（新教材適用）高中化學第4章化學反應與電能第2節(jié)電解池第1課時電解原理課后習題新人教版選擇性必修1

第二節(jié)電解池第1課時電解原理基礎(chǔ)鞏固1.下列說法錯誤的是()。A.電解質(zhì)溶液的導電過程是化學變化,而金屬的導電是物理變化B.電解質(zhì)溶液導電的過程,就是電解質(zhì)溶液的電解過程C.電解質(zhì)在任何條件下均可以導電D.電解質(zhì)溶液導電過程中一定有新物質(zhì)生成答案:C解析:電解質(zhì)溶液導電的過程就是被電解的過程,在電解過程中發(fā)生氧化還原反應,一定有新物質(zhì)生成,所以是化學變化。金屬導電是靠自由電子的定向移動,無新物質(zhì)生成,是物理變化。電解質(zhì)只有發(fā)生電離,產(chǎn)生自由移動的離子才能導電,C項錯誤。2.下列關(guān)于電解池的敘述中不正確的是()。A.與電源正極相連的是電解池的陰極B.與電源負極相連的是電解池的陰極C.在電解池的陽極發(fā)生氧化反應D.電子從外接電源的負極沿導線流入電解池的陰極答案:A解析:電解池中與電源正極相連的是電解池的陽極,與電源負極相連的是電解池的陰極,電子從電源的負極沿導線流入電解池的陰極,因此陰極發(fā)生還原反應,陽極發(fā)生氧化反應。3.以石墨為電極,電解KI溶液(含有少量的酚酞溶液和淀粉),下列說法錯誤的是()。A.陰極附近溶液呈紅色B.陽極逸出氣體C.陽極附近溶液呈藍色D.溶液的pH變大答案:B解析:以惰性電極電解KI溶液類似于電解NaCl溶液,陽極反應式2I2eI2,陰極反應式2H2O+2eH2↑+2OH,陰極逸出氫氣,陰極附近溶液顯堿性,使酚酞溶液變紅色,A項正確;陽極生成I2,與淀粉作用使溶液呈藍色,不產(chǎn)生氣體,B項錯誤,C項正確;電解生成KOH,溶液pH增大,D項正確。4.用石墨作電極電解1mol·L1CuSO4溶液,當c(Cu2+)為0.5mol·L1時,停止電解,要使電解質(zhì)溶液恢復至原來狀態(tài),可向剩余溶液中加入下列物質(zhì)中的()。A.CuSO4 B.CuOC.Cu(OH)2 D.CuSO4·5H2O答案:B解析:電解過程中的反應:陽極2H2O4e4H++O2↑,陰極2Cu2++4e2Cu,總反應為2CuSO4+2H2O2H2SO4+2Cu+O2↑。由以上反應可知,電解使2molCuSO4和2molH2O變成了2molH2SO4,同時析出銅,放出O2,溶液中每生成2molCu,則放出1molO2,故需補充CuO。5.用Pt電極電解物質(zhì)的量均為0.1mol的Cu2+和X3+的混合溶液,陰極析出固體物質(zhì)的質(zhì)量m(g)與導線中通過電子的物質(zhì)的量n(mol)的關(guān)系如圖所示,則離子的氧化能力由大到小排列正確的是()。A.Cu2+>X3+>H+B.H+>X3+>Cu2+C.Cu2+>H+>X3+D.X3+>H+>Cu2+答案:C解析:根據(jù)圖像,通電開始就有固體析出,且通過0.2mol電子后,不再析出固體,則為Cu2+放電的結(jié)果,X3+不放電。6.將兩個鉑電極插入500mLAgNO3溶液中進行電解,通電一段時間后,某一電極增重0.108g,若電解時該電極無氣體生成,且不考慮離子的水解和溶液體積變化,則此時溶液中氫離子濃度為()。A.4×103mol·L1B.2×103mol·L1C.1×103mol·L1D.1×107mol·L1答案:B解析:根據(jù)4AgNO3+2H2O4Ag+4HNO3+O2↑,得:n(H+)=n(HNO3)=n(Ag)=0.108g108g·mol-1=0.001mol,c(H+)=0.001mol7.如圖為用固體二氧化鈦(TiO2)生產(chǎn)海綿鈦的裝置示意圖,其原理是在較低的陰極電位下,TiO2(陰極)中的氧解離進入熔融鹽,陰極最后只剩下純鈦。下列說法中正確的是()。A.陽極的電極反應式為2Cl2eCl2↑B.陰極的電極反應式為TiO2+4eTi+2O2C.通電后,O2、Cl均向陰極移動D.石墨電極的質(zhì)量不發(fā)生變化答案:B解析:電解質(zhì)中的陰離子O2、Cl向陽極移動,由圖示可知陽極生成O2、CO、CO2,所以電極反應為2O24eO2↑,O2與石墨反應生成CO、CO2,A、C、D項錯誤,只有B項正確。8.采用電化學法還原CO2是一種使CO2資源化的方法。如圖是利用此法制備ZnC2O4的示意圖(電解液不參與反應)。下列說法中正確的是()。A.Zn與電源的負極相連B.ZnC2O4在交換膜右側(cè)生成C.電解的總反應為2CO2+ZnZnC2O4D.通入11.2LCO2時,轉(zhuǎn)移0.5mol電子答案:C解析:電解過程中Zn作陽極,被氧化為Zn2+,所以Zn與電源的正極相連,A項錯誤;Zn2+透過陽離子交換膜到達左側(cè)與生成的C2O42-形成ZnC29.用石墨棒作電極,從Na+、Cu2+、Cl、SO4(1)陰極放出H2,陽極放出O2,電解質(zhì)是;

(2)陰極析出金屬,陽極放出O2,電解質(zhì)是;

(3)陰極放出H2,陽極放出Cl2,電解質(zhì)是;

(4)通過電子的物質(zhì)的量與陰極析出的金屬的物質(zhì)的量、陽極放出的氣體的物質(zhì)的量之比為4∶2∶1,電解質(zhì)是。

答案:(1)Na2SO4(2)CuSO4(3)NaCl(4)CuSO4解析:用惰性電極電解電解質(zhì)溶液的類型有電解水型、電解電解質(zhì)型、放氫氣生堿型和放氧氣生酸型,再根據(jù)陰、陽離子在電極的放電順序判斷。(1)陰極生成H2、陽極生成O2,實質(zhì)為電解水,電解質(zhì)可以是活潑金屬的含氧酸鹽,即Na2SO4。(2)實質(zhì)為放氧氣生酸型,電解質(zhì)為不活潑金屬的含氧酸鹽,即CuSO4。(3)實質(zhì)為放氫氣生堿型(或電解鹽酸,但題目中沒有提供H+),電解質(zhì)為活潑金屬的無氧酸鹽,即NaCl。(4)由陽極生成氣體和轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量比為1∶4可知,陽極產(chǎn)生的氣體為O2;1molO2轉(zhuǎn)移4mole,金屬與電子的物質(zhì)的量之比為1∶2,金屬為+2價,即Cu2+,電解質(zhì)為CuSO4。10.若陽極是石墨電極,陰極是鐵電極,寫出電解下列電解質(zhì)溶液的兩電極反應式和電解總方程式。(1)KNO3溶液。陽極:,

陰極:,

電解總方程式:;

(2)MgCl2溶液。陽極:,

陰極:,

電解總方程式:;

(3)AgNO3溶液。陽極:,

陰極:,

電解總方程式:;

(4)CuCl2溶液。陽極:,

陰極:,

電解總方程式:。

答案:(1)2H2O4e4H++O2↑4H2O+4e2H2↑+4OH2H2O2H2↑+O2↑(2)2Cl2eCl2↑Mg2++2H2O+2eMg(OH)2↓+H2↑MgCl2+2H2OMg(OH)2↓+H2↑+Cl2↑(3)2H2O4e4H++O2↑4Ag++4e4Ag4AgNO3+2H2O4Ag+4HNO3+O2↑(4)2Cl2eCl2↑Cu2++2eCuCuCl2Cu+Cl2↑能力提升1.設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值。用石墨棒作電極電解CuSO4溶液,一段時間后,需加入98gCu(OH)2固體才能使電解質(zhì)溶液復原,則這段時間整個電路中轉(zhuǎn)移的電子為()。A.2molB.4molC.8NA個D.NA個答案:B解析:由于陽極石墨電極是惰性電極,電極本身不放電,電解質(zhì)溶液中減少的部分在電極上附著或逸出。98gCu(OH)2的物質(zhì)的量為1mol,加入Cu(OH)2才能使電解質(zhì)溶液復原,則在陰極析出1molCu和1molH2,在陽極析出了1molO2,所以轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為4mol。2.把分別盛有熔融的氯化鉀、氯化鎂、氧化鋁的三個電解池串聯(lián),用直流電源電解一段時間后,理論上在某一極析出鉀、鎂、鋁的質(zhì)量之比為()。A.1∶2∶3B.3∶2∶1C.6∶3∶2D.13∶4∶3答案:D解析:三個電解池串聯(lián),每個電極上通過的電子的物質(zhì)的量相等。K+~e,Mg2+~2e,Al3+~3e。設(shè)通過的電子的物質(zhì)的量為1mol,則分別得到K、Mg、Al為1mol、12mol、13mol,其質(zhì)量分別為1mol×39g·mol1=39g、12mol×24g·mol1=12g、13mol×27g·mol1=9g,析出K、Mg、Al的質(zhì)量之比為39∶12∶9=133.(雙選)500mLKNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO3-)=0.6mol·L1,用石墨作電極電解此溶液,當通電一段時間后,兩極均收集到2A.原混合溶液中c(K+)為0.2mol·L1B.上述電解過程中共轉(zhuǎn)移0.2mol電子C.電解得到的Cu的物質(zhì)的量為0.05molD.電解后溶液中c(H+)為0.4mol·L1答案:BC解析:石墨作電極電解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液,陽極反應式為2H2O4e4H++O2↑,陰極先后發(fā)生兩個反應:Cu2++2eCu,2H++2eH2↑。從陽極收集到2.24LO2可知上述電解過程中共轉(zhuǎn)移電子0.4mol,B項錯誤。在陰極生成2.24LH2的過程中轉(zhuǎn)移0.2mol電子,所以Cu2+共得到電子0.4mol0.2mol=0.2mol,電解前Cu2+的物質(zhì)的量和電解得到的Cu的物質(zhì)的量都為0.1mol,C項錯誤。根據(jù)電荷守恒,電解前:c(K+)+2c(Cu2+)=c(NO3-),c(NO3-)=0.6mol·L1,c(Cu2+)=0.2mol·L1,則c(K+)=0.2mol·L1,A項正確;電解后c(K+)+c(H+)=c(NO3-),則c(H+)=0.6mol·L10.2mol·L1=0.4mol·4.H3PO2可用電滲析法制備?！八氖译姖B析法”工作原理如圖所示(陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過):(1)寫出陽極的電極反應式:

。

(2)分析產(chǎn)品室可得到H3PO2的原因:

。

(3)早期采用“三室電滲析法”制備H3PO2:將“四室電滲析法”中陽極室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替。并撤去陽極室與產(chǎn)品室之間的陽膜,從而合并了陽極室與產(chǎn)品室。其缺點是產(chǎn)品中混有雜質(zhì),該雜質(zhì)產(chǎn)生的原因是。

答案:(1)2H2O4eO2↑+4H+(2)陽極室的H+穿過陽膜擴散至產(chǎn)品室,原料室的H2PO2-穿過陰膜擴散至產(chǎn)品室,兩者反應生成H3(3)PO43-H2PO2-或H3解析:(1)陽極發(fā)生氧化反應,在反應中H2O失去電子,電極反應式為2H2O4eO2↑+4H+。(2)H2O放電產(chǎn)生H+,H+進入產(chǎn)品室,原料室的H2PO2-穿過陰膜擴散至產(chǎn)品室,兩者發(fā)生反應:H++H2PO2-H3PO2。(3)如果撤去陽膜,H2PO2-或H3PO5.錳、硫、氮的化合物在人類生產(chǎn)、生活中有重要作用。(1)MnO2可作超級電容器材料。用惰性電極電解MnSO4溶液可制得MnO2,其陽極的電極反應式是。MnO2是堿性鋅錳電池的正極材料,已知堿性鋅錳電池的總反應為Zn+2MnO2+2H2O2MnO(OH)+Zn(OH)2,堿性鋅錳電池放電時,正極的電極反應式是

。

(2)硫化氫的轉(zhuǎn)化是資源利用和環(huán)境保護的重要研究課題。由硫化氫獲得硫單質(zhì)有多種方法。將用燒堿吸收H2S后所得的溶液加入如圖所示的電解池(裝置未畫全)的陽極區(qū)進行電解。電解過程中陽極區(qū)發(fā)生如下反應:S22eS,(n1)S+S2Sn2①寫出電解時陰極的電極反應式:。

②電解后陽極區(qū)的溶液用稀硫酸酸化得到硫單質(zhì),其離子方程式可寫成。

(3)利用電解法由NO制備NH4NO3,其工作原理如圖所示,為使電解產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3,需補充物質(zhì)A,A是,說明理由:

。

答案:(1)Mn2++2H2O2eMnO2+4H+MnO2+H2O+eMnO(OH)+OH(2)①2H2O+2eH2↑+2OH②Sn2-+2H+(n1)S↓+H2S(3)NH3根據(jù)總反應8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3,電解產(chǎn)生的HNO3多,應補充NH3解析:(1)Mn的化合價從+2價升到+4價,發(fā)生氧化反應,則陽極電極反應式為