鲁科版选修4 第一单元第二节 电能转化为化学能——电解（第1课时） 作业 (2).doc

第二节 电能转化为化学能电解第1课时 电解原理一、选择题1如图所示装置是一种可充电电池，装置为电解池离子交换膜只允许na+通过，充放电的化学方程式为2na2s2+nabr3na2s4+3nabr。闭合开关k时，b极附近先变红色。下列说法不正确的是( )a装置()中na+从右到左通过离子交换膜ba电极的电极反应式为：nabr3+2na+2e-3nabrcb电极的电极反应式为：2cl-2e-=cl2d每有0.1mol na+通过离子交换膜，b电极上就生成标准状况下气体1.12l2某研究性学习小组用如图装置研究不同能量之间的转化问题。下列说法正确的是( )a断开开关s1，闭合开关s2，化学能转化为电能，电能转化为光能等b断开开关s1，闭合开关s2，此时构成的装置属于电解池c断开开关s2，闭合开关s1，此时构成的装置属于原电池d断开开关s2，闭合开关s1，化学能转化为电能3按下图装置实验,若x轴表示流入阴极的电子的物质的量,则y轴可表示( )c(ag+) c(agno3) a棒的质量 b棒的质量 溶液的pha b c d4下列叙述中,正确的是( )电解池是将化学能转变为电能的装置 原电池是将电能转变成化学能的装置 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 不能自发进行的氧化还原反应,通过电解的原理有可能实现 电镀过程相当于金属的“迁移”,可视为物理变化a b c d5下列说法正确的是（ ）a铅蓄电池放电时铅电极发生还原反应b电解饱和食盐水在阳极得到氯气，阴极得到金属钠c给铁钉镀铜可采用cuso4作电镀液d生铁浸泡在食盐水中发生析氢腐蚀6若某装置（电解池或原电池）中发生的总反应的离子方程式是cu+2h+cu2+h2，则下列关于该装置的有关说法中正确的是（ ）a该装置可能是原电池，也可能是电解池b该装置只能是原电池，且电解质溶液为硝酸c该装置只能是电解池，且金属铜为该电解池的阳极d该装置只能是原电池，电解质溶液不可能是盐酸7镁电池放电时电压高而平稳，镁电池成为人们研制的绿色电池，一种镁电池的反应式为xmgmo3s4mgxmo3s4，下列说法中正确的是( )a充电时mgxmo3s4只发生还原反应b放电时mo3s4只发生氧化反应c充电时阳极反应式为 mo3s42x2xe= mo3s4d放电时负极反应式为xmg= xmg2+2xe8某模拟“人工树叶”电化学实验装置如图所示，该装置能将h2o和co2转化为o2和燃料(c3h8o)。下列说法正确的是( )a该装置将化学能转化为光能和电能b该装置工作时，h+从b极区向a极区迁移c每生成1molo2，有44g co2被还原da电极的反应为：3co2+18h+-18e-=c3h8o+5h2o9cui是一种不溶于水的白色固体，它可以由反应2cu24i=2cuii2而得到。如图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，在ki淀粉溶液中阳极周围变蓝色，则下列说法正确的是( )a若a极变红，则在pt电极上：2i2e=i2，淀粉遇碘变蓝b若b极变红，则在pt电极上：4oh4e=2h2oo2，o2将i氧化为i2，淀粉遇碘变蓝c若a极变红，则在cu电极上：开始cuie=cui，一段时间后2i2e=i2，淀粉遇碘变蓝d若b极变红，则在cu极上：cu2e=cu2，cu2显蓝色10工业上可利用下图所示电解装置吸收和转化so2（a、b均为惰性电极）。下列说法正确的是( )aa电极接电源的正极ba极区溶液的碱性逐渐增强c本装置中使用的是阴离子交换膜db极的电极反应式为so22e2h2o = so424h11电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。降解no3的原理如图所示。下列说法不正确的是（ ）a直流电源a为正极、b为负极b电解过程中质子从pt电极向ag-pt电极移动c在阴极发生的电极反应：2no3+10e-12hn2+ 6h2od当电解过程转移2mol电子时，阴极室质量减少5.6g12某研究性学习小组利用电化学方法处理石油炼制过程中产生的含h2s的废气。基本工艺是将h2s通入fecl3溶液中，过滤后将滤液加入电解槽中电解，电解后的滤液可以循环利用。下列有关说法正确的是（ ）a过滤得到的沉淀可能是fesb与a极相连的电极反应式为fe2+ - e- = fe3+c可以用fe与外接电源a极相连d若有0.10mol电子转移，则一定能得到1.12l h213某充电电池的原理如右图所示，溶液中c(h+)=2.0 moll-1，阴离子为so42-，a、b均为惰性电极，充电时右槽溶液颜色由绿色变为紫色。下列对此电池叙述正确的是（ ）a放电过程中，左槽溶液颜色由蓝色变为黄色b充电时，b极接直流电源正极，a极接直流电源负极c放电过程中，a极的反应式为：vo2+2h+e-= vo2+ +h2od充电时，当转移1.0 mol电子时共有2.0 molh+从右槽迁移进左槽14“当好东道主，喜迎g20”，目前杭州为迎接即将到来的g20峰会，大量引进新能源公交车，如图所示即为一辆正在充电的电动公交车。已知钒电池是一种常用于纯电动公交车的电池，其原理是利用钒的不同价态之间的转化，例如某种电池的充电原理可表示为，则下列说法不正确的是( )a.阴极反应可表示为b.阳极反应可表示为c.若阴极电解液体积为1l，电解前ph=1，当测得的物质的量浓度为0.045mol/l时，ph变为2（不考虑反应过程中体积变化）d.放电过程种负极反应可表示为二、非选择题15. 如图所示的电解装置中，乙池盛有200ml饱和cuso4溶液，丙池盛有200ml饱和nacl溶液通电一段时间后，c极增重0.64g，则：（1）p是电源的_极。甲池中，a极的质量_g。电解一段时间，甲池溶液的ph为_。（2）d极的电极反应式为 ，丙池电解反应的总离子方程式为 。相同状况下，d电极与e电极产生的气体体积比为_。（3）若乙池溶液通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1mol的cu（oh）2后恰好恢复到电解前的浓度。则电解过程中转移电子的数目为_。（用na表示）16clo2为一种黄绿色气体，是目前国际上公认的高效、广谱、快速安全的杀菌剂，制备clo2的新工艺是电解法。（1）如图表示用石墨做电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取clo2，写出阳极产生clo2的电极方程式：_；图中b电极为_(填“阳极”或“阴极”)。（2）电解一段时间，当阴极产生标准状况下气体112 ml时，停止电解，则通过阳离子交换膜的阳离子物质的量为_mol，阴极区ph_(填“变大”“变小”或“不变”)。（3）clo2对污水中fe2、mn2、s2、cn等有明显去除效果，某工厂中污水含cn(a moll1)，现将clo2把cn氧化成两种无毒气体，写出该反应的离子方程式：_。17碳和碳的化合物在生产、生活中的应用非常广泛，在提倡健康生活已成潮流的今天，“低碳生活”不再只是一种理想，更是一种值得期待的新的生活方式。（1）将co2与焦炭作用生成co，co可用于炼铁等。 已知：fe2o3(s)3c(石墨)2fe(s)3co(g) h1 +489.0 kj/molc(石墨)co2(g)2co(g) h2+172.5 kj/mol则co还原fe2o3的热化学方程式为 ；氯化钯(pdcl2)溶液常被应用于检测空气中微量co，pdcl2被还原成单质，反应的化学方程式为 ；（2）将两个石墨电极插入koh溶液中，向两极分别通入c3h8和o2构成丙烷燃料电池。 负极电极反应式是： ； 某同学利用丙烷燃料电池设计了一种电解法制取fe(oh)2的实验装置(如下图所示)，通电后，溶液中产生大量的白色沉淀，且较长时间不变色。下列说法中正确的是 (填序号)a电源中的a一定为正极，b一定为负极b可以用nacl溶液作为电解液ca、b两端都必须用铁作电极d阴极发生的反应是：2h+2eh2（3）将不同量的co(g)和h2o(g)分别通入体积为2l的恒容密闭容器中，进行反应：co(g)h2o(g) co2(g)h2(g)，得到如下三组数据：实验组温度/起始量/mol平衡量/mol达到平衡所需时间/minh2ococo21650241.652900120.433900120.41该反应的正反应为 (填“吸”或“放”)热反应；实验2中，平衡常数k ；实验3跟实验2相比，改变的条件可能是 (答一种情况即可)18so2、no是大气污染物。吸收so2和no，获得na2s2o4和nh4no3产品的流程图如下(ce为铈元素)：（1）装置中生成hso3的离子方程式为 ；（2）向ph=5的nahso3溶液中滴加一定浓度的cacl2溶液，溶液中出现浑浊，ph降为2，用化学平衡移动原理解释溶液ph降低的原因： ；（3）装置中，酸性条件下，no被ce4+氧化的产物主要是no3、no2，写出生成no3的离子方程式_ 。（4）装置的作用之一是再生ce4+，其原理如图所示。生成ce4+的电极反应式为_ 。生成ce4+从电解槽的_(填字母序号)口流出。（5）已知进入装置的溶液中，no2的浓度为a gl1，要使1m3该溶液中的no2完全转化为nh4no3，需至少向装置中通入标准状况下的o2_ l。(用含a代数式表示，计算结果保留整数)19下图是一个化学过程的示意图。（1）通入o2的电极名称 、c(pt)电极的名称是_（2）写出通入o2的电极上的电极反应式是_ _。（3）写出通入ch3oh的电极上的电极反应式是_。（4）乙池中反应的化学方程式为_。（5）当乙池中b(ag)极的质量增加5.40 g时，甲池中理论上消耗o2_ml(标准状况下)；16.17.18.参考答案1【答案】c【解析】a装置()为原电池，na+向正极移动，a是正极，因此na+从右到左通过离子交换膜，故a正确；ba为正极，发生还原反应，反应为nabr3+2na+2e-=3nabr，故b正确；cb为阴极，发生还原反应，电极方程式为2h2o+2e-=h2+2oh-，故c错误；d闭合k时，有0.1molna+通过离子交换膜，说明有0.01mol电子转移，阴极上生成0.005molh2，标准状况下体积为0.05mol22.4l/mol=1.12l，故d正确；故选c。本题考查化学电源知识，为高频考点，侧重于学生的分析能力的考查，注意从总反应式判断两极上的变化和电极反应式的书写。当闭合开关k时，b极附近溶液变红色，说明b极生成oh-离子，为电解池的阴极，发生反应为2h2o+2e-=h2+2oh-，则b为原电池的负极，a为原电池的正极，根据电池充、放电的化学反应方程式为2na2s2+nabr3na2s4+3nabr可知，负极反应为2na2s2-2e-=2na+na2s4，正极反应为nabr3+2na+2e-=3nabr，a极为电解池的阳极，电极反应为2cu-2e-=cu2+。2【答案】a【解析】a断开开关s1，闭合开关s2，fe与石墨以及cucl2溶液组成原电池，化学能转化为电能，发光二极管会发亮，电能转化为光能，a正确；b断开开关s1，闭合开关s2，此时构成的装置属于原电池，b错误；c断开开关s2，闭合开关s1，此时构成的装置属于电解池，c错误；d电解池中，电能转化为化学能，d错误。故答案a。考点：考查原电池和电解池的工作原理。3【答案】d【解析】该电解池中阳极反应式为age=ag，阴极反应式为age=ag，所以随着电解的进行，c(ag)不变，c(agno3)不变，溶液的ph不变。答案选d。4【答案】b【解析】电解池是将电能转变为化学能的装置，错误；原电池是将化学能转变成电能的装置，错误；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，正确；不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理有可能实现，正确；电镀过程相当于金属的“迁移”，为化学变化，错误。答案选b。5【答案】c【解析】a、铅蓄电池放电时铅电极失去电子，发生氧化反应，a错误；b、电解饱和食盐水在阳极得到氯气，阴极得到氢气和氢氧化钠，b错误；c、电镀时用含镀层金属的阳离子的盐做电解质溶液，所以给铁钉镀铜可采用cuso4作电镀液，c正确；d、生铁浸泡在食盐水中发生吸氧腐蚀，在酸性溶液中发生析氢腐蚀，d错误。答案选c。6【答案】c【解析】a、铜和盐酸或稀硫酸不能发生氧化还原反应，铜和硝酸能反应，但生成的气体是氮氧化物不是氢气，所以该装置只能是电解池而不是原电池，a错误；b、铜和硝酸能反应，但生成的气体是氮氧化物不是氢气，b错误；c、电解池中，铜失电子发生氧化反应，则为电解池的阳极，c正确；d、该装置只能是电解池，d错误。答案选c。7【答案】c【解析】a充电时mgxmo3s4即发生氧化反应又发生还原反应，a错误；b放电时，镁发生氧化反应，mo3s4只发生还原反应，b错误；c充电时阳极反应式为 mo3s42x2xe= mo3s4，c正确；dd放电时负极反应式为xmg2xe= xmg2+，d错误，答案选c。8【答案】b【解析】a、该装置是电解池装置，是将电能转化为化学能，所以该装置将光能和电能转化为化学能，故a错误；b、a与电源负极相连，所以a是阴极，而电解池中氢离子向阴极移动，所以h+从阳极b极区向阴极a极区迁移，故b正确；c、电池总的方程式为：6co2+8h2o2c3h8o+9o2，即生成9mol的氧气，阴极有6mol的二氧化碳被还原，也就是1mol的氧气，阴极有mol的二氧化碳被还原，所以被还原的二氧化碳为29.3g，故c错误；d、a与电源负极相连，所以a是阴极，发生还原反应，电极反应式为：3co2+18h+18e-=c3h8o+5h2o，故d错误；故选b。本题考查电化学的相关知识，学生要清楚电解池的反应原理，阴极发生还原反应，阳极发生氧化反应，以及离子的移动方向。掌握原电池中电极反应式的书写方法：先确定原电池的正负极，列出正负极上的反应物质，并标出相同数目电子的得失；注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存；若正极上的反应物质是o2，且电解质溶液为中性或碱性，电极反应式中不能出现h+，且水必须写入正极反应式中，与o2结合生成oh-，若电解质溶液为酸性，电极反应式中不能出现oh，且h+必须写入正极反应式中，与o2结合生成水；正负极反应式相加(电子守恒)得到电池反应的总反应式。若已知电池反应的总反应式，可先写出较易书写的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的电极反应式，即得到较难写出的电极反应式。9【答案】c【解析】a、若a极变红，则该极上是氢离子发生得电子的还原反应，所有a为阴极，b为阳极，y为电源的正极，x为负极，则pt电极为阴极，该极上是氢离子发生得电子的还原反应，析出氢气，故a错误；b、若b极变红，则该极上是氢离子发生得电子的还原反应，所以b为阴极，a为阳极，y为电源的负极，x为正极，则pt电极为阳极，该极上是碘离子发生失电子生成i2，淀粉遇碘变蓝，故b错误；c、电解nacl溶液(滴入酚酞)，阴极附近变红，若a极变红，则x为电源的负极，y为正极，故cu电极为阳极，则cu-2e-cu2+，2cu2+4i-2cui+i2，碘遇淀粉变蓝，故c正确；d、若b极变红，则该极上是氢离子发生得电子的还原反应，所有b为阴极，a为阳极，y为电源的负极，x为正极，cu电极是阴极，该极上发生氢离子得电子的还原反应，析出氢气，故d错误；故选c。本题考查电解原理，明确b极附近呈蓝色是解答本题的突破口，明确发生的电极反应及电解池阴阳极、电源正负极的关系即可解答。a、b都是惰性电极，通电一段时间后，在ki-淀粉溶液中阳极周围变蓝色，则阳极上发生2i-2e-i2，进而确定电源的正负极情况，惰性电极电解氯化钠和酚酞的混合溶液，在阳极上是氯离子发生失电子的氧化反应，在阴极上是氢离子发生得电子的还原反应。电解nacl溶液(滴入酚酞)，阴极附近变红，若a极变红，则x为电源的负极，y为正极，故cu电极为阳极，则cu-2e-cu2+或cucu2+2e-，2cu2+4i-2cui+i2，碘遇淀粉变蓝；若b极变红，则x为正极，pt电极为阳极，则2i-2e-i2或2i-i2+2e-，碘遇淀粉变蓝。10【答案】b【解析】a由hso3-生成s2o42-，发生还原反应，a应为负极，故a错误；b阴极的电极反应式为：2hso3-+2h+2e-s2o42-+2h2o，碱性增强，故b正确；c阳极的电极反应式为：so2+2h2o-2e-so42-+4h+，阴极的电极反应式为：2hso3-+2h+2e-s2o42-+2h2o，离子交换膜应使h+移动，应为阳离子交换膜，故c错误；db为阳极，发生so2+2h2o-2e-so42-+4h+，故d错误；故选b。11.【答案】d【解析】a、由图示知在ag-pt电极上no3-发生还原反应，因此ag-pt电极为阴极，则b为负极，a为电源正极，a正确；b、电解池中阳离子向阴极移动，则电解过程中质子从pt电极向ag-pt电极移动，b正确；c、在阴极反应是no3-得电子发生还原反应生成n2，电极反应式为2no3+10e-12hn2+ 6h2o，c正确；d、当转移2mol电子时，阳极（阳极反应为h2o失电子氧化为o2和h+）消耗1mol水，产生2molh+进入阴极室，阳极室质量减少18g；阴极室中放出0.2moln2（5.6g），同时有2molh+（2g）进入阴极室，因此阴极室质量减少3.6g，d错误。答案选d。12【答案】b【解析】a、将h2s通入fecl3溶液中，h2s被铁离子氧化为s，即发生2fe3+h2s=s+2fe2+2h+，所以过滤得到的沉淀是s沉淀，故a错误；b、与b 相连的电极上氢离子得电子生成氢气，则为阴极，所以与a极相连的电极为阳极，阳极上亚铁离子失电子生成铁离子，即电极反应式为fe2+-e-fe3+，故b正确；c、fe与外接电源的a极相连，fe作阳极失电子，而溶液中的亚铁离子不反应，所以不能用fe作电极，故c错误；d、电极反应2h+2e-=h2，有0.1mol电子发生转移，会生成0.05mol氢气，在标准状况下，氢气的体积为1.12l，但是选项中没有说明是标准状况下，所以无法确定氢气的体积，故d错误；故选b。13.【答案】c【解析】a、放电时为原电池，a电极为正极，发生还原反应，电极反应式为vo2+2h+e- = vo2+h2o，左槽溶液颜色由黄色变为蓝色，a错误；b、根据题意知，该装置充电时为电解池，右槽溶液颜色由绿色变为紫色，电极反应为v3+e- = v2+，发生还原反应，b电极为电解池的阴极，与直流电源的负极相连，b错误；c、放电时为原电池，a电极为正极，发生还原反应，电极反应式为vo2+2h+e- = vo2+h2o，c正确；d、放电时为原电池，a电极为正极，b电极为负极，溶液中阳离子向正极移动，h从右槽迁移进左槽，充电时正好相反，d错误，答案选c。14【答案】d【解析】a、阴极发生还原反应，vo2+被还原为v3+，电极反应为，a正确；b、阳极发生氧化反应，v2+被氧化为v3+，电极反应为，b正确；c、阴极发生反应，当测得的物质的量浓度为0.045mol/l时，消耗h+0.09mol，剩余c(h+)=(0.1-0.09)/1=0.01mol/l，ph=2，c正确；d、电解质溶液呈酸性，所以放电过程中负极反应为v3+h2o-e-=2h+vo2+，d错误。答案选d。15【答案】（1）负极；2.16；不变 （2）4oh4e- o2 + 2h2o ；2cl+2h2o2oh+h2+cl21:2 （3）0.4na【解析】（1）乙池盛有20oml饱和cuso4溶液，c极增重0.64g，则c极发生cu2+2e-=cu，即c极为阴极，由图可知，p为负极；甲中a电极发生ag+e-=ag，则a电极质量增加。由cu2e-2ag可知ag的质量为=2.16g。甲池是待镀，硝酸银溶液的浓度不变，则ph不变。（2）乙中d为阳极，发生的电极反应为4oh4e- o2 + 2h2o，惰性电极电解饱和食盐水的离子方程式为2cl+2h2o2oh+h2+cl2；e电极是阴极，氢离子放电产生氢气，由电子守恒可知o22h2，则d电极与e电极产生的气体体积比为1：2。（4）乙池溶液通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1mol的cu（oh）2后恰好恢复到电解前的浓度，由于阳极始终是氢氧根放电产生氧气，则根据氧原子守恒可知产生的氧气是0.1mol，转移0.4mol电子。16【答案】（1）cl-5e-2h2o=clo24h+ 阴极（2） 0.01 变大 （3） 2clo22cn-=n22co22cl-【解析】（1）在一定条件下电解饱和食盐水制取clo2，可知氯离子放电生成clo2，由元素守恒可知，电极反应式为：cl-5e-2h2o=clo24h+；由图可知，阳离子移向b极，则b为阴极；（2）阴极发生2h+2e-=h2，产生氢气的物质的量为0.112/22.4=0.005mol，通过阳离子交换膜的阳离子为+1价离子，所以通过交换膜的阳离子的物质的量为0.005mol2=0.01mol，阴极h+浓度减小，溶液的ph变大；（3）clo2将cn-氧化成两种无毒气体，则应生成氮气与二氧化碳，反应离子方程式为2clo22cn-=n22co22cl-。17【答案】（1）fe2o3(s)+3co(g)=2fe(s)+3co2(g)h=-28.5kj/mol， pdcl2+co+h2o=pd+co2+2hcl；（2）c3h8 +26oh-20e-=3co32-+17h2o；abd（3）放热； 1/6 使用了催化剂或增大了压强；【解析】（1）fe2o3(s)+3c(石墨)=2fe(s)+3co(g)h1=+489.0kj/mol c(石墨)+co2(g)=2co(g)h2=+172.5kj/mol 由-3，得到热化学方程式：fe2o3(s)+3co(g)=2fe(s)+3co2(g)h=-28.5kj/mol；氧化还原反应规律，co与pdcl2溶液反应，pdcl2被还原成单质，则co被氧化成co2，根据质量守恒定律，有水参与反应同时生成氯化氢，反应的化学方程式pdcl2+co+h2o=pd+co2+2hcl；（2）c3h8和o2构成丙烷燃料电池的总反应：c3h8+5o2+6oh-=3co32-+7h2o，正极发生还原反应，电极反应式为：o2+4e-+2h2o=4oh-，负极发生氧化反应，电极反应式为：c3h8 +26oh-20e-=3co32-+17h2o； a、因为生成的氢气将装置中原有氧气溢出，所以氢气从b端阴极析出，a电极则是铁做阳极失去电子生成亚铁离子，电源中的a与a相连，则a为正极，b与b相连，则b为负极，故a正确；b、电解池中阳极是铁失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，阴极是溶液中的氢离子得电子发生还原反应，所以电解质溶液中的阴离子不会在阳极失电子，所以选用nacl溶液不影响实验，故b正确；c、阳极应该用铁电极，阴极可以是铁也可以是其他惰性电极，故c错误；d、阴极氢离子放电，其电极反应为2h+2e-=h2，故d正确，故选abd；（3）实验1中co的转化率为1.6mol/4mol100%=40%，实验2中co的转化率为0.4mol/2mol100%=20%，则实验1的转化率大于实验2，则说明温度升高平衡向逆反应方向移动，正反应放热； h2o(g ) +co(g) co2(g) + h2(g)初始 1mol/l 2mol/l 0 0转化 0.4mol/l 0.4mol/l 0.4mol/l 0.4mol/l平衡 0.6mol/l 1.6mol/l 0.4mol/l 0.4mol/l根据k= = =1/6；实验3跟实验2相比，温度相同，浓度相同，但实验3达到平衡所用时间少，反应速率更大，但平衡状态没有发生