学年高中化学新人教版选择性必修1 第四章第二节 电解池作业.docx

学年高中化学新人教版选择性必修1 第四章第二节 电解池作业.docx

《学年高中化学新人教版选择性必修1 第四章第二节 电解池作业.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《学年高中化学新人教版选择性必修1 第四章第二节 电解池作业.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

学年高中化学新人教版选择性必修1第四章第二节电解池作业

第二节　电解池

1．有一种被称为“软电池”的纸质电池，其总反应为：

Zn+2MnO2+H2O═ZnO+2MnOOH．下列说法正确的是（　　）

A．该电池中Zn作正极

B．Zn电极上发生还原反应

C．该电池工作时电流由Zn经导线流向MnO2

D．当6.5gZn完全溶解时，流经电路的电子个数约为1.204×1023

2．用石墨作电极，电解下列物质的溶液，其实质不是电解水的是（　　）

A．NaNO3B．NaOHC．Na2SO4D．BaCl2

3．唐诗五颜六色，化学也色彩斑斓。

下列物质或化学实验后的颜色与加点颜色不相同的是（　　）

A

绿蚁新醅酒

出土的古代铜制品上覆盖着的铜锈

B

红泥小火炉

电镀铜时，阴极析出的物质

C

蓝田日暖玉生烟

FeCl2溶液中加K3[Fe（CN）6]溶液后生成的沉淀

D

紫泉宫殿锁烟霞

0.1mol/L的NaOH溶液10mL中加入等浓度的HCl溶液15mL后，稀释至1000mL后加入几滴石蕊，所得的混合溶液

A．AB．BC．CD．D

4．已知下列转化关系图，且知采用电解熔融氯化钠的方法可以生成金属钠，下列说法不正确的是（　　）

A．A、C、E一定含有同种元素

B．B与H2反应，条件不同，现象不同

C．C与D反应会产生红褐色沉淀

D．D物质可能为FeCl2

5．常温下用石墨电极，电解100mL0.1mol•L﹣1的Cu（NO3）2和0.1mol•L﹣1的AgNO3组成的混合溶液，当某一电极上生成的气体在标准状况下体积为1.12L时，假设溶液体积不变，下列说法正确的是（　　）

A．阴极增重1.4g

B．所得溶液c（H+）＞0.1mol•L﹣1

C．阴极增重0.64g

D．所得溶液pH＞1

6．用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1molCuO后恰好恢复到电解前的浓度。

则电解过程中转移的电子数为（　　）

A．0.1molB．0.2molC．0.3molD．0.4mol

7．下列描述中，符合化学原理或生产实际的是（　　）

A．电解饱和食盐水时选择阴离子交换膜

B．科学家尝试寻找高效催化剂在常温下分解水制得H2并释放出能量

C．铁上镀铜时，铁做阴极，铜做阳极

D．电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极

8．用电解水的方法分析水的组成时，需要加入一些电解质以增强水的导电性，不宜加入的物质是（　　）

A．Na2SO4B．H2SO4C．KOHD．NaCl

9．如图是工业电解饱和食盐水的装置示意图，下列有关说法中不正确的是（　　）

A．装置中发生反应的离子方程式为2Cl﹣+2H+

Cl2↑+H2↑

B．装置中出口①处的物质是氯气，出口②处的物质是氢气

C．该离子交换膜只能让阳离子通过，不能让阴离子通过

D．该装置是将电能转化为化学能

10．有三个烧杯，分别盛有氯化铜、氯化钾和硝酸银三种溶液，均以Pt作电极，将它们串联在一起电解一定时间，测得电极增重总和2.8g，这时产生的有色气体与无色气体的物质的量之比为（　　）

A．4：

1B．1：

1C．4：

3D．3：

4

11．若要在铜片上镀银时，下列叙述中正确的是（　　）

①将铜片接在电源的负极；

②将银片接在电源的负极；

③在铜片上发生的反应是Ag++e﹣═Ag；

④在银片上发生的反应是4OH﹣﹣4e﹣═O2↑+2H2O；

⑤可用CuSO4溶液作电解质溶液；

⑥可用AgNO3溶液作电解质溶液。

A．①③⑥B．②③⑥C．①④⑤D．②③④

12．在湿法炼锌的电解循环溶液中，较高浓度的Cl﹣会腐蚀阳极板而増大电解能耗。

向电解循环液中同时加入Cu和CuSO4，可生成CuCl沉淀除去Cl﹣，降低对电解的影响，反应原理如下：

Cu（s）+Cu2+（ap）⇌2Cu+（ap）△H1＝akJ•mol﹣1

Cl﹣（ap）+Cu2+（ap）⇌2CuCl（s）△H2＝bkJ•mol﹣1

实验测得电解循环液pH对溶液中残留c（Cl﹣）的影响如图所示。

下列说法正确的是（　　）

A．溶液pH增大，Ksp（CuCl）增大

B．反应达到平衡时：

n（Cu）越多，c（C1﹣）越小

C．向电解液中加入稀硫酸，有利于Cl﹣的去除

D．除Cl﹣反应为：

Cu（s）+

Cu2+（aq）+Cl﹣（aq）⇌CuCl（s）△H＝（

a+b）kJ•mol﹣1

13．回答问题：

Ⅰ．有以下物质：

①Cu②液氨③氯化钠晶体④硫酸溶液⑤干冰⑥BaSO4⑦金刚石⑧蔗糖⑨H2S

其中能导电的是　　，属于电解质的是　　，属于非电解质的是　　（填序号）

Ⅱ．已知AgCl为难溶于水和酸的白色固体，Ag2S为难溶于水和酸的黑色固体。

向AgCl水的悬浊液中加入足量的Na2S溶液并振荡，结果白色固体完全转化为黑色固体请写出白固体转化成黑色固体的离子方程式：

　　；

Ⅲ．写出下列物质水溶液电解的总反应的方程式。

（1）铁做阳极电解饱和食盐水：

　　；

（2）两极均为惰性电极电解饱和氯化镁溶液（离子方程式）：

　　。

14．

（1）工业上可在碱性溶液中通过电解的方法实现由N2制取NH3：

2N2+6H2O

4NH3+3O2，通入N2的一极是　　（填“阴极”或“阳极”），阳极的电极反应式是　　．

（2）有人设想寻求合适的催化剂和电极材料以N2，H2为电极反应物；以HCl﹣NH4Cl为电解质溶液制取新型燃料电池．请写出该电池的正极反应式　　．

（3）若用惰性电极电解含有0.04molCuSO4和0.04molNaCl的混合溶液400mL，当阳极产生的气体672mL（标准状况下）时，溶液的c（H+）＝　　（假设电解后溶液体积不变）

（4）已知铝的燃烧热为1675kJ/mol，2Fe（s）+

O2（g）＝Fe2O3（s）△H＝﹣822kJ/mol；则2Al（s）+Fe2O3（s）＝Al2O3（s）+2Fe（s）△H＝　　．

15．

（1）离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。

由有机阳离子、Al2Cl7﹣和AlCl4﹣组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。

钢制品应接电源的　　极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极反应式为　　。

若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为　　。

（2）硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题，由硫化氢获得硫单质有多种方法。

①将用烧碱吸收H2S后所得的溶液加入如图一所示的电解池的阳极区进行电解。

电解过程中阳极区发生如下反应：

S2﹣﹣2e﹣═S，（n﹣1）S+S2﹣═Sn2﹣．电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式可写成　　。

②电解NO制备NH4NO3，其工作原理如图二所示，其阳极反应方程式为　　。

为使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充　　物质。

（填化学式）

1．【解答】解：

A．由电池的总反应：

Zn+2MnO2+H2O＝ZnO+2MnOOH，可知Zn的化合价由0价变为+2价，Zn失电子作负极，故A错误；

B．Zn是负极，失电子，发生氧化反应，故B错误；

C．该电池工作时电流是由正极流向负极，电流从MnO2经导线流向Zn，故C错误；

D．根据电极反应，负极：

Zn﹣2e﹣＝Zn2+，1molZn溶解，转移2mol电子，则6.5gZn为0.1mol，转移的电子数约为0.1×2×6.02×1023＝1.204×1023，故D正确；

故选：

D。

2．【解答】解：

A．电解NaNO3溶液时，阳极上氢氧根离子放电，阴极上氢离子放电，其实质是电解水，故A不选；

B．电解NaOH溶液时，阳极上氢氧根离子放电，阴极上氢离子放电，其实质是电解水，故B不选；

C．电解Na2SO4溶液时，阳极上氢氧根离子放电，阴极上氢离子放电，其实质是电解水，故C不选；

D．电解BaCl2溶液时，阳极上氯离子放电，阴极上氢离子放电，其实质不是电解水，故D选；

故选：

D。

3．【解答】解：

A．出土的古代铜制品上覆盖着的铜锈主要成分是碱式碳酸铜，俗称铜绿，其化学式为Cu2（OH）2CO3，是绿色物质，故A不选；

B．电镀铜时，镀层金属为阳极，发生Cu﹣2e﹣═Cu2+，Cu2+在阴极上得到电子变为单质Cu，发生Cu2++2e﹣═Cu，因此阴极上析出的物质是红色的，故B不选；

C．FeCl2溶液中加K3[Fe（CN）6]溶液后生成的沉淀呈蓝色，故C不选；

D．0.1mol/L的NaOH溶液10mLn（OH﹣）＝0.1mol/L×10mL＝1×10﹣3mol，加入等浓度的HCl溶液15mLn（H+）＝0.1mol/L×15mL＝1.5×10﹣3mol，稀释至1000mL，c（H+）＝

＝5×10﹣4mol/L，pH＝4﹣lg5，溶液显酸性，后加入几滴石蕊，所得的混合溶液显红色，不是显紫色，故D选；

故选：

D。

4．【解答】解：

由上述分析可知A为Na、B为Cl2，可知C为NaOH、D为FeCl3、E为Na2CO3、F为CaCl2，

A．A为Na、C为NaOH、E为Na2CO3，均含有Na元素，故A正确；

B．H2在Cl2中燃烧，火焰呈苍白色，光照H2与Cl2的混合气体发生爆炸，所以Cl2与H2反应的条件不同，现象也不同，故B正确；

C．C为NaOH、D为FeCl3，二者发生复分解反应生成的氢氧化铁为红褐色沉淀，故C正确；

D．Fe在Cl2燃烧生成FeCl3，不能生成FeCl2，故D错误；

故选：

D。

5．【解答】解：

100ml0.1mol/L的硝酸铜和0.1mol/L的硝酸银组成的混合溶液，含有银离子、铜离子各0.01mol，用石墨作电极电解混合液，当某一电极上生成的气体在标准状况下体积为1.12L时：

1、当阴极上生成的气体体积为1.12L即

＝0.05mol，说明银离子、铜离子放电完全，溶液中的氢离子放电生成氢气0.05mol，

阴极：

Ag++e﹣＝Ag；Cu2++2e﹣＝Cu；2H++2e﹣＝H2↑，

转移电子数：

Ag++e﹣＝Ag；Cu2++2e﹣＝Cu；2H++2e﹣＝H2↑，

0.010.010.010.010.020.010.10.10.05

共转移电子数0.01+0.02+0.1＝0.13（mol），阴极增重0.01×108+0.01×64＝1.72g，故A、C错误；

阳极为氢氧根离子放电生成氧气，电极反应式阳极：

4OH﹣﹣4e﹣＝2H2O+O2↑；

4OH﹣﹣4e﹣＝2H2O+O2↑

0.130.13

则反应后溶液中的氢离子浓度为

mol/L＝0.3mol/L，则所得溶液pH＜1，c（H+）＞0.1mol•L﹣1，故B正确，D错误。

2、当阳极上生成的气体体积为1.12L即

＝0.05mol，电极反应式阳极：

4OH﹣﹣4e﹣＝2H2O+O2↑，则共转移0.05mol×4＝0.2mol电子；

阴极：

Ag++e﹣＝Ag；Cu2++2e﹣＝Cu；2H++2e﹣＝H2↑；

转移电子数：

Ag++e﹣＝Ag；Cu2++2e﹣＝Cu；2H++2e﹣＝H2↑，

0.010.010.010.010.020.01（0.2﹣0.03）＝0.170.085

所以阴极增重0.01×108+0.01×64＝1.72g，反应后溶液中的氢离子浓度为

＝0.3mol/L，c（H+）＞0.1mol•L﹣1，则所得溶液pH＜1，故B正确；

故选：

B。

6．【解答】解：

电解的过程中，加入0.1molCuO充分反应后，溶液恰好恢复到电解前的状态，则电解中生成0.1molCu，根据化合价变化计算转移电子的物质的量是0.1mol×（2﹣0）＝0.2mol，故B正确

故选：

B。

7．【解答】解：

A.电解饱和食盐水时，氯气在阳极生成，OH﹣在阴极生成，为了避免氯气和氢氧化钠反应，故应使用阳离子交换膜，故A错误；

B.水分解吸热，寻找高效催化剂在常温下分解水制得H2并吸热，故B错误；

C.铁上镀铜时，Cu作阳极失去电子，铁做阴极，阴极上铜离子得到电子生成Cu，故C正确；

D.Fe为阳极时Fe失去电子，应选惰性电极，故D错误；

故选：

C。

8．【解答】解：

加入Na2SO4、KOH、H2SO4，分别为活泼金属的含氧酸盐、强碱、含氧酸，可增强水溶液的导电性，不参与电极反应，而加入氯化钠，阳极生成氯气，阴极析出氢气，不能判断水的组成。

故选：

D。

9．【解答】解：

A.电池反应式为2Cl﹣+2H2O

Cl2↑+H2↑+2OH﹣，故A错误；

B.根据图知，左边装置氯离子放电生成氯气、右边装置氢离子放电生成氢气，所以装置中出口①处的物质是氯气，出口②处的物质是氢气，故B正确；

C.离子交换膜有选择性，根据图象知，该离子交换膜只能让阳离子通过，不能让阴离子通过，故C正确；

D.该装置是将电能转化为化学能的装置，属于电解池，故D正确。

故选：

A。

10．【解答】解：

设生成Cu为amol，根据电子转移守恒，则生成Ag为2amol，故：

amol×64g/mol+2amol×108g/mol＝2.8g，解得a＝0.01mol，

反应CuCl2

Cu+Cl2↑中，n（Cl2）＝n（Cu）＝0.01mol，根据电子转移守恒，反应2NaCl+2H2O

2NaOH+H2↑+Cl2↑中，n（H2）＝n（Cl2）＝n（Cu）＝0.01mol，反应4AgNO3+2H2O

4HNO3+4Ag+O2↑中，n（O2）＝

n（Ag）＝

×0.02mol＝0.005mol，

故产生的有色气体与无色气体的物质的量之比为：

（0.01mol+0.01mol）：

（0.01mol+0.005mol）＝4：

3，

故选：

C。

11．【解答】解：

①将铜片应接在电源的负极上，作阴极，故①正确；

②将银片应接在电源的正极上，作阳极，故②错误；

③在铜片上银离子发生得电子的反应，电极反应为Ag++e﹣＝Ag，故③正确；

④银片作阳极，在银片上发生的反应是Ag﹣e﹣＝Ag+，故④错误；

⑤若用硫酸铜溶液为电镀液，则阴极析出铜，故⑤错误；

⑥镀银时，可用含有银离子的AgNO3溶液作电解质溶液，故⑥正确；

综上所述②④⑤错误，正确的是③③⑥，

故选：

A。

12．【解答】解：

A．Ksp（CuCl）只随温度的改变而改变，不受pH的影响，故A错误；

B．溶液中既然形成CuCl固体，说明已经达到了溶解平衡，形成了饱和溶液，移除部分固体不影响沉淀溶解平衡，故B错误；

C．根据图象，pH升高，﹣lgc（Cl﹣）增大，说明c（Cl﹣）减少，向电解液中加入稀硫酸pH降低，不利于Cl﹣的去除，故C错误；

D．根据盖斯定律方程式①×

得总方程式，除Cl﹣反应为：

Cu（s）+

Cu2+（aq）+Cl﹣（aq）⇌CuCl（s）△H＝（

a+b）kJ•mol﹣1，故D正确，

故选：

D。

13．【解答】解：

I．含有自由移动离子或电子的物质能导电，在水溶液里或熔融状态下能导电的化合物是电解质；在水溶液里和熔融状态下都不导电的化合物是非电解质，①含有自由移动电子、④含有自由移动离子，所以①④能导电；

属于电解质的是③⑥⑨，属于非电解质的是②⑤⑧，

故答案为：

①④；③⑥⑨；②⑤⑧；

II．AgCl和Na2S生成黑色的Ag2S和NaCl，离子方程式为2AgCl+S2﹣＝Ag2S+2Cl﹣，

故答案为：

2AgCl+S2﹣＝Ag2S+2Cl﹣；

III．

（1）Fe作阳极上电解饱和食盐水，阳极上Fe失电子发生电极反应式为Fe﹣2e﹣＝Fe2+，阴极氢离子得电子生成氢气，则阴极的电极方程式为：

2H++2e﹣＝H2↑；溶液中Fe2+、OH﹣反应生成沉淀，则电池反应式为Fe+2H2O

Fe（OH）2↓+H2↑；

故答案为：

Fe+2H2O

Fe（OH）2↓+H2↑；

（2）两极均为惰性电极电解饱和氯化镁溶液时，阳极上生成氯气、阴极上生成氢气，溶液中Mg2+、OH﹣反应生成沉淀，电池反应式为2Cl﹣+Mg2++2H2O

Cl2↑+H2↑+Mg（OH）2↓，

故答案为：

2Cl﹣+Mg2++2H2O

Cl2↑+H2↑+Mg（OH）2↓。

14．【解答】解：

（1）阴极N2得到电子，化合价升高，发生还原反应，阳极OH﹣失去电子发生氧化反应：

4OH﹣﹣4e﹣＝O2↑+2H2O，故答案为：

阴极；4OH﹣﹣4e﹣＝O2↑+2H2O；

（2）以N2、H2为电极反应物，以HCl﹣NH4Cl为电解质溶液制取新型燃料电池，N2在正极发生还原反应生成NH4+，电极反应式为N2+6e﹣+8H+＝2NH4+，

故答案为：

N2+6e﹣+8H+＝2NH4+；

（3）若电解含有0.04molCuSO4和0.04molNaCl的混合溶液400ml，阳极上先氯离子放电后氢氧根离子放电，假设阳极上氯离子完全放电，

则生成n（Cl2）＝0.5n（NaCl）＝0.02mol，当阳极产生的气体672mL（标准状况下）时，生成气体的物质的量＝0.03mol＞0.02mol，

在阳极上还有氧气生成，生成氧气的物质的量为0.01mol，阳极上转移电子的物质的量＝2n（Cl2）+4n（O2）＝0.04mol+0.04mol＝0.08mol，

阴极上铜离子完全放电时转移电子的物质的量＝2×0.04mol＝0.08mol，

所以阴极上氢离子不放电，当阳极上生成氧气时，同时阳极附近有氢离子生成，电池反应式为2Cu2++2H2O

2Cu+O2↑+4H+，

根据氧气和氢离子的关系式得n（H+）＝4n（O2）＝0.04mol，

则C（H+）＝

＝0.1mol/L，

故答案为：

0.1mol/L；

（4）铝的燃烧热为1675kJ/mol，则2Al（s）+

O2（g）═Al2O3（s）△H＝﹣3350kJ/mol…①，

2Fe（s）+

O2（g）═Fe2O3（s）△H＝﹣822kJ/mol…②，

由盖斯定律可知，①﹣②得到2Al（s）+Fe2O3（s）═Al2O3（s）+2Fe（s），其△H＝（﹣3350kJ/mol）﹣（﹣822kJ/mol）＝﹣2528kJ/mol，

故答案为：

﹣2528kJ/mol．

15．【解答】解：

（1）依据电镀原理分析，钢铁上镀铝是利用铝做阳极与电源正极相连，钢铁做阴极与电源负极相连，由有机阳离子、Al2Cl7﹣和AlCl4﹣组成的离子液体做电解液来实现，离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系，电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，则阴极反应生成铝是发生的还原反应，铝元素化合价降低，分析离子液体成分，结合电荷守恒分析可知是Al2Cl7﹣得到电子生成，电极反应为：

4Al2Cl7﹣+3e﹣＝Al+7AlCl4﹣；改用AlCl3水溶液作电解液是溶液中氢离子在阴极放电生成氢气，2H++2e﹣＝H2↑；

故答案为：

负；4Al2Cl7﹣+3e﹣＝Al+7AlCl4﹣；H2；

（2）①电解后阳极区离子为Sn2﹣，酸性条件下，发生歧化反应反应生成硫单质和硫化氢，反应离子方程式为：

Sn2﹣+2H+＝（n﹣1）S↓+H2S↑，

故答案为：

Sn2﹣+2H+＝（n﹣1）S↓+H2S↑；

②电解NO制备NH4NO3，阳极反应为NO﹣3e﹣+2H2O＝NO3﹣+4H+，阴极反应为：

NO+5e﹣+6H+＝NH4++H2O，从两极反应可看出，要使得失电子守恒，阳极产生的NO3﹣的物质的量大于阴极产生的NH4+的物质的量，总反应方程式为：

8NO+7H2O

3NH4NO3+2HNO3，因此若要使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充NH3，为使电解产物全部转化为5molNH4NO3，实际需在阴极生成3molNH4+，

故答案为：

NO﹣3e﹣+2H2O＝NO3﹣+4H+；NH3。