跑遺市蛙蛛學(xué)校高考化學(xué)大一輪復(fù)習(xí)-第10講-電解池的工作原理及用課時(shí)作業(yè)試題

踐跌州跑遺市蛙蛛學(xué)校課后作業(yè)10電解池的工作原理及應(yīng)用(時(shí)間:45分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題包括10小題,每小題6分,共60分,每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求)1.分析右圖裝置,下列說法錯(cuò)誤的是()A.虛線框中接直流電源,鐵可能會(huì)被腐蝕B.虛線框中接靈敏電流計(jì)或接直流電源,鋅都是負(fù)極C.虛線框中接靈敏電流計(jì),該裝置可將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能D.若電解質(zhì)溶液為硫酸鋅溶液并接上直流電源,該裝置可用于鐵皮上鍍鋅答案B解析若虛線框中接直流電源,且鐵連接電源正極,此時(shí)鐵作陽極,則會(huì)加快鐵的腐蝕,A項(xiàng)正確;若虛線框中接直流電源,此時(shí)為電解池,鋅是陽極或陰極,若虛線框中接靈敏電流計(jì),鋅是負(fù)極,B項(xiàng)錯(cuò)誤;虛線框中接靈敏電流計(jì),此時(shí)為原電池,可將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,C項(xiàng)正確;若電解質(zhì)溶液為硫酸鋅溶液并接上直流電源,且鐵電極連接電源負(fù)極,該裝置可用于鐵皮上鍍鋅,D項(xiàng)正確。2.下列關(guān)于電化學(xué)知識(shí)的說法正確的是()A.用石墨電極電解飽和食鹽水,在陽極得到氯氣,陰極得到金屬鈉B.電解精煉銅時(shí),陽極減少的質(zhì)量不一定等于陰極增加的質(zhì)量C.用石墨電極電解FeCl3、CuCl2的混合溶液,在陰極上依次析出Al、Fe、CuD.用石墨電極電解CuSO4溶液一段時(shí)間后(Cu2+未反應(yīng)完),加入適量Cu(OH)2可以使溶液恢復(fù)至原狀態(tài)答案B解析用石墨電極電解飽和食鹽水,陰極產(chǎn)生氫氣,A錯(cuò)誤;電解精煉銅時(shí),陽極除銅放電外,比銅活潑的金屬如Zn、Fe也放電,但陰極上只有Cu2+放電,B正確;根據(jù)金屬活動(dòng)性順序可知,陰極上離子的放電順序是Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Al3+,不會(huì)析出鐵和鋁,C錯(cuò)誤;電解CuSO4溶液,陰極析出Cu,陽極生成氧氣,欲使溶液恢復(fù)至原狀態(tài)應(yīng)加入CuO,D錯(cuò)誤。3.用惰性電極電解下列物質(zhì)的溶液,一段時(shí)間后(溶液過量),再加入一定質(zhì)量的另一種物質(zhì)(括號(hào)內(nèi)),溶液能與原來溶液完全一樣的是()A.CuCl2(CuSO4) B.NaOH(NaOH)C.NaCl(HCl) D.CuSO4[Cu(OH)2]答案C解析電解CuCl2溶液時(shí),陰、陽兩極放電的離子分別是Cu2+和Cl-,所以要恢復(fù)原狀需加入CuCl2,A項(xiàng)錯(cuò);電解NaOH溶液相當(dāng)于電解水,要恢復(fù)原狀需加水,B項(xiàng)錯(cuò);電解NaCl溶液時(shí),陰、陽兩極放電的離子分別是H+、Cl-,故需加HCl才能恢復(fù)原狀,C項(xiàng)正確;電解CuSO4溶液時(shí),陰、陽兩極的產(chǎn)物分別是Cu、O2,要恢復(fù)原狀需加CuO或CuCO3,D項(xiàng)錯(cuò)。4.(2018·河南高三適應(yīng)性考試)工業(yè)上電解NO制備NH4NO3,其工作原理如圖所示(圖中電極均為石墨電極)。下列說法錯(cuò)誤的是()A.a極連接電源的負(fù)極B.陽極反應(yīng)為NO+5e-+6H+NH4++H2C.總反應(yīng)方程式為8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3D.為使電解產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3,需補(bǔ)充物質(zhì)A,A是NH3答案B解析a極NO→NH4+,N的化合價(jià)降低,得到電子,根據(jù)電解原理,a極應(yīng)為陰極,即接電源的負(fù)極,故A正確;根據(jù)選項(xiàng)A的分析,電極b為陽極,電極反應(yīng)式為NO-3e-+2H2ONO3-+4H+,故B錯(cuò)誤;陰極反應(yīng)式為NO+5e-+6H+NH4++H2O,總反應(yīng)方程式為8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3,故C正確;根據(jù)總反應(yīng)方程式,生成HNO3,為使電解產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化為NH4NO35.(2018·河北衡水第一中學(xué)月考)用石墨電極完成下列電解實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)二裝置現(xiàn)象a、d處試紙變藍(lán);b處變紅,局部褪色;c處無明顯變化兩個(gè)石墨電極附近有氣泡產(chǎn)生;n處有氣泡產(chǎn)生……下列對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋或推測(cè)不合理的是()A.a、d處:2H2O+2e-H2↑+2OH-B.b處:2Cl--2e-Cl2↑C.c處發(fā)生了反應(yīng):Fe-2e-Fe2+D.根據(jù)實(shí)驗(yàn)一的原理,反應(yīng)初始實(shí)驗(yàn)二中m處就能析出銅答案D解析a、d處試紙變藍(lán),說明溶液顯堿性,是溶液中的氫離子得到電子生成氫氣,破壞了水的電離平衡,氫氧根離子濃度增大造成的,A正確;b處變紅,局部褪色,說明是溶液中的氯離子放電產(chǎn)生氯氣,氯氣與水反應(yīng)生成的酸使pH試紙變紅,次氯酸具有漂白性導(dǎo)致局部褪色,B正確;c處為陽極,鐵失去電子生成亞鐵離子,C正確;實(shí)驗(yàn)一中ac形成電解池,db形成電解池,所以實(shí)驗(yàn)二中也相當(dāng)于形成三個(gè)電解池(一個(gè)球兩面為不同的兩極),m為電解池的陰極,另一球朝m的一面為陽極(n的背面),由于電解質(zhì)溶液為稀硫酸,故反應(yīng)初始階段m處不會(huì)析出銅,D錯(cuò)誤。6.某同學(xué)組裝了如圖所示的電化學(xué)裝置,電極Ⅰ為Al,其他電極均為Cu,則()A.電流方向:電極Ⅳ○A電極ⅠB.電極Ⅰ發(fā)生還原反應(yīng)C.電極Ⅱ逐漸溶解D.電極Ⅲ的電極反應(yīng):Cu2++2e-Cu答案A解析該裝置為原電池與電解池的串聯(lián),根據(jù)原電池的構(gòu)成原理,可知電極Ⅰ為負(fù)極,電極Ⅱ?yàn)檎龢O,電極Ⅲ為陽極,電極Ⅳ為陰極。電子流向?yàn)殡姌OⅠ→?→電極Ⅳ,電流方向與電子流向相反,故電流方向?yàn)殡姌OⅣ→?→電極Ⅰ,A項(xiàng)正確;電極Ⅰ為負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),B項(xiàng)錯(cuò)誤;電極Ⅱ?yàn)檎龢O,Cu2+在此被還原,C項(xiàng)錯(cuò)誤;電極Ⅲ為陽極,活性陽極Cu在此被氧化,D項(xiàng)錯(cuò)誤。7.(2018·安徽A10聯(lián)盟統(tǒng)考)用如下裝置處理含KMnO4的工業(yè)廢液,使Mn元素轉(zhuǎn)化為MnO2沉淀,從而消除重金屬污染,下列說法錯(cuò)誤的是()A.MnO4B.右側(cè)產(chǎn)生的Fe2+沉淀MnO4-的離子方程式為7H2O+3Fe2++MnO4-3Fe(OH)3↓+MnO2C.當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移6mole-時(shí),可以產(chǎn)生87gMnO2沉淀D.為了增大右側(cè)溶液的導(dǎo)電性可以加稀硫酸造成強(qiáng)酸性環(huán)境答案D解析MnO4-處理完全后,陽極生成的Fe2+會(huì)通過陽離子交換膜進(jìn)入左側(cè),則左側(cè)會(huì)生成Fe(OH)2沉淀,故A正確;右側(cè)產(chǎn)生的Fe2+在弱酸性條件下將MnO4-還原為MnO2,本身被氧化為Fe(OH)3,所以離子方程式為:7H2O+3Fe2++MnO4-3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+,故B正確;根據(jù)陽極電極反應(yīng):Fe-2e-Fe2+,當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移6mole-時(shí),生成3molFe2+,根據(jù)Fe2+沉淀MnO4-的離子方程式7H2O+3Fe2++MnO4-3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+可知生成1molMnO2,質(zhì)量為1mol×87g·mol-1=87g,故C正確;強(qiáng)酸性條件下,MnO4-與Fe2+反應(yīng)的離子方程式為MnO4-+5Fe2++8H8.(2018·湖北八校聯(lián)考)H3BO3可以通過電解NaB(OH)4溶液的方法制備,其工作原理如圖,下列敘述錯(cuò)誤的是()A.M室發(fā)生的電極反應(yīng)為2H2O-4e-O2↑+4H+B.N室中:a%<b%C.b膜為陰膜,產(chǎn)品室發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)原理為強(qiáng)酸制弱酸D.理論上每生成1mol產(chǎn)品,陰極室可生成狀況下5.6L氣體答案D解析M室為陽極室,發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)為2H2O-4e-O2↑+4H+,故A正確;N室為陰極室,溶液中水電離的H+得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成H2,促進(jìn)水的電離,溶液中OH-濃度增大,即a%<b%,故B正確;陽極室的H+穿過陽膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室,原料室的B(OH)4-穿過陰膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室,二者反應(yīng)生成H3BO3,則b膜為陰膜,故C正確;每生成1mol產(chǎn)品,轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為1mol,陰極室生成0.5mol氫氣,其狀況下的體積為11.9.用如圖裝置電解K2SO4溶液,同時(shí)制備H2SO4溶液和KOH溶液,Ⅱ中裝入K2SO4溶液,下列有關(guān)分析正確的是()A.Ⅰ區(qū)生成H2SO4B.a是陰離子交換膜C.Ⅱ區(qū)的K+進(jìn)入Ⅰ區(qū)D.Ⅲ區(qū)溶液的pH會(huì)增大答案C解析Ⅰ區(qū)是陰極區(qū),溶液中的H+放電,故Ⅰ區(qū)生成的是堿,K+通過陽離子交換膜進(jìn)入Ⅰ區(qū),故A、B錯(cuò)誤,C對(duì);Ⅲ區(qū)生成H2SO4,溶液pH減小,D錯(cuò)誤。10.電解法處理含鉻(六價(jià)鉻)廢水的原理如圖所示,陽極區(qū)溶液中的離子反應(yīng)是Cr2O72-+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7HA.電解槽中H+向陽極移動(dòng)B.陽極的電極反應(yīng)式是:Fe-3e-Fe3+C.電解一段時(shí)間后,陰極區(qū)溶液的pH增大D.陽極的鐵板可用石墨代替答案C解析電解槽中H+向陰極移動(dòng),A項(xiàng)錯(cuò)誤;陽極的電極反應(yīng)式是Fe-2e-Fe2+,B項(xiàng)錯(cuò)誤;陰極反應(yīng)為2H++2e-H2↑,陰極區(qū)溶液的pH增大,C項(xiàng)正確;陽極用Fe作電極,生成的Fe2+作還原劑還原Cr2O72-二、非選擇題(本題包括3小題,共40分)11.(8分)如圖所示,E為浸過含酚酞的Na2SO4溶液的濾紙。A、B分別為鉑片,壓在濾紙兩端,R、S為電池的電極。M、N是用多微孔的Ni制成的電極,在堿溶液中可視為惰性電極。G為電流計(jì),K為開關(guān)。C、D和電解槽中都充滿濃KOH溶液。若在濾紙滴一滴紫色的KMnO4溶液,將開關(guān)K打開,接通電源一段時(shí)間后,C、D中有氣體產(chǎn)生。請(qǐng)回答下列問題:(1)R為(填“正”或“負(fù)”)極。

(2)A附近溶液的現(xiàn)象是,B電極發(fā)生的電極反應(yīng)為。

(3)濾紙上的紫色斑點(diǎn)向(填“A”或“B”)方向移動(dòng)。

(4)當(dāng)C、D中的氣體產(chǎn)生到一定量時(shí),切斷外電源并接通開關(guān)K,經(jīng)過一段時(shí)間后,C、D中的氣體逐漸減少,C中的電極為(填“正”或“負(fù)”)極,電極反應(yīng)式為。

答案(1)負(fù)(2)溶液變紅4OH--4e-2H2O+O2↑(3)B(4)負(fù)2H2+4OH--4e-4H2O解析電解KOH溶液就是電解水,兩極分別產(chǎn)生H2和O2,因?yàn)橄嗤瑮l件下產(chǎn)生H2的體積是O2體積的兩倍,所以C管中收集到的是H2,D管中收集到的是O2。(1)H2是在陰極產(chǎn)生的,所以M是陰極,與之相連的R是電源的負(fù)極。(2)B是電解池的陽極,A是電解池的陰極。電解Na2SO4溶液的實(shí)質(zhì)是電解水,電解時(shí)H+移動(dòng)到A極,得電子被還原為H2,破壞了A極附近水的電離平衡,導(dǎo)致A極附近的溶液顯堿性,使酚酞溶液變紅。B極上OH-被氧化生成O2。(3)KMnO4溶液中,紫紅色的MnO4(4)當(dāng)C、D中的氣體產(chǎn)生到一定量時(shí),切斷外電源并接通開關(guān)K,此時(shí)裝置變?yōu)槿剂想姵亍＝?jīng)過一段時(shí)間,C、D中的氣體逐漸減少,H2和O2反應(yīng)生成水,在堿性條件下,C中H2發(fā)生氧化反應(yīng)。12.(14分)太陽能電池可用作電解的電源(如圖)。(1)若c、d均為惰性電極,電解質(zhì)溶液為硫酸銅溶液,電解過程中,c極先無氣體產(chǎn)生,后又生成氣體,則c極為極,在電解過程中,溶液的pH(填“增大”“減小”或“不變”),停止電解后,為使溶液恢復(fù)至原溶液應(yīng)加入適量的。

(2)若c、d均為銅電極,電解質(zhì)溶液為氯化鈉溶液,則電解時(shí),溶液中氯離子的物質(zhì)的量將(填“增大”“減小”或“不變”)。

(3)若用石墨、鐵作電極材料,可組裝成一個(gè)簡易污水處理裝置。其原理是:加入試劑調(diào)節(jié)污水的pH在5.0~6.0之間。接通電源后,陰極產(chǎn)生的氣體將污物帶到水面形成浮渣,起到浮選凈化作用;陽極產(chǎn)生的有色物質(zhì)具有吸附性,吸附污物而沉積,起到凝聚凈化作用。該裝置中,陰極的電極反應(yīng)為;陽極區(qū)生成的有色物質(zhì)是。

答案(1)陰減小CuO和H2O(2)不變(3)2H++2e-H2↑Fe(OH)3解析(1)用惰性電極電解硫酸銅溶液,c極上先無氣體生成,后又產(chǎn)生氣體,說明c極為陰極(先生成Cu,后生成H2),電解CuSO4溶液會(huì)生成H2SO4,溶液的pH減小。電解過程分兩個(gè)階段:第一階段,陰極生成Cu,陽極生成O2,溶液中減少的相當(dāng)于CuO;第二階段,陰極生成H2,陽極生成O2,溶液中減少的是H2O。(2)若c、d為銅電極時(shí),陽極:Cu-2e-Cu2+,電解質(zhì)溶液中Cl-不放電,故其物質(zhì)的量不變。(3)若用石墨、鐵作電極材料,陰極產(chǎn)生氣體,陰極發(fā)生的反應(yīng)只能是2H++2e-H2↑,陽極生成有色物質(zhì),則陽極為鐵放電,Fe-2e-Fe2+,最終生成Fe(OH)3。13.(18分)Ⅰ.次磷酸(H3PO2)是一種精細(xì)磷化工產(chǎn)品,具有較強(qiáng)還原性。H3PO2可用電滲析法制備,“四室電滲析法”工作原理如圖所示(陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過):(1)寫出陽極的電極反應(yīng)式:。

(2)分析產(chǎn)品室可得到H3PO2的原因:

。

(3)早期采用“三室電滲析法”制備H3PO2:將“四室電滲析法”中陽極室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替,并撤去陽極室與產(chǎn)品室之間的陽膜,從而合并了陽極室與產(chǎn)品室。其缺點(diǎn)是產(chǎn)品中混有雜質(zhì),該雜質(zhì)產(chǎn)生的原因是。

Ⅱ.現(xiàn)有陽離子交換膜、陰離子交換膜、石墨電極和如圖所示的電解槽,用氯堿工業(yè)中的離子交換膜技術(shù),利用電解Na2SO4溶液生產(chǎn)NaOH溶液和H2SO4溶液。(1)a膜為。

(2)Na2SO4溶液應(yīng)從(用圖中字母表示)加入。

(3)從A口出來的產(chǎn)品是。

Ⅲ.MnO2可作超級(jí)電容器材料。用惰性電極電解MnSO4溶液可制得MnO2,其陽極的電極反應(yīng)式是

。

答案Ⅰ.(1)2H2O-4e-O2↑+4H+(2)陽極室的H+穿過陽膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室,原料室的H2PO2-穿過陰膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室,二者反應(yīng)生成H3(3)PO43-H2PO2-Ⅱ.(1)陰離子交換膜(2)F(3)H2SO4溶液Ⅲ.Mn2++2H2O-2e-MnO2+4H+解析Ⅰ.(1)陽極是水電離出的OH-放電,電極反應(yīng)式為2H2O-4e-O