电解习题(带解析).doc

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电化学练习
一、选择题
1．(2008年上海)取一张用饱和NaCl溶液浸湿的pH试纸，两根铅笔芯作电极，接通直接电源，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，外圈呈浅红色。则下列说法错误的是
(　　)

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
【解析】　根据题意，a电极应产生Cl2，为阳极，与电源正极相连，则b为阴极。D项中b电极上H＋放电，附近OH－浓度增大，pH变大。
【答案】　D
2．(2008年海南)关于铅蓄电池的说法正确的是
(　　)
A．在放电时，正极发生的反应是Pb(s)＋SO(aq)－2e－===PbSO4(s)
B．在放电时，该电池的负极材料是铅板
C．在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小
D．在充电时，阳极发生的反应是PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO(aq)
【解析】　A项中电池放电时正极应发生还原反应，电极反应为：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O；C项中电池充电时硫酸的浓度应不断增大；D项中电池充电时阳极应发生氧化反应。
【答案】　B
3．三氧化二镍(Ni2O3)可用于制造高能电池，其电解法制备过程如下：用NaOH调NiCl2溶液pH至7.5，加入适量硫酸钠后进行电解。电解过程中产生的Cl2在弱碱性条件下生成ClO－，把二价镍氧化为三价镍。以下说法正确的是
(　　)
A．可用铁作阳极材料
B．电解过程中阳极附近溶液的pH升高
C．阳极反应方程式为：2Cl－－2e－===Cl2↑
D．1 mol二价镍全部转化为三价镍时，外电路中通过了1 mol电子
【解析】　两极的反应为阴极：2H＋＋2e－===H2↑；阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑，Cl2＋2Ni2＋＋6OH－===Ni2O3＋2Cl－＋3H2O，A项铁为活性电极，参与反应，Cl－不能放电，不能生成Cl2；B项阳极OH－被消耗，pH下降。
【答案】　CD
4．某同学按下图所示的装置进行电解实验。下列说法正确的是
(　　)

A．电解过程中，铜电极上有H2产生
B．电解初期，主反应方程式为：Cu＋H2SO4CuSO4＋H2↑
C．电解一定时间后，石墨电极上有铜析出
D．整个电解过程中，H＋的浓度不断增大
【解析】　Cu作阳极被消耗、溶液中H＋放电在阴极析出。因此，电解后一段时间c(H＋)减小，当生成的CuSO4浓度不断增大后，Cu2＋在阴极放电而析出。
【答案】　BC
5．(2008年江苏)镍镉(Ni－Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：
Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2
有关该电池的说法正确的是
(　　)
A．充电时阳极反应：Ni(OH)2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O
B．充电过程是化学能转化为电能的过程
C．放电时负极附近溶液的碱性不变
D．放电时电解质溶液中的OH－向正极移动
【解析】　本题主要考查原电池的相关知识。电池的充、放电互为相反的过程。充电时作为电解装置，电能转化为化学能，阳极发生氧化反应，电极反应为：Ni(OH)2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O，A正确，B错误。放电时作为原电池装置，化学能转变为电能，负极镉失去电子发生氧化反应，变为Cd2＋，吸收OH－，负极周围碱性增强，所以C、D错误。
【答案】　A
6．如右图所示，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，下列叙述正确的是
(　　)

A．铅笔端作阳极，发生还原反应
B．铂片端作阴极，发生氧化反应
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】　这是一个按照电解饱和食盐水原理设计的趣味实验，根据原理可知电极反应式为
阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(发生还原反应)
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(发生氧化反应)
若要能够出现“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
7．高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH，下列叙述不正确的是
(　　)
A．放电时负极反应为：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2
B．充电时阳极反应为：Fe(OH)3－3e－＋5OH－===FeO＋4H2O
C．放电时每转移3 mol电子，正极有1 mol K2FeO4被氧化
D．放电时正极附近溶液的碱性增强
【解析】　本题考查了原电池、电解池相关的知识，放电时装置为原电池Zn作负极，充电时，装置变为电解池阳极发生氧化反应，所以A、B正确。放电时正极反应为：FeO＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3↓＋5OH－故电极附近溶液的碱性增强，正极所发生的反应为还原而不是氧化，故C错。
【答案】　C
8．以惰性电极电解CuSO4溶液。若阳极上产生气体的物质的量为0.010 0 mol，则阴极上析出Cu的质量为
(　　)
A．0.64 g　　　　　　　　B．1.28 g
C．2.56 g D．5.12 g
【解析】　根据电极反应，阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu可得出关系式
O2　　～　　2Cu
1 mol 2×64 g
0.010 0mol 1.28 g
【答案】　B
9．下列有关工业生产的叙述正确的是
(　　)
A．合成氨生产过程中将NH3液化分离，可加快正反应速率，提高N2、H2的转化率
B．硫酸工业中，在接触室安装热交换器是为了利用SO3转化为H2SO4时放出的热量
C．电解饱和食盐水制烧碱采用离子交换膜法，可防止阴极室产生的Cl2进入阳极室
D．电解精炼铜时，同一时间内阳极溶解铜的质量比阴极析出铜的质量小
【解析】　A项，将NH3液化分离，可提高N2、H2的转化率，但不能加快正反应速率；B项，是利用SO2氧化为SO3时放出的热来预热即将参加反应的SO2和O2，使其达到适宜于反应的温度；C项，Cl2在阳极室产生；D项，由于阳极为粗铜，较活泼的杂质金属先溶解。
【答案】　D
10．pH＝a的某电解质溶液中，插入两支惰性电极通直流电一段时间后，溶液的pH＞a，则该电解质可能是
(　　)
A．NaOH　　　　　　　　B．H2SO4
C．AgNO3 D.Na2SO4
【解析】　电解前溶液的pH＝a，电解后溶液的pH＞a，原溶液显酸性、碱性、中性并不详，但根据pH的变化，可知溶液中c(H＋)下降，c(OH－)上升。对于A、B、D选项，均属于电解水类型。溶质浓度均增大，NaOH溶液中c(OH－)上升，符合题意，H2SO4与之相反；Na2SO4溶液pH不变也不符合题意；对于AgNO3溶液，属于放O2生酸型，则pH下降，不符合题意。故选A。
【答案】　A
二、非选择题
11．铝和氢氧化钾都是重要的工业产品。请回答：
(1)工业冶炼铝的化学方程式是____________________。
(2)铝与氢氧化钾反应的离子方程式是____________________________________。
(3)工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜(只允许阳离子通过)，其工作原理如下图所示。

①该电解槽的阳极反应式是____________________。
②通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因_______________________________________________。
③除去杂质后氢氧化钾溶液从液体出口________(填写“A”或“B”)导出。
【解析】　用阳离子交换膜电解法除去工业品氢氧化钾溶液中的杂质(含氧酸根)，相当于电解水，故电解时的电极反应为：阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极：4H＋＋4e－===2H2↑。其中阴极区H＋放电，H＋浓度减小，使水的电离平衡向右移动促进水的电离，OH－浓度增大。在阴极和阳极之间有阳离子交换膜，只允许阳离子K＋和H＋通过，这样就在阴极区聚集大量的K＋和OH－，从而产生纯的氢氧化钾溶液。
【答案】　(1)2Al2O34Al＋3O2↑
(2)2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
(3)①4OH－－4e－===2H2O＋O2↑　②H＋放电，促进水的电离，OH－浓度增大　③B
12．下图所示为相互串联的甲、乙两电解池，试回答：

(1)若甲池利用电解原理在铁上镀银，则A是________、______________(填电极材料和电极名称)，电极反应是______________________；B(要求同A)是__________、__________，电极反应式是____应选用的电解质溶液是________。
(2)乙池中若滴入少量酚酞试液，开始电解一段时间，铁极附近呈________色，C极附近呈________色。
(3)若甲槽阴极增重43.2 g，则乙槽中阳极上放出的气体在标况下的体积是________mL。
(4)若乙槽中剩余溶液仍为400 mL，则电解后所得溶液的物质的量浓度为________mol·L－1，pH等于________。
【解析】　(2)铁极附近H＋放电，破坏了附近水的电离平衡，使c(OH－)增大。显一定碱性，遇酚酞呈红色，C极附近Cl－放电，显中性，遇酚酞呈无色。
(3)甲槽阴极析出银：n(Ag)＝＝0.4 mol，乙槽中阳极上放出的气体是氯气：n(Cl2)＝0.2 mol，V(Cl2)＝0.2 mol×22 400 mL·mol－1＝4 480 mL。
(4)由2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑可知：
n(NaOH)＝0.2 mol×2＝0.4 mol，
c(NaOH)＝＝1 mol·L－1，pH＝14。
【答案】　(1)铁　阴极　Ag＋＋e－===Ag　银　阳极　
Ag－e－===Ag＋　AgNO3
(2)红　无　(3)4 480　(4)1　14
13．如下图甲、乙是电化学实验装置。

(1)若甲、乙两烧杯中均盛有NaCl溶液。
①甲中石墨棒上的电极反应式为____________________________________________；
②乙中总反应的离子方程式为______________________________________________；
③将湿润的淀粉KI试纸放在乙烧杯上方，发现试纸先变蓝后褪色，这是因为过量的Cl2氧化了生成的I2。若反应中Cl2和I2的物质的量之比为5∶1，且生成两种酸，该反应的化学方程式为_____________________________________________________________________。
(2)若甲、乙两烧杯中均盛有CuSO4溶液。
①甲中铁棒上的电极反应式为______________________________________________。
②如果起始时乙中盛有200 mL pH＝5的CuSO4溶液(25 ℃)，一段时间后溶液的pH变为1，若要使溶液恢复到电解前的状态，可向溶液中加入________(填写物质的化学式)________g。
【解析】　(1)若两烧杯中均盛有NaCl溶液，则：①甲装置为原电池，石墨棒作正极，O2放电，电极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。②乙装置为电解池，石墨棒上发生氧化反应，Fe电极不参与反应，其实质与用惰性电极电解食盐水相同，离子方程式为：2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－。③Cl2和I2的物质的量之比为5∶1，生成HCl和HIO3。(2)若两烧杯中均盛有CuSO4溶液，则：①甲装置为原电池，铁作负极，电极反应为：Fe－2e－===Fe2＋。②乙装置为电解池，电解反应为：2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑，根据电解方程式，从电解质溶液中析出Cu，放出O2，因此只需加入CuO(或CuCO3)即可恢复到电解前的状态。由电解反应式可知，2H＋～CuO～CuCO3，电解后n(H＋)＝0.1×0.2＝0.02 mol，故m(CuO)＝0.02××80＝0.8 g，m(CuCO3)＝0.02××124＝1.24 g
【答案】　(1)①O2＋2H2O＋4e－===4OH－
②2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑
③5Cl2＋I2＋6H2O===10HCl＋2HIO3
(2)①Fe－2e－===Fe2＋
②CuO(或CuCO3)　0.8(或1.24)
14．下图中每一方框代表一种反应物或生成物：

(1)若X由M、N两种短周期且同周期元素组成，M原子的最外层电子数比最内层电子数少1，N元素最高正价与它的最低负价代数和为6。反应④的数据如表格所示且D、G在常温下均为气体。

C
D
G
起始
3 mol
1 mol
0
3 min时
2.4 mol
0.8 mol
0.4 mol
①写出反应②的离子方程式__________________________________________________。
②物质G与F反应所形成盐的水溶液中离子浓度由大到小的顺序为________________________________________________________________________。
(2)若X是一种含氧酸盐，B是金属单质，C、D是非金属单质，反应②需要B与A的浓溶液共热才能进行，且生成的E和G是同一种物质。写出反应①的化学方程式______
_____________________________________
1 g固态D在C中完全反应放出9.3 kJ的热量，写出该反应的热化学方程式________________________________________________________________________。
【解析】　(1)X的水溶液可电解，X由M、N两种短周期且同周期元素组成，N元素最高正价与它的最低负价代数和为6，可知N为氯元素，由M原子的最外层电子数比最内层电子数少1，可知M为钠元素；那么X(NaCl)的水溶液电解的产物为：H2、Cl2、NaOH。又有A、B反应生成三种产物，C、B反应生成一种产物可知B必为Cl2，C必为H2，A必为NaOH。
则反应②的离子方程式为：Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O，由题意可知F为HCl，由C为H2，结合题中表格中的数据可知：G为NH3，物质G与F反应生成的盐为NH4Cl。其水溶液中离子浓度由大到小的顺序为：c(Cl－)>c(NH)>c(H＋)>c(OH－)。
(2)由B是金属单质，C、D是非金属单质，反应②需要B与A的浓溶液共热才能进行，可知B为Cu，A为硫酸。那么反应①是电解CuSO4，那么E为SO2，C为O2，D为S。
【答案】　(1)Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O
c(Cl－)>c(NH)>c(H＋)>c(OH－)
(2)2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑
S(s)＋O2(g)SO2(g)；ΔH＝－297.6 kJ·mol－1

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