化学必修2课时作业2-3-3电能转化为化学能

课时作业14电能转化为化学能时间：45分钟满分：100分一、选择题(每小题4分，共48分)1．下列关于电解池的叙述中正确的是(D)A．与电源正极相连的是电解池的阴极B．与电源负极相连的是电解池的负极C．电解池的阳极发生还原反应D．电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极解析：电解池中，与直流电源正极相连的电极为阳极，与负极相连的为阴极；阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应；电子从电源的负极经导线流入电解池的阴极。2．用惰性电极进行电解，下列说法中正确的是(D)A．电解稀硫酸，实质上是电解水，故溶液pH不变B．电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH－，故溶液pH减小C．电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为12D．电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为11解析：电解稀硫酸实质上是电解水，c(H＋)增大，pH减小；电解稀氢氧化钠溶液，实质上是电解水，c(OH－)增大，pH增大；电解硫酸钠溶液实质上是电解水，阴极析出氢气，阳极析出氧气，物质的量之比为21；电解氯化铜溶液，实质上是电解氯化铜本身，阴极析出铜，阳极析出Cl2，物质的量之比为11。3．下列说法正确的是(B)A．电解熔融氧化铝制取金属铝，氧化铝只被还原B．电解熔融NaCl制Na，Na在阴极得到C．电解水时，在相同条件下，阳极和阴极产生的气体体积比为21D．电解食盐水制H2、Cl2的过程是把化学能转变为电能的过程解析：Al2O3既被氧化也被还原，A错误；NaCl→Na，Na＋得电子，所以钠在阴极得到，B正确；电解水时，阳极上产生O2，阴极上产生H2，而V(O2)V(H2)＝12，C错误；电解过程是电能转化为化学能的过程，D错误。4．电解硫酸铜溶液时，若要求达到以下三点：①阳极质量减小；②阴极质量增加；③电解液浓度不变。则可选用的电极是(A)A．铜作阳极，含Zn、Ag的铜合金作阴极B．含Zn、Ag的铜合金作阳极，铜作阴极C．铁作阳极，铜作阴极D．石墨作阳极，铂作阴极解析：本题考查电解原理的应用、电镀铜。即铜作阳极，而阴极材料只要导电就行。5．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，符合题意的一组是(C)组号XYZWACFeNaClH2OBPtCuCuSO4CuSO4溶液CCCH2SO4H2ODAgFeAgNO3AgNO3晶体解析：电解H2SO4溶液相当于电解水。6．用惰性电极电解稀硫酸、Cu(NO3)2、NaCl的混合液，最初一段时间阴极和阳极上析出的物质分别是(B)A．H2和Cl2 B．Cu和Cl2C．H2和O2 D．Cu和O2解析：由题意知，溶液中存在H＋、Cu2＋、Na＋、SOeq\o\al(2－,4)、NOeq\o\al(－,3)、Cl－、OH－，根据离子的放电顺序：阳离子：Cu2＋>H＋>Na＋，阴离子：Cl－>OH－>SOeq\o\al(2－,4)、NOeq\o\al(－,3)，则阴极：Cu2＋＋2e－=Cu，阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑，故选B。7．如图所示，a是石墨棒、b是铜棒，下列叙述正确的是(C)A．烧杯中铜棒是阳极，发生氧化反应，b是阴极，发生还原反应B．装置工作时，硫酸铜溶液中c(Cu2＋)不变C．往滤纸上滴加酚酞试液，b极附近颜色变红D．b极附近会生成蓝色固体解析：铜、锌和CuSO4溶液构成原电池，铜为正极，发生还原反应电极反应为Cu2＋＋2e－=Cu，故A、B错误；b与电源负极(Zn)相连，故为阴极，电极反应为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，滴加酚酞变红，C正确。8．如下图所示装置中，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(C)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电极附近溶液呈现红色，说明b电极处生成了氢氧根离子。电解饱和食盐水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，阳极发生氧化反应：氢氧根离子放电，阴极发生还原反应：铜离子放电，这样溶液中水的电离平衡得到促进，c(H＋)>c(OH－)，溶液显酸性，pH变小。9．某兴趣小组设计如下微型实验装置。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A指针偏转。下列有关描述正确的是(D)A．断开K2，闭合K1时，总反应的离子方程式为：2H＋＋2Cl－eq\o(=,\s\up17(电解))Cl2↑＋H2↑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，铜电极上的电极反应为：Cl2＋2e－=2Cl－D．断开K1，闭合K2时，石墨电极作正极解析：断开K2，闭合K1时，为电解池，两极均有气泡产生，说明Cu极不是阳极，所以阳极(石墨)反应为：2Cl－－2e－=Cl2↑，阴极(Cu)反应为：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－(Cu极附近溶液变红，B项错误)，总电解反应为2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up17(电解))H2↑＋2OH－＋Cl2↑(A项错误)。断开K1，闭合K2时，为原电池，有Cl2的石墨为正极(D项正确)，反应为：Cl2＋2e－=2Cl－(C项错误)；有H2的Cu极为负极，反应为：H2－2e－＋2OH－=2H2O(C项错误)。10．1L0.1mol/LAgNO3溶液在以Ag作阳极、Fe作阴极的电解槽中电解，当阴极增重2.16g时，下列判断(设电解按理论进行，溶液不蒸发)正确的是(C)A．溶液的浓度变为0.08mol/LB．阳极上产生112mLO2(标准状况)C．转移的电子数是1.204×1022个D．反应中有0.01mol的Ag被氧化11．下面有关电化学的图示，完全正确的是(D)解析：A为原电池，锌应为负极；B为电解法精炼铜的装置，粗铜应为阳极；C为电镀池，镀件铁片应该为阴极；D为电解饱和食盐水并检验其产物的装置，电流流入的一极为阳极，阳极析出氯气，可用碘化钾淀粉溶液检验氯气，阴极析出的氢气，可用向下排空气法收集。12．下列关于下图所示①、②两个装置的评价正确的是(B)选项叙述评价A装置名称：①电解池，②原电池错误B硫酸浓度变化：①增大，②减小正确C电极反应式：①阳极：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑；②正极：Zn－2e－=Zn2＋正确D离子移动方向：①H＋向阴极移动；②H＋向正极移动错误解析：从装置图辨别原电池与电解池最根本的区别是有无外加电源，①中有外加电源，故①是电解池；②中没有外加电源，故②是原电池，A的叙述是正确的，评价错误；①中实际上是电解水，水减少，硫酸浓度增大，②中反应为Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑，硫酸被消耗，浓度减小，B的叙述是正确的，评价正确；①中阳极聚集阴离子SOeq\o\al(2－,4)和OH－，OH－优先放电，②中正极反应为2H＋＋2e－=H2↑，C的叙述是错误的，评价错误；①中H＋向阴极移动，②中H＋向正极移动，D的叙述是正确的，评价错误。二、非选择题(52分)13．(12分)如图所示，A、B、C三个装置中的三个烧杯分别盛有足量的CuCl2溶液。(1)A、B、C三个装置中属于原电池的是A(填标号，下同)，属于电解池的是BC。(2)A池中Zn是负极，发生氧化(填“氧化”或“还原”，下同)反应，电极的反应式为Zn－2e－=Zn2＋；Cu是正极，发生还原反应，电极反应式为Cu2＋＋2e－=Cu；A中总反应的离子方程式为Zn＋Cu2＋=Cu＋Zn2＋。(3)B池中C是阴极，发生还原反应，电极反应式为Cu2＋＋2e－=Cu；Pt是阳极，发生氧化反应，电极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑；B中总反应的化学方程式为CuCl2eq\o(=,\s\up17(通电))Cu＋Cl2↑。(4)C池中Zn是阴极，发生还原反应，电极反应式为Cu2＋＋2e－=Cu；Cu是阳极，发生氧化反应，电极反应式为Cu－2e－=Cu2＋；反应过程中溶液的浓度不变(填“变大”“变小”或“不变”)。解析：判断装置是原电池还是电解池，关键是看它有没有外接直流电源，有则为电解池，无则为原电池。由此可知A为原电池，B和C为电解池，且C较为特殊，实际为电镀铜的装置。原电池中电极分为正极、负极，相对活泼的金属作负极失去电子，发生氧化反应，相对较不活泼的金属作正极。所以A中Zn作负极失去电子被氧化，发生反应为Zn－2e－=Zn2＋；Cu为正极，电解液中阳离子在正极上得电子被还原，发生反应为Cu2＋＋2e－=Cu。A池中总反应为上述这两个半反应的和，即Cu2＋＋Zn=Cu＋Zn2＋。电解池中规定与直流电源负极相连的电极为阴极，与直流电源正极相连的电极为阳极。在外电场的作用下，溶液中的H＋和Cu2＋均移向阴极，但因盐溶液中阳离子得电子能力Cu2＋>H＋，因而发生还原反应Cu2＋＋2e－=Cu。同时溶液中失电子能力较强的Cl－在阳极Pt表面被氧化，电极反应为2Cl－－2e－=Cl2↑。总反应的化学方程式为CuCl2eq\o(=,\s\up17(通电))Cu＋Cl2↑。装置C中阳极为活性电极，当阳极不是惰性电极时，电极本身会被强迫失电子而发生氧化反应Cu－2e－=Cu2＋，生成离子进入溶液，此时溶液中阴离子不能失电子。而阴极上发生还原反应Cu2＋＋2e－=Cu，两极反应速率相等，溶液中其他离子不发生反应，故溶液浓度保持不变。14．(16分)燃料电池是一种将化学反应产生的能量直接转换成电能的装置。某研究性学习小组在一次活动中，参照下图组装实验装置，以外面缠绕棉花的碳棒为电极，电解质溶液用0.5mol·L－1Na2SO4溶液，电源用3～6V直流电源，发光二极管起辉电压为1.7V，电流为0.6mA。(1)在碳棒电极外面缠绕棉花的作用是使碳棒吸附较多的气体，有利于形成燃料电池。(2)按下开关S1，半分钟后两碳棒上产生明显的气泡，此时碳棒C1为阳极，装置中发生的总反应的化学方程式为2H2Oeq\o(=,\s\up17(电解))O2↑＋2H2↑。(3)断开开关S1，按下开关S2，可观察到的明显现象为发光二极管发光；碳棒C2为负极，其电极反应式为H2－2e－=2H＋。(4)该小组把0.5mol·L－1Na2SO4溶液换成0.5mol·L－1NaCl溶液；当断开开关S2，按下开关S1，则检验C1极产生气体的实验方法：将湿润的淀粉碘化钾试纸置于C1极附近，若试纸变蓝，则说明C1极产生Cl2；一段时间后，当断开开关S1，按下开关S2时，电极C1反应式为Cl2＋2e－=2Cl－。15．(12分)如图所示，甲、乙两池中，电极材料都是铁棒和石墨棒。(1)若两池中的电解质溶液均为CuSO4溶液，反应一段时间后：①有红色物质析出的是甲池中的石墨棒，乙池中的铁棒。②乙池中阳极的电极反应为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑。(2)若两池中的电解质溶液均为NaCl溶液：①写出乙池中总反应的离子方程式2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up17(通电))Cl2↑＋H2↑＋2OH－。②甲池中石墨棒上的电极反应为2H2O＋O2＋4e－=4OH－，乙池中石墨棒上的电极反应属于氧化(填“氧化”或“还原”)反应。③将湿润的淀粉碘化钾试纸放在乙池石墨棒附近，发现试纸变蓝，一段时间后又发现蓝色褪去，这是因为过量的Cl2将生成的I2氧化。若参加反应的Cl2和I2的物质的量之比为51，且生成两种酸，该反应的化学方程式为5Cl2＋I2＋6H2O=2HIO3＋10HCl。④常温下，若乙池转移0.02mol电子后停止实验，池中溶液体积是200mL，则溶液混匀后的c(OH－)＝0.1_mol·L－1(NaCl溶液足量)。解析：(1)甲为原电池，乙为电解池。甲中铁棒为负极，石墨棒为正极，石墨棒上有Cu析出。乙中铁棒为阴极，石墨棒为阳极，故铁棒上有Cu析出，阳极反应为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑。(2)甲池实为钢铁吸氧腐蚀，正极反应为O2＋4e－＋2H2O=4OH－。乙池阳极发生氧化反应，有Cl2生成，过量的Cl2将I2氧化为IOeq\o\al(－,3)，蓝色褪去，反应的化学方程式为5Cl2＋I2＋6H2O=2HIO3＋10HCl。由关系式e－～OH－～Cl－可知，c(OH－)＝eq\f(0.02mol,0.2L)＝0.1mol·L－1。16．(12分)在如图中，甲烧杯中盛有100mL0.50mol·L－1AgNO3溶液，乙烧杯中盛有100mL0.25mol·L－1CuCl2溶液，A、B、C、D均为质量相同的石墨电极，如果电解一段时间后，发现A极比C极重1.9g。(1)电源E为负极。(2)A极的电极反应式为Ag＋＋e－=Ag，析出物质0.025mol。(3)B极的电极反应式为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，析出气体140mL(标