2019高中化学第四章电化学基础4.3.1电解原理精练新人教版.docx

电解原理A组定向巩固定向巩固一、电解池工作原理及电解时电极产物的判断1.下列装置属于正在工作的电解池的是(其中C表示石墨)()解析:A项中乙醇是非电解质;B项为原电池;D项开关未闭合,不能形成闭合回路。答案:C2.下列关于电解的说法正确的有()电解是把电能转变成化学能的过程电解是把化学能转变成电能的过程电解过程中发生化学变化,金属导电是物理变化某些不能自发进行的氧化还原反应,通过电解可以实现任何溶液被电解时,必然导致氧化还原反应的发生A.B.C.D.解析:从能量转化角度看,电解是把电能转变成化学能的过程,故对、错。电解过程中必将伴随着氧化还原反应的发生,同时生成新的物质,金属导电是物理变化,故对。某些不能自发进行的氧化还原反应,通过电解可以实现,故对。答案:D3.下列化学方程式或离子方程式书写不正确的是()A.电解氧化铝:2Al2O3(熔融)4Al+3O2B.电解氯化铜溶液:CuCl2Cu+Cl2C.电解饱和食盐水:2Na+2Cl-2Na+Cl2D.电解溴化钠溶液:2H2O+2Br-2OH-+H2+Br2解析:电解饱和食盐水,阴极是氢离子放电而不是钠离子放电,正确的离子方程式为2Cl-+2H2OH2+Cl2+2OH-,故C项错误。答案:C4.某同学按如图所示的装置进行电解实验。下列说法不正确的是()A.电解过程中,铜电极上有H2产生B.电解初期,总反应方程式为Cu+H2SO4CuSO4+H2C.电解一段时间后,石墨电极上有铜析出D.整个电解过程中,H+的浓度减小解析:Cu电极为阳极,电极反应式为Cu-2e-Cu2+,故A项错误。电解初期,阴极反应为2H+2e-H2,总反应方程式为Cu+H2SO4CuSO4+H2,溶液中H+的浓度减小,故B、D两项正确。电解一段时间后,溶液中Cu2+的浓度较大,此时阴极反应为Cu2+2e-Cu,故C项正确。答案:A5.如下图所示,甲池的总反应式为N2H4+O2N2+2H2O。下列说法正确的是()A.甲池中负极上发生的反应为N2H4-4e-N2+4H+B.乙池中石墨电极上发生的反应为4OH-4e-2H2O+O2C.甲池溶液pH增大,乙池溶液pH减小D.甲池中每消耗0.1 mol N2H4乙池电极上则会析出6.4 g固体解析:分析题图知甲是燃料电池,乙是电解池,甲池中电解质溶液为氢氧化钾溶液,则负极不可能生成H+,应该是N2H4-4e-+4OH-N2+4H2O,A项错误。乙池中石墨电极是阳极,发生氧化反应,B项正确。根据甲池总反应式知生成了水,则氢氧化钾溶液的浓度变小,pH减小;乙池中阴极析出铜,阳极OH-放电,乙池的溶液pH减小,C项错误。根据各个电极通过的电量相等知N2H42Cu,则甲池中消耗0.1molN2H4时乙池电极上会析出12.8g铜,D项错误。答案:B6.将等物质的量浓度的CuSO4和NaCl溶液等体积混合后,用石墨电极进行电解,电解过程中溶液pH随时间t变化的曲线正确的是(不考虑Cl2的溶解)()解析:电解分为三个阶段。第一阶段(电解CuCl2溶液):阳极反应式为2Cl-2e-Cl2,阴极反应式为Cu2+2e-Cu,因Cu2+浓度减小,水解产生的H+浓度减小,溶液pH增大;第二阶段(电解CuSO4溶液):阳极反应式为4OH-4e-2H2O+O2,阴极反应式为2Cu2+4e-2Cu,因电解消耗OH-而使溶液中H+浓度增大,溶液pH减小;第三阶段(相当于电解水):阳极反应式为4OH-4e-2H2O+O2,阴极反应式为4H+4e-2H2,因为水被消耗,使混合溶液中H2SO4浓度增大,溶液pH减小。答案:D定向巩固二、用惰性电极电解电解质溶液的规律7.下列各组中,每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是()A.HCl、CuCl2、Ba(OH)2B.NaOH、CuSO4、H2SO4C.NaOH、H2SO4、Ba(OH)2D.NaBr、H2SO4、Ba(OH)2解析:电解盐酸的方程式为2HClCl2+H2,电解CuCl2的方程式为CuCl2Cu+Cl2,A选项错;电解CuSO4溶液的方程式为2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2,B选项错;电解NaBr溶液的方程式为2NaBr+2H2O2NaOH+H2+Br2,D选项错。答案:C8.右图所示装置中,a、b都是惰性电极,通电一段时间后,b电极附近溶液呈红色。下列说法正确的是()A.X是负极,Y是正极B.Pt是阴极,Cu是阳极C.CuSO4溶液的pH逐渐减小D.CuSO4溶液的pH不变解析:b电极附近溶液呈红色,说明b电极处氢离子放电。电解氯化钠溶液时,阳极发生氧化反应产生氯气,阴极发生还原反应产生氢气,同时生成氢氧化钠,因此b电极是阴极,与电源的负极相连,则Y为负极,X为正极;铂电极与电源的正极相连,作阳极,铜电极作阴极;电解硫酸铜溶液时,阳极上氢氧根离子放电,CuSO4溶液的pH减小。答案:CB组综合提升1.把分别盛有熔融氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联,在一定条件下通电一段时间后,则析出钾、镁、铝的质量之比为()A.123B.321C.631D.1343解析:盛有熔融氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽,通电后阴极的电极反应式分别为K+e-K;Mg2+2e-Mg;Al3+3e-Al。如果转移的电子为1mol,则分别得到K、Mg、Al为1mol、12mol、13mol,其质量分别为1mol39gmol-1=39g、12mol24gmol-1=12g、13mol27gmol-1=9g;故析出K、Mg、Al的质量之比为39129=1343。答案:D2.用惰性电极电解2 L 1.0 molL-1 CuSO4溶液,在电路中通过0.5 mol电子后,调换正负极继续电解,电路中又通过了1 mol电子,此时溶液中c(H+)(假设溶液体积不变)为()A.1.5 molL-1B.0.75 molL-1C.0.5 molL-1D.0.25 molL-1解析:调换正负极前后电极反应式如下:调换前:阳极4OH-4e-2H2O+O2,阴极2Cu2+4e-2Cu。调换后:阳极2Cu-4e-2Cu2+(先),4OH-4e-2H2O+O2(后);阴极2Cu2+4e-2Cu。故电路中转移的1.5mol电子中,只有1mol由OH-放电产生,即消耗的n(OH-)=1mol,亦即溶液中积累的n(H+)=1mol,则c(H+)=0.5molL-1。答案:C3.右图为以惰性电极进行电解的装置:(1)写出A、B、C、D各电极上的电极反应式和总反应方程式:A:,B:,总反应方程式:;C:,D:,总反应方程式:;(2)在A、B、C、D各电极上析出生成物的物质的量之比为。解析:A、B、C、D分别发生如下反应:Cu2+2e-Cu;2Cl-2e-Cl2;2Ag+2e-2Ag;4OH-4e-2H2O+O2;由电子守恒可知在四个电极依次析出物质的物质的量之比为n(Cu)n(Cl2)n(Ag)n(O2)=2241。答案:(1)Cu2+2e-Cu2Cl-2e-Cl2CuCl2Cu+Cl2Ag+e-Ag4OH-4e-2H2O+O24AgNO3+2H2O4Ag+4HNO3+O2(2)22414.重铬酸钾又名红矾钾,是化学实验室中的一种重要分析试剂。工业上以铬酸钾(K2CrO4)为原料,采用电化学法制备重铬酸钾(K2Cr2O7)。制备装置如图所示(阳离子交换膜只允许阳离子透过):制备原理:2CrO42-(黄色)+2H+Cr2O72-(橙色)+H2O。(1)通电后阳极室产生的现象为;其电极反应式是。(2)该制备过程总反应的离子方程式可表示为4CrO42-+4H2O2Cr2O72-+4OH-+2H2+O2,若实验开始时在右室中加入38.8 g K2CrO4,t min后测得右室中K与Cr的物质的量之比为32,则溶液中K2CrO4和K2Cr2O7的物质的量之比为;此时电路中转移电子的物质的量为。解析:(1)阳极发生氧化反应,溶液中氢氧根离子失去电子生成氧气和水。(2)直接设K2CrO4和K2Cr2O7物质的量分别为x、y,则钾原子的物质的量为2x+2y,铬原子物质的量为x+2y,依据两原子个数比为32,可求出两物质的物质的量之比为21;根据铬酸钾的质量可求出铬原子总物质的量为0.2mol,又tmin后两物质的物质的量之比为21,则铬酸钾为0.1mol,重铬酸钾为0.05mol,根据化学方程式可知,生成0.05mol的重铬酸钾的反应中转移电子为0.052mol。答案:(1)阳极产生无色气体,溶液由黄色逐渐变为橙色4OH-4e-O2+2H2O(或2H2O-4e-O2+4H+)(2)210.1 mol5.导学号90514161如图,p、q为直流电源的两极,A由+2价金属单质X制成,B、C、D为铂电极,接通电源,金属X沉积于B极,同时C、D产生气泡。试回答:(1)p为极,A极发生了反应。(2)C为极,试管里收集到的气体是;D为极,试管里收集到的气体是。(3)C极的电极反应式是。(4)当反应进行一段时间后,A、B电极附近溶液的pH(填“增大”“减小”或“不变”)。(5)当电路中通过0.004 mol电子时,B电极上沉积金属X为0.128 g,则此金属的摩尔质量为。解析:(1)接通电源,X沉积于B极,说明B为阴极,则A为阳极,故q为负极,p为正极,A上发生氧化反应。(2)右电解池中,C为阳极,C试管内得O2,D为阴极,D试管内得H2。(4)A极:X-2e-X2+,B极:X2+2e-X,两极附近pH不变。(5)设X的摩尔质量为Mgmol-1,则X2+2e-X2molMg0.004mol0.128g得M=64。答案:(1)正氧化(2)阳氧气阴氢气(3)2H2O-4e-4H+O2(4)不变(5)64 gmol-16.导学号90514162A、B、C三种强电解质,它们在水中电离出的离子如下表所示:阳离子Na+、K+、Cu2+阴离子SO42-、OH-上图所示装置中,甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的A溶液、足量的B溶液、足量的C溶液,电极均为石墨电极。接通电源,经过一段时间后,测得乙中c电极质量增加了16 g。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间(t)的关系图如上。据此回答下列问题:(1)M为电源的(填“正”或“负”)极,电极b上发生的电极反应为。(2)计算电极e上生成的气体在标准状况下的体积。(3)写出乙烧杯的电解总反应:。(4)如果电解过程中B溶液中的金属离子全部析出,此时电解能否继续进行,为什么?。(5)要使丙恢复到原来的状态,操作是。解析:(1)根据乙中c极质量增加说明乙为硫酸铜溶液,c电极为阴极,M为电源负极,再依据pH的变化情况,可知丙为硫酸钾或者硫酸钠,甲为氢氧化钠或者氢氧化钾,甲、丙都是电解水。b为阳极,电极反应式为4OH-4e-2H2O+O2。(2)丙中e电极为阴极,生成的气体为氢气,根据16g铜单质,结合电子守恒可以确定氢气物质的量为0.25mol,标准状况下为5.6L。(3)乙中为电解硫酸铜溶液,电解总反应式为2CuSO