高二化学（人教版）试题选择性必修一周末作业第11周

第11周·周末作业电解原理及其应用一、选择题1.利用如图装置进行铁上镀铜的实验。下列说法不正确的是()A.镀铜前用NaOH溶液、盐酸分别除去铁片上的油污、铁锈B.镀铜过程中溶液中铜离子的浓度基本不变C.铁片上析出铜的反应为Fe+Cu2+Cu+Fe2+D.以[Cu(NH3)4]SO4溶液为电镀液,可使镀层光亮2.氯碱工业和电解精炼铜是工业上电解原理的重要应用,其示意图如图所示,下列有关说法正确的是()A.M是电源的负极B.电解精炼铜过程中硫酸铜溶液的浓度保持不变C.F口产生的气体是氯气D.电解精炼铜的纯铜与铁器表面镀层中的纯铜都是作阴极3.近日,科学家开发了高活性磷化铁催化剂用于选择性电化学硝酸盐还原为氨气,工作原理如图所示。下列叙述正确的是()A.a极与电源正极连接B.一段时间后,KOH溶液浓度保持不变C.a极的主要电极反应为NO3−+6H2O+8eNH3D.b极电势小于a极电势4.己二腈[NC(CH2)4CN]是合成尼龙⁃66的原料。可用电解丙烯腈(CH2CH—CN)的方法合成己二腈,装置示意图如下。已知:阳/阴极反应物的还原/氧化性越强,电解所需电压越小,消耗的电能越少。下列说法不正确的是()A.在阴极获得己二腈B.制得1mol己二腈的同时,阳极室中n(H+)增加2molC.制得1mol己二腈的同时,理论上会产生11.2LO2(标况下)D.若要降低电解丙烯腈的能耗,可向阳极室中加入强还原剂5.利用双极膜电解器还原KNO3制NH3的装置如图,其法拉第效率FE(NH3)可达90%法拉第效率FE(B)=生成B所需电子通过电极的电子,生成其他气体的电极法拉第效率FE为50%。已知工作时双极膜中间层的H2O解离出H+A.电极电势:a电极高于b电极B.双极膜中H2O解离出的OH移向a电极C.Ⅰ室中发生的总反应式为NO3−+8e+6H2ONH3D.当阳极产生11.2L气体(标准状况)时,则阴极产生0.45molNH36.电化学脱硫是近几年国内外发展起来的一种新型脱硫方法,某种电化学脱硫方法装置如图所示,不仅可以脱去烟气中的SO2,还可以制得硫酸。下列说法不正确的是()A.该装置能够将电能转化为化学能B.净化气的成分为二氧化碳和氧气C.电极1的电极反应式为O2+4e+2SO32SO4D.电极2的电极反应式为2SO42−4e2SO3+O7.以甲烷燃料电池为电源电解NaB(OH)4溶液制备H3BO3的工作原理如图所示,下列叙述错误的是()A.燃料电池通入氧气的电极接电解池的X电极B.N室中:a%>b%C.膜Ⅰ、Ⅲ为阳离子交换膜,膜Ⅱ为阴离子交换膜D.理论上每生成1mol产品,需消耗甲烷的体积为2.8L(标况)8.电解合成1,2⁃二氯乙烷的实验装置如图所示。下列说法错误的是()A.该装置工作时,阳极的电极反应是CuCle+ClCuCl2B.液相反应为C2H4+2CuCl2ClCH2CH2Cl+2CuCl(s)C.Y为阴离子交换膜D.该装置总反应为C2H4+2NaCl+2H2OClCH2CH2Cl+2NaOH+H2二、非选择题9.(14分)在如图所示的装置中,试管A、B中的电极为多孔石墨惰性电极;C、D为两个铂夹,夹在被Na2SO4溶液浸湿的滤纸条上,滤纸条的中间滴有KMnO4溶液;电源有a、b两极。若将A、B充满KOH溶液后倒立于盛有KOH溶液的水槽中,断开K1,闭合K2、K3,通入直流电,试管A、B收集到的气体体积如图所示。回答以下问题:(1)A为极(填“阳”或“阴”),该极产生的气体为(填名称),通直流电一股时间后,KOH溶液的碱性(填“增强”“减弱”或“不变”)。

(2)在Na2SO4溶液浸湿的滤纸条中部的KMnO4溶液处的现象为。

(3)电解一段时间后,A、B中均有气体包围电极。此时切断K2、K3,闭合K1,检流计的指针发生偏转,原因是,写出A中的电极反应式。

10.(15分)Ⅰ.如图所示装置,C、D、E、F、X、Y都是惰性电极,甲、乙中溶液的浓度和体积都相同(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极附近溶液呈红色。回答下列问题:(1)B极是电源的极;一段时间后,装置丁中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Fe(OH)3胶粒带(填“正”或“负”)电荷。

(2)①电解饱和NaCl溶液的总反应化学方程式为。阳极上产生气体的颜色为。

②若C、F两电极共产生标准状况下6.72L的气体,则D电极的质量增加g。

(3)若在丙池中进行铁制品表面镀镍,电镀液用硫酸镍溶液,则镍应为电极(填“G”或“H”)。通电一段时间后,欲使甲装置中电解液恢复到起始状态,应向溶液中加入适量的[填“CuO”或“Cu(OH)2”]。

Ⅱ.某小组运用离子交换膜法制碱的原理,用如图所示装置电解K2SO4溶液。(4)左侧的离子交换膜为(填“阴”或“阳”)交换膜,该电解槽的阳极反应式为。

第11周·周末作业1.选C铁上镀铜,铁作阴极,铜作阳极,含有Cu2+的溶液作电镀液,阳极上铜失去电子形成铜离子,阴极上铜离子得到电子形成铜单质。铁片上的油污可以用NaOH溶液清洗,铁锈可以用盐酸清洗,A正确;阳极上铜失去电子形成铜离子,阴极上铜离子得到电子形成铜单质,溶液中铜离子浓度基本不变,B正确;电解池中,铁不能直接置换出铜单质,析出铜的反应为Cu2++2eCu,C错误;以[Cu(NH3)4]SO4溶液为电镀液,溶液中的Cu2+浓度更小,可使镀层更光亮,D正确。2.选C氯碱工业中,通过电解饱和食盐水生产氯气、氢气和氢氧化钠,阳极发生反应为2Cl2eCl2↑,阴极发生反应为2H2O+2eH2↑+2OH,M端与电解池阳极相连,则M是电源的正极,A项错误;电解精炼铜过程中,阳极会有其他杂质参与反应,则铜离子会消耗,硫酸铜溶液的浓度下降,需定期补充,B项错误;M端与电解池阳极相连,阳极发生反应为2Cl2eCl2↑,则F口产生的气体是氯气,C项正确;电镀铜时,纯铜必须作为阳极,铁器作为阴极,D项错误。3.选C由图示可知,a电极上硝酸根离子被还原生成氨气,所以a电极为阴极、b电极为阳极,阴极反应式为NO3−+6H2O+8eNH3↑+9OH、阳极反应式为4OH4eO2↑+2H2O,a直接连电源的负极、b直接连电源的正极,据此分析作答。根据分析可知,a极与电源负极连接,A错误;阳极反应为4OH4eO2↑+2H2O,水逐渐增多,KOH溶液浓度降低,B错误;根据分析可知:a极的主要电极反应为NO3−+6H2O+8eNH3↑+9OH,C正确;阳极b的电势高于阴极a的电势,D错误。4.选B用电解丙烯腈(CH2CH—CN)的方法合成己二腈[NC(CH2)4CN]过程中,C元素化合价降低,发生还原反应,则丙烯腈在阴极(左侧电极)发生反应:2CH2CHCN+2H++2eCN(CH2)4CN,右侧电极为阳极,水失去电子发生氧化反应:2H2O4e4H++O2↑。由分析可知,丙烯腈在阴极发生还原反应生成己二腈,A正确。由电极反应式可知,制得1mol己二腈时,阴极室消耗2molH+,阳极室生成2molH+并通过质子交换膜向阴极移动,则阳极室中n(H+)不变,B错误。由电极反应式可知,制得1mol己二腈时,转移2mole,生成0.5molO2,即产生11.2LO2(标况下),C正确。根据题中所给已知信息:阳/阴极反应物的还原/氧化性越强,电解所需电压越小,消耗的电能越少;阳极室反应物具有还原性,发生氧化反应,则要降低电解丙烯腈的能耗,可向阳极室中加入强还原剂,D正确。5.选D由图可知,a电极为电解池的阴极,水分子作用下硝酸根离子在阴极得到电子发生还原反应生成氨和氢氧根离子,b电极为阳极,氢氧根离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和水,双极膜中水解离出的氢氧根离子移向阳极、氢离子移向阴极。由分析可知,电解过程中,b电极为阳极、连接电源正极,电极电势更高,A错误;由分析可知,OH移向b电极,B错误;结合分析可知a电极为电解池的阴极,电极反应式为NO3−+8e+6H2ONH3↑+9OH,装置中离解的氢离子移向阴极,与氢氧根反应,故总反应式为NO3−+8e+9H+NH3↑+3H2O,C错误;阳极产生11.2L气体(标准状况)即0.5mol氧气时,因为FE(O2)为50%,故通过电极的电子的物质的量为2mol÷50%=4mol,已知FE(NH3)可达90%,则阴极有4mol×18×90%=0.45mol氨气生成,6.选B该装置为电解池,将电能转化为化学能,A项正确;由于二氧化硫与氧气的反应为可逆反应,所以净化气的成分除了有二氧化碳、氧气外,还有少量的二氧化硫,B项错误;在阴极,氧气得电子发生还原反应,电极反应式为O2+4e+2SO32SO42−,C项正确;电极2为阳极,硫酸根离子在此电极失电子发生氧化反应,电极反应式为2SO42−4e2SO3+O27.选BM室中石墨电极为阳极,电解时阳极上水失电子生成O2和H+,原料室中的B(OH)4−通过Ⅱ膜进入产品室,M室中氢离子通过Ⅰ膜进入产品室,结合得到H3BO3,原料室中的Na+通过Ⅲ膜进入N室,N室中石墨为阴极,电解时阴极上水得电子生成H2和OH,溶液中c(NaOH)增大。燃料电池通入氧气的电极为正极,接电解池的阳极,而X电极为阳极,Y电极为阴极,故A正确;N室中石墨为阴极,电解时阴极上水得电子生成H2和OH,原料室中的钠离子通过Ⅲ膜进入N室,溶液中c(NaOH)增大,所以N室:a%<b%,故B错误;原料室中的B(OH)4−通过Ⅱ膜进入产品室,M室中氢离子通过Ⅰ膜进入产品室,原料室中的Na+通过Ⅲ膜进入N室,则Ⅰ、Ⅲ为阳离子交换膜,Ⅱ为阴离子交换膜,故C正确;理论上每生成1molH3BO3,则M室中就有1mol氢离子通过Ⅰ膜进入产品室,即转移1mole,甲烷在燃料电池中发生电极反应消耗1molCH4转移8mole,则转移1mole应该消耗18molCH4,标准状况下为2.88.选C根据装置图,阳极CuCl失去电子生成CuCl2,生成的CuCl2和C2H4在液相反应,方程式为C2H4+2CuCl2ClCH2CH2Cl+2CuCl(s);阴极上H2O放电生成氢气和OH,氯离子通过膜X移向左侧,钠离子通过膜Y移向右侧,则X为阴离子交换膜,Y为阳离子交换膜,据此解答。根据分析,阳极的电极反应为CuCl+CleCuCl2,A项正确;由题意可知液相反应为C2H4与CuCl2发生反应生成ClCH2CH2Cl和CuCl,方程式为C2H4+2CuCl2ClCH2CH2Cl+2CuCl(s),B项正确;阴极上H2O放电生成氢气和OH,最后得到NaOH,则Na+向右迁移,所以Y为阳离子交换膜,C项错误;以NaCl和C2H4为原料合成1,2⁃二氯乙烷中,CuCl→CuCl2→CuCl,CuCl可循环使用,该反应的实质是NaCl、H2O与C2H4反应,所以总反应为C2H4+2NaCl+2H2OClCH2CH2Cl+2NaOH+H2,D项正确。9.解析:断开K1,闭合K2、K3通直流电,电极A、B及氢氧化钾溶液构成电解池,根据离子的放电顺序,溶液中氢离子、氢氧根离子放电,分别生成氢气和氧气,氢气和氧气的体积比为2∶1,由图知,B极上气体体积是A极上气体体积的2倍,所以B极上得氢气,A极上得到氧气,所以B极是阴极,A极是阳极,则a是负极,b是正极,所以C是阴极,D是阳极,据此分析。(1)由分析可知,A为阳极,OH在阳极失去电子生成氧气,电极反应式为4OH4eO2↑+2H2O,B为阴极,H2O在阴极得到电子生成H2,电极反应式为4H2O+4e2H2↑+4OH,通直流电一段时间后,OH的物质的量不变,但水减少了,OH的浓度增大,碱性增强。(2)电解质溶液中的阳离子钾离子向阴极移动,阴离子高锰酸根离子向阳极移动,所以紫红色的MnO4−向(3)电解一段时间后,A、B中均有气体包围电极。此时切断K2、K3,闭合K1,B中的H2与电极A中的O2与电极和KOH溶液组成氢氧燃料电池,将化学能转化为电能,所以,电流表的指针发生偏转,A中O2得到电子生成OH,根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极反应式为O2+2H2O+4e4OH。答案:(1)阳氧气增强(2)紫红色的MnO4(3)B中的H2与电极A中的O2与电极和KOH溶液组成氢氧燃料电池,将化学能转化为电能,所以,电流表的指针发生偏转O2+2H2O+4e4OH10.解析:将直流电源接通后,F极附近溶液呈红色,说明F极附近溶液显碱性,氢离子在该电极放电,所以F是阴极,可得出D、F、H和Y均为阴极,C、E、G和X均为阳极,A极是电源的正极,B极是电源的负极,据此分析。(1)F极