2022年高二化学同步测试12《第1课时电解原理电解食盐水》(鲁科版选修4).docx

第1章 第2节 第1课时
(45分钟　100分)
(本栏目内容，在学生用书中以活页形式分册装订！)
一、选择题(此题包括10小题，每题5分，共50分)
1．以下关于电解池形成的闭合回路的表达中，正确的选项是(　　)
A．电解池中的闭合电路是由电子的定向运动形成的
B．金属导线中，电子从电源的负极流向电解池的阴极，从电解池的阴极流向电源的正极
C．在电解质溶液中，阴离子向阴极运动，阳离子向阳极运动
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等
解析：　电解池中的闭合回路在溶液中是由离子的定向移动形成的，B中电子从电解池的阳极流向电源的正极。
答案：　D
2．pH＝a的某电解质溶液中，插入两支石墨电极通直流电一段时间后，溶液的pH>a，那么该电解质可能是(　　)
A．NaOH B．H2SO4
C．AgNO3D．Na2SO4
解析：　分析4个选项知A、B、D实质为电解H2O，由此得A选项pH升高，B选项pH降低，D不变，C选项是电解AgNO3和H2O，产生HNO3，pH降低，C错。
答案：　A
3．(2022·福州高二质检)如以下列图所示，某学生设计了一个“黑笔写红字〞的趣味实验。滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿，然后平铺在一块铂片上，接通电源后，用铅笔在滤纸上写字，会出现红色字迹。据此，以下表达正确的选项是(　　)
A．铅笔端作阳极，发生复原反响B．铂片端作阴极，发生氧化反响
C．铅笔端有少量的氯气产生D．a点是负极，b点是正极
解析：　这是将化学原理实现趣味化的实验，根据原理可知电极反响为：
阴极：2H＋＋2e－―→H2↑(复原反响)
阳极：2Cl－―→Cl2↑＋2e－(氧化反响)
假设要能够出现“黑笔写红字〞的现象，必须是铅笔作阴极，这样铅笔附近产生的OH－会使酚酞变红。因此与铅笔相连的a点是直流电源的负极。
答案：　D
4．关于电解NaCl溶液的以下表达，正确的选项是(　　)
A．电解时，在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠
B．假设在阳极附近的溶液中滴加KI溶液，溶液呈棕色
C．假设在阴极附近的溶液中滴加酚酞溶液，溶液呈无色
D．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性
解析：　电解NaCl溶液时，
阳极反响式：2Cl－―→Cl2↑＋2e－，
阴极反响式：2H＋＋2e－―→H2↑。
电解时在阳极附近溶液中参加KI溶液，产生的Cl2置换出I2，使溶液呈棕色。在阴极附近溶液中滴入酚酞，因阴极附近产生OH－，溶液呈碱性，那么溶液呈红色。电解一段时间后，得到NaOH溶液，呈碱性。
答案：　B
5．(2022·深圳市高二质检)如右图所示，在一U形管中装入含有紫色石蕊的Na2SO4溶液，通直流电，一段时间后U形管内会形成一个倒立的三色“彩虹〞从左到右颜色的次序是(　　)
A．蓝、紫、红 B．红、蓝、紫
C．红、紫、蓝 D．紫、红、蓝
解析：　电极反响式为：阳极：4OH－―→2H2O＋O2↑＋4e－，阳极区溶液呈酸性，溶液呈红色，阴极：4H＋＋4e－―→2H2↑，阴极区溶液呈碱性，溶液呈蓝色，最下面仍为石蕊的颜色——紫色。
答案：　C
6．电解某盐溶液时在阴阳两极上一定相等的是(　　)
A．析出金属的物质的量 B．析出金属的质量
C．通过的电子数目 D．放出气体的体积
解析：　电解池的阳极上一定不会析出金属，A、B项不成立；阴、阳两极假设同时放出气体，放出气体的体积不一定相等，如用石墨电极电解食盐水时两极放出气体的体积相等，假设用石墨电极电解Na2SO4溶液时，阴、阳两极放出H2、O2的体积比为2∶1，D项不符合题意。
答案：　C
7．用石墨电极分别加电解以下物质的水溶液一段时间后，向剩余电解质溶液中参加一定量的一种物质(括号内)，溶液能恢复到与原来溶液完全一样的是(双选)(　　)
A．CuCl2(CuCl2) B．NaOH(NaOH)
C．NaCl(HCl) D．CuSO4[Cu(OH)2]
解析：　电解CuCl2溶液的化学方程式为CuCl2Cu＋Cl2↑，所以电解后加CuCl2能恢复原状；电解NaOH溶液的化学方程式为：2H2O2H2↑＋O2↑，电解后加水能恢复原状；电解NaCl溶液时电解方程式为：2NaCl＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2NaOH，电解后通入HCl发生反响：NaOH＋HCl===NaCl＋H2O，能使溶液恢复原状；电解CuSO4溶液的化学方程式为：2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，电解后参加Cu(OH)2发生反响：H2SO4＋Cu(OH)2===CuSO4＋2H2O，生成CuSO4和H2O的物质的量之比1∶2与电解时消耗的二者之比1∶1不符，故参加Cu(OH)2无法恢复原状。
答案：　AC
8．某同学想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如下列图的装置(垂直使用)。以下对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的选项是(　　)
A．a为正极，b为负极；NaClO和NaCl
B．a为负极，b为正极；NaClO和NaCl
C．a为阳极，b为阴极；HClO和NaCl
D．a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl
解析：　电解饱和食盐水的方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，NaOH在阴极区生成，Cl2在阳极区生成。按照该学生制作的竖直的家用环保型消毒装置，假设将阳极置于上方，那么氯气一生成即逸出，不能完全与NaOH作用。显然，应将阳极置于下方，阴极置于上方，下方阳极生成的氯气通过溶液时即可很好地被阴极生成的NaOH吸收。反响为Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。还应注意的是图中电极a、b是电源的电极而非电解池的电极。与电解装置上方阴极相连的a为电源的负极，那么b为正极。
答案：　B
9．用石墨电极电解M(NO3)x的水溶液，当阴极上增重a g时，在阳极上同时产生b L氧气(标准状况)，从而可知M的相对原子质量为(　　)
A.B.
C.D.
解析：　根据电解规律列出物质间的对应关系，设M的相对原子质量为Mr。
Mx＋～xe－～O2
Mr g　　　　22.4· L
a g　　　　　b L
解得：Mr＝＝。
答案：　C
10．在100 mL H2SO4和CuSO4的混合液中，用石墨做电极电解，两极上均收集到2.24 L气体(标准状况下)，那么原混合液中，Cu2＋的物质的量浓度为(　　)
A．1 mol·L－1B．2 mol·L－1
C．3 mol·L－1D．4 mol·L－1
解析：　分析H2SO4、CuSO4电解时阴、阳两极的电极反响可知，两极产生的气体为O2、H2各0.1 mol，O2得到0.4 mol电子，H2失去0.2 mol电子。由电子守恒知，还有0.2 mol电子是Cu2＋失去的，故Cu2＋的物质的量是0.1 mol，那么Cu2＋的物质的量浓度为＝1 mol·L－1。
答案：　A
二、非选择题(此题包括4小题，共50分)
11．12分)用石墨电极分别电解熔融状态的NaOH和NaOH的水溶液，请写出它们的电极反响和电池反响。

熔融的NaOH
NaOH的水溶液
阴极反响式

阳极反响式

电池反响

答案：　

熔融的NaOH
NaOH的水溶液
阴极反响式
2Na＋＋2e－―→2Na
2H＋＋2e－―→H2↑
阳极反响式
4OH－―→2H2O＋O2↑＋4e－
4OH－―→2H2O＋O2↑＋4e－
电池反响
4Na＋＋4OH－4Na＋O2↑＋2H2O
2H2O2H2↑＋O2↑
12.(15分)如图为持续电解含有一定量CaCl2水溶液(含酚酞)的装置(以铂为电极)A为电流表。电解一段时间t1后，将CO2连续通入电解液中。
(1)电解时，F极发生________反响，电极反响式为___________________，E极发生________反响，电极反响式为________________________，电解总反响为__________________________________________________________。
(2)电解池中产生的现象：
①________________________________________________________________________。
②_______________
③___________________________________________________________________。
解析：　溶液中含有：Ca2＋、H＋、Cl－、OH－，通电时，Ca2＋、H＋移向阴极，H＋放电能力比Ca2＋强，在E极上发生反响：2H＋＋2e－―→H2↑，H2O电离出的H＋放电，OH－富集在阴极(E极)，那么使阴极区溶液变红；Cl－、OH－移向阳极，Cl－在阳极放电，2Cl－―→Cl2↑＋2e－，总反响方程式：2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－；电解一段时间t1后，溶液中OH－浓度增大，相当于Ca(OH)2、CaCl2的混合溶液，通入CO2：Ca2＋＋2OH－＋CO2===CaCO3↓＋H2O，继续通入CO2：CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2。
答案：　(1)氧化　2Cl－―→Cl2↑＋2e－　复原　2H＋＋2e－―→H2↑　2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑
(2)①通电后E极处溶液呈红色　②通电时，E极、F极均有气体生成　③通入CO2时，溶液中先出现白色沉淀，继续通入CO2沉淀又消失
13．(13分)(2022·温州高二质检)在25 ℃时，用石墨电极电解2.0 L 0.5 mol·L－1 CuSO4溶液。5 min后，在一个石墨电极上有6.4 g Cu生成。试答复以下问题：
(1)发生氧化反响的是________极，电极反响式为________________________________________________________________________。
(2)假设电解后溶液的体积不变，那么电解后溶液的[H＋]为________。
(3)假设将溶液恢复到与电解前一样，那么需参加________mol的________。
解析：　用石墨电极电解CuSO4溶液，电极反响分别为：阴极2Cu2＋＋4e－―→2Cu，阳极4OH－―→O2↑＋2H2O＋4e－，电池反响为2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑。
(1)由以上分析可知发生氧化反响的是阳极，电极反响式为4OH－―→O2↑＋2H2O＋4e－。
(2)由以上反响式可知：
2Cu～4e－～O2～2H2SO4～4H＋
128 g1 mol 4 mol
6．4 gn(O2) n(H＋)
即n(H＋)＝0.2 mol
[H＋]＝＝0.1 mol·L－1
(3)由(2)可知从溶液中析出n(Cu)＝0.1 mol，n(O2)＝0.05 mol，故恢复至原状态应参加0.1 mol CuO(或0.1 mol CuCO3)。
答案：　(1)阳　4OH－―→4e－＋O2↑＋2H2O
(2)0.1 mol·L－1
(3)0.1　CuO或CuCO3
14．(10分)(2022·榆林高二质检)将0.2 mol AgNO3、0.4 mol Cu(NO3)2、0.6 mol KCl溶于水，配成100 mL溶液，用石墨电极电解一段时间后，假设在一极析出0.3 mol Cu，试计算另一极上产生的气体体积(标准状况)。
解析：　三种物质溶于水时，AgNO3与KCl反响后溶液中含有0.2 mol KNO3、0.4 mol Cu(NO3)2和0.4 mol KCl。当有0.3 mol Cu生成时，先后发生反响：
Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑①
2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋②
在阳极上先后生成Cl2和O2。n(Cl2)＝n(KCl)＝×0.4 mol＝0.2 mol，根据电子守恒有：0.3 mol×2＝0.2 mol×2＋4n(O2)，解得n(O2)＝0.05 mol，所以阳极共产生气体体积为：(0.2 mol＋0.05 mol )×22.4 L·mol－1＝5.6 L。
答案：5.6 L