高中化学苏教版化学反应原理化学反应与能量变化专题综合学业分层测评4

学业分层测评(四)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．关于原电池、电解池的电极名称，下列说法错误的是()【导学号：92410055】A．原电池中失去电子的一极为负极B．电解池中与直流电源负极相连的一极为阴极C．原电池中相对活泼的一极为正极D．电解池中发生氧化反应的一极为阳极【解析】根据两池的结构与反应原理可确定，原电池中相对活泼的一极为负极。【答案】C2．某学生欲完成2HCl＋2Ag=2AgCl＋H2↑反应，设计了下列四个实验，你认为可行的实验是()【解析】反应不能自发进行，应设计成电解池，金属银失电子作阳极与电源的正极相连。【答案】C3．用惰性电极分别电解下列各物质的溶液：①CuCl2②CuSO4③NaBr④NaNO3⑤盐酸⑥H2SO4⑦KOH其中只有水被电解的有()【导学号：92410056】A．①②⑤ B．②④⑥⑦C．④⑥⑦ D．③⑤⑥⑦【解析】只有水被电解即在阴极上H＋放电，在阳极上OH－放电。【答案】C4．用惰性电极电解饱和Na2CO3溶液，若保持温度不变，则一段时间后()A．溶液的pH变大B．c(Na＋)与c(COeq\o\al(2－,3))的比值变大C．溶液浓度变大，有晶体析出D．溶液浓度不变，有晶体析出【解析】用惰性电极电解饱和Na2CO3溶液，实际是电解水，故Na2CO3会结晶析出，若保持温度不变，则仍为原温度下的饱和溶液，故溶液浓度不变，pH不变，c(Na＋)∶c(COeq\o\al(2－,3))不变，故选D。【答案】D5．下列描述中，不符合生产实际的是()【导学号：92410057】A．电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极B．电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极C．电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极D．在镀件上电镀锌，用锌作阳极【解析】电解熔融的氧化铝制取金属铝，用碳作阳极，如果用铁作阳极，则铁失电子而消耗，故A不对；B、C、D符合生产实际，正确。【答案】A6．海水提镁的最后一步是将氯化镁电解获取金属镁，下列有关该电解过程的叙述中，正确的是()A．两个电极必须都用惰性电极B．阳极可以用金属电极，阴极必须是惰性电极C．电解熔融状态的氯化镁D．电解氯化镁的水溶液【解析】电解MgCl2获取金属镁，也就是说镁离子需要得电子，如果在水溶液中，水电离的氢离子会优先得电子，因此只能在熔融状态下进行。在阴极发生的是镁离子得到电子的反应，对电极材料没有要求，在阳极上发生失电子的反应，如果使用活性电极时会优先失电子，所以阳极必须用惰性电极。【答案】C7．工业上电解食盐水的阴极区产物是()【导学号：92410058】A．氯气 B．氢气和氯气C．氢气和氢氧化钠 D．氯气和氢氧化钠【解析】用惰性电极电解食盐水时，阴极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，破坏水的电离平衡，阴极区域OH－与Na＋结合成NaOH。【答案】C8．如图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b极附近溶液呈蓝色。下列说法中不正确的是()A．x是正极，y是负极B．a极产生氢气，b极生成I2C．a极和Pt电极都有气泡产生D．U形管中溶液的碱性增强【解析】淀粉遇碘变蓝→b极生成I2，即确定b极发生反应2I－－2e－=I2，则b极是阳极，x是负极，y是正极，a极H＋放电，发生反应2H＋＋2e－=H2↑，产生氢气，U形管中总反应式为2KI＋2H2Oeq\o(=,\s\up17(电解))2KOH＋H2↑＋I2，溶液的碱性增强，故A错误，B、D正确；石墨为阴极，铂为阳极，电极反应分别是Cu2＋＋2e－=Cu,4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，C正确。【答案】A9．把分别盛有熔融的KCl、MgCl2、Al2O3的三个电解槽串联，在一定条件下通电一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比为()【导学号：92410059】A．1∶2∶3 B．3∶2∶1C．6∶3∶1 D．6∶3∶2【解析】该题考查了电解中转移电子的物质的量与析出金属的化合价及物质的量的关系。在氯化钾、氯化镁、氧化铝中K、Mg、Al分别为＋1价、＋2价、＋3价，在串联电路中，相同时间通过的电量相同，当都通过6mol电子时，析出K、Mg、Al的物质的量分别为6mol、3mol、2mol，则n(K)∶n(Mg)∶n(Al)＝6∶3∶2。【答案】D10．用如下图所示的装置进行电解。通电一会儿，发现湿润的淀粉KI试纸的C端变为蓝色。(1)E为电源的________极，铜为________极。(2)A中发生反应的化学方程式为_____________________________________________，溶液酸性________。(3)在B中观察到的现象是_______________________________。(4)D端的电极反应式为___________________________________。【解析】本题实质上是三个电解装置串联，首先判断电源的正、负极，E为负极，F为正极；A中是以Pt为阳极、Fe为阴极电解AgNO3溶液。B中Cu为阳极，Cu溶解发生的反应为：Cu－2e－=Cu2＋，石墨为阴极发生的电极反应为：2H＋＋2e－=H2↑，由于水电离出的H＋放电，所以溶液中的c(OH－)>c(H＋)，故溶液中有氢氧化铜蓝色沉淀生成。D端为阴极，发生电极反应为：2H＋＋2e－=H2↑。【答案】(1)负阳(2)4AgNO3＋2H2Oeq\o(=,\s\up17(通电))4Ag＋4HNO3＋O2↑增强(3)铜片溶解，石墨电极上有气体生成，溶液中有蓝色沉淀生成(4)2H＋＋2e－=H2↑11．如图所示，甲、乙为相互串联的两个电解池。【导学号：92410060】甲乙(1)甲池若为用电解原理精炼铜的装置，则A电极名称为________极，电极材料是________，电极反应式为____________________，电解质溶液可以是________。(2)乙池中铁极电极反应式为________________________________，若在乙池中滴入少量酚酞试液，开始电解一段时间后，铁极附近呈________色。(3)若将乙中的石墨电极改为银电极，则乙池为________装置，电解一段时间后，溶液的浓度________，现象______________________________________________________________________________________________。【解析】精炼铜时，粗铜作阳极，精铜作阴极，含Cu2＋的溶液作电解质溶液；铁电极是电解池的阴极，溶液中Ag＋得电子生成Ag，阳极OH－放电，溶液呈酸性，滴入酚酞试液无变化；若银电极作阳极，AgNO3溶液作电解液，形成电镀池，溶液的浓度不变。【答案】(1)阴精铜Cu2＋＋2e－=Cu含Cu2＋的溶液(2)Ag＋＋e－=Ag无(3)电镀不变铁表面附着一层光亮的金属银12．电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：(1)若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则：①电解池中X极上的电极反应式是_________________________________，在X极附近观察到的现象是_____________________________。②Y电极上的电极反应式是_______________________________________，检验该电极反应产物的方法是_________________________________。(2)如果用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则：①X极的材料是________，电极反应式为________________________。②Y极的材料是____________，电极反应式为________________。(说明：杂质发生的电极反应不必写出)【解析】(1)用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极反应：2Cl－－2e－=Cl2↑；阴极反应：2H＋＋2e－=H2↑。与电源正极相连的为阳极，反之为阴极。所以X为阴极，Y为阳极。X极在反应过程中消耗了H2O电离出的H＋，溶液呈碱性，加入酚酞试液变成红色；Y极产生Cl2，能使湿润的KI­淀粉试纸变为蓝色。(2)电解精炼Cu时，用含杂质的Cu为阳极，纯Cu为阴极。反应过程中阳极上的Cu以及比Cu活泼的金属失去电子，成为离子进入溶液，活泼性比Cu差的金属形成阳极泥；在阴极只有Cu2＋能得电子成为单质，其他较活泼的金属对应的离子不能得电子。根据装置图，X为阴极，Y为阳极。所以，X电极的材料是纯铜，电极反应式为Cu2＋＋2e－=Cu；Y电极的材料是粗铜，电极反应式为Cu－2e－=Cu2＋。【答案】(1)①2H＋＋2e－=H2↑放出气体，溶液变红②2Cl－－2e－=Cl2↑把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色(2)①纯铜Cu2＋＋2e－=Cu②粗铜Cu－2e－=Cu2＋[能力提升]13．(2023·福建高考)某模拟“人工树叶”电化学实验装置如下图所示，该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是()【导学号：92410061】A．该装置将化学能转化为光能和电能B．该装置工作时，H＋从b极区向a极区迁移C．每生成1molO2，有44gCO2被还原D．a电极的反应为：3CO2＋18H＋－18e－=C3H8O＋5H2O【解析】结合装置图此为电解装置，模拟“人工树叶”，故为电能转化为化学能，A项错误；b极连接电源的正极，为阳极，在电解池中H＋为阳离子，向a极(阴极)区移动，B项正确；右侧H2O→O2发生的是氧化反应，每生成1molO2，转移4mol电子，C3H8O中碳元素的化合价是－2,3CO2→C3H8O，转移18mol电子，故生成1molO2消耗2/3molCO2，C项错误；a电极发生的是还原反应：3CO2＋18H＋＋18e－=C3H8O＋5H2O，D项错误。【答案】B14．某工厂采用电解法处理含铬废水，耐酸电解槽用铁板作阴、阳极，槽中盛放含铬废水，原理示意图如下，下列说法不正确的是()A．A为电源正极B．阳极区溶液中发生的氧化还原反应为Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2OC．阴极区附近溶液pH降低D．若不考虑气体的溶解，当收集到H213.44L(标准状况)时，有molCr2Oeq\o\al(2－,7)被还原【解析】从图可知B区产生H2：2H＋＋2e－=H2↑，为阴极反应，则该极区溶液的pH升高，连接电源的负极，则A极连接电源的正极，A项正确、C项错误；阳极发生反应：Fe－2e－=Fe2＋，生成的Fe2＋与Cr2Oeq\o\al(2－,7)反应：Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，B项正确；生成LH2，转移电子mol，根据电子守恒生成molFe2＋，可还原molCr2Oeq\o\al(2－,7)，D正确。【答案】C15．(2023·浙江高考)在固态金属氧化物电解池中，高温下电解H2O­CO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式，基本原理如下图所示。下列说法不正确的是()【导学号：92410062】A．X是电源的负极B．阴极的电极反应式是：H2O＋2e－=H2＋O2－CO2＋2e－=CO＋O2－C．总反应可表示为：H2O＋CO2eq\o(=,\s\up17(通电))H2＋CO＋O2D．阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1∶1【解析】A项，根据图示，X极产物为H2和CO，是H2O与CO2的还原产物，可判断在X极上发生还原反应，由此判断X极为电源的负极，A项正确；B项，根据题意，电解质为固体金属氧化物，可以传导O2－，故在阴极上发生的反应为H2O＋2e－=H2＋O2－，CO2＋2e－=CO＋O2－，B项正确；C项，根据电极产物及B项发生的电极反应可知，该反应的总反应方程式为H2O＋CO2通电,H2＋CO＋O2，C项正确；D项，根据C项的电解总反应方程式，阴阳两极生成的气体的物质的量之比为2∶1，D项错误。【答案】D16．A、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SOeq\o\al(2－,4)、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16g。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________极(填写“正”或“负”)，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)写出乙烧杯的电解池反应_______________________________________。(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？_______________________________________________