高中化学人教版化学反应原理第四章电化学基础 第4章第3节

第四章第三节基础巩固1．如图所示的装置能够组成电解池的是eq\x(导学号68732738)(D)解析：电解池要有外接电源，形成闭合回路。2．用石墨作电极，电解1mol/L下列物质的溶液，溶液的pH保持不变的是eq\x(导学号68732739)(C)A．HCl B．NaOHC．Na2SO4 D．NaCl解析：由阴、阳离子的放电顺序知，电解HCl溶液实质是电解HCl，使pH增大，电解NaOH、Na2SO4溶液的实质是电解水；电解质溶液的浓度增大，故NaOH溶液pH增大，但Na2SO4溶液的pH不变，电解NaCl生成NaOH，使溶液pH增大。3．如图X为电源，Y为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸，滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液，通电后Y中央的紫红色色斑向d端扩散。下列判断正确的是eq\x(导学号68732740)(A)A．滤纸上c点附近会变红色B．Cu电极质量减小，Pt电极质量增大C．烧杯中溶液的pH增大D．烧杯中SOeq\o\al(2－,4)向Cu电极定向移动解析：由图可知，该装置为电解装置，由通电后Y中央的紫红色色斑向d端扩散知，d为阳极(MnOeq\o\al(－,4)向阳极移动)，b为电源的正极，a为电源的负极。Y为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸，c点H＋放电，则OH－浓度增大，所以滤纸上c点附近会变红色，故A项正确；Cu电极上Cu2＋得到电子生成Cu，Pt电极上OH－失去电子，故Cu电极质量增大，Pt电极质量不变，B项错误；Pt电极上OH－失去电子，故烧杯中溶液的pH减小，C项错误；Cu电极为阴极，Pt电极为阳极，烧杯中SOeq\o\al(2－,4)向Pt电极定向移动，D项错误。4．如图，四种装置中所盛的溶液体积均为200mL，浓度为mol·L－1，工作一段时间后，测得导线上均通过了mol电子，此时溶液中的pH由大到小的顺序是eq\x(导学号68732741)(C)A．④②①③ B．④③①②C．④③②① D．①③②④解析：若H＋放电，pH增大，若OH－放电，pH减小。③中Zn电极参与反应，电解质溶液pH基本不变。④中阳极上H＋放电，溶液渐渐成碱性。②正极上H＋放电，导线上通过mol电子时，溶液中减少了H＋的物质的量为mol，根据原溶液体积和浓度，H＋的物质的量减少为mol，浓度变为mol/L。①中由于OH－放电，当导线上通过mol电子时，溶液中OH－减少mol，即H＋物质的量增加mol，溶液体积为0.2L，浓度为1mol/L。故pH大小顺序符合C项。5．在水中加入等物质的量的Ag＋、Pb2＋、Na＋、SOeq\o\al(2－,4)、NOeq\o\al(－,3)、Cl－，该溶液放在用惰性材料作电极的电解槽中，通电片刻，则氧化产物与还原产物的质量之比为eq\x(导学号68732742)(C)A．∶108 B．16∶207C．8∶1 D．108∶解析：所得溶液为NaNO3的水溶液，通电后，水电离产生的OH－、H＋在两极上反应，氧化产物为O2，还原产物为H2，其质量之比为32∶(2×2)＝8∶1。6．将两个铂电极插入500mLCuSO4(aq)中进行电解，通电一段时间后，某一电极上增重0.064g(设电解时无H2放出，且不考虑水解和溶液体积的变化)，此时溶液中氢离子的物质的量浓度约为eq\x(导学号68732743)(B)A．1×10－3mol·L－1 B．4×10－3mol·L－1C．2×10－3mol·L－1 D．1×10－7mol·L－1解析：由于最后溶液的H＋主要由电解CuSO4溶液产生，所以要计算c(H＋)，可依据电解的离子方程式2Cu2＋＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))2Cu＋O2↑＋4H＋进行解题。题中电极增重0.064g必为阴极反应生成Cu所致，即n(Cu)＝0.064g÷64g·mol－1＝0mol，然后依据离子方程式中各物质之间的化学计量数之比，求出生成的c(H2Cu2＋＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))2Cu＋O2↑＋4H＋2mol4mol0．0010molc(H＋)×0.50c(H＋)＝eq\f(4mol×0mol,2mol×L)＝×10－3mol·L－1。7．用如图所示装置除去含CN－、Cl－废水中的CN－时，控制溶液pH为9～10，阳极产生的ClO－将CN－氧化为两种无污染的气体。下列说法不正确的是eq\x(导学号68732744)(D)A．用石墨作阳极，铁作阴极B．阳极的电极反应式：Cl－＋2OH－－2e－=ClO－＋H2OC．阴极的电极反应式：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－D．除去CN－的反应：2CN－＋5ClO－＋2H＋=N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O解析：A．阳极要产生ClO－，则铁只能作阴极，不能作阳极，否则就是铁失电子，A正确；B．阳极是Cl－失电子产生ClO－，电极反应式为：Cl－＋2OH－－2e－=ClO－＋H2O，B正确；C．阴极是H＋产生H2，碱性溶液，故阴极的电极反应式为：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，C正确；D．溶液为碱性，方程式应为2CN－＋5ClO－＋H2O=N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋2OH－。选D。8．某课外活动小组的同学用如图装置进行实验，C、D、E、F均为石墨电极，一段时间后在C电极表面有铜析出，试回答下列问题。eq\x(导学号68732745)(1)A为电源的__负__极；(2)E的电极反应式为：__2H＋＋2e－=H2↑__；(3)若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时，对应单质的物质的量之比为__2∶1∶2∶2__；(4)在常温下，现用丙装置给铁镀铜，则H电极材料应该是__铜__，当丙中铁表面析出铜的质量为3.2g时，乙中溶液的c(OH－)为·L－1__(假设溶液体积为1(5)已知甲中硫酸铜溶液足量，在电解一段时间后向甲中加入适量___CuO或CuCO3固体__可以使溶液恢复到原来的浓度。解析：(1)由已知C电极表面有铜析出，则C电极发生的电极反应为：Cu2＋＋2e－=Cu，则C为阴极，从而得知：A为负极，B为正极，D、F均为阳极，E为阴极。(2)由(1)可得知E为阴极，又知乙装置中的溶液为饱和食盐水，溶液中存在Na＋、Cl－、H＋和OH－，由放电顺序可知E的电极反应为：2H＋＋2e－=H2↑。(3)由前面分析可知D为阳极，则其电极反应式为：4OH－－4e－=O2↑＋2H2O；F为阳极，其电极反应式为：2Cl－－2e－=Cl2↑，装置为三个电解池串联，因此各个电极上得失电子数目与线路中转移电子数均相同。假设线路中转移了2mol电子，则由以上电极反应式可知C、D、E、F电极上分别会产生1mol铜、mol氧气、1mol氢气、1mol氯气，其物质的量之比为：2∶1∶2∶2。(4)H电极与电源的正极相连，则H为电镀池的阳极，其电极材料应为镀层金属，即为铜；3.2g铜的物质的量为mol，又知丙中铁表面发生的反应为：Cu2＋＋2e－=Cu，则得到mol铜需mol电子，又知E的电极反应为：2H＋＋2e－=H2↑，得到的电子也为2H＋～2e－～2OH－，molmol所以反应后乙中溶液c(OH－)＝mol·L－1。(5)由题可知甲中的电池反应为2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))2Cu＋2H2SO4＋O2↑。则应加入适量的CuO或CuCO3固体。素能拓展1．用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得溶液中加入molCu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度和pH。则电解过程中转移的电子的物质的量为eq\x(导学号68732746)(D)A．mol B．molC．mol D．mol解析：由电解CuSO4溶液的化学方程式2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4知，电解过程中只析出Cu和放出O2，故电解后加入CuO就可以复原。但本题提示加入molCu(OH)2可以复原，说明电解过程中不仅有CuSO4被电解，还有H2O被电解。molCu(OH)2相当于molCuO和molH2O，由电子守恒molCuO～molCu～mole－，molH2O～molH2～mole－，即共计mole－。2．关于下列四个装置图的说法，正确的是eq\x(导学号68732747)(D)A．①装置中阴极处产生的气体能够使湿润的淀粉KI试纸变蓝B．②装置中待镀铁制品应与电源正极相连C．③装置中电子由b极流向a极D．④装置中的离子交换膜可以避免生成的Cl2与NaOH溶液反应解析：A项，电极反应式分别为阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑，阴极：Cu2＋＋2e－=Cu，阳极产生的Cl2能使湿润的淀粉KI试纸变蓝；B项，电镀装置中待镀铁制品(镀件)应与电源负极相连接；C项，氢氧燃料电池工作时，负极上通入的H2失电子，电子由a极流向b极；D项，氯碱工业中阳极产生Cl2，阴极附近溶液中生成NaOH，为防止Cl2与NaOH发生反应Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O，工业上常采用离子交换膜法电解装置。3．按图所示实验，若x轴表示流入阴极的电子的物质的量，则y轴可表示eq\x(导学号68732748)(D)①c(Ag＋)②c(NOeq\o\al(－,3))③a棒的质量④b棒的质量⑤溶液的pHA．①③ B．③④C．①②④ D．①②⑤解析：本题考查电镀知识，阳极：Ag－e－=Ag＋，b棒质量减小；阴极：Ag＋＋e－=Ag，a棒质量增大，电解质溶液浓度不变，故选D。4．某同学组装了如图所示的电化学装置，电极Ⅰ为Al，其他均为Cu，则eq\x(导学号68732749)(A)A．电流方向：电极Ⅳ→→电极ⅠB．电极Ⅰ发生还原反应C．电极Ⅱ逐渐溶解D．电极Ⅲ的电极反应：Cu2＋＋2e－=Cu解析：首先应根据图示判断左边两池通过盐桥构成原电池，产生电流对右边硫酸铜溶液进行电解(相当于精炼铜)。电极Ⅰ为负极，电极Ⅱ为正极，所以电流方向：电极Ⅳ→→电极Ⅰ(电流方向与电子流动方向相反)，A正确。电极Ⅰ上铝失电子发生氧化反应，B错。电极Ⅱ上有铜析出，C错。电极Ⅲ的电极反应：Cu－2e－=Cu2＋，D错。5．Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如图所示，电解总反应为2Cu＋H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))Cu2O＋H2↑。下列说法正确的是eq\x(导学号68732750)(A)A．石墨电极上产生氢气B．铜电极发生还原反应C．铜电极接直流电源的负极D．当有mol电子转移时，有molCu2O生成解析：石墨作阴极，阴极上是溶液中的H＋反应，电极反应为2H＋＋2e－=H2↑，A选项正确；由电解总反应可知，Cu参加了反应，所以Cu作电解池的阳极，发生氧化反应，B选项错误；阳极与电源的正极相连，C选项错误；阳极反应为2Cu＋2OH－－2e－=Cu2O＋H2O，当有mol电子转移时，有molCu2O生成，D选项错误。6．某溶液中含有溶质NaCl和H2SO4，它们的物质的量之比为3∶1。用石墨作电极电解溶液时，根据电极产物，可明显分为三个阶段。下列叙述不正确的是eq\x(导学号68732751)(D)A．阴极只析出H2 B．阳极先析出Cl2，后析出O2C．电解最后阶段为电解水 D．溶液pH不断增大，最后为7解析：电解质溶液中，n(Na＋)∶n(Cl－)∶n(SOeq\o\al(2－,4))＝3∶3∶1，开始电解产生H2和Cl2，同时生成OH－中和H2SO4，且生成OH－多，最后相当于电解水，因而pH>7，阴极只生成H2。三个阶段分别为电解HCl、NaCl、H2O。7．某兴趣小组设计如图实验装置。实验时，先断开K2，闭合K1，两极均有气泡产生；一段时间后，断开K1，闭合K2，发现电流表指针偏转。下列有关描述正确的是eq\x(导学号68732752)(D)A．断开K2，闭合K1时，铜电极为阳极B．断开K2，闭合K1时，石墨电极附近溶液变红C．断开K1，闭合K2时，铜电极发生还原反应D．断开K1，闭合K2时，石墨电极作正极解析：由题意断开K2，闭合K1时，两极均有气泡生成，确定电源左侧为正极，右侧为负极，石墨为阳极，Cu为阴极，阳极的电极反应为2Cl－－2e－=Cl2↑，不能使酚酞变红，故A、B选项都错；断开K1，闭合K2时，形成原电池，Cu为负极，发生氧化反应，H2－2e－＋2OH－=2H2O，石墨为正极，发生还原反应，Cl2＋2e－=2Cl－，故C项错误，D项正确。8．最新研究发现，用隔膜电解法处理高浓度乙醛废水具有工艺流程简单、电耗较低等优点，其原理是使乙醛分别在阴、阳极发生反应，转化为乙醇和乙酸，总反应为2CH3CHO＋H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))CH3CH2OH＋CH3COOH。实验室中，以一定浓度的乙醛－Na2SO4溶液为电解质溶液，模拟乙醛废水的处理过程，其装置示意图如图所示。eq\x(导学号68732753)(1)若以甲烷燃料电池为直流电源，则燃料电池中b极应通入__CH4__(填化学式)气体。(2)电解过程中，两极除分别生成乙酸和乙醇外，均产生无色气体。电极反应如下：