0.

14、05 mol H2O,此时n(Cu)n(H)11,应加入Cu2(OH)2CO3。(3)由电流方向可知,b电极为阳极,a电极为阴极,电解过程中,a电极表面先是Cu2放电,后为H放电,即先有红色物质析出,后有气泡产生,A正确;b电极上发生的反应方程式为4OH4e=2H2OO2,B正确;曲线0P段是阴极产生铜,阳极产生O2,曲线PQ段是阴极产生H2,阳极产生O2,C正确;0P段产生1.12 L(标准状况)O2,转移电子0.2 mol,消耗0.2 mol OH,积累0.2 mol H,PQ 段电解水,n(H)不变,D不正确。答案:(1)0.1 molL14(2)d(3)D【能力进阶】(20分钟30分)

15、一、选择题(本题包括2小题,每小题5分,共10分)11(2020全国卷)电致变色器件可智能调控太阳光透过率,从而实现节能。下图是某电致变色器件的示意图。当通电时,Ag注入到无色WO3薄膜中,生成AgxWO3,器件呈现蓝色,对于该变化过程,下列叙述错误的是()A.Ag为阳极BAg由银电极向变色层迁移CW元素的化合价升高D总反应为:WO3xAg=AgxWO3【解析】选C。由外加电源可知该装置为电解装置。由“通电时,Ag注入到无色WO3薄膜中,生成AgxWO3”可知,Ag为阳极,Ag由银电极向变色层(阴极)迁移,A、B正确;WO3生成AgxWO3,W的化合价降低x价,C错误;阳极电极反应式为xAgx

16、e=xAg,阴极电极反应式为WO3xexAg=AgxWO3,两极电极反应式相加得总反应式为WO3xAg=AgxWO3。12(2020山东等级考)采用惰性电极,以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如下图所示。忽略温度变化的影响,下列说法错误的是()A阳极反应为2H2O4e=4HO2B电解一段时间后,阳极室的pH未变C电解过程中,H由a极区向b极区迁移D电解一段时间后,a极生成的O2与b极反应的O2等量【解析】选D。a极析出氧气,氧元素的化合价升高,作电解池的阳极,b极通入氧气,生成过氧化氢,氧元素的化合价降低,被还原,作电解池的阴极。a极是阳极,属于放氧生酸性型的电解,所以阳极的反应

17、式是2H2O4e=4HO2,故A正确;电解时阳极产生氢离子,氢离子是阳离子,通过质子交换膜移向阴极,所以电解一段时间后,阳极室的pH不变,故B正确;电解过程中,阳离子移向阴极,H由a极区向b极区迁移,C正确;电解时,阳极的反应为2H2O4e=4HO2,阴极的反应为O22e2H=H2O2,总反应为O22H2O=2H2O2,要消耗氧气,即是a极生成的氧气小于b极消耗的氧气,故D错误。二、非选择题(本题包括1小题,共20分)13甲醇又称“木醇”或“木精”。是无色有酒精气味易挥发的液体。用于制造甲醛和农药等,并用作有机物的萃取剂和酒精的变性剂等。如图是一个电化学过程的示意图。已知甲池的总反应式为2CH

18、3OH3O24KOH2K2CO36H2O(1)请回答图中甲、乙两池的名称:甲池是_装置,乙池是_装置。(2)请回答下列电极的名称:通入CH3OH的电极名称是_,B(石墨)电极的名称是_。(3)写出下列电极反应式:通入O2电极:_;A(Fe)电极:_。(4)乙池中反应的化学方程式为_。【解析】根据题意,甲池是一个燃料电池,则乙池为电解池,在甲池中CH3OH发生氧化反应,为原电池的负极,O2发生还原反应,为原电池的正极,A与CH3OH极相连,为电解池的阴极,B为阳极,电极反应式为甲池:负极:2CH3OH12e16OH=2CO12H2O,正极:3O212e6H2O=12OH乙池:阳极:4OH4e=2H2OO2,阴极:4Ag4e=4Ag总反应:4AgNO32H2O4AgO24HNO3。答案:(1)原电池电解池(2)负极阳极(3)O24e2H2O=4OH4Ag4e=4Ag(4)4AgNO32H2O4AgO24HNO3- 10 -

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