电解池的工作原理 提升练习 高二化学苏教版（2019）选择性必修1

试卷第=page77页，总=sectionpages88页试卷第=page88页，总=sectionpages88页专题一化学反应与能量1.2.3电解池的工作原理提升练习（苏教版2019选择性必修一）一、单选题，共13小题1．用如图装置电解硫酸钾溶液制取氢气，氧气，硫酸和氢氧化钾。从开始通电时，收集B和C逸出的气体。1min后测得B口的气体体积为C口处的一半，下列说法不正确的是A．电源左侧溶液pH升高B．电解槽左侧的电极反应方程式为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋C．D口导出的溶液为KOH溶液，且浓度比刚加入电解槽右侧时的浓度大D．在标况下，若1min后从C口处收集到的气体2.24L，则有0.1NA个通过阴离子膜2．下列叙述中，正确的是A．熔融NaCl能导电，是因为通电时NaCl发生了电离B．铜丝、石墨均能导电，所以它们都是电解质C．SO2溶于水能导电，所以SO2是电解质D．NaHSO4在水溶液中电离产生了Na＋、H＋、三种离子3．标准状况下，22.4LCO2气体中A．含有1mol的O2分子 B．碳元素的质量为6gC．CO2分子数约为3.01×1023 D．CO2的物质的量为1mol4．用阳极X和阴极Y电解足量Z的水溶液，电解一段时间后，再加入W能使溶液恢复到电解前的状态，下列符合题意的一组是选项阳极X阴极YZWACFeKClKOHBPtCuCuSO4Cu(OH)2CCCH2SO4H2ODAgFeAgNO3AgNO3A．A B．B C．C D．D5．已知高能锂电池的总反应式为：2Li+FeS＝Fe+Li2S[LiPF6SO(CH3)2为电解质]，用该电池为电源进行如图的电解实验，电解一段时间测得甲池产生标准状况下H24.48L。下列有关叙述不正确的是A．从隔膜中通过的离子数目为0.4NAB．若电解过程体积变化忽略不计，则电解后甲池中溶液浓度为4mol/LC．A电极为阳极D．电源正极反应式为：FeS+2Li++2e-＝Fe+Li2S6．ECT电解污水(含Cl-)处理器处理的简化模型如图所示，下列有关说法正确的是A．电极a与电源的负极相连B．电解时b极附近溶液的pH变小C．处理污水时,Cl-移向a极D．可将铂电极a、b均换成Fe电极7．电解池的阳极电极材料一定A．发生氧化反应 B．失电子C．是铂电极 D．与电源正极相连8．锌和二氧化锰是电池工业中主要原料，其中一种Zn-MnO2同槽电解的工业生产实验工艺流程涉及的主要反应有：①MnO2+ZnS+2H2S4=MnSO4+ZnSO4+S+2H2O②MnSO4+ZnSO4+2H2OMnO2+Zn+2H2SO4下列说法正确的是（）A．①中MnO2是氧化剂，ZnSO4是还原产物B．①中每产生16gS时转移电子的物质的量为2molC．按照②电解时，生成MnO2的电极为阴极D．该工艺流程中H2SO4可循环9．现在污水治理越来越引起人们重视，可以通过膜电池除去废水中的乙酸钠和对氯苯酚（），其原理如下图所示，下列说法正确的是A．b为电池的正极，发生还原反应B．电流从b极经导线、小灯泡流向a极C．a极的电极反应式为：D．当外电路中有0.2mole－转移时，a极区增加的H+的个数为0.2NA10．用电解法测量某工业废气中CO的浓度，工作原理如图所示。下列说法不正确的是A．b为电源的负极 B．阳极的电极反应式为CO＋H2O－2e－＝CO2＋2H＋C．H＋向阴极移动 D．理论上每消耗11.2LO2，转移2mol电子11．2017-2020年，国家相继出台一系列政策，扶持光伏发电项目建设。图1是太阳能电池工作示意图，与图2装置联合可实现能量的转化和储存。下列有关说法正确的是A．图2交换膜一定为阳离子交换膜B．图2右池电极反应为：C．Y接太阳能电池N极D．每转移1mol电子，图2右池溶液中n(H+)的变化量为4mol12．下列有关CuSO4溶液的叙述中正确的是A．该溶液呈碱性B．它与H2S反应的离子方程式为：Cu2++S2-=CuS↓C．用惰性电极电解该溶液时，阳极产生铜单质D．在溶液中：2c(Cu2+)+c(H+)=2c(SO42-)+c(OH-)13．如图为CO2电甲烷化的装置图(MEC)，其利用微生物催化驱动工作，该生物电催化技术既有助于降低温室效应，也可处理有机废水。下列说法正确的是A．b电极为MEC的阳极B．若b电极转化1.5molCO2，装置中转移的电子数是15NAC．MEC工作时，质子将从a电极室向b电极室迁移D．b电极的反应方程式为CO2+8e-+6H2O=CH4+8OH-二、非选择题，共4小题14．（1）微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用。有一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，电极反应为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。根据上述反应式，完成下列题目。（a）下列叙述正确的是________。A．在使用过程中，电解质溶液的pH增大B．使用过程中，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极C．Zn是负极，Ag2O是正极D．Zn电极发生还原反应，Ag2O电极发生氧化反应（b）写出电池的总反应式：___________________。(2)某研究性学习小组将下列装置如图连接，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。将电源接通后，向乙中滴入酚酞试液，在F极附近显红色。试回答下列问题：(a)电源A极的名称是________。(b)甲装置中电解反应的总化学方程式：___________(c)如果收集乙装置中产生的气体，两种气体的体积比是________。(d)欲用丙装置给铜镀银，G应该是________(填“铜”或“银”)。(e)装置丁中的现象是_________。15．(1)今有2H2+O2=2H2O反应，在酸性溶液中构成燃料电池，负极通入的气体是_____；负极电极反应式为：_______，正极通入的气体是____，正极电极反应式为：_________。(2)用惰性电极电解NaCl溶液，则阳极电极反应式为________，总的反应式为________。16．化学与生产、生活、社会密切相关，请根据学过化学知识解答下列问题(1)由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是___________。a．Cu2Sb．NaClc．Fe2O3d．HgS(2)银针验毒”在我国有上千年历史，银针主要用于检验是否有含硫元素的有毒物质。其反应原理之一为：4Ag＋2H2S＋O2=2Ag2S＋2H2O。当银针变色后，将其置于盛有食盐水的铝制容器中一段时间后便可复原。原理是形成了原电池，该原电池的负极反应物为：______。(3)某同学设计一个燃料电池(如下图所示)，目的是探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。①通入甲烷的电极为________(填“正极”或“负极”)，该电极反应式为___________。②乙装置工作一段时间后，结合化学用语解释铁电极附近滴入酚酞变红的原因：____________。③如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将________(填“增大”“减小”或“不变”)。精铜电极上的电极反应式为_________________________17．图中p、q为电源两极，A为锌电极，B、C、D为铂电极，接通电源，只有B、C、D上产生气泡。试回答：（1）电极名称：p为极，D为极；（2）两个电极上产生的气体相同的是（填B、C、D）（3）C极的电极反应式；（4）烧杯中H+的移动方向：（填“A向B”或“B向A”）（5）据报道，最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电量是现用镍氢电池和锂电池的10倍，可连续使用1个月才充电一次。假定放电过程中，甲醇（CH3OH）完全氧化产生的CO2被充分吸收生成CO32－。该电池的负极电极反应为；用此新型电池做上图装置的电源，则当C极产生3mol气体时，电池需消耗克甲醇蒸汽。答案第=page1313页，总=sectionpages11页答案第=page1212页，总=sectionpages1212页参考答案1．A【分析】根据题意，电极应为惰性电极，左侧电极为阳极，右侧电极为阴极，电极反应式为：阳极：2H2O－4e－=O2↑＋4H＋；阴极：4H＋＋4e－=2H2↑；以此解答。【详解】A．1min后测得B口的气体体积为C口处的一半，则B口得到的为氧气，A电极上氢氧根离子放电，A为阳极，所以电源左侧为正极，电极方程式为：2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，溶液的pH降低，故A错误；B．1min后测得B口的气体体积为C口处的一半，则B口得到的为氧气，A电极上氢氧根离子放电，A为阳极，所以电源左侧为正极，电极方程式为：2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，故B正确；C．D为阴极，D电极氢离子放电生成氢气，同时溶液中生成氢氧根离子，则D口导出的溶液为KOH溶液，且浓度比刚加入电解槽右侧时的浓度大，故C正确；D．在标准状况下，若1min后从C口处收集到的氢气为2.24L，则氢气的物质的量为0.1mol，转移的电子为0.2mol，所以有0.1NA个SO通过阴离子膜，故D正确；故选A。2．D【详解】A．熔融状态下NaCl能导电，是因为熔融状态下NaCl发生了电离，不是通电条件才电离，故A错误；B．铜丝、石墨都是单质，不是电解质，故B错误；C．SO2溶于水能导电，SO2与H2O反应生成H2SO3，H2SO3电离出离子而导电，H2SO3是电解质，而SO2是非电解质，故C错误；D．NaHSO4是强电解质，全部电离，NaHSO4在水溶液中电离产生了Na＋、H＋、三种离子，故D正确。综上所述，答案为D。3．D【解析】分析：首先计算二氧化碳的物质的量，然后结合二氧化碳的组成分析计算。详解：标准状况下，22.4LCO2气体的物质的量是22.4L÷22.4L/mol＝1mol。则A.二氧化碳中不存在氧气分子，A错误；B.碳元素的质量为1mol×12g/mol＝12g，B错误；C.CO2分子数约为6.02×1023，C错误；D.CO2的物质的量为1mol，D正确。答案选D。4．C【详解】用阳极X和阴极Y电解Z的水溶液，电解一段时间后，再加入W能使溶液恢复到电解前的状态，应首先判断电解产物，要满足溶液浓度不变，应该遵循“析出什么加入什么”原则，据此分析解答。【解答】A．C作阳极、Fe作阴极，电解KCl溶液，电池反应式为2KCl+2H2OH2↑+2KOH+Cl2↑，所以相当于析出HCl，要使电解后溶液恢复原状，应该通入适量HCl，故A错误；B．以Pt为阳极、Cu为阴极，电解CuSO4溶液，电池反应式为2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，所以相当于析出CuO，要使溶液恢复原状，需要加入CuO或CuCO3，加入氢氧化铜会多加入了水，故B错误；C．以C作阴阳极，电解稀硫酸溶液，电池反应式为2H2O2H2↑+O2↑，相当于析出H2O，要使电解后溶液恢复原状，加入适量H2O即可，故C正确；D．以Ag作阳极、Fe作阴极，电解AgNO3溶液，相当于电镀，阳极Ag失电子生成Ag+、阴极Ag+得电子生成Ag，通电一段时间后仍为AgNO3溶液，且浓度不变，不需要加AgNO3固体恢复原样，故D错误；故答案选C。5．C【详解】A、由反应FeS+2Li=Fe+Li2S可知，Li被氧化，应为原电池的负极，FeS被还原生成Fe，为正极反应，正极方程式为FeS+2e-=Fe+S2-，A连接原电池负极，X为负极，A为阴极，生成氢气，电极方程式为2H++2e-=H2↑，n（H2）=4.48L÷22.4L/mol=0.2mol，转移0.4mol电子，生成0.4molOH-，则隔膜中通过的K+离子为0.4mol，通过的离子数目为0.4NA，A正确；B、n（H2）=0.2mol，转移0.4mol电子，生成0.4molOH-，则隔膜H中通过的K+离子数为0.4mol，c（OH-）=（0.2L×2mol/L+0.4mol）÷0.2L=4mol/L，即电解后甲池中溶液浓度为4mol/L，B正确；C、A电极为阴极，C错误；D、FeS被还原生成Fe，为正极反应，正极方程式为FeS+2e-=Fe+S2-，D正确；答案选C。【点晴】该题侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，明确离子交换膜的作用及阴阳极上发生的反应是解本题关键，计算量较大，计算时注意守恒法的灵活应用。6．C【分析】由b极生成水垢可知，电极b为阴极，水在阴极上得到电子生成氢气，使b极附近云集大量氢氧根离子，使溶液呈碱性，电极b与外接电源的负极相连；则电极a为阳极，与电源的正极相连。【详解】A.由分析可知，电极a为阳极，与电源的正极相连，故A错误；B.由分析可知，电极b为阴极，水在阴极上得到电子生成氢气，使b极附近云集大量氢氧根离子，使溶液呈碱性，氢氧根离子与钙离子反应生成氢氧化钙析出，故B错误；C.电解时，阴离子向阳极移动，则Cl-离子移向阳极a极，故C正确；D.若将铂电极a、b均换成Fe电极，阳极上铁会失去电子发生氧化反应，故D错误；故选C。7．D【详解】电解池中，阳极上失电子，发生氧化反应，但并一定是电极材料自身发生反应，阳极与电源正极相连，阳极材料必须是导电的物质，不一定是Pt；故选：D。8．D【解析】A、MnO2中的锰元素化合价由+4价降低到+2价，所以为氧化剂，对应产物MnSO4是还原产物，故A错误；B、硫化锌中硫的化合价为-2价转化为单质硫为0价，通过方程式可以看出，每生成1mol(即32g)硫单质转移电子为2mol，所以每产生16gS时转移电子的物质的量为1mol，故B错误；C、按照②电解时，生成MnO2的电极上锰元素化合价升高了，为阳极，故C错误；D、硫酸是反应②的产物，同时还可以作为反应①的反应物，H2SO4可循环使用，故D正确．故选D。9．C【解析】试题分析：A、此装置属于原电池，据氢离子移动方向得，a极是正极，b是负极，A项错误；B、据A项分析，电流从a极经导线、小灯泡流向b极,B项错误；C、a极的电极反应式为：，C项错误；D、a极氢离子个数减少，D项错误；答案选C。考点：考查原电池10．D【详解】电解池中连接a极上CO失电子产生CO2，故a为正极，b为负极。连接负极的电极上氧气得电子在酸性条件下生成水。A.b为电源的负极，选项A正确；B.阳极上CO失电子生成CO2，电极反应式为CO＋H2O－2e－＝CO2＋2H＋，选项B正确；C.电解池中阳离子定向移动到阴极，则H＋向阴极移动，选项C正确；D.标准状况下，理论上每消耗11.2LO2，转移2mol电子，但题干中没有说明标准状况，转移电子数不一定等于2mol，选项D不正确。答案选D。【点睛】本题考查电解池的应用，易错点为选项D，注意标准状况下气体的摩尔体积的应用，22.4L/mol的适用范围。酸性条件下一氧化碳失电子产生二氧化碳。11．B【分析】由题意知，图1为太阳能电池工作示意图，属于原电池，图2与图1联合时，图2为电解池，由图2知，X电极反应为，发生还原反应，故X为阴极，与电源负极相连，由图1可知，电池的阳离子向P电极移动，所以P电极是太阳能电池的正极，N电极为负极，故X电极连接N电极，Y电极连接P电极。【详解】A．由分析知，X电极流入电子，Y电极失去电子，为了维持电荷守恒，可以是阳极室的阳离子（如H+）移入阴极室，也可以是阴极室阴离子阴离子（如）移入阳极室，故交换膜可以是阳离子或阴离子交换膜，A错误；B．由图2知，Y极VO2+失电子转化为，对应电极反应为：VO2+-e-+H2O=+2H+，B正确；C．由分析知，Y电极连接太阳能电池P电极，C错误；D．由Y电极反应为VO2+-e-+H2O=+2H+，知每转移1mol电子，右池中有2molH+生成，D错误；故答案选B。12．D【解析】【详解】A、CuSO4为强酸弱碱盐，水解溶液呈酸性，选项A错误；B.CuSO4与H2S反应生成硫化铜和硫酸，H2S必须写化学式，反应的离子方程式为：Cu2++H2S=CuS↓+2H+，选项B错误；C.用惰性电极电解CuSO4溶液时，阴极上铜离子得电子产生铜单质，阳极上氢氧根离子失电子产生氧气，选项C错误；D、在溶液中，根据电荷守恒有：2c(Cu2+)+c(H+)=2c(SO42-)+c(OH-)，选项D正确；答案选D。13．C【详解】A．由图示可知有机物在a电极被氧化成二氧化碳，二氧化碳在b电极被还原成甲烷。则a为阳极，b为阴极，故A错；B．b电极为二氧化碳得到电子被还原成甲烷，则其反应为：，则转化1.5molCO2，装置中转移的电子数是12NA，故B错；C．MEC工作时，阳离子向阴极移动，则质子将从a电极室向b电极室迁移，故选C；D．在酸性条件下无氢氧根离子生成，则b电极的电极方程式为，故D错；答案选C14．CZn+Ag2O=2Ag+ZnO正极2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+H2SO41∶1银Y极附近红褐色变深【解析】【分析】(1)原电池是将化学能转化为电能的装置，原电池中负极发生氧化反应，正极发生还原反应，将正负电极上电极反应式相加即得电池总反应式，据此分析解答；(2)将电源接通后，向乙中滴入酚酞试液，在F极附近显红色，说明F极生成OH-，F为阴极，则可知A为正极，B为负极，C、E、G、X为阳极，D、F、H、Y为阴极，据此分析解答。【详解】(1)(a)A．负极发生氧化反应，电极反应式为Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O、正极发生还原反应，电极反应式为Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-，所以电池反应式为Zn+Ag2O=2Ag+ZnO，所以氢氧化钾的浓度不变，溶液的pH不变，故A错误；B．由电极反应式可知，Zn的化合价由0价升高到+2价，被氧化，为原电池的负极，则正极为Ag2O，原电池中电子从负极流向正极，即从锌经导线流向Ag2O，故B错误；C．根据B的分析，Zn是负极，Ag2O是正极，故C正确；D．由电极反应式可知，Zn的化合价由0价升高到+2价，为原电池的负极，发生氧化反应，Ag2O是正极发生还原反应，故D错误；故答案为C；(b)负极电极反应式为Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O、正极电极反应式为Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-，所以电池反应为Zn+Ag2O=2Ag+ZnO，故答案为Zn+Ag2O=2Ag+ZnO；(2)将电源接通后，向乙中滴入酚酞试液，在F极附近显红色，说明F极生成OH-，F为阴极，则电源的A为正极，B为负极，C、E、G、X为阳极，D、F、H、Y为阴极。(a)由上述分析可知，A是电源的正极，B是电源的负极，故答案为正极；(b)甲装置为电解硫酸铜溶液，电解硫酸铜溶液生成硫酸、铜和氧气，电解的方程式为2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+H2SO4，故答案为2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+H2SO4；(c)装置乙为电解饱和食盐水，电解原理为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，产生的氢气和氯气体积比为1∶1，故答案为1∶1；(d)给铜镀银，阳极应为银，阴极为铜，即G为银极，故答案为银；(e)氢氧化铁胶体粒子带正电荷，在直流电的作用下，胶体粒子会向阴极即Y极移动，所以Y极附近红褐色变深，故答案为Y极附近红褐色变深。【点睛】正确判断电源的正负极及电解池的阴阳极是解本题的关键。解答本题需要正确判断各个电极上发生的反应并书写电极反应式。本题的易错点为(e)，要注意氢氧化铁胶体粒子带有正电荷，在电场中产生电泳现象。15．H2H2−2e－=2H+O2O2+4e－+4H+=2H2O2Cl－−2e－=Cl2↑2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑【详解】(1)今有2H2+O2=2H2O反应，在酸性溶液中构成燃料电池，根据总反应分析，氢气化合价升高，在原电池负极反应，氧气化合价降低，在原电池正极反应，因此负极通入的气体是H2；负极电极反应式为：H2−2e－=2H+，正极通入的气体是O2，正极电极反应式为：O2+4e－+4H+=2H2O；故答案为：H2；H2−2e－=2H+；O2；O2+4e－+4H+=2H2O。(2)用惰性电极电解NaCl溶液，阳极氯离子失去电子变为氯气，阴极是水中氢离子得到电子变为氢气，因此阳极电极反应式为2Cl－−2e－=Cl2↑，总的反应式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑；故答案为：2Cl－−2e－=Cl2↑；2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。16．b铝(Al)负极CH4-8e-+10OH-=+7H2O在铁电极：2H++2e－=H2↑，促进水电离，c(OH－)＞c(H+)，显碱性减小Cu2++2e－=Cu【分析】(1)金属活动性顺序表中Al及其前面的金属用电解法冶炼；(2)当银针变色后，将其置于盛有食盐水的铝制容器中一段时间后便可复原，发生的反应为硫化银生成了银，其原理是形成了原电池，可知铝作为负极反应物发生了氧化反应；(3)①甲装置为燃料电池，燃料电池中通入燃料的一极为负极，通入氧气的一极为正极，据此分析书写电极反应；②铁电极作阴极，水电离的氢离子得电子生成氢气，故氢氧根浓度增大而使溶液显碱性；③粗铜中的杂质锌也会在阳极放电生成锌离子，所以随着反应的进行，硫酸铜溶液浓度将减小，精铜电极为阴极，发生还原反应。【详解】(1)a.以Cu2S为原料，采用火法炼铜，反应原理为2Cu2S+3O22Cu2O+2SO2、2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑，a不符合题意；b．工业电解熔融NaCl冶炼Na，反应原理为2NaCl（熔融）2Na+Cl2↑，b符合题意；c．工业上以Fe2O3为原料，用热还原法冶炼铁，反应原理为3CO+Fe2O32Fe+3CO2，c不符合题意；d．以HgS为原料冶炼Hg的原理为HgS+O2Hg+SO2，d不符合题意；答案选b。(2)根据题意，当银针变色后，将其置于盛有食盐水的铝制容器中一段时间后便可复原，发生的反应为硫化银被还原生成了银，其原理是形成了原电池，可知铝作为负极反应物发生了氧化反应，硫化银作为正极反应物发生还原反应，食盐水作为电解质溶液，该原电池的负极反应物为：铝(Al)；(3)①燃料电池工作时，燃料发生氧化反应，为负极反应物，在碱作电解质时，甲烷转化为碳酸根，故负极反应式为CH4-8e-+10OH-=+7H2O；②结合图示可知，铁电极作阴极，铁电极的电极反应式为2H++2e-=H2↑，促进水电离，使阴极附近溶液中c(OH-)＞c(H+)，溶液显碱性，则铁电极附近滴入酚酞变红；③丙装置为粗铜的精炼装置，由于粗铜中的杂质锌也会在阳极放电生成锌离子，所以随着反应的进行，硫酸铜溶液浓度将减小，精铜电极为阴极，精铜上发生还原反应，铜离子得电子生成铜