高中化學(xué)人教版化學(xué)反應(yīng)原理第四章電化學(xué)基礎(chǔ)第三節(jié)電解池（區(qū)一等獎(jiǎng)）

（人教版）第三節(jié)《電解池—電解原理》過(guò)關(guān)訓(xùn)練試題（時(shí)間：45分鐘滿分：100分）一、選擇題(每小題4分，每小題有1－2個(gè)正確選項(xiàng)，共40分)1．用惰性電極實(shí)現(xiàn)電解，下列說(shuō)法正確的是(D)A．電解稀硫酸溶液，實(shí)質(zhì)上是電解水，故溶液pH不變B．電解稀氫氧化鈉溶液，要消耗OH－，故溶液pH減小C．電解硫酸鈉溶液，在陰極上和陽(yáng)極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1∶2D．電解氯化銅溶液，在陰極上和陽(yáng)極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1∶1解析：電解稀H2SO4，實(shí)質(zhì)上是電解水，硫酸的物質(zhì)的量不變，但溶液體積減小，濃度增大，故溶液pH減小，A不正確。電解稀NaOH溶液，陽(yáng)極消耗OH－，陰極消耗H＋，實(shí)質(zhì)也是電解水，NaOH溶液濃度增大，故溶液的pH增大，B不正確。電解Na2SO4溶液時(shí)，在陽(yáng)極發(fā)生反應(yīng)：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，在陰極發(fā)生反應(yīng)：2H＋＋2e－=H2↑，由于兩電極通過(guò)電量相等，故析出H2與O2的物質(zhì)的量之比為2∶1，C不正確。電解CuCl2溶液時(shí)，陰極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－=Cu，陽(yáng)極反應(yīng)為2Cl－－2e－=Cl2↑，兩極通過(guò)電量相等時(shí)，Cu和Cl2的物質(zhì)的量之比為1∶1，D正確。2．下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述不正確的是(C)A．把銅片和鐵片緊靠在一起浸入稀硫酸中，銅片表面出現(xiàn)氣泡B．用鋅片作陽(yáng)極，鐵片作陰極，電解氯化鋅溶液，鐵片表面出現(xiàn)一層鋅C．把銅片插入三氯化鐵溶液中，在銅片表面出現(xiàn)一層鐵D．把鋅粒放入盛有鹽酸的試管中，加入幾滴氯化銅溶液，氣泡放出速率加快解析：銅片和鐵片緊靠并浸入稀H2SO4溶液中，銅片上的H＋獲得由鐵片傳遞過(guò)來(lái)的電子：2H＋＋2e－=H2↑，所以可觀察到銅片表面出現(xiàn)氣泡。用鋅板作陽(yáng)極、鐵片作陰極電解ZnCl2溶液，實(shí)為電鍍，兩極發(fā)生的反應(yīng)如下：陽(yáng)極反應(yīng)：Zn－2e－=Zn2＋，陰極反應(yīng)：Zn2＋＋2e－=Zn，陰極上析出鋅。銅片插入FeCl3溶液發(fā)生的反應(yīng)是Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋，并沒(méi)有單質(zhì)鐵的析出。向盛有鋅粒和鹽酸的試管中滴入幾滴CuCl2溶液，發(fā)生反應(yīng)：Zn＋Cu2＋=Cu＋Zn2＋，置換出的Cu與剩余的Zn接觸，置于鹽酸中，構(gòu)成了原電池，加速2H＋＋2e－=H2↑反應(yīng)，可觀察到氣泡放出速率加快。3．在外界提供相同電量的條件下，Cu2＋和Ag＋分別按Cu2＋＋2e－=Cu和Ag＋＋e－=Ag在電極上放電，析出銅的質(zhì)量為，則析出銀的質(zhì)量為(B)A． B．C． D．解析：電解過(guò)程中，電極上析出金屬的質(zhì)量與電子轉(zhuǎn)移數(shù)量成正比，析出1mol銅需轉(zhuǎn)移2mol電子，析出1mol銀需轉(zhuǎn)移1mol電子，外界提供電量相同時(shí)：～2Ag216xx＝4．將含有KCl、CuBr2、Na2SO4三種物質(zhì)的水溶液用鉑電極進(jìn)行電解，且電解時(shí)間足夠長(zhǎng)。有以下結(jié)論：①溶液中幾乎沒(méi)有Br－；②電解質(zhì)溶液為無(wú)色；③最終溶液顯堿性；④K＋、Na＋和SOeq\o\al(2－,4)的濃度幾乎沒(méi)有變化。正確的是(設(shè)Cl2、Br2全部從溶液中逸出)(A)A．①②③B．僅③C．①④D．均正確解析：此題電解的是混合溶液，目的是考查學(xué)生對(duì)陰、陽(yáng)離子放電順序掌握的熟練性。溶液中存在的陰離子有：Cl－、Br－、SOeq\o\al(2－,4)、OH－，陽(yáng)離子有：K＋、Cu2＋、Na＋、H＋。因用Pt電極電解足夠長(zhǎng)的時(shí)間，陰離子首先放電的是Br－，其次是Cl－，最后是OH－，SOeq\o\al(2－,4)在溶液中不放電，陽(yáng)離子先放電的是Cu2＋，其次是H＋。所以先電解CuBr2，兩極分別析出Cu和Br2，當(dāng)CuBr2電解完畢時(shí)，相當(dāng)于繼續(xù)電解HCl(H＋來(lái)自于水中)，當(dāng)Cl－被消耗盡時(shí)，則繼續(xù)電解水。由于Cu2＋轉(zhuǎn)化為單質(zhì)銅，電解液變?yōu)闊o(wú)色；Cl－放電時(shí)，水電離出的H＋放電，使溶液中的c(OH－)增大；由于水被消耗，c(K＋)、c(Na＋)和c(SOeq\o\al(2－,4))會(huì)增大。5．根據(jù)金屬活動(dòng)性順序表，Cu不能發(fā)生：Cu＋2H2O=Cu(OH)2＋H2↑的反應(yīng)。但選擇恰當(dāng)電極材料和電解液進(jìn)行電解，這個(gè)反應(yīng)就能變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。下列四組電極和電解液中，能實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)最為恰當(dāng)?shù)氖?B)ABCD陽(yáng)極石墨棒CuCuCu陰極石墨棒石墨棒FePt電解液CuSO4溶液Na2SO4溶液H2SO4溶液H2O解析：Cu作陽(yáng)極時(shí)，自身失電子電極反應(yīng)為Cu－2e－=Cu2＋陰極反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑；C項(xiàng)電解液H2SO4會(huì)與生成的Cu(OH)2中和，實(shí)際上不會(huì)生成Cu(OH)2；D項(xiàng)中H2O導(dǎo)電能力不強(qiáng)，故B項(xiàng)中Na2SO4溶液起增強(qiáng)導(dǎo)電性作用。電解總反應(yīng)為Cu＋2H2Oeq\o(=,\s\up15(電解))Cu(OH)2↓＋H2↑6．將兩根鉑插入500mL的CuSO4溶液中進(jìn)行電解，通電一段時(shí)間后，某電極質(zhì)量增加(設(shè)電解時(shí)無(wú)H2放出，且不考慮水解和溶液體積變化)。此時(shí)溶液中H＋濃度約為(A)A．4×10－3mol/L B．3×10－3mol/LC．1×10－3mol/L D．1×10－7mol/L解析：用鉑電極電解CuSO4，陰極：Cu2＋＋2e－=Cu；陽(yáng)極：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，電極質(zhì)量增加，一定為陰極，由2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up15(通電))2Cu＋O2↑＋2H2SO4，每生成1molCu同時(shí)生成1molH2SO4，則c(H＋)＝eq\f(\fg,64g/mol)×2,L)＝4×10－3mol/L。7．CuSO4和NaCl溶于水，配成1L溶液，用惰性電極進(jìn)行電解，當(dāng)一個(gè)電極得到時(shí)，另一個(gè)電極上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是(A)A． B．C． D．解析：陰極有Cu2＋與H＋，Cu2＋放電，有Cu析出時(shí)，則得到×2＝e－，陽(yáng)極有Cl－、OH－，Cl－放電失去電子，則OH－放電失去電子，生成Cl2和O2，生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為：＋mol×L/mol＝。8．將分別盛有熔融的氯化鉀、氯化鎂、氧化鋁的三個(gè)電解槽串聯(lián)，在一定條件下通電一段時(shí)間后，析出鉀、鎂、鋁的物質(zhì)的量之比為(A)A．6∶3∶2 B．6∶3∶1C．1∶2∶3 D．3∶2∶1解析：設(shè)電路中通過(guò)6mol電子，根據(jù)K＋＋e－=K可算得析出6molk；根據(jù)Mg2＋＋2e－=Mg算得析出3molmg；根據(jù)Al3＋＋3e－=Al算得析出2molAl。析出鉀、鎂、鋁的物質(zhì)的量之比為6∶3∶2。9．將等物質(zhì)的量K2SO4、NaCl、Ba(NO3)2、AgNO3混合均勻后，置于指定容器中，加入足量的水，經(jīng)攪拌、靜置、過(guò)濾。取濾液，用鉑電極電解該濾液一段時(shí)間。則兩個(gè)極區(qū)析出的氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的質(zhì)量比約為(C)A．∶108 B．108∶C．8∶1 D．1∶2解析：四種物質(zhì)混合加水，最后過(guò)濾后，得到KNO3和NaNO3的混合溶液，所以陽(yáng)極產(chǎn)物為O2，陰極產(chǎn)物為H2。10．某溶液中含有兩種溶質(zhì)NaCl和H2SO4，它們的物質(zhì)的量之比為3∶1。用石墨作電極電解溶液時(shí)，根據(jù)電極產(chǎn)物，可明顯分為三個(gè)階段。下列敘述不正確的是(D)A．陰極只析出H2B．陽(yáng)極先極出Cl2，后析出O2C．電解最后階段為電解水D．溶液pH不斷增大，最后為7解析：電解質(zhì)溶液中，n(Na＋)∶n(Cl－)∶n(H＋)∶n(SOeq\o\al(2－,4))＝3∶3∶2∶1。開始電解產(chǎn)生H2和Cl2，隨著產(chǎn)生H2和Cl2的同時(shí)生成的OH－中和H2SO4，且OH－過(guò)量，最后是電解水，因而最后溶液的pH>7，陰極只放出H2。三個(gè)階段分別相當(dāng)于電解HCl→NaCl→H2O。二、非選擇題(共60分)11．（14分）如下圖為持續(xù)電解含一定CaCl2水溶液的裝置(以鉑為電極)，A為電流表。電解一段時(shí)間t1后，將CO2持續(xù)通入電解液中。(1)電解時(shí)，F(xiàn)極發(fā)生________反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：_________________，E極發(fā)生________反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：____________________，電解總反應(yīng)式為：_____________________________________。(2)電解池中產(chǎn)生的現(xiàn)象：①________________________________②________________________________③________________________________解析：溶液中含有Ca2＋、H＋、Cl－、OH－，通電時(shí)，Ca2＋、H＋移向陰極，由于H＋放電能力比Ca2＋強(qiáng)，在E極上發(fā)生反應(yīng)：2H＋＋2e－=H2↑；Cl－、OH－移向陽(yáng)極，Cl－在陽(yáng)極放電；2Cl－－2e－=Cl2↑，電解至t1后，溶液中OH－濃度增大，通入CO2后會(huì)有CaCO3沉淀生成。答案：(1)氧化2Cl－－2e－=Cl2↑還原2H＋＋2e－=H2↑2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up15(電解))2OH－＋H2↑＋Cl2↑(2)①通電后E極處溶液呈紅色。②通電時(shí)，E極、F極均有氣體生成。③通CO2時(shí)，溶液中先出現(xiàn)白色沉淀繼續(xù)通CO2沉淀又消失。12．（12分）如圖當(dāng)線路接通時(shí)，發(fā)現(xiàn)M(用石蕊試液浸潤(rùn)過(guò)的濾紙)a端顯藍(lán)色，b端顯紅色，且知甲中電極材料是鋅、銀，乙中電極材料是鉑、銅，且乙中兩極不發(fā)生變化?；卮穑?1)甲、乙分別是什么裝置________、________。(2)寫出A、B、C、D的電極名稱以及電極材料________、________、________、________。答案：(1)原電池電解池(2)A：負(fù)極，ZnB：正極，AgC：陽(yáng)極，PtD：陰極，Cu13．（14分）某學(xué)生試圖用電解法根據(jù)電極上析出物質(zhì)的質(zhì)量來(lái)驗(yàn)證阿伏加德羅常數(shù)數(shù)值，其實(shí)驗(yàn)方案的要點(diǎn)為：①用直流電電解氯化銅溶液，所用儀器如下圖所示。②在電流強(qiáng)度為IA。通電時(shí)間為ts后，精確測(cè)得電極上析出銅的質(zhì)量為mg。試回答：(1)連接這些儀器的正確順序?yàn)?用圖中標(biāo)注儀器接線柱的英文字母表示。下同)E接________，C接________，________接F。（2分）實(shí)驗(yàn)線路中的電流方向______→________→________→C→________→________。（2分，下同）(2)寫出B電極上發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：________________________________；G試管中淀粉KI溶液變化的現(xiàn)象為__________________________，相應(yīng)的離子方程式是__________________________。(3)為精確測(cè)定電極上析出的銅的質(zhì)量，所必需的實(shí)驗(yàn)步驟的先后順序應(yīng)是________。(選填下列操作步驟的編號(hào))①稱量電解前電極質(zhì)量②刮下電解后電極上的銅并清洗③用蒸餾水清洗電解后的電極④低溫烘干電極后稱量⑤低溫烘干刮下的銅后稱量⑥再次低溫烘干后稱量至恒重(4)已知電子的電量為×10－19C。試列出阿伏加德羅常數(shù)的計(jì)算公式：NA＝__________________。解析：(1)G為Cl2的吸收裝置，所以B為陽(yáng)極，A為陰極，則儀器的連接順序?yàn)镋接D，C接A，B接F。實(shí)驗(yàn)線路中的電流方向與電子流向正好相反，為F→B→A→C→D→E。(2)B電極產(chǎn)生Cl2，電極反應(yīng)的離子方程式為2Cl－－2e－=Cl2↑，它使淀粉KI溶液變藍(lán)，離子方程式為Cl2＋2I－=2Cl－＋I(xiàn)2。(3)測(cè)定電極上析出的Cu的質(zhì)量的先后順序應(yīng)為①③④⑥，而無(wú)須刮下電極上析出的銅再稱量。另外，之所以烘干稱量?jī)纱蔚脑蛟谟跍p少稱量誤差。(4)由電量守恒得：Q＝It＝eq\f(mg,64g·mol－1)×2×NA××10－19NA＝eq\f(64,m)×eq\f(It,2××10－19)答案：(1)DABFBADE(2)2Cl－－2e－=Cl2↑變藍(lán)色Cl2＋2I－=2Cl－＋I(xiàn)2(3)①③④⑥(4)eq\f(64,m)×eq\f(It,2××10－19)14．（14分）按要求回答問(wèn)題：(1)寫出用惰性電極電解下列溶液時(shí)的陰極產(chǎn)物。①CuCl2溶液__________；②KCl溶液__________；③AgNO3溶液__________；④NaOH溶液__________；(2)寫出用惰性電極電解下列溶液時(shí)的陽(yáng)極產(chǎn)物。①KOH溶液__________；②Na2SO4溶液__________；③ZnCl2溶液__________；(3)當(dāng)以銅為電極電解下列溶液時(shí)，寫出其電極反應(yīng)式。①AgNO3溶液陽(yáng)極：___________________________________；陰極：______________________________________；總反應(yīng)：_____________________________________________。②稀H2SO4陽(yáng)極：________________