高二化学人教版选修4课后作业第四章 第三节 第3课时 习题课.docx

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高二化学人教版选修4课后作业第四章第三节第3课时习题课

第3课时　习题课

1.将Al片和Cu片用导线相连，一组插入浓HNO3溶液中，一组插入稀NaOH溶液中，分别形成了原电池，则在这两个原电池中，正极分别为（　　）　　　　　　　　　　　　　　　　　

A．Al片、Cu片B．Cu片、Al片C．Al片、Al片D．Cu片、Cu片

解析　将Al片和Cu片用导线相连，插入浓HNO3溶液中，此时Al在浓硝酸中钝化，不能继续反应，而Cu却能与浓硝酸持续反应。

也就是说，在这种情况下，Cu易失去电子而Al却表现相对“惰性”，“相对活泼”的Cu为负极；插入稀NaOH溶液中，Al能与NaOH溶液反应，此时Al失去电子被氧化，也就是Al为负极。

答案　A

2.若某池（电解池或原电池）的总反应离子方程式是Cu＋2H＋===Cu2＋＋H2↑，关于此池的有关说法正确的是

A．该池只能是电解池，且金属铜为该电解池的阳极

B．该池只能是原电池，且电解质溶液为硝酸

C．该池可能是原电池，也可能是电解池

D．该池只能是电解池，电解质溶液可以是硫酸铜

答案　A

解析　铜与H＋不反应，因此不可能是原电池，只能是电解池。

在该电解池中，铜失去电子被氧化，因此铜作电解池的阳极，A正确，B、C错误；D选项中若电解质溶液是硫酸铜溶液，则相当于电镀铜，与题给离子方程式不符，故D错误。

3.关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是（　　）

A．电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠

B．若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色

C．若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色

D．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性

解析　电解食盐水时发生的反应：

阳极：

2Cl－－2e－===Cl2↑

阴极：

2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－

总反应式：

2NaCl＋2H2O

2NaOH＋H2↑＋Cl2↑

对照分析选项，A错误；阳极附近的溶液中会溶有少量的Cl2，滴加KI溶液后发生反应：

Cl2＋2I－===I2＋2Cl－，溶液呈棕色，B正确；阴极附近产生大量的OH－，滴加酚酞后变红色，C错误；电解后生成NaOH，溶液呈碱性，D错误。

答案　B

4.某同学按下图所示的装置进行电解实验。

下列说法正确的是（　　）

A．电解过程中，铜电极上有H2产生

B．电解初期，总反应方程式为：

Cu＋H2SO4电解,CuSO4＋H2↑

C．电解一定时间后，石墨电极上有气体放出

D．整个电解过程中，H＋的浓度不断增大

答案　B

解析　由题目所给图示可知：

活泼金属铜作阳极，发生反应：

Cu－2e－===Cu2＋，电解初期，溶液中的H＋在阴极石墨上发生反应：

2H＋＋2e－===H2↑，电池反应式为Cu＋H2SO4

CuSO4＋H2↑，所以A、D选项不正确，B选项正确；随着电解过程不断进行，溶液中的Cu2＋浓度不断增大，一定时间后即当Cu2＋移动到阴极附近时，由于Cu2＋的氧化性大于H＋，故此时阴极发生反应：

Cu2＋＋2e－===Cu，故C选项不正确。

5.甲、乙两个容器中，分别加入0.1mol·L－1的NaCl溶液与0.1mol·L－1的AgNO3溶液后，以Pt为电极进行电解时，在A、B、C、D各电极上生成物的物质的量之比为（　　）

A．2∶2∶4∶1B．2∶3∶4∶1C．1∶4∶2∶2D．1∶1∶1∶1

解析　此装置相当于两个电解槽串联到一起，在整个电路中电子转移总数相等，首先判断各极的产物，即A极产物H2，B极产物Cl2，C极产物Ag，D极产物O2，若整个电路中有4mol电子转移，有2H2～2Cl2～4Ag～O2～4e－，则A、B、C、D各电极上生成物的物质的量之比为2∶2∶4∶1。

答案　A

6．电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样的电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。

下列有关电池的叙述正确的是（　　）

A．锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细

B．氢氧燃料电池可将热能直接转化为电能

C．氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化

D．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅

答案　C

解析　因为锌锰干电池中锌棒为负极，锌棒变细，碳棒不变，所以A错；原电池是将化学能直接转化为电能，所以B错；氢氧燃料电池负极反应式为H2－2e－===2H＋，所以C对；太阳能电池采用硅材料制作，所以D错。

7．理论上不能用于设计成原电池的反应是（　　）

A．HCl＋NaOH===NaCl＋H2O　ΔH＜0

B．2CH3OH（l）＋3O2（g）

2CO2（g）＋4H2O（l）　ΔH＜0

C．4Fe（OH）2（s）＋2H2O（l）＋O2（g）===4Fe（OH）3（s）　ΔH＜0

D．2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH＜0

答案　A

解析　本题考查原电池形成条件。

只有能自发进行的氧化还原反应才可能用于设计原电池，非氧化还原反应因没有电子转移所以不能设计成原电池，题中只有A项不是氧化还原反应。

8．生物体中细胞膜内的葡萄糖，细胞膜外的富氧液体及细胞膜构成微型的生物原电池，下列有关判断正确的是（　　）

A．正极的电极反应式可能是O2＋4e－===2O2－

B．负极的电极反应式可能是O2＋4e－＋2H2O===4OH－

C．正极反应主要是C6H12O6生成CO2或HCO

D．负极反应主要是C6H12O6生成CO2或HCO

答案　D

解析　在生物体内葡萄糖贮存的化学能是通过与O2的氧化还原反应释放出来的。

反应中葡萄糖中的碳元素失电子，首先被氧化为CO2分子，然后再与血液中的OH－反应转化为HCO

，因此，在正极上发生的是O2得电子的还原反应：

O2＋4e－＋2H2O===4OH－；负极上发生的反应是C6H12O6失电子的氧化反应，生成CO2或HCO

。

9．实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取Cl2，已知铅蓄电池放电时发生如下反应：

负极：

Pb＋SO

－2e－===PbSO4

正极：

PbO2＋4H＋＋SO

＋2e－===PbSO4＋2H2O

今欲制得Cl20.050mol，这时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是（　　）

A．0.025molB．0.050molC．0.10molD．0.20mol

答案　C

解析　要求得硫酸的量，需首先找出铅蓄电池的总反应。

将上述两个电极反应式合并可得：

Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。

而在制取Cl2时，每生成1molCl2，电子转移2

mol，现需要转移电子0.050mol×2＝0.10mol。

由铅蓄电池总反应式可知，每转移0.10mol电子，将消耗0.10mol硫酸。

10．用Pt电极电解含有Cu2＋和X3＋均为0.1mol的溶液，阴极析出金属的质量m与溶液中

通过电子的物质的量n关系如图，则离子的氧化能力由大到小排列正确的是（　　）

A．Cu2＋>X3＋>H＋B．H＋>X3＋>Cu2＋C．X3＋>H＋>Cu2＋D．Cu2＋>H＋>X3＋

答案　D

解析　此题有些学生一看，立即想到X3＋是Fe3＋，不加以仔细分析，即选答案C。

先分析图中变化：

一开始通电，阴极就有固体析出，且通过0.2mol电子后，质量不再增加。

根据离子放电规律，是Cu2＋先放电，再是H＋放电，X3＋在溶液中不放电。

11.有一硝酸盐晶体，其化学式表示为M（NO3）x·nH2O，经测定其摩尔质量为242g·mol－1。

取1.21g该晶体溶于水配成100mL溶液。

将此溶液倒入下图所示装置中，用石墨作电极进行电解。

当有0.01mol电子通过电极时，溶液中的金属阳离子全部析出，在A极得到金属

0.32g。

回答：

（1）金属M的摩尔质量为______________，x＝______________________________，

n＝________________。

（2）C极为________极。

答案　

（1）64g·mol－1　2　3　

（2）负

解析　

（1）n（硝酸盐）＝

＝0.005mol，则金属M也为0.005mol。

M的摩尔质量＝

＝64g·mol－1。

Mx＋＋xe－===M

＝

　解得：

x＝2

188＋18n＝242，n＝3。

（2）因为金属在A极析出，所以A极是电解池的阴极，则C极是电源的负极。

12．铝和氢氧化钾都是重要的工业产品。

请回答：

（1）工业冶炼铝的化学方程式是______________________________________________。

（2）铝与氢氧化钾溶液反应的离子方程式是____________________________________

____________________。

（3）工业级氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯。

电解槽内装有阳离子交换膜（只允许阳离子通过），其工作原理如下图所示。

1该电解槽的阳极反应式是_______________________________________________。

2通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因

________________________________________________________________________

______________________________。

③除去杂质后的氢氧化钾溶液从液体出口______（填写“A”或“B”）导出。

答案　

（1）2Al2O3（熔融）

4Al＋3O2↑

（2）2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO

＋3H2↑

（3）①4OH－－4e－===2H2O＋O2↑

②H＋放电，促进水的电离，OH－浓度增大

③B

解析　本题主要考查学生对电解原理的理解和掌握，注重考查学生用所学知识解释、解决实际问题的能力。

（1）、

（2）问主要考查教材的基础知识，应该属于得分的问题，（3）中根据电解原理，阳极应是OH－失电子，所以电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，而阴极为H＋放电，促进水的电离，使OH－浓度增大，所以pH增大，根据阳离子交换膜的特点，K＋可从阳极区进入阴极区和OH－组成KOH，从而可在阴极区得到纯的KOH溶液，故液体应从B口导出。

13.如图，X和Y均为石墨电极。

（1）若电解液为滴有酚酞的饱和食盐水，电解反应的离子方程式为______________；

电解过程中______极（填“阴”或“阳”）附近会出现红色。

（2）若电解液为500mL含A溶质的某蓝色溶液，电解一段时间，观察到X电极表面有红色的固态物质生成，Y电极有无色气体生成；溶液中原有溶质完全电解后，停止电解，取出X电极，洗涤、干燥、称量，电极增重1.6g。

①电解后溶液的pH为________；要使电解后溶液恢复到电解前的状态，需加入一定量的____________（填加入物质的化学式）。

（假设电解前后溶液的体积不变）

②Y电极产生气体的体积为______L（标准状况下）。

3请你推测原溶液中所含的酸根离子可能是____________________；并设计实验验证你的推测，写出实验的操作步骤、现象和结论：

____________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）2Cl－＋2H2O

2OH－＋Cl2↑＋H2↑　阴

（2）①1　CuO或CuCO3（仅答1种即可）

②0.28

③硫酸根离子　取少量待测液于试管中，滴加盐酸无明显现象，继续加入氯化钡溶液，若有白色沉淀产生，则证明是硫酸根离子（或：

硝酸根离子　取少量待测液于试管中，加热浓缩后滴加浓硫酸和铜粉，若有红棕色气体产生，则证明是硝酸根离子）

解析　

（1）电解饱和食盐水的离子方程式：

2Cl－＋2H2O

2OH－＋Cl2↑＋H2↑，在阴极区生成NaOH，使酚酞溶液变红。

（2）蓝色溶液中可能含有Cu2＋，并且在电解过程中析出红色固体，进一步验证析出的是铜；Y电极上析出无色气体，应该是O2，电解离子方程式：

2Cu2＋＋2H2O

2Cu＋O2↑＋4H＋。

①根据电解离子方程式得：

n（H＋）＝2n（Cu2＋）＝2×

＝0.05mol，故溶液中c（H＋）＝

＝0.1mol·L－1，溶液的pH＝1。

要使溶液恢复到以前，可以加入CuO或CuCO3。

②根据电解离子方程式得：

n（O2）＝

×n（Cu）＝0.0125mol，在标准状况下的体积V（O2）＝22.4L·mol－1×0.0125mol＝0.28L。

③溶液中存在的必须是含氧酸根离子，可以是SO

或NO

；然后利用实验进行检验。

14．从H＋、Cu2＋、Na＋、SO

、Cl－五种离子中选取某些离子恰当地组成电解质，按下列要求电解。

（1）以碳棒为电极，使电解质质量减少，水量不变进行电解，则采用的电解质是

________________________________________________________________________。

（2）以碳棒为电极，使电解质质量不变，水量减少进行电解，则采用的电解质是

________________________________________________________________________。

（2）以碳棒为阳极，铁棒为阴极，使电解质质量和水量都减少进行电解，则采用的电解质是________________________________________________________________。

答案　

（1）HCl、CuCl2　

（2）H2SO4、Na2SO4、NaHSO4（3）CuSO4、NaCl

解析　首先把阴、阳离子两两组合成物质，根据离子放电顺序判断

（1）为分解电解质型；

（2）为电解水型；（3）为放氧生酸型和放氢生碱型。

15．某高二化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果如下。

试根据下表中的实验现象回答下列问题：

编号

电极材料

电解质溶液

电流计指针偏转方向

1

Mg、Al

稀盐酸

偏向Al

2

Al、Cu

稀盐酸

偏向Cu

3

Al、石墨

稀盐酸

偏向石墨

4

Mg、Al

NaOH

偏向Mg

5

Al、Zn

浓硝酸

偏向Al

（1）实验1、2中Al所作的电极是否相同？

________（填“是”或“否”）。

（2）实验3中的电极反应式：

负极______________________，正极________________，

电池总反应方程式______________________。

（3）实验4中Al作________极，其电极反应式是____________________________，判断电极的依据是______________________________。

（4）解释实验5中电流计指针偏向Al的原因。

答案　

（1）否

（2）Al－3e－===Al3＋　2H＋＋2e－===H2↑

2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑

（3）负　Al＋4OH－－3e－===AlO

＋2H2O

因为Al能与NaOH溶液反应，而Mg不反应

（4）实验5中由于Al在浓硝酸中发生钝化，所以Zn为负极

解析　一般情况下，较活泼的金属作原电池的负极，根据实验1、2的结果，可得出1中Al作正极，2中Al作负极，但在NaOH溶液中，Al反应，Mg不反应，Al作负极，在浓硝酸中由于Al发生钝化，Zn作负极。

16．电解原理在化学工业中有广泛的应用。

上图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。

请回答以下问题：

（1）若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则：

①电解池中X极上的电极反应式为____________________，在X极附近观察到的现象是

________________________________________________________________________

________________。

电解液中向X极方向移动的离子是____________。

1Y电极上的电极反应式为______________________________________________，

检验该电极反应产物的方法是_______________________________________________。

（2）如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则：

①X电极的材料是________，电极反应式为____________。

2Y电极的材料是________，电极反应式为_________________________________

____________。

③溶液中的c（Cu2＋）与电解前相比________（填“变大”、“变小”或“不变”）。

（3）如利用该装置实现铁上镀锌，电极X上发生的反应为________________________，电解池盛放的电镀液可以是________或________（只要求填两种电解质溶液）。

答案　

（1）①2H＋＋2e－===H2↑　有气体放出，溶液变红　Na＋、H＋

②2Cl－－2e－===Cl2↑　把湿润的淀粉碘化钾试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色，说明生成了Cl2

（2）①纯铜　Cu2＋＋2e－===Cu

②粗铜　Cu－2e－===Cu2＋　③变小

（3）Zn2＋＋2e－===Zn　ZnCl2　ZnSO4（答案不惟一，合理即可）