-新教材高中化學(xué)課時(shí)檢測(cè)18電解原理含解析新人教版選擇性必修

PAGEPAGE6電解原理1．下列裝置能構(gòu)成電解池的是()解析：選D電解池是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置，必須有外接電源，同時(shí)有閉合電路，A裝置沒(méi)有形成閉合電路，B裝置和C裝置沒(méi)有外接電源，D裝置滿足電解池的結(jié)構(gòu)，故答案為D。2．pH＝a的某電解質(zhì)溶液中，插入兩支惰性電極，通直流電一段時(shí)間后，溶液的pH＞a，則該電解質(zhì)可能是()A．Na2SO4 B．H2SO4C．KCl D．AgNO3解析：選C電解Na2SO4溶液實(shí)質(zhì)就是電解水，水減少，Na2SO4濃度增大，Na2SO4是強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽，溶液顯中性，故A不符合題意；電解硫酸，相當(dāng)于電解水，水減少，c(H＋)增大，酸性增強(qiáng)，pH減小，故B不符合題意；電解氯化鉀，電解質(zhì)和水都參加反應(yīng)，總的化學(xué)方程式：2KCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))Cl2↑＋H2↑＋2KOH，由于生成了氫氧化鉀，堿性增強(qiáng)，溶液pH增大，故C符合題意；電解硝酸銀，陰極反應(yīng)式：Ag＋＋e－=Ag，陽(yáng)極反應(yīng)式：2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，溶液中c(H＋)增大，酸性增強(qiáng)，pH減小，故D不符合題意。3．某同學(xué)為了使反應(yīng)2HCl＋2Ag=2AgCl＋H2↑能進(jìn)行，設(shè)計(jì)了如下所示的四個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，你認(rèn)為可行的方案是()解析：選C由2HCl＋2Ag=2AgCl＋H2↑可知該反應(yīng)不是自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，故只能設(shè)計(jì)成電解池。H元素的化合價(jià)由＋1價(jià)降低到0價(jià)，得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，陰極上的電極反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑，銀元素的化合價(jià)從0價(jià)升高到＋1價(jià)，發(fā)生氧化反應(yīng)，銀作陽(yáng)極，電極反應(yīng)為Ag－e－=Ag＋，鹽酸作電解質(zhì)溶液，形成電解池。4．以石墨為電極，電解KI溶液(其中含有少量酚酞和淀粉)，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．陰極附近溶液呈紅色B．陰極逸出氣體C．陽(yáng)極附近溶液呈藍(lán)色D．溶液的pH變小解析：選D以石墨為電極電解KI溶液，在陽(yáng)極I－放電：2I－－2e－=I2，在陰極H2O放電：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，溶液呈堿性。由于溶液中含有少量的酚酞和淀粉，所以陽(yáng)極附近的溶液會(huì)變藍(lán)(淀粉遇碘變藍(lán))，陰極附近的溶液會(huì)變紅(溶液呈堿性)；由于電解產(chǎn)物有KOH，所以溶液的pH逐漸增大。5．有X、Y、Z、M四種金屬，已知：X可以從Y的鹽溶液中置換出Y；X和Z作原電池電極時(shí)，Z為正極；Y的離子和Z的離子共存于電解液中進(jìn)行電解，Y的離子先放電；M的離子氧化性強(qiáng)于Y的離子。則這些金屬的活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序是()A．X＞Z＞Y＞M B．X＞Y＞Z＞MC．M＞Z＞X＞Y D．X＞Z＞M＞Y解析：選A活潑的金屬可以置換出不活潑的金屬，X可以從Y的鹽溶液中置換出Y，則金屬性是X強(qiáng)于Y；原電池中活潑的金屬作負(fù)極，X和Z作原電池電極時(shí)，Z為正極，則金屬性是X強(qiáng)于Z；金屬性越強(qiáng)，相應(yīng)金屬陽(yáng)離子的氧化性越弱，則根據(jù)Y的離子和Z的離子共存于電解液中，Y的離子先放電可知，Z的金屬性強(qiáng)于Y的；M的離子氧化性強(qiáng)于Y的離子，所以Y的金屬性強(qiáng)于M的，則這四種金屬的活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序是X＞Z＞Y＞M，答案選A。6．現(xiàn)由H2、O2和熔融鹽Na2CO3組成的燃料電池，采用電解法制備N(xiāo)2O5，裝置如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．圖示左裝置是原電池，右裝置是電解池B．石墨電極Ⅰ是負(fù)極，Y是CO2C．與石墨電極Ⅱ相連接的鉑電極發(fā)生：N2O4－2e－＋2NOeq\o\al(－,3)=2N2O5D．右裝置工作時(shí)，H＋可以從左池經(jīng)過(guò)隔膜進(jìn)入右池解析：選C根據(jù)圖示知，左裝置為氫氣、氧氣燃料電池，則右裝置是電解池，故A正確；石墨電極Ⅰ上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，作負(fù)極，負(fù)極上燃料失電子和碳酸根離子反應(yīng)生成二氧化碳和水，電極反應(yīng)式為2H2＋2COeq\o\al(2－,3)－4e－=2CO2＋2H2O，所以Y為CO2，故B正確；與石墨電極Ⅱ相連接的鉑電極發(fā)生：N2O4＋2HNO3－2e－=2N2O5＋2H＋，故C錯(cuò)誤；根據(jù)電極反應(yīng)離子放電順序可知，陰極發(fā)生：2H＋＋2e－=H2↑。則右裝置工作時(shí)，H＋可以從左池經(jīng)過(guò)隔膜進(jìn)入右池，故D正確。7.如圖用石墨作電極的電解池中，放入某足量藍(lán)色溶液500mL進(jìn)行電解，觀察到A電極表面有紅色固體生成，B電極有無(wú)色氣體生成；通電一段時(shí)間后，取出A電極，洗滌、干燥、稱(chēng)量，A電極增重1.6g。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．圖中B電極同電源正極相連B．該藍(lán)色溶液可能是CuSO4或CuCl2溶液C．電解后溶液的酸性增強(qiáng)D．要使電解后溶液完全恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，則可加入2gCuSO4解析：選BB電極有無(wú)色氣體生成，說(shuō)明B電極為陽(yáng)極，水電離出的OH－在此電極上失電子生成O2，電極反應(yīng)式為4OH－－4e－=2H2O＋O2↑；A電極表面有紅色固體生成，說(shuō)明A電極為陰極，Cu2＋在此電極上得電子生成Cu單質(zhì)，電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－=Cu。根據(jù)分析，B電極為電解池陽(yáng)極，與電池正極相連，故A正確；根據(jù)陰離子放電順序可知，硝酸根離子在氫氧根離子后放電，Cl－在氫氧根離子前放電，因此，藍(lán)色溶液不能為CuCl2溶液，B錯(cuò)誤；B電極的電極反應(yīng)式為4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，電解過(guò)程中消耗水中的OH－，從而促進(jìn)水的電離，使H＋濃度增大，即電解后溶液的酸性增強(qiáng)，故C正確；溶液中剩余0.05molH＋，需要加入0.025molCu2＋將溶液還原，若利用CuO還原溶液，需要的質(zhì)量m＝0.025mol×80g·mol－1＝2g，故D正確。8.在右圖所示的裝置中，x、y分別是直流電源的兩極，通電后發(fā)現(xiàn)a極極板質(zhì)量增加，b極極板處有無(wú)色無(wú)臭氣體放出，符合這一情況的是()選項(xiàng)a極板b極板x電極z溶液A鋅石墨負(fù)極CuSO4B石墨石墨負(fù)極NaOHC銀鐵正極AgNO3D銅石墨負(fù)極CuCl2解析：選A本題突破口是“a極極板質(zhì)量增加”，據(jù)此判斷a極一定是陰極，則b極一定是陽(yáng)極。A是惰性陽(yáng)極電解CuSO4溶液，符合題意；B的實(shí)質(zhì)是電解水，兩極都產(chǎn)生氣體，不符合題意；C的陽(yáng)極是鐵，是活性電極，x極應(yīng)該為負(fù)極，不符合題意；D的陽(yáng)極生成氯氣，氯氣是有刺激性氣味的氣體，不符合題意。9．高鐵酸鹽在能源環(huán)保領(lǐng)域有廣泛用途，用鎳(Ni)、鐵作電極電解濃NaOH溶液制備高鐵酸鈉(Na2FeO4)的裝置如圖所示。下列說(shuō)法合理的是()A．鎳電極上的電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－B．鐵是陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為Fe－2e－＋2OH－=Fe(OH)2C．若隔膜為陰離子交換膜，則OH－自右向左移動(dòng)D．電解時(shí)陽(yáng)極區(qū)pH降低、陰極區(qū)pH升高，但最終溶液pH升高解析：選A用鎳(Ni)、鐵作電極電解濃NaOH溶液制備高鐵酸鈉(Na2FeO4)，鐵失電子生成高鐵酸鈉，則鐵作陽(yáng)極，鎳作陰極，溶液中的H＋在陰極放電生成氫氣，則電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，故A正確；根據(jù)分析，鐵是陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為Fe＋8OH－－6e－=FeOeq\o\al(2－,4)＋4H2O，故B錯(cuò)誤；若隔膜為陰離子交換膜，則OH－自左(陰極區(qū))向右(陽(yáng)極區(qū))移動(dòng)，故C錯(cuò)誤；電解時(shí)，陽(yáng)極區(qū)的電極反應(yīng)式為Fe＋8OH－－6e－=FeOeq\o\al(2－,4)＋4H2O，pH降低，陰極區(qū)電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，pH升高，電池的總反應(yīng)式為Fe＋2H2O＋2OH－=FeOeq\o\al(2－,4)＋3H2↑，最終溶液pH降低，故D錯(cuò)誤。10．我國(guó)科學(xué)家成功實(shí)現(xiàn)了電解氣態(tài)HCl制備Cl2，其工作原理如圖所示。下列說(shuō)法不正確的是()A．a(chǎn)為外接直流電源的負(fù)極B．陽(yáng)極的電極反應(yīng)為2HCl－2e－=Cl2＋2H＋C．通電后H＋從左室遷移至右室D．左室中發(fā)生的反應(yīng)為4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2O，實(shí)現(xiàn)了Fe3＋的再生解析：選C右側(cè)氯化氫失去電子轉(zhuǎn)化為氯氣，因此右側(cè)電極是陽(yáng)極，則a為外接直流電源的負(fù)極，b為外接直流電源的正極，選項(xiàng)A正確；陽(yáng)極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為2HCl－2e－=Cl2＋2H＋，選項(xiàng)B正確；電解池中陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，因此通電后H＋從右室遷移至左室，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)裝置圖可判斷左室中發(fā)生的反應(yīng)為4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2O，實(shí)現(xiàn)了Fe3＋的再生，選項(xiàng)D正確。11．金屬銅不溶于稀硫酸，可溶于鐵鹽溶液生成銅鹽與亞鐵鹽?，F(xiàn)將一定量的銅片加入稀硫酸和硫酸鐵溶液組成的100mL混合溶液中，銅片完全溶解。(1)寫(xiě)出銅溶于上述混合溶液的離子方程式：________________________________________________。(2)若在如圖1所示的裝置中發(fā)生了(1)中的反應(yīng)，則X電極是________(填“正極”或“負(fù)極”)，電極反應(yīng)式是______________________。(3)銅片完全溶解時(shí)，所得溶液中Fe3＋、Cu2＋、H＋的濃度均為0.2mol·L－1(假設(shè)溶液體積不變)，現(xiàn)用電解方法回收銅，裝置如圖2所示。①電解開(kāi)始階段，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為_(kāi)___________，陰極的電極反應(yīng)式為_(kāi)_________________________。②判斷溶液中的Cu2＋已完全析出的現(xiàn)象是______________________________________________。當(dāng)Cu2＋恰好完全析出時(shí)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為_(kāi)_______________________________________________________________________。解析：圖1裝置為原電池裝置，X電極應(yīng)為銅電極，作負(fù)極，Y電極作正極，銅失去電子轉(zhuǎn)化為銅離子，鐵離子在Y電極上得到電子轉(zhuǎn)化為亞鐵離子。圖2裝置為電解池裝置，若回收銅，銅離子應(yīng)該在銅電極上得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，則銅片作陰極，石墨作陽(yáng)極，故在陽(yáng)極上水失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣，在陰極上鐵離子先放電，得到電子被還原成亞鐵離子，而后銅離子放電，得到電子轉(zhuǎn)化為銅單質(zhì)附著在銅片上。若銅離子反應(yīng)完全，則在銅片上H＋得到電子生成氫氣。當(dāng)Cu2＋恰好完全析出時(shí)，鐵離子轉(zhuǎn)化為亞鐵離子的過(guò)程中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.02mol，銅離子轉(zhuǎn)化為銅單質(zhì)的過(guò)程中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.04mol，共轉(zhuǎn)移電子0.06mol。答案：(1)Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋(2)負(fù)極Cu－2e－=Cu2＋(3)①2H2O－4e－=O2↑＋4H＋Fe3＋＋e－=Fe2＋②陰極(或銅片)表面開(kāi)始有氣泡生成0.06mol12．下圖是一套電解裝置，兩U形管中均盛有50.0mL電解質(zhì)溶液，a、b、c、d為Pt電極，通電一段時(shí)間后，d電極上析出金屬Ag2.16g，沒(méi)有氣體產(chǎn)生，同時(shí)在b、c兩電極收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下相同體積的氣體。請(qǐng)回答：(1)c電極為_(kāi)_______極，寫(xiě)出c電極上的電極反應(yīng)式：________________________，c電極收集到的氣體體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為_(kāi)___________L。(2)b電極為_(kāi)_____極，寫(xiě)出b電極上的電極反應(yīng)式：開(kāi)始時(shí)是____________________，后來(lái)是________________________________________________________________________。(3)原CuCl2溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度為_(kāi)_______mol·L－1。解析：(1)連接電源負(fù)極的電極作陰極，連接電源正極的電極作陽(yáng)極，則c電極作陽(yáng)極，=2H2O＋O2↑或2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，d電極作陰極，其電極反應(yīng)式為Ag＋＋e－=Ag，析出金屬銀單質(zhì)2.16g，整個(gè)電路轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.02mol，故產(chǎn)生氧氣的＝0.112L。(2)b電極作陰極，陽(yáng)離子在陰極上放電，Cu2＋先得電子，其電極反應(yīng)式：Cu2＋＋2e－=Cu，根據(jù)題目信息，此電極有氣體產(chǎn)生，應(yīng)是H＋得電子，其電極反應(yīng)式：2H＋＋2e－=H2↑或2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－。(3)b、c兩電極產(chǎn)生氣體體積相等，即產(chǎn)生氫氣的物質(zhì)的量為0.005mol，需得到電子0.01mol，但整個(gè)電路共通過(guò)0.02mol電子，推得n(Cu2＋)＝eq\f(0.01,2)mol＝0.005mol，故c(CuCl2)＝eq\f(0.005,50×10－3)mol·L－1＝0.10mol·L－1。答案：(1)陽(yáng)4OH－－4e－=2H2O＋O2↑或2H2O－4e－=4H＋＋O2↑0.112(2)陰Cu2＋＋2e－=Cu2H＋＋2e－=H2↑或2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－(3)0.1013．科學(xué)家制造出一種使用固體電解質(zhì)的燃料電池，其效率更高，可用于航空航天。在工業(yè)上，利用該電池電解NaOH溶液生產(chǎn)Na2FeO4，裝置如圖。(1)陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________。(2)陰極產(chǎn)生的氣體為_(kāi)_______。(3)右側(cè)的離子交換膜為_(kāi)_______(填“陰”或“陽(yáng)”)離子交換膜，陰極區(qū)a%________b%(填“＞”“