2023春新教材高中化学第4章化学反应与电能第2节电解池第1课时电解原理课后提能训练新人教版选择性必修1

第四章第二节第1课时A组·基础达标1．把等物质的量的Na2SO4、NaCl、AgNO3的混合物放入足量水中，经充分搅拌后，将所得溶液用石墨作为电极进行电解，阳极生成的物质是()A．H2 B．AgC．Cl2 D．O2【答案】D【解析】等物质的量的Na2SO4、NaCl、AgNO3三种物质混合放入水中，经搅拌后，生成AgCl沉淀，溶液中的离子有Na＋、SOeq\o\al(2－,4)、NOeq\o\al(－,3)，通电时阳极是水电离产生的OH－放电，则阳极生成的物质是氧气。2．用惰性电极电解下列溶液，其中随着电解的进行，溶液pH逐渐减小的是()①氯化钠溶液②硫酸铜溶液③氢氧化钠溶液④稀硫酸⑤稀盐酸⑥硫酸钠溶液A．①③⑤ B．②④⑤C．②④ D．②④⑥【答案】C3．用惰性电极电解下列溶液一段时间后再加入一定量的某种物质(方括号内物质)，能够使溶液恢复到原来的成分和浓度的是()A．AgNO3[AgNO3] B．NaOH[H2O]C．KCl[KCl] D．CuSO4[Cu(OH)2]【答案】B4．在某电解质溶液里，用M和N作电极，通电一段时间后，发现M极质量减小，N极质量增大，符合这一情况的是()A．电解质溶液是稀硫酸B．金属M是阳极，金属N是阴极C．M和N是石墨电极D．M是阴极，N是阳极【答案】B【解析】由题意可知，M极溶解，发生氧化反应，为阳极，N极质量增加，故有金属单质在N极上析出，发生还原反应，为阴极，电解质溶液应为金属盐溶液，M应为金属电极。5．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【答案】C【解析】电解盐酸的化学方程式为2HCleq\o(=,\s\up7(电解))Cl2↑＋H2↑，电解CuCl2的化学方程式为CuCl2eq\o(=,\s\up7(电解))Cu＋Cl2↑，A错误；电解CuSO4溶液的化学方程式为2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2Cu＋2H2SO4＋O2↑，B错误；电解NaBr溶液的化学方程式为2NaBr＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2NaOH＋H2↑＋Br2，D错误。6．如图所示，两电极上发生的电极反应为a极：Cu2＋＋2e－=Cu；b极：Fe－2e－=Fe2＋。下列说法不正确的是()A．装置中电解质溶液一定含有Cu2＋B．该装置一定是化学能转化为电能C．a、b可能是同种电极材料D．a极上一定发生还原反应【答案】B7．用惰性电极电解某溶液时，发现两极只有H2和O2生成，则电解一段时间后，下列有关该溶液(与电解前同温度)的说法中正确的有()①该溶液的pH可能增大②该溶液的pH可能减小③该溶液的pH可能不变④该溶液的浓度可能增大⑤该溶液的浓度可能不变⑥该溶液的浓度可能减小A．只有①②③ B．只有①②③④C．只有①②③④⑤ D．①②③④⑤⑥【答案】C【解析】电解某饱和溶液时，只电解水其浓度不变，如电解饱和Na2SO4溶液。8．(2022·广州一模改编)我国科学家研发了一种室温下可充电的NaCO2电池，示意图如下。放电时，Na2CO3与C均沉积在碳纳米管中。下列说法错误的是()A．充电时，阴极反应为Na＋＋e－=NaB．充电时，电源b极为正极，Na＋向钠箔电极移动C．放电时，转移0.4mol电子，碳纳米管电极增重21.2gD．放电时，电池的总反应为3CO2＋4Na=2Na2CO3＋C【答案】C9．下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________________。【答案】(1)Cu2＋＋2e－=Cu2Cl－－2e－=Cl2↑CuCl2eq\o(=,\s\up7(电解))Cu＋Cl2↑4Ag＋＋4e－=4Ag2H2O－4e－=O2↑＋4H＋4AgNO3＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))4Ag＋4HNO3＋O2↑(2)2∶2∶4∶1【解析】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)＝2∶2∶4∶1。10．以下分别是电解熔融氯化钠和饱和食盐水的电解实验装置。(1)电解熔融氯化钠，Na＋可以放电生成金属钠，而电解饱和食盐水时，Na＋却不能放电，这是为什么？(2)用惰性电极电解食盐水一段时间后，若要使溶液复原，应加入什么物质？【答案】(1)因饱和食盐水中，氧化性：H＋＞Na＋，所以饱和食盐水中Na＋不放电。(2)通入HCl气体。B组·能力提升11．(2022春·浙江嘉兴阶段)用石墨作电极电解1mol·L－1CuSO4溶液，当c(Cu2＋)为0.5mol·L－1时停止电解，向剩余溶液中加入下列何种物质可使电解质溶液恢复至原来状况()A．CuSO4 B．CuOC．Cu(OH)2 D．CuSO4·5H2O【答案】B【解析】电解过程中的反应为阳极：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，阴极：2Cu2＋＋4e－=2Cu，总反应：2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4。由以上反应可知，电解使CuSO4和H2O变成了H2SO4，同时析出铜，放出氧气，根据析出什么就加入什么原则知，应加入CuO，B正确。12．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)() A B C D【答案】D【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2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，阴极反应式为2Cu2＋＋4e－=2Cu，溶液中H＋浓度增大，溶液pH减小；第三阶段(相当于电解水)：因为水被消耗，使混合溶液酸性增强，溶液pH减小。13．将含有KCl、CuBr2、Na2SO4三种物质的水溶液用铂电极进行电解，且电解时间足够长。有以下结论：①溶液中几乎没有Br－；②电解质溶液为无色；③最终溶液显碱性；④K＋、Na＋和SOeq\o\al(2－,4)的浓度几乎没有变化。其中正确的是(设Cl2、Br2全部从溶液中逸出)()A．①②③ B．②③④C．①②④ D．①③④【答案】A【解析】溶液中存在的阴离子有：Cl－、Br－、SOeq\o\al(2－,4)、OH－，阳离子有：K＋、Cu2＋、Na＋、H＋。因用Pt电极电解足够长的时间，阴离子首先放电的是Br－，其次是Cl－，最后是OH－，SOeq\o\al(2－,4)在溶液中不放电；阳离子首先放电的是Cu2＋，其次是H＋。所以先电解CuBr2，阳极逸出Br2，阴极析出Cu，当CuBr2电解完毕时，相当于继续电解HCl(H＋来自于水)，当Cl－被消耗尽时，则继续电解水。由于Cu2＋转化为单质铜，电解液变为无色；Cl－在阳极放电时，水电离出的H＋在阴极放电，使溶液中的c(OH－)增大；由于最终水被消耗，c(K＋)、c(Na＋)和c(SOeq\o\al(2－,4))会增大。14．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：2CrOeq\o\al(2－,4)(黄色)＋2H＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)(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4CrOeq\o\al(2－,4)＋4H2O=2Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋4OH－＋2H2↑＋O2↑，若实验开始时在右室中加入38.8gK2CrO4，tmin后测得右室中K与Cr的物质的量之比为3∶2，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________。【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)2∶10.1mol【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3∶2，可求出两物质的物质的量之比为2∶1；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2∶1，则此时铬酸钾的物质的量为0.1mol，重铬酸钾的物质的量为0.05mol，根据制备离子方程式可知，生成0.05mol的重铬酸钾，反应中转移电子的物质的量为0.05×2mol。15．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－图1图2图1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)的关系如图2。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______________________________________。【答案】(1)负4OH－－4e－=2H2O＋O2↑(2)5.6L(3)2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4(4)能，因为CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液，反应实质变为电解水的反应(5)向丙烧杯中加4.5g水【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，电解池甲、丙都相当于电解水。b为阳极，电极反应式为4O