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一、选择题(本题包括7小题,每小题3分,共21分)
1.下列关于电解池中形成的闭合回路的叙述中,正确的是 ( )
A.电解池中的闭合回路仅是由电子的定向移动形成的
B.金属导线中,电子从电源的负极流向电解池的阳极,从电解池的阴极流向电源的正极
C.在电解质溶液中,阴离子向阴极移动,阳离子向阳极移动
D.相同时间内,阳离子在阴极上得到的电子数与阴离子在阳极上失去的电子数相同
解析:在电解池中,导线和电极上是由电子的定向移动,而溶液中则靠离子的定向移动,才使整个电解池形成一个闭合回路;导线中电子的方向与电流方向相反,故电子从电解池的阳极流向电源的正极,从电源的负极流向电解池的阴极;电解质溶液中,阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动;不论如何,两极上转移的电子数总是相等的。
答案:D
2.相同条件下,下列装置中指定电极的电极反应式相同的是 ( )
A.①③⑤⑧⑨ B.②④⑥⑦⑩
C.②③④⑤⑥⑦⑩ D.①③⑤⑦⑨
解析:在五个电解池中,阳极均为Cl-放电,电极反应为2Cl--2e-===Cl2↑。
答案:B
3.用惰性电极电解饱和Na2CO3溶液,若保持温度不变,则一段时间后 ( )
A.溶液的pH变大
B.c(Na+)与c(CO)的比值变大
C.溶液浓度变大,有晶体析出
D.溶液浓度不变,有晶体析出
解析:用惰性电极电解饱和Na2CO3溶液,实际是电解水,故Na2CO3会结晶析出,若保持温度不变,则仍为原温度下的饱和溶液,故溶液浓度不变,pH不变,c(Na+)∶c(CO)不变,故选D。
答案:D
4.用石墨作电极,电解1 mol/L下列物质的溶液,则电解前后溶液的pH保持不变的是 ( )
A.HCl B.NaOH
C.Na2SO4 D.NaCl
解析:A、B、C实质上是电解水,浓度增大,A的pH减小,B的pH增大,C的pH不变;用石墨作电极电解NaCl(aq)时,生成NaOH,溶液中c(OH-)增大,pH增大。
答案:C
5.同学欲完成反应Cu+H2SO4===CuSO4+H2↑而设计了下列四个试验,你认为可行的是 ( )
解析:该反应为非自发氧化还原反应,故应设计成电解池,且应使Cu作阳极,故选C。
答案:C
6.将始终流电源的正、负极(电极材料为Pt),用玻璃片分别压在一张用食盐水、碘化钾、淀粉溶液和石蕊试液浸透的滤纸上,经过一段时间后,两极四周滤纸的颜色分别是( )
A
B
C
D
阳极
蓝
白
红
蓝
阴极
白
蓝
蓝
蓝
解析:阳极上I-放电生成I2,使淀粉变蓝,阴极上H+放电后,使溶液中的c(H+)<c(OH-),呈碱性,使石蕊显蓝色,故D项正确。
答案:D
7.[双选题]下列有关用惰性电极电解AgNO3溶液一段时间后的说法,正确的是( )
A.电解过程中阴极的质量不断增加
B.电解过程中溶液的pH不断上升
C.此时向溶液中加入适量的Ag2O固体可使溶液恢复电解前的状况
D.电解后两极产生的气体体积比为2∶ 1
解析:用惰性电极电解AgNO3溶液,总的电解反应式为:
4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3可知,阴极上析出Ag,阳极上放出O2,故A正确,D错误;由于生成HNO3,溶液的pH降低,B错误;要使溶液恢复电解前的状况要加入的物质应是4Ag+O2,即Ag2O,C正确。
答案:AC
二、非选择题(本题包括4小题,共39分)
8.(9分)如图电解装置中,电极A是由金属M制成的,B、C和D都是铂电极,甲中的电解质溶液为MSO4,乙中的电解质为H2SO4,E、F是外接直流电源的两极,电路接通后,电极B上有金属M析出。(已知金属M无变价)
(1)电源中E是________极,F是________极。
(2)A极上电极反应为____________________,B极上电极反应为__________________,C极上电极反应为______________________,D极上电极反应为_____________________。
解析:由甲装置B上有金属M析出,可得B端为阴极,进而得电源E为正极,F为负极,这样简洁得A、B、C、D分别为阳极、阴极、阳极、阴极,电极反应式即可写出。
答案:(1)正 负
(2)M-2e-===M2+ M2++2e-===M
4OH--4e-===2H2O+O2↑
4H++4e-===2H2↑
9.(9分)如图所示,四支电极均为铂电极,供选择的四组电解质溶液如下表:
组
A
B
C
D
甲槽
NaOH溶液
AgNO3溶液
H2SO4溶液
NaCl溶液
乙槽
CuSO4溶液
CuCl2溶液
AgNO3溶液
AgNO3溶液
要满足的条件是:①工作一段时间后,甲槽电解液pH上升,而乙槽电解液pH下降;②b、c两极放电离子的物质的量相等。则:
(1)应选用的电解液是________组。
(2)甲槽的电解方程式为:____________________________________________________;
乙槽的电解方程式为:_____________________________________________________。
解析:依据电解规律,电解后电解液的pH上升的有NaOH溶液和NaCl溶液;pH降低的有CuSO4溶液、AgNO3溶液和H2SO4溶液;pH基本不变的有CuCl2溶液。由条件①排解B、C。又由于甲、乙两池是串联的,故b为阳极、c为阴极,A、D组电解液的电极反应分别为:
A组
b极:4OH--4e-===O2↑+2H2O
c极:2Cu2++4e-===2Cu
D组
b极:2Cl--2e-===Cl2↑
c极:2Ag++2e-===2Ag
由条件②排解A。
答案:(1)D
(2)2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑
4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3
10.(10分)以Cu2+、Na+、SO、Cl-四种离子,分别组成电解池中的电解质溶液,用铂做电极,按下列要求进行电解:
(1)电解质削减,水不变,则电解质应是________;
(2)电解质不变,水削减,则电解质应是________;
(3)电解质和水都削减,pH增大,则电解质是________。
解析:电解质削减,水不变,则两种离子的放电挨次在H+和OH-之前,即Cu2+、Cl-;电解质不变,水削减,则两种离子的放电挨次在H+和OH-之后,即Na+和SO;电解质和水都削减,则要求电解质的部分别子放电,Cu2+和SO、Na+和Cl-两种组合,要使pH增大,则只有Na+和Cl-一种组合。
答案:(1)CuCl2 (2)Na2SO4 (3)NaCl
11.(11分)为了加深对电解规律的理解,某同学做了以下探究,要求从H+、Cu2+、Na+、SO、Cl-5种离子中两两恰当的组成电解质,按下列要求进行电解:
(1)以碳棒为电极,电解过程中电解质质量削减,水量不变,则接受的电解质是________。若要恢复到电解前的状态,应加入的物质是________。
(2)以碳棒为电极,电解过程中电解质质量不变,水量削减,则接受的电解质是________。若要恢复到电解前的状态,应加入的物质是________。
(3)以碳棒为阳极,铁棒为阴极,电解过程中电解质和水量都削减,则电解质是________。若要恢复到电解前的状态,应加入的物质是________。
解析:5种离子中,水溶液中能放电的阳离子为Cu2+、H+,能放电的阴离子为Cl-。
(1)以碳棒为电极,电解过程中电解质质量削减,水量不变,则阳离子只能为H+、Cu2+,阴离子只能是Cl-,其电解质是HCl、CuCl2,由于电解过程中削减的是HCl、CuCl2的量,故要恢复到电解前的状态应通入HCl、加入CuCl2。
(2)实质上是电解水,H+、OH-分别在两极上放电,因此,其电解质是Na2SO4、H2SO4。电解过程中H2O的量削减,要恢复到电解前的状态应加入H2O。
(3)以碳棒为阳极,铁棒为阴极,电解过程中要求电解质和水量都削减,则两电极均不参与电极反应,电解质是CuSO4、NaCl,2CuSO4+2H2O,2H2SO4+2Cu+O2↑,若恢复到原状态,可加入CuO,也可加入CuCO3,但不能加入 Cu(OH)2,由于Cu(OH)2与H2SO4反应生成水,使水量增加。2NaCl+2H2O,2NaOH+H2↑+Cl2↑,要恢复到原状态可通入HCl,但不能加入盐酸。
答案:(1)HCl、CuCl2 HCl、CuCl2 (2)Na2SO4、H2SO4 H2O (3)CuSO4、NaCl CuO或CuCO3、HCl
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