【步步高】2014届高考化学一轮复习 6-2 电能转化为化学能 电解

1 第二讲第二讲 电能转化为化学能电能转化为化学能 电解电解 一 选择题 1 关于如图所示各装置的叙述中 正确的是 A 装置 是原电池 总反应是 Cu 2Fe3 Cu2 2Fe2 B 装置 中 铁作负极 电极反应式为 Fe3 e Fe2 C 装置 通电一段时间后石墨 电极附近溶液红褐色加深 D 若用装置 精炼铜 则 d 极为粗铜 c 极为纯铜 电解质溶液为 CuSO4溶液 解析 A 项 Fe 比 Cu 活泼 总反应为 Fe 2Fe3 3Fe2 B 项 Fe 为负极 发生的电极 反应为 Fe 2e Fe2 C 项电泳时 Fe OH 3胶粒带正电移向石墨电极 D 项根据 电流方向 c 极为粗铜 d 极为纯铜 答案 C 2 用石墨作电极电解 CuSO4溶液 通电一段时间后 欲使电解液恢复到起始状态 应向溶 液中加入适量的 A CuSO4 B H2O C CuO D CuSO4 5H2O 解析 由硫酸铜溶液的电解方程式 2CuSO4 2H2O2Cu O2 2H2SO4 电解 可知 加入 CuO 才可与生成的 H2SO4反应生成 CuSO4而使电解液恢复到原浓度 故 C 正确 答案 C 3 如图为电解饱和食盐水的简易装置 下列有关说法正确 的是 A 电解一段时间后 往蛋壳中的溶液中滴加几滴酚酞 呈红色 B 蛋壳表面缠绕的铁丝发生氧化反应 C 铁丝表面生成的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变 蓝 电解饱和食盐水简易装置 2 D 蛋壳可阻止生成的氯气与氢气 氢氧化钠溶液接触 解析 碳棒为阳极 2Cl 2e 1 Cl2 铁丝为阴极 2H 2e H2 往蛋壳内的溶液中滴加酚酞后应为无色 A 项错误 铁丝 阴极 应 发 生还原反应 B 项错误 由于铁丝表面生成的气体为 H2 C 项错误 答案 D 4 Cu2O 是一种半导体材料 基于绿色化学理念设计的制取 Cu2O 的电解池示意图如右图所 示 电解总反应为 2Cu H2OCu2O H2 下列说法正确的是 通电 A 石墨电极上产生氢气 B 铜电极发生还原反应 C 铜电极接直流电源的负极 D 当有 0 1 mol 电子转移时 有 0 1 mol Cu2O 生成 解析 从反应中得知 Cu 在通电时失电子 在阳极放电 发生氧化反应 2Cu 2e 2OH Cu2O H2O 另一电极 石墨 作阴极 发生还原反应 2H 2e H2 转移 0 1 mol 电子生成 0 05 mol Cu2O 故 B C D 项错 答案 A 5 如图所示 x y分别是直流电源的两极 通电后发现 a 极板质量增加 b 极板处有无色 无味的气体放出 符合这一情况的是下表中的 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 3 解析 由题意知 a 极板质量增加 a 应为阴极 则 b 为阳极 x为电源的负极 y为电 源 的正极 A 项电解时 a 极有 Cu 附着 b 极有 O2放出 B 项 电解时 a 极无质量变化 D 项电解时 Cl 在阳极放电生成 Cl2 Cl2为黄绿色有刺激气味的气体 与原题题意不 符 合 答案 A 6 利用电解法可将含有 Fe Zn Ag Pt 等杂质的粗铜提纯 下列叙述正确的是 双选 A 电解时以精铜作阳极 B 电解时阴极发生还原反应 C 粗铜连接电源负极 其电极反应是 Cu Cu2 2e D 电解后 电解槽底部会形成含少量 Ag Pt 等金属的阳极泥 解析 电解时粗铜作阳极 与电源正极相连 失电子发生氧化反应 精铜作阴极 与电 源负极相连 得电子发生还原反应 B 正确 A C 错误 因为在金属活动顺序表中 Ag Pt 排在 Cu 的后面 所以电解时 Ag Pt 不会失电子 D 正确 答案 BD 7 常温下 某溶液中含有两种溶质 NaCl 和 H2SO4 它们的物质的量之比为 5 2 用石墨 作电极电解该混合溶液时 根据电解产物 可分为三个阶段 下列叙述不正确的是 A 溶液 pH 不断增大 最后为 7 B 阳极先析出 Cl2 后析出 O2 C 阴极始终只析出 H2 D 电解最后阶段为电解水 解析 由题意知溶质为 NaCl 和 H2SO4且物质的量之比为 5 2 即 Cl H 5 4 阳 极 阴离子放电 4Cl 4e 2Cl2 4OH 4e O2 2H2O 阴极 阳离子放电 4 4H 4e 2H2 所以 阴极产物始终为 H2 阳极先产生 Cl2 后产生 O2 电解的最 后阶段为电解水 因 Cl H 5 4 H2SO4电离出的 H 反应完后 再放电的 H 来自 水的电离 最终 pH 大于 7 答案 A 8 结合下图判断 下列叙述正确的是 A 和 中正极均被保护 B 和 中负极反应均是 Fe 2e Fe2 C 和 中正极反应均是 O2 2H2O 4e 4OH D 和 中分别加入少量 K3 Fe CN 6 溶液 均有蓝色沉淀 解析 A 项 电子从负极流向正极 抑制正极失电子 所以正极均被保护 B 项 中 的负极反应为 Zn 2e Zn2 C 项 中的正极反应为 2H 2e H2 D 项 由 于 中负极反应产生 Zn2 不会与 K3 Fe CN 6 溶液作用产生蓝色沉淀 答案 A 二 非选择题 9 右图是一个用铂丝作电极 电解稀的 MgSO4溶液 的装置 电解液中加有中性红指示剂 此时溶 液呈红色 指示剂的 pH 变色范围 6 8 8 0 酸色 红色 碱色 黄色 回答下列问题 1 下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化 的 叙述正确的是 填编号 A 管溶液由红变黄 B 管溶液由红变黄 A 管溶液不变色 B 管溶液不变色 2 写出 A 管中发生反应的反应式 3 写出 B 管中发生反应的反应式 4 检验 a 管中气体的方法是 5 5 检验 b 管中气体的方法是 6 电解一段时间后 切断电源 将电解液倒入烧杯内观察到的现象是 解析 该电解池 A 为阴极 反应式为 2H 2e H2 B 为阳极 电极反应式为 4OH 4e O2 2H2O A 管附近产生 OH 故溶液由红变黄 B 管附近产生 H 溶液仍呈红色 A 管附近产生的 OH 与 Mg2 结合生成 Mg OH 2沉淀 但停止电解后 生成的 Mg OH 2与 H 反应 白色沉淀溶解 溶液仍呈红色 检验 a 管中产生的 H2的方 法是 用拇指按住管口 取出试管 靠近火焰 放开拇指 有爆鸣声 管口有蓝色火焰 证明是 H2 检测 b 管中产生的 O2的方法是 用拇指按住管口 取出试管 放开拇指 将带火星的木条伸入试管内复燃 证明是 O2 答案 1 2 2H 2e H2 或 2H2O 2e 2OH H2 Mg2 2OH Mg OH 2 3 4OH 4e 2H2O O2 写 2H2O 4e 4H O2 同样给分 4 用拇指按住管口 取出试管 靠近火焰 放开拇指 有爆鸣声 管口有蓝色火焰 5 用拇指按住管口 取出试管 放开拇指 将带有火星的木条伸入试管内会复燃 6 溶液呈红色 白色沉淀溶解 或大部分溶解 10 A B C 三种强电解质 它们在水中电离出的离子如右表所示 如图 1 所示装置中 甲 乙 丙三个烧杯中依次盛放足量的 A 溶液 足量的 B 溶液 足 量的 C 溶液 电极均为石墨电极 接通电源 经过一段时间后 测得乙中 c 电极质量增 加了 16 g 常温下各烧杯中溶液的 pH 与电解时间t的关系如图 2 所示 请回答下列问 题 阳离子Na K Cu2 阴离子 SO OH 2 4 6 1 M 为直流电源的 极 b 电极上发生的电极反应为 2 计算 e 电极上生成的气体在标准状况下的体积为 3 写出乙烧杯中的总反应方程式 4 如果电解过程中 B 溶液中的金属离子全部析出 此时电解能否继续进行 为什么 5 要使丙烧杯中的 C 溶液恢复到原来的状态 需要进行的操作是 解析 测得乙中 c 电极质量增加了 16 g 只有 Cu2 能放电析出金属 其他的都不可能 而 Cu2 只能和 SO结合 可以确定 B 为硫酸铜 由常温下各烧杯中溶液的 pH 与电解 2 4 时 间t的关系图 可以确定 A 为 KOH 或 NaOH C 为 Na2SO4或 K2SO4 c 电极上发生的 反应为 Cu2 2e Cu 即 c 电极为阴极 由此可推出 b 为阳极 a 为阴极 M 为负 极 N 为正极 甲中为 KOH 或 NaOH 溶液 相当于电解 H2O b 电极 阳极 为 OH 放电 即 4OH 4e 2H2O O2 当乙中有 16 g Cu 析出时 转移的电子为 0 5 mol 整个 电路是串联的 故每个电极上转移的电子数是相等的 丙中为 Na2SO4或 K2SO4溶液 相当于电解水 由方程式 2H2O2H2 O2 可知 当整个反应中转移 电解 0 5 mol 电子 时 e 电极上生成的 H2为 0 25 mol 标准状况下的体积为 0 25 mol 22 4 L mol 1 5 6 L 此时丙烧杯中消耗水 0 25 mol 若要恢复到原来的状态 需要向烧杯中加 4 5 g 水 答案 1 负 4OH 4e 2H2O O2 2 5 6 L 3 2CuSO4 2H2O2Cu O2 2H2SO4 电解 4 能 因为 CuSO4溶液已转变为 H2SO4溶液 反应变为电解水的反应 5 向丙烧杯中加 4 5 g 水 7 11 如下图装置所示 C D E F X Y 都是惰性电极 甲 乙中溶液的体积和浓度都相 同 假设通电前后溶液体积不变 A B 为外接直流电源的两极 将直流电源接通后 F 极附近呈红色 请回答 1 B 极是电源的 一段时间后 甲中溶液颜色 丁中 X 极附近的颜 色 逐渐变浅 Y 极附近的颜色逐渐变深 这表明 在电场作用下向 Y 极移动 2 若甲 乙装置中的 C D E F 电极均只有一种单质生成时 对应单质的物质的量之 比为 3 现用丙装置给铜件镀银 则 H 应该是 填 镀层金属 或 镀件 电镀 液 是 溶液 当乙中溶液的 pH 是 13 时 此时乙溶液体积为 500 mL 丙中镀件上 析 出银的质量为 甲中溶液的 pH 填 变大 变小 或 不变 4 若将 C 电极换为铁 其他装置都不变 则甲中发生总反应的离子方程式是 解析 1 F 极附近呈红色 说明 F 是阴极 E 是阳极 则 A 为正极 B 为负极 甲中因 Cu2 放电使溶液颜色变浅 丁中 Y 极附近颜色变深 说明 Fe OH 3胶粒向阴极移动 即 Fe OH 3胶粒带正电荷 2 C D E F 的电极产物分别为 O2 Cu Cl2 H2 由于电路 中通过的电量相等 所以其物质的量之比为 1 2 2 2 3 乙中溶液 pH 13 生成 n NaOH 0 1 mol L 1 0 5 L 0 05 mol 电路中通过的电子的物质的量为 0 05 mol 所 以丙中镀件上析出银 0 05 mol 108 g mol 1 5 4 g 4 当活性金属作阳极时 金 属先于 溶液中的阴离子放电而溶解 故甲中发生反应的离子方程式为 Fe Cu2 8 Fe2 Cu 电解 答案 1 负极 逐渐变浅 氢氧化铁胶体粒子带正电荷 2 1 2 2 2 3 镀件 AgNO3 5 4 g 变小 4 Fe Cu2 Cu Fe2 电解 12 钒 V 及其化合物广泛应用于工业催化 新材料和新能源等领域 1 V2O5是接触法制硫酸的催化剂 一定条件下 SO2与空气反应t min 后 SO2和 SO3物质的量浓度分别为a mol L 1 和b mol L 1 则 SO2起始物质的量浓度为 mol L 1 生成 SO3的化学反应速率为 mol L min 1 工业制硫酸 尾气 SO2用 吸收 2 全钒液流储能电池是利用不同价态离子对的氧化还原反应来实现化学能和电能相互 转化的装置 其原理如下图所示 当左槽溶液颜色逐渐由黄变蓝 其电极反应式为 充电过程中 右槽溶液颜色逐渐由 色变为 色 放电过程中氢离子的作用是 和 充电时若转移的电子数为 3 01 1023个 左槽溶液中n H 的变化量为 解析 1 根据 2SO2 O2 2SO3和 S 原子守恒 SO2的起始浓度为 a b mol L 1 根 据化学反应速率计算公式v SO3 mol L min 1 工业制硫酸的尾 c SO3 t b t 气 SO2一 般用氨水吸收 2 根据图示该装置 左边为电解池的阳极或原电池的正极 右边为电解池的阴极或原 电 池的负极 当左槽溶液由黄变蓝 即 VO VO2 电