2019_2020学年高中化学课时作业22电解原理含解析新人教版选修.doc

课时作业22电解原理12基础训练1用惰性电极电解下列各组中的三种电解质溶液，在电解的过程中，溶液的pH依次为升高、不变、降低的是()AAgNO3 CuCl2 Cu(NO3)2BKCl Na2SO4 CuSO4CCaCl2 KOH NaNO3DHCl HNO3 K2SO4解析：由电解的工作原理可推知：类型化学物质pH变化放O2生酸型CuSO4、AgNO3、Cu(NO3)2降低放H2生碱型KCl、CaCl2升高电解电解质型CuCl2不变HCl升高电解H2O型NaNO3、Na2SO4、K2SO4不变KOH升高HNO3降低答案：B2(双选)(2019年甘肃省武威期末)如图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b极附近溶液呈红色。下列说法正确的是()AX是正极，Y是负极BX是负极，Y是正极CCuSO4溶液的pH值逐渐减小DCuSO4溶液的pH值不变解析：通电电解氯化钠溶液时，b极附近溶液呈红色，说明b连接的Y为电源的负极，则X为正极，故A正确，B错误；通电电解硫酸铜时，总反应为：2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2，溶液的pH减小，故C正确，D错误。答案：AC3(2019年河北省保定市期中)在原电池和电解池的电极上所发生反应的类型相同的是()A原电池的正极和电解池阳极B电解池阳极和电解池阴极C原电池负极和电解池阳极D原电池的正极和原电池负极解析：原电池正极和电解池阴极上得电子而发生还原反应，原电池负极和电解池阳极上失电子发生氧化反应，所以原电池负极和电解池阳极上反应类型相同、原电池正极和电解池阴极上反应类型相同，故选C。答案：C4用惰性电极电解下列溶液一段时间后，再加入一定量的某种纯净物(括号内物质)，不能使溶液恢复到原来的成分和浓度的是()AKCl(HCl)BH2SO4(H2O)CAgNO3(HNO3)DCuSO4(CuCO3)解析：电解液复原时要分析电池反应式，看是什么物质脱离了原来的溶液体系(如析出沉淀、气体)，少了什么就补什么；电解AgNO3溶液有Ag和O2生成，应补Ag2O，每生成4 mol Ag生成1 mol O2，要恢复原来浓度应加2 mol Ag2O，C项不符合题意。答案：C5(2019年河北省保定市模拟)某研究性学习小组欲完成反应：2HClCu=CuCl2H2，设计了下列四个实验，你认为可行的是()解析：A为电解池，石墨为阳极，阳极生成氯气，故A错误；B为原电池反应，铁为负极被氧化，正极析出氢气，故B错误；C为电解池，铜为阳极被氧化，阴极析出氢气，故C正确；D为非自发进行的氧化还原反应，不能形成原电池，故D错误。答案：C6将0.1 L含有0.02 mol CuSO4和0.01 mol NaCl的水溶液用惰性电极电解。电解一段时间后，一个电极上得到0.01 mol Cu，另一电极析出的气体()A只有Cl2B只有O2C既有Cl2又有O2D只有H2解析：用惰性电极电解，阴极上得到铜，电极反应为Cu22e=Cu，当有0.01 mol Cu析出时，转移0.02 mol电子；阳极上首先是Cl放电，电极反应为2Cl2e=Cl2，0.01 mol Cl放电完只失0.01 mol电子，故溶液中OH接着放电，电极反应为4OH4e=2H2OO2，则另一电极析出的气体为Cl2和O2。答案：C7如图是电解CuCl2溶液的装置示意图，其中c、d为石墨电极。则下列有关判断正确的是()Aa为负极，b为正极Ba为阳极，b为阴极C电解过程中，d电极质量增加D电解过程中，氯离子浓度不变解析：根据电流方向可判断出a为正极，b为负极，c为阳极，d为阴极，则A、B项错误；电解CuCl2溶液的过程中阳极(c极)反应式为2Cl2e=Cl2，c(Cl)减小，阴极(d极)反应式为Cu22e=Cu，析出的Cu附着在d电极上，使d电极质量增加，故C项正确，D项错误。答案：C8根据下图，回答下列问题：(1)闭合S1，装置属于_，锌极作_。(2)闭合S2，装置属于_，锌极上的反应式为_。(3)闭合S3，装置属于_，总反应式为_。答案：(1)原电池负极(2)电解池Zn2e=Zn2(3)电解池CuH2SO4=CuSO4H2提高训练9(2019年大庆实验中学第二学期开学考试)某溶液中含有两种溶质NaCl和H2SO4，它们的物质的量之比为31，滴入几滴石蕊溶液后，用石墨做电极电解该混合溶液时，根据电极产物，电解过程明显分为三个阶段。下列叙述不正确的是()A阴极自始至终只析出H2B电解过程中，溶液颜色呈现红色紫色蓝色的变化C电解过程中，Na和SO42的物质的量浓度不变D第一阶段中阴、阳两极产生的气体混合引燃后，恰好完全反应得到HCl解析：可以将溶质看成3 mol NaCl和1 mol H2SO4，再转化一下思想，可以看成2 mol HCl，1 mol Na2SO4，1 mol NaCl，由于1 mol Na2SO4自始至终无法放电，且其溶液pH7，暂时可以忽略，电极反应为：阳极：2Cl2e=Cl2 2 22Cl2e=Cl2 1 14OH4e=2H2OO2阴极：2H2e=H2 2 22H2e=H2 1 12H2e=H2则电解过程可先看成电解HCl，再电解NaCl，最后电解水，即2HCl=H2Cl2，2NaCl2H2O=2NaOHH2Cl2，2H2O=2H2O2，生成的NaOH呈碱性，pH大于7。A.阴极上始终是氢离子得到电子生成氢气，故A正确；B.根据阴极产物分析，开始使石蕊变红色，随氢离子放电减小，溶液变为紫色，电解过程中生成的NaOH显碱性，pH大于7，石蕊试液颜色又变为蓝色，故B正确；C.电解过程中，Na和SO42的物质的量不变，但电解过程中溶剂水减少，所以物质的量浓度增大，故C错误；D.第一阶段电解的是氯化氢，电解过程中阴、阳两极产生的气体是氢气和氯气，依据电子守恒可知，混合引燃后，恰好完全反应得到HCl，故D正确。答案：C10(2019年天津中学月考)化学在环境保护中起着十分重要的作用，电化学降解NO3的原理如图所示。下列说法不正确的是()AA为电源的正极B溶液中H从阳极向阴极迁移CAgPt电极的电极反应式为2NO312H10e=N26H2OD电解过程中，每转移2 mol电子，则左侧电极就产生32 g O2解析：根据题给电解装置图可知，AgPt电极上NO3转化为N2，发生还原反应：2NO312H10e=N26H2O，则AgPt电极作阴极，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，电极反应式为2H2O4e=O24H，则每转移2 mol电子，左侧电极产生16 g O2，D项错误。答案：D11如图中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极板处有无色无味气体放出，符合这一情况的是()a极板b极板X电极Z溶液A锌石墨负极CuSO4B石墨石墨负极NaOHC银铁正极AgNO3D铜石墨负极CuCl2解析：a极板质量增加，说明X为负极，排除C。且该电解质溶液中含有不活泼金属离子，又排除B。b极板处有无色无味气体放出，说明溶液中无Cl，排除D。答案：A12如图装置电解一段时间，当某极析出0.32 g Cu时，、中溶液pH分别为(溶液足量，体积均为100 mL且电解前后溶液体积变化忽略不计)()A13、7、1B.12、7、2 C1、7、13D7、13、1解析：n(Cu)0.32 g64 g/mol0.005 mol，由电极反应Cu22e=Cu可知转移电子为0.01 mol，电解时，、中溶液电极方程式分别为2KCl2H2O2KOHH2Cl2、2H2O2H2O2；2CuSO42H2O2CuO22H2SO4；中生成0.01 mol OH，c(OH)0.01 mol0.1 L0.1 mol/L，pH13；电解水，溶液仍然呈中性，溶液的pH7；中生成0.01 mol H，c(H)0.01 mol0.1 L0.1 mol/L，pH1，故A正确。答案：A13(2019年四川德阳三校联考)某化学课外活动小组拟用铅蓄电池为直流电源，进行电絮凝净水的实验探究，设计的实验装置如图所示，下列叙述不正确的是()AX为金属Pb，Y为PbO2B电解池阳极上被氧化的还原剂有Al和H2OC电解池的总反应为2Al6H2O2Al(OH)33H2 D每消耗103.5 g Pb，理论上电解池阴极上有0.5 mol H2生成解析：铁电极上放氢生碱(2H2O2e=H22OH)，即铁电极上发生得电子的还原反应，铁为电解池的阴极，与阴极相连的X极是铅蓄电池的负极Pb，Y为铅蓄电池的正极PbO2，A项正确。与铅蓄电池正极相连的铝电极为电解池阳极，通过题图可知铝电极上既有铝离子生成，又有氧气放出，说明铝电极上发生的氧化反应有两个：Al3e=Al3、2H2O4e=O24H，故阳极上铝和水失去电子被氧化，B项正确。由于该电解池阳极存在两个竞争反应，故电解过程中电解池中实际上发生了两个反应：2Al6H2O2Al(OH)33H2、2H2OO22H2，C项错误。Pb的相对原子质量为207，103.5 g Pb的物质的量为0.5 mol，由铅蓄电池负极反应Pb2eSO42=PbSO4知，0.5 mol Pb给电路提供1 mol电子的电量，再由电解池的阴极(铁)反应2H2O2e=H22OH，得出有0.5 mol H2生成，D项正确。答案：C14(2019年湖北省宜昌市部分重点中学高二期末)用图甲装置电解一定量的CuSO4溶液，M、N为惰性电极，电解过程实验数据如图乙所示，X轴表示电解过程中转移电子的物质的量，Y轴表示电解过程产生气体的总体积。则下列说法不正确的是()AA点所得溶液只需加入一定量的CuO固体就可恢复到起始状态B电解过程中N电极表面先有红色物质生成，后有气泡产生CQ点时M、N两电极上产生的气体总量在相同条件下体积相同D若M电极材料换成Cu作电极，则电解过程中CuSO4溶液的浓度不变解析：由图可知，电流由正极流向负极，则M为阳极，N为阴极，惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液，发生2CuSO42H2O2CuO22H2SO4，结合图乙可知，通过a mol电子时硫酸铜被电解完全，然后电解硫酸溶液，发生2H2O2H2O2，P到Q点时收集到的混合气体为氢气和氧气。A.从OP时电解硫酸铜，从PA电解硫酸，即电解水，所以在A点所得溶液需加入一定量的CuO固体和H2O就可恢复到起始状态，故A错误；B.N为阴极，先发生Cu22e=Cu，后发生2H2e=H2，N电极表面先有红色物质析出，后有气泡产生，故B正确；C.到Q点时收集到的混合气体为氢气和氧气，P点bL为O2，PQ段3b L气体中，由电解水反应可知氢气和氧气的体积比为21，则生成2bL H2、bLO2，所以Q点收集到的气体中有2bL H2、2bLO2，即二者体积相同，故C正确；D.若M电极材料换成Cu做电极，则阳极Cu失电子生成铜离子，阴极上铜离子得电子生成Cu，所以电解过程中CuSO4溶液的浓度不变，故D正确。答案：A15将两个铂电极插入500 mL CuSO4溶液中进行电解，通电一定时间后，某一电极增重0.064 g(设电解时该电极无氢气析出，且不考虑水解和溶液体积变化)，此时溶液中氢离子浓度约为()A4103 mol/LB.2103 mol/LC1103 mol/LD.1107 mol/L 解析：根据电解规律可知，阴极反应：Cu22e=Cu，增重0.064 g，应是Cu的质量，根据总反应方程式： 2Cu22H2O2CuO24H 264 g 4 mol 0.064 g x解得x0.002 mol，c(H)4103 mol/L。答案：A16(2019年浙江金华模拟)下列四种装置的烧杯中，盛200 mL硫酸铜溶液，盛200 mL 0.01 molL1硫酸，盛200 mL氯化锌溶液，盛200 mL氯化钾溶液。(1)上述装置中，为_池，为_池，反应一段时间后溶液浓度基本不变的是_。装置中两电极的电极反应式分别是_(注明电极名称)。(2)通电时装置中的总反应是_(填离子方程式，下同)，溶液中可能发生的副反应是_。(3)若将装置中的外加电源拆去，用导线将两个电极连接，则Fe极上发生的反应是_。解析：(1)电解池的标志是有外加电源，中都有直流电源，都是电解池。中阳极为活性电极Zn，溶液为氯化锌溶液，可知同时是电镀池。(2)装置中是用惰性电极电解氯化钾溶液，生成氢气、氯气、KOH，其中Cl2与KOH还会发生氧化还原反应。(3)若将装置中的外加电源拆去，用导线将两个电极连接，与氯化钾溶液构成原电池。答案：(1)电解原电阴极：2Cu24e=2Cu，阳极：4OH4e=O22H2O(2)2Cl2H2OH2Cl22OHCl22OH=ClClOH2O(3)Fe2e=Fe2探究创新17高铁酸钠(Na2FeO4)易溶于水，是一种新型多功能水处理剂。已知Na2FeO4在强碱性溶液中会析出沉淀。其生产工艺流程如图所示：(1)写出向NaOH溶液中通入足量Cl2发生反应的离子方程式：_。(2)向溶液中加入Fe(NO3)3溶液发生反应，该反应的氧化剂_，每制得49.8 g Na2FeO4，理论上消耗氧化剂的物质的量为_mol。(3)从环境保护的角度看，制备Na2FeO4较好的方法为电解法，其装置如图甲所示。电解过程中阳极的电极反应式为_。图甲装置中的电源采用NaBH4(B元素的化合价为3价)和H2O2作原料的燃料电池，电源工作原理如图乙所示。工作过程中该电源的正极反应式为_，Na由_(填“a”或“b”，下同)极区移向_极区。解析：(1)Cl2与NaOH溶液发生歧化反应生成NaCl、NaClO、和H2O，由此可写出离子方程式。(2)结合(1)分析和流程知溶液中溶质主要是NaClO，因此加入Fe(NO3)3溶液后生成Na2FeO4，此反应中，氧化剂为NaClO，还原剂为Fe(NO3)3；利用得失电子守恒得：3NaClO2Na2FeO4，由此可知生成49.8 g消耗氧化剂的物质的量49.8 g/166 gmol13/20.45 mol。(3)电解时阳极Fe失去电子被氧化为FeO42，结合电解质溶液为碱性可得，阳极电极反应式为Fe8OH6e=FeO424H2O；电池工作时正极发生还原反应，结合图示原理可知正极反应为H2O2得电子，被还原为OH；电解质溶液中的阳离子由负极区移向正极区。答案：(1)2OHCl2=ClOClH2O(2)NaClO(或次氯酸钠) 0.45(3)Fe8OH6e=FeO424H2OH2O22e=2OH a b13