-新教材高中化学第1章化学反应与能量转化第3节电能转化为化学能-电解第1课时电解的原理课后习题鲁科版选择性必修

第3节电能转化为化学能——电解第1课时电解的原理A级必备知识基础练1.用铂电极(惰性电极)电解下列溶液时,阴极和阳极上的主要产物分别是H2和O2的是 ()A.稀NaOH溶液B.HCl溶液C.酸性NaCl溶液D.酸性AgNO3溶液2.用石墨棒作为阳极、铁棒作为阴极电解熔融的氯化钠,下列说法正确的是()A.石墨棒周围有大量的Na+B.铁棒质量增加C.电子通过熔融电解质由石墨棒流向铁棒D.阴极发生氧化反应3.(2022北京怀柔教科研中心高二期末)如图是氯碱工业中的电解装置,下列说法不正确的是 ()A.电解总反应式:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑B.阳极电极反应:2Cl--2e-Cl2↑C.离子膜可以防止OH-移向阳极D.e处加入饱和食盐水,d处加入纯水4.如图所示,a、b、c、d均为石墨电极,通电进行电解,下列说法正确的是()A.电路中电子流向:负极→d→c→b→a→正极B.a、c两极产生气体的物质的量相等C.SO42-D.通电后向乙烧杯滴入酚酞溶液d极附近会变红5.用铂作电极电解某种溶液,通电一段时间后,溶液的pH变小,并且在阳极得到0.56L气体,阴极得到1.12L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B.KNO3溶液C.CuSO4溶液D.稀硫酸6.用电解熔融氢氧化钠的方法制得钠(方法1)的反应为4NaOH(熔融)4Na+O2↑+2H2O;用铁与熔融氢氧化钠在通电条件下制得钠(方法2)的反应原理为3Fe+4NaOHFe3O4+2H2↑+4Na↑。下列有关说法正确的是()A.方法1电解熔融氢氧化钠制钠,阳极发生电极反应为2OH--2e-H2↑+O2↑B.方法1用电解熔融氢氧化钠法制钠(如上图),电解槽中可以用石墨为阳极,铁为阴极C.方法2制钠的原理是利用铁的还原性比钠强D.上述两种方法制得等量的钠,则两反应中转移的电子总数也相同7.将下图所示实验装置的开关K闭合,下列判断正确的是()A.Cu电极上发生还原反应B.电子沿Zn→a→b→Cu路径流动C.片刻后甲池中c(SO4D.片刻后可观察到滤纸b点变红色8.如图为以惰性电极进行电解的装置:(1)写出A、B、C、D各电极上的电极反应和总反应方程式:A:,

B:,

总反应方程式:;

C:,

D:,

总反应方程式:;

(2)在A、B、C、D各电极上析出生成物的物质的量之比为。

B级关键能力提升练9.化学在环境保护中起着十分重要的作用,电化学降解NO3A.A为电源的正极B.溶液中H+从阳极向阴极迁移C.Ag-Pt电极的电极反应为2NO3-+12H++10e-N2↑+6H2D.电解过程中,每转移2mol电子,则左侧电极就产生32gO210.用惰性电极电解下列溶液,有关说法正确的是 ()①稀硫酸②Cu(NO3)2溶液③KOH溶液④NaCl溶液A.电解进行一段时间后四种溶液的pH均增大B.②中电解一段时间后,向溶液中加入适量的CuO固体可使溶液恢复到电解前的状态C.③中阳极消耗OH-,故溶液浓度变小D.④中阴、阳两极上产物的物质的量之比为2∶111.现用Pt电极电解1L浓度均为0.1mol·L-1的HCl、CuSO4的混合溶液,装置如图,下列说法正确的是()A.电解开始时阴极有H2放出B.电解开始时阳极反应:Cu2++2e-CuC.当电路中通过电子的量超过0.1mol时,此时阴极放电的离子发生了变化D.整个电解过程中,SO412.取一张用饱和NaCl溶液浸湿的pH试纸,两根铅笔芯作为电极,接通直流电源,一段时间后,发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆,内圆为白色,外圆呈浅红色。下列说法错误的是()A.b电极是阴极B.a电极与电源的正极相连接C.电解过程中,水是氧化剂D.b电极附近溶液的pH变小13.(双选)如图所示,下列叙述不正确的是()A.X为阳极,发生氧化反应B.电子沿Zn→Y→X→Cu路径流动C.Na+移向Y,X与滤纸接触处有氧气生成D.Y与滤纸接触处变红14.(双选)500mLKNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中NO3-的浓度为0.6mol·L-1,用石墨作为电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到2A.原混合溶液中K+的浓度为0.2mol·L-1B.上述电解过程中共转移0.2mol电子C.电解得到Cu的物质的量为0.05molD.电解后溶液中H+的浓度为0.4mol·L-115.整合有效信息书写电极反应。(1)硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。由硫化氢获得硫单质有多种方法。将用烧碱溶液吸收H2S后所得的溶液加入如图所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应:S2--2e-S、(n-1)S+S2-Sn2-①写出电解时阴极的电极反应:

。

②电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质,该反应的离子方程式为

。

(2)电解NO制备NH4NO3,其工作原理如图所示,为使电解产物全部转化为NH4NO3,需补充物质A,A是,说明理由:。

C级学科素养拔高练16.重铬酸钾又名红矾钾,是化学实验室中的一种重要分析试剂。工业上以铬酸钾(K2CrO4)为原料,采用电化学法制备重铬酸钾(K2Cr2O7)。制备装置如图所示(阳离子交换膜只允许阳离子透过):制备原理:2CrO42-(黄色)+2H+Cr2O7(1)通电后阳极室产生的现象为

;

其电极反应是。

(2)该制备过程总反应的离子方程式可表示为4CrO42-+4H2O2Cr2O72-+4OH-+2H2↑+O2↑,若实验开始时在右室中加入38.8gK2CrO4,tmin后测得右室中K原子与Cr原子的物质的量之比为3∶2,则溶液中K2CrO4和K2Cr2O7的物质的量之比为

第1课时电解的原理A级必备知识基础练1.A电解稀NaOH溶液时,阳极:4OH--4e-O2↑+2H2O,阴极:2H2O+2e-H2↑+2OH-,阴极和阳极上的主要产物分别是H2和O2,故A正确;电解HCl溶液、NaCl溶液时,阳极:2Cl--2e-Cl2↑,阴极:2H++2e-H2↑、2H2O+2e-H2↑+2OH-,阴极和阳极上的主要产物分别是H2和Cl2,故B、C错误;电解AgNO3溶液时,阳极:2H2O-4e-O2↑+4H+,阴极:Ag++e-Ag,阴极和阳极上的主要产物分别是Ag和O2,故D错误。2.B阴离子移向阳极(石墨棒),发生氧化反应:2Cl--2e-Cl2↑,阳离子移向阴极,发生还原反应:2Na++2e-2Na,A、D项错误,B项正确;电子不能通过熔融电解质,熔融的电解质是由于其内部自由移动的离子定向移动而导电的,C项错误。3.D电解饱和食盐水,在阳极上Cl-失去电子变为Cl2,在阴极上H+得到电子变为H2,溶液中产生的OH-与Na+结合为NaOH,故电解的总反应方程式:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,A正确;由于阴离子的放电能力:Cl->OH-,所以阴极上发生的电极反应为2Cl--2e-Cl2↑,B正确;OH-是阴极反应产生的微粒,离子膜可以防止OH-移向阳极,与阳极产生的Cl2发生反应,C正确;电解时阳极Cl-放电产生Cl2,阴极产生NaOH溶液,为提高电解质溶液的导电能力,在d处加入精制食盐水,在e处加入稀NaOH溶液,D错误。4.D电子不能通过电解质溶液,故A错误;a电极产生O2,c极产生Cl2,根据电子守恒O2~2Cl2~4e-,O2和Cl2的物质的量之比为1∶2,故B错误;阴离子向阳极移动,a电极和c电极是阳极,所以SO42-向a电极移动,Cl-向c电极移动,故C错误;d电极是阴极,电极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-,所以滴入酚酞溶液d电极附近会变红,故5.D阳极与阴极产生的气体体积之比为0.56L1.126.B方法1电解熔融氢氧化钠制钠,阳极发生的电极反应为4OH--4e-O2↑+2H2O;方法2制钠的原理不是利用铁的还原性比钠强,实际上铁的还原性比钠弱,反应之所以能发生实质上是利用了钠的沸点较低。由题中所给电解总反应可知,两种方法制得等量的钠,转移的电子总数不相同。7.A将装置中K闭合,该装置构成原电池,其中Zn电极上发生氧化反应,Cu电极上发生还原反应,故A正确;电子沿导线由Zn→a,在a上溶液中的H+得到电子,在b上溶液中的OH-失去电子,电子不能直接由a→b,故B错误;该装置工作过程中,甲、乙两烧杯中的SO42-的浓度都不改变,只是盐桥中的Cl-和K+分别向甲、乙两烧杯中移动,故C错误;在b处溶液中的OH-失去电子,溶液呈酸性,b处滤纸不可能变红色,8.答案(1)Cu2++2e-Cu2Cl--2e-Cl2↑CuCl2Cu+Cl2↑4Ag++4e-4Ag2H2O-4e-O2↑+4H+4AgNO3+2H2O4Ag+4HNO3+O2↑(2)2∶2∶4∶1解析A、B、C、D各电极上分别发生如下反应:Cu2++2e-Cu,2Cl--2e-Cl2↑,4Ag++4e-4Ag,2H2O-4e-O2↑+4H+;由电子守恒可知,在四个电极依次析出物质的物质的量之比为n(Cu)∶n(Cl2)∶n(Ag)∶n(O2)=2∶2∶4∶1。B级关键能力提升练9.D根据题给电解装置图可知,Ag-Pt电极上NO3-转化为N2,发生还原反应:2NO3-+12H++10e-N2↑+6H2O,则Ag-Pt电极为阴极,B为电源的负极,故A为电源的正极,A、C项正确;在电解池中阳离子向阴极移动,所以溶液中H+从阳极向阴极迁移,B项正确;左侧电极为阳极,电极反应为2H2O-4e-O2↑+4H+,则每转移2mol电子,左侧电极产生16gO210.B依据电解规律可知①为电解水型,②为放氧生酸型,③为电解水型,④为放氢生碱型,所以A、C错误;②中电解产物为Cu和O2,所以一段时间后加适量氧化铜固体可使溶液恢复到电解前的状态,B项正确;④中阳极产生Cl2,阴极产生H2,二者物质的量之比为1∶1,D项错误。11.D依据离子放电顺序可知阴极先放电的是Cu2+,故阴极开始析出的是Cu,阳极先放电的是Cl-,故阳极开始产生的是Cl2,故A、B错误;由阴极电极反应Cu2++2e-Cu,n(Cu2+)=0.1mol,当电路中通过电子的量达到0.2mol时,此时Cu2+消耗完毕,之后阴极放电离子变为H+,故C错误;阳极先是Cl-放电,当Cl-消耗完毕,此时H2O电离产生的OH-开始在阳极放电,SO42-不参与电极反应,故12.Da电极与试纸接触处出现一个双色同心圆,内圆为白色,外圆呈浅红色,说明a极附近产生了Cl2,所以a极与电源的正极相连,即a极为阳极,电极反应为2Cl--2e-Cl2↑,b极为阴极,电极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-,所以水是氧化剂,b极附近溶液的pH增大。13.BC该装置中,左边装置是原电池,Zn易失电子作为负极、Cu作为正极,右边装置是电解池,X为阳极、Y为阴极,阳极上电极反应为Cu-2e-Cu2+,阴极反应为2H2O+2e-2OH-+H2↑。X与原电池的正极相连为阳极,阳极失电子发生氧化反应,故A正确;电子从原电池负极锌流出经导线流向阴极Y,电子又从阳极X流出经导线流向正极铜,电子不能通过X与Y之间的电解质溶液,故B错误;通过以上分析知,Y是阴极,阳离子钠离子与氢离子都向阴极移动,X电极是Cu,Cu失电子生成Cu2+,故C错误;Y为阴极,电极反应为2H2O+2e-2OH-+H2↑,生成了碱,所以Y与滤纸接触处变红,故D正确。14.AD用石墨作为电极电解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液,阳极反应为2H2O-4e-O2↑+4H+,阴极先后发生两个反应:Cu2++2e-Cu,2H++2e-H2↑。从收集到O2为2.24L可推知上述电解过程中共转移0.4mol电子,而在生成2.24LH2的过程中转移0.2mol电子,所以Cu2+共得到0.4mol-0.2mol=0.2mol电子,电解前Cu2+的物质的量和电解得到的Cu的物质的量都为0.1mol。电解前后分别有以下守恒关系:c(K+)+2c(Cu2+)=c(NO3-),c(K+)+c(H+)=c(NO3-),不难算出电解前c(K+)=0.2mol·L-1,电解后溶液中c(H+)=0.4mol·L-115.答案(1)①2H2O+2e-H