高中高二化学寒假作业:化学电解池测试题

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1.下列关于电解池工作原理的说法中,错误的是()

A.电解池是一种将电能转变成化学能的装置

B.电解池中使用的液体只能是电解质溶液

C.电解池工作时,阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应

D.与原电池不同,电解池放电时,电极本身不会参加电极反应

答案:BD

2.如图中X、Y分别是直流电源的两极,通电后发现,a极板质量增加,b极板处有无色无味气体放出,符合这一情况的是()

a极板 b极板 X电极 Y电极

A 锌 石墨 负极 CuSO4

B 石墨 石墨 负极 NaOH

C 银 铁 正极 AgNO3

D 铜 石墨 负极 CuCl2

解析:a极板质量增加,说明X为负极,排除C。且该电解质溶液中含有不活泼金属离子。又排除B。b极板处有无色无臭气体放出,说明溶液中无Cl-,排除D。

答案:A

3.①电解是将电能转化为化学能;②电能是将化学能转变成电能;③电解质溶液导电是化学变化,金属导电是物理变化;④不能自发进行的氧化还原反应可通过电解的原理实现;⑤任何物质被电解时,必导致氧化还原反应发生。这五种说法中正确的是()

A.①③④⑤ B.②③⑤

C.③④ D.①②

解析:电解即是把电能转化为化学能,故①对②错,在电解过程中,电解质导电时会发生氧化还原反应,而这一过程需要有外加电源,金属导电时是电子的定向移动,属物理变化,故③④⑤正确。

答案:A

4.电解100 mL含c(H+)=0.30 mol/L的下列溶液,当电路中通过0.04 mol电子时,理论上析出金属质量最大的是()

A.0.10 mol/L Ag+ B.0.20 mol/L Zn2+

C.0.20 mol/L Cu2+ D.0.20 mol/L Pb2+

解析:本题考查电解基本原理及计算。选项A,根据离子放电能力,首先是Ag+在阴极获得电子产生0.01 mol Ag,即1.08 g Ag。选项B,首先是H+在阴极获得电子产生0.015 mol H2,然后Zn2+获得0.01 mol电子,产生0.005 mol Zn,即0.325 g。选项C,首先是Cu2+在阴极获得电子产生0.02 mol Cu,即1.28 g。选项D,首先是H+在阴极获得电子产生H2,然后析出0.005 mol Pb,即 1.035 g。

答案:C

5.用惰性电极实现电解,下列说法正确的是()

A.电解稀硫酸,实质上是电解水,故溶液pH不变

B.电解稀NaOH溶液,要消耗OH-,故溶液pH减小

C.电解Na2SO4溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2

D.电解CuCl2溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1

解析:A项错误,电解水后H+浓度增大,pH减小;B项错误,电解NaOH溶液相当于电解水,OH-浓度增大,pH增大;C项错误,电解Na2SO4溶液相当于电解水,阴极上的H2和阳极上的O2物质的量之比为2∶1;D项正确,电解CuCl2溶液,阴极上析出Cu和阳极上析出的Cl2物质的量之比为1∶1。

答案:D

6.将两个铂电极插入500 mL CuSO4溶液中进行电解,通电一定时间后,某一电极增重0.064 g(设电解时该电极无氢气析出,且不考虑水解和溶液体积变化),此时溶液中氢离子浓度约为()

A.410-3 mol/L B.210-3 mol/L

C.110-3 mol/L D.110-7 mol/L

解析:解法一:根据电解规律可知阴极反应:Cu2++2e-===Cu,增重0.064 g,应是Cu的质量,根据总反应式:

2CuSO4+2H2O=====电解 2Cu+O2+2H2SO4—4H+

264 g4 mol

0.064 g x

x=0.002 mol,c(H+)=0.002 mol0.5 L=410-3 mol/L。

解法二:n(Cu)=0.064 g64 g/mol=0.001 mol,电解过程中转移e-的物质的量为n(e-)=2n(Cu2+)=0.002 mol,放电的n(OH-)=0.002 mol,所以溶液中n(H+)=0.002 mol,c(H+)=410-3 mol/L。

答案:A

7.把分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联,用惰性材料作电极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()

A.1∶2∶3 B.3∶2∶1

C.6∶3∶1 D.6∶3∶2

解析:本题是氧化还原与电解原理的应用问题。应用的原则就是串联电路导线上电流相等,其实就是各电极反应中转移的电子数相等。设转移3 mol电子,生成钾3 mol,生成镁32 mol,生成铝1 mol,则比值为6∶3∶2。

答案:D

8.如图所示,在一U形管中装入含有紫色石蕊的Na2SO4试液,通直流电,一段时间后U形管内会形成一个倒立的三色彩虹,从左到右颜色的依次是()

A.蓝、紫、红 B.红、蓝、紫

C.红、紫、蓝 D.紫、红、蓝

解析:用惰性电极电解Na2SO4溶液,实际上就是电解水,其两极反应式为:

阴极:4H++4e-===2H2

阳极:4OH--4e-===2H2O+O2

故阴极区域富集OH-,溶液呈碱性,使石蕊试液变蓝;阳极区域富集H+,溶液中c(H+)增大,使石蕊试液变红。

答案:C

9.在相同温度下用惰性电极电解下列物质的水溶液,一段时间后溶液酸性增强或碱性减弱的是()

A.HCl B.NaOH

C.Na2SO4 D.CuSO4

解析:A实质电解HCl,溶液酸性变弱,B实质电解水,NaOH浓度增大,碱性变强,C实质电解水,溶液始终呈中性,D中阳极上水电离出的OH-放电,使c(H+)增大,酸性增强,符合题意。

答案:D

10.(2011梅州高二质检)复习电化学知识后,某学生设计了一个黑笔写彩字的趣味实验。滤纸先用某混合溶液浸湿,然后平铺在一块铂片上,右端是C、Cu两电极浸入氯化铁溶液中,电路接通后,用铅笔在滤纸上写字,会出现彩色字迹。据此判断电极材料与反应现象均正确的是()

滤纸混合溶液 d极反应产物 阴极反应产物 字体颜色

A 氯化钠、无色酚酞 Fe2+ 氢气 红色

B 碘化钾、淀粉 Cu2+ 氢气 紫色

C 硫酸钠、无色酚酞 Fe2+ 氧气 红色

D 碘化钾、淀粉 Cu2+ 氢气 蓝色

解析:A项电解NaCl可在阴极使酚酞显红色,则a为阴极产生H2,d极为正极,产物为Fe2+;B、D项电解KI可在阳极产生I2使淀粉显蓝色,则a端为阳极产生I2,阴极产生H2,d极为负极生成Cu2+;C项电解Na2SO4溶液实质为电解H2O,则a端显红色,说明a端为阴极产生H2,d端为正极生成Fe2+。

答案:AD

11.如图为以惰性电极进行电解的串联电解装置图

(1)写出A、B、C、D各电极上的电极方程式。

A________________________________;

B________________________________;

C________________________________

D________________________________。

(2)在A、B、C、D各电极上析出生成物的物质的量比为______________________________________。

解析:由图可知:B、D两极为阳极,A、C两极为阴极,然后根据电解的原理即可写出电极反应式,根据电子守恒法可计算,A、B、C、D各电极上析出生成物的物质的量之比。

答案:(1)Cu2++2e-===Cu 2Cl--2e-===Cl2

Ag++e-===Ag 4OH--4e-===2H2O+O2

(2)2∶2∶4∶1

能力提升

12.(2011榆林高二调研)从NO-3、SO2-4、H+、Cu2+、Ba2+、Ag+、Cl-等离子中选出适当的离子组成电解质,采用惰性电极对其溶液进行电解。

(1)两极分别放出H2和O2时,电解质的化学式可能是________。

(2)若阴极析出金属,阳极放出O2,电解质的化学式可能是__

_________________________________________________________。

(3)两极分别放出气体,且体积比为1∶1,电解质的化学式可能是__________________________________。

解析:题中提供的电解质离子是七种,其实还包括OH-,即八种。这些离子放电的顺序是:

阳极:Cl-(NO-3、SO2-4)

阴极:Ag+H+Ba2+

(1)两极分别放出H2和O2,即H+和OH-放电,实质是电解H2O,水中的溶质应是起导电作用而又不改变H+和OH-放电的顺序,它可以是HNO3、H2SO4、Ba(NO3)2、Ba(OH)2中的任意一种,但不是BaSO4。

(2)阴极析出金属,即Ag+和Cu2+放电;阳极放出O2,即OH-放电。水中的溶质可以是AgNO3、Cu(NO3)2、Ag2SO4、CuSO4中的任意一种。

(3)两极都生成气体,且气体体积比为1∶1,则放电的离子应是Cl-和H+。水中的溶质可以是HCl、BaCl2中的任意一种。

答案:(1)HNO3、H2SO4、Ba(NO3)2、Ba(OH)2中任意一种

(2)AgNO3、Cu(NO3)2、Ag2SO4、CuSO4中的任意一种

(3)HCl、BaCl2中的任意一种

13.由于Fe(OH)2极易被氧化,所以实验室很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。用如图所示电解装置可以制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。两电极的材料分别为石墨和铁。

(1)a极材料应为__________,电极反应式为_______________。

(2)电解液c可以是()

A.纯水 B.NaCl溶液

C.NaOH溶液 D.CuCl2

(3)d为苯,其作用为__________,在加入苯之前对c应作何简单处理______________________________。

(4)为了较短时间内看到白色沉淀,可采取的措施是()

A.改用稀硫酸作电解液

B.适当增大电源的电压

C.适当减小两极间的距离

D.适当降低电解液的温度

解析:由于制取Fe(OH)2,必须有Fe2+和OH-,而题中提供的为铁单质,所以铁作电解池阳极,发生氧化反应生成Fe2+;OH-可以反应前加入,也可以电解后使电解液显碱性,电解NaCl溶液也能实现;有机物苯起隔绝空气的作用,而加热c则是为了除去溶解的O2,目的均为阻止Fe(OH)2与O2接触;短时间内看到白色沉淀,也就是加快Fe(OH)2的生成速率,B、C可以实现。

答案:(1)Fe Fe-2e-===Fe2+ (2)BC

(3)隔绝空气,防止生成的Fe(OH)2被氧化生成Fe(OH)3 加热除去溶解的O2 (4)BC

14.如图所示,甲、乙两池电极材料都是铁棒与碳棒,请回答下列问题:

(1)若两池中均为CuSO4溶液,反应一段时间后:

①有红色物质析出的是甲池中的__________棒,乙池中的__________棒。

②乙池中阳极的电极反应式是:__________________。

(2)若两池中均匀饱和NaCl溶液:

①写出乙池中总反应的离子方程式:___________________ _____________________________________________________.

②甲池中碳极的电极反应式是__________,乙池碳极的电极反应属于__________(填氧化反应或还原反应)。

③将湿润的淀粉KI试纸放在乙池碳极附近,发现试验变蓝,解释其原因:。

解析:甲为原电池,乙为电解池。

(1)若两池中均为CuSO4溶液,则:

甲负极Fe:Fe-2e-===Fe2+,正极C:Cu2++2e-===Cu。

乙阳极C:4OH--4e-===O2+2H2O,阴极Fe:2Cu2++4e-===2Cu。

(2)若均为NaCl溶液,则:

甲负极:Fe:2Fe-4e-===2Fe2+,正极C:O2+2H2O+4e-===4OH-。

乙阳极C:2Cl--2e-===Cl2,阴极Fe:2H++2e-===H2

答案:(1)①碳 铁 ②4OH--4e-===2H2O+O2

(2)①2Cl-+2H2O=====电解Cl2+H2+2OH-

②2H2O+O2+4e-===4OH- 氧化反应

③在乙池碳棒电极上生成Cl2,Cl2与I-反应生成I2,I2遇淀粉变蓝

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