精修版高考化學(xué)配套作業(yè)：專(zhuān)題6 第3單元 電解池的工作原理及應(yīng)用 含解析

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1、精品文檔高考化學(xué)課時(shí)提升作業(yè)(十八)(45分鐘100分)一、選擇題(本題包括10小題,每小題6分,共60分)1.(2013武漢模擬)下列說(shuō)法中正確的是()A.精煉銅時(shí)粗銅作陰極,純銅作陽(yáng)極B.工業(yè)上利用電解飽和AlCl3溶液的方法生產(chǎn)金屬鋁C.氯堿工業(yè)和金屬鈉的冶煉都用到了NaCl,陽(yáng)極反應(yīng)都是2Cl-2e-=Cl2D.鋼鐵的腐蝕通常為電化學(xué)腐蝕,該腐蝕過(guò)程中負(fù)極反應(yīng)為Fe-3e-=Fe3+2.若用如圖所示裝置(X、Y是直流電源的兩極)分別進(jìn)行下列各組實(shí)驗(yàn),則下表中所列各項(xiàng)對(duì)應(yīng)關(guān)系均正確的一組是()選項(xiàng)電源X極實(shí)驗(yàn)前U形管中液體混合溶液通電后現(xiàn)象或結(jié)論A正極Na2SO4溶液U形管兩端滴入酚酞后

2、,a管中呈紅色B正極AgNO3溶液b管中電極反應(yīng)式是4OH-4e-=2H2O+O2C負(fù)極KCl和CuCl2相同條件下,a、b兩管中產(chǎn)生的氣體總體積可能相等D負(fù)極Fe(OH)3b管中液體顏色加深3.(2013阜新模擬)用石墨電極電解AlCl3溶液時(shí),下列曲線合理的是()4.(2013紹興模擬)如圖裝置堪稱(chēng)多功能電化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置。下列有關(guān)此裝置的敘述中,不正確的是()A.若X為銅棒,Y為硫酸銅溶液,開(kāi)關(guān)K置于M處,銅棒質(zhì)量將增加,此時(shí)外電路中的電子向銅電極移動(dòng)B.若X為銅棒,Y為硫酸銅溶液,開(kāi)關(guān)K置于N處,鐵棒質(zhì)量將增加,溶液中銅離子濃度將減小C.若X為鋅棒,Y為NaCl溶液,開(kāi)關(guān)K置于M處,可減緩

3、鐵的腐蝕,這種方法稱(chēng)為犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法D.若X為碳棒,Y為NaCl溶液,開(kāi)關(guān)K置于N處,可減緩鐵的腐蝕,溶液中的陽(yáng)離子向鐵電極移動(dòng)5.(2013寧波模擬)已知電極上每通過(guò)96 500 C的電量就會(huì)有1 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移。精確測(cè)量金屬離子在惰性電極上以鍍層形式沉積的金屬質(zhì)量,可以確定電解過(guò)程中通過(guò)電解池的電量。實(shí)際測(cè)量中,常用銀電量計(jì),如圖所示。下列說(shuō)法不正確的是()A.電量計(jì)中的銀棒應(yīng)與電源的正極相連,鉑坩堝上發(fā)生的電極反應(yīng)是:Ag+e-=AgB.稱(chēng)量電解前后鉑坩堝的質(zhì)量變化,得金屬銀的沉積量為108.0 mg,則電解過(guò)程中通過(guò)電解池的電量為96.5 CC.實(shí)驗(yàn)中,為了避免銀溶解過(guò)程中可

4、能產(chǎn)生的金屬顆粒掉進(jìn)鉑坩堝而導(dǎo)致測(cè)量誤差,常在銀電極附近增加一個(gè)收集網(wǎng)袋。若沒(méi)有收集網(wǎng)袋,測(cè)量結(jié)果會(huì)偏高D.若要測(cè)定電解飽和食鹽水時(shí)通過(guò)的電量,可將該銀電量計(jì)中的銀棒與待測(cè)電解池的陽(yáng)極相連,鉑坩堝與電源的負(fù)極相連6.中學(xué)階段介紹的應(yīng)用電解法制備的物質(zhì)主要有三種:一是鋁的工業(yè)制備、二是氯堿工業(yè)、三是金屬鈉或鎂的制備。下列關(guān)于這三個(gè)工業(yè)生產(chǎn)的描述中正確的是()A.電解法制鎂時(shí)一般是電解熔融態(tài)的氯化鎂,但也可用其相應(yīng)的鹽,如熔融態(tài)的碳酸鎂B.電解法生產(chǎn)鋁時(shí),需對(duì)鋁土礦進(jìn)行提純,在提純過(guò)程中應(yīng)用了氧化鋁或氫氧化鋁的兩性C.在氯堿工業(yè)中,電解池中的陰極產(chǎn)生的是H2,NaOH在陽(yáng)極附近產(chǎn)生D.氯堿工業(yè)和金

5、屬鈉的冶煉都用到了NaCl,在電解時(shí)它們的陰極都是Cl-失電子7.(2013紹興模擬)如用下圖所示裝置通電10分鐘后,去掉直流電源,連接成圖所示裝置,可觀察到U形管左端鐵電極表面析出白色膠狀物質(zhì),U形管右端液面上升。下列說(shuō)法不正確的是()A.同溫、同壓下裝置中石墨電極上方得到氣體的體積與鐵電極上方得到氣體的體積相等B.用裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)鐵電極的電極反應(yīng)為Fe-2e-+2OH-=Fe(OH)2C.用裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)石墨電極的電極反應(yīng)為Cl2+2e-=2Cl-D.裝置通電10分鐘后鐵電極周?chē)芤旱膒H上升8.(2013成都模擬)第三代混合動(dòng)力車(chē),可以用電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)或二者結(jié)合作為動(dòng)力。汽車(chē)在剎車(chē)或下坡

6、時(shí),電池處于充電狀態(tài)?；旌蟿?dòng)力車(chē)目前一般使用鎳氫電池,該電池中鎳的化合物為正極,儲(chǔ)氫金屬(以M表示)為負(fù)極,堿液(主要為KOH)為電解質(zhì)溶液。下圖是鎳氫電池充放電原理的示意圖,其總反應(yīng)式為H2+2NiOOH2Ni(OH)2。下列說(shuō)法中正確的是()A.混合動(dòng)力車(chē)上坡或加速時(shí),溶液中的OH-向乙電極移動(dòng)B.混合動(dòng)力車(chē)剎車(chē)或下坡時(shí),乙電極周?chē)芤旱膒H增大C.混合動(dòng)力車(chē)上坡或加速時(shí),乙電極的電極反應(yīng)式為NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-D.混合動(dòng)力車(chē)剎車(chē)或下坡時(shí),甲電極的電極反應(yīng)式為H2+2OH-+2e-=2H2O9.圖中X為電源,Y為浸透飽和食鹽水和酚酞試液的濾紙,濾紙中央滴有一滴K

7、MnO4溶液,通電后Y中央的紫紅色斑向d端擴(kuò)散。下列判斷正確的是()A.濾紙上c點(diǎn)附近會(huì)變紅色B.Cu電極質(zhì)量減小,Pt電極質(zhì)量增大C.Z中溶液的pH先減小,后增大D.溶液中的SO42-向Cu電極定向移動(dòng)10.(能力挑戰(zhàn)題)(2013溫州模擬)用惰性電極電解一定濃度的硫酸銅溶液,通電一段時(shí)間后,向所得的溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2后,恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH,則電解過(guò)程中轉(zhuǎn)移的電子為()A.0.1 molB.0.2 molC.0.3 molD.0.4 mol二、非選擇題(本題包括3小題,共40分)11.(12分)(2013杭州模擬)蓄電池是一種可以反復(fù)充電、放電的裝置。有一種蓄

8、電池在充電和放電時(shí)發(fā)生的反應(yīng)是NiO2+Fe+2H2O=Fe(OH)2+Ni(OH)2。(1)若此蓄電池放電時(shí),該電池某一電極發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)是_(填序號(hào))。A.NiO2B.FeC.Fe(OH)2D.Ni(OH)2(2)該電池放電時(shí),正極附近溶液的pH_(填“增大”“減小”或“不變”)。(3)充電時(shí)該電池陽(yáng)極的電極反應(yīng)式_。(4)用此蓄電池分別電解以下兩種溶液,假如電路中轉(zhuǎn)移了0.02 mol e-,且電解池的電極均為惰性電極,試回答下列問(wèn)題。電解M(NO3)x溶液時(shí)某一電極增加了a g M,則金屬M(fèi)的相對(duì)原子質(zhì)量為_(kāi)(用含“a、x”的表達(dá)式表示)。電解含有0.01 mol CuSO4和0.

9、01 mol NaCl的混合溶液100 mL,陽(yáng)極產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是_mL;將電解后的溶液加水稀釋至1 L,此時(shí)溶液的pH=_。12.(12分)如圖是一個(gè)用鉑絲作電極,電解稀MgSO4溶液,電解液中加有中性紅指示劑,此時(shí)溶液呈紅色。(指示劑的pH變色范圍:6.88.0,酸色紅色,堿色黃色)回答下列問(wèn)題:(1)下列關(guān)于電解過(guò)程中電極附近溶液顏色變化的敘述正確的是_(填編號(hào));A管溶液由紅變黃B管溶液由紅變黃A管溶液不變色B管溶液不變色(2)寫(xiě)出A管中發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)式: _;(3)寫(xiě)出B管中發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)式: _;(4)檢驗(yàn)a管中氣體的方法是_;(5)檢驗(yàn)b管中氣體的方法是_;(6)電

10、解一段時(shí)間后,切斷電源,將電解液倒入燒杯內(nèi)觀察到的現(xiàn)象是_。13.(16分)(能力挑戰(zhàn)題)已知鉛蓄電池的工作原理為Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,現(xiàn)用如圖裝置進(jìn)行電解(電解液足量),測(cè)得當(dāng)鉛蓄電池中轉(zhuǎn)移0.4 mol電子時(shí)鐵電極的質(zhì)量減少11.2 g。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:(1)A是鉛蓄電池的_極,鉛蓄電池正極反應(yīng)式為_(kāi),放電過(guò)程中電解液的密度_(填“減小”“增大”或“不變”)。(2)Ag電極的電極反應(yīng)式是_,該電極的電極產(chǎn)物共_g。(3)Cu電極的電極反應(yīng)式是_,CuSO4溶液的濃度_(填“減小”“增大”或“不變”)。(4)如圖表示電解進(jìn)行過(guò)程中某個(gè)量(縱坐標(biāo)x)隨時(shí)間的變化曲

11、線,則x表示_。a.各U形管中產(chǎn)生的氣體的體積b.各U形管中陽(yáng)極質(zhì)量的減少量c.各U形管中陰極質(zhì)量的增加量答案解析1.【解析】選C。精煉銅時(shí)純銅作陰極,粗銅作陽(yáng)極,A項(xiàng)錯(cuò)誤;工業(yè)上利用電解熔融的Al2O3的方法生產(chǎn)金屬鋁,B項(xiàng)錯(cuò)誤;氯堿工業(yè)和金屬鈉的冶煉都用到了NaCl,陽(yáng)極反應(yīng)都是2Cl-2e-=Cl2,C項(xiàng)正確;鋼鐵的腐蝕通常為電化學(xué)腐蝕,該腐蝕過(guò)程中負(fù)極反應(yīng)為Fe-2e-=Fe2+,D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.【解析】選C。本題考查電解池原理。A項(xiàng)電解Na2SO4溶液,a為陽(yáng)極,OH-失電子破壞水的電離平衡,陽(yáng)極周?chē)仕嵝?不會(huì)使酚酞變紅;B項(xiàng)電解硝酸銀溶液,a為陽(yáng)極,電極反應(yīng)式為4OH-4e-=2H

12、2O+O2,B項(xiàng)錯(cuò)誤;C項(xiàng)電解KCl和CuCl2的混合溶液,先電解CuCl2,再電解KCl,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,繼續(xù)電解則為電解水,陽(yáng)極依次生成Cl2、O2,陰極依次生成Cu和H2,兩極產(chǎn)生氣體的總體積可能相等,C項(xiàng)正確;D項(xiàng)為電泳,Fe(OH)3膠粒帶正電,向陰極移動(dòng),a管顏色加深。3.【解析】選D。電解氯化鋁溶液,陽(yáng)極反應(yīng):2Cl-2e-=Cl2,陰極反應(yīng):2H2O+2e-=2OH-+H2,Al3+3OH-=Al(OH)3。根據(jù)反應(yīng)式可得關(guān)系式:Al3+3Cl-3OH-Al(OH)3。電解過(guò)程中氯化鋁溶液的濃度不變,pH不變,A、B均不正確,OH-不會(huì)過(guò)量,則Al(OH)3不溶解。故選D。4.

13、【解析】選B。選項(xiàng)A中是原電池,鐵作負(fù)極,銅作正極,正確。B中構(gòu)成電解池,銅和電源的正極相連,作陽(yáng)極,失去電子,鐵是陰極,相當(dāng)于鐵鍍銅,溶液的濃度不變,B不正確。C中構(gòu)成原電池,鐵是正極,被保護(hù),正確。D中構(gòu)成電解池,鐵是陰極,被保護(hù),正確,所以答案選B。5.【解析】選D。電解時(shí)的電極反應(yīng)為陽(yáng)極(Ag):Ag-e-=Ag+,陰極(Pt):Ag+e-=Ag,故A正確;析出Ag的物質(zhì)的量為108.0 mg108.0 gmol-1=0.001 mol根據(jù)Ag+e-=Ag可知通過(guò)電量為96.5 C,故B正確;銀溶解時(shí)有些可能未失電子變成銀離子然后在陰極(鉑坩堝)得電子析出,而是直接跌落到鉑坩堝中,造成

14、鉑坩堝增重較多,導(dǎo)致計(jì)算出的電量偏大,所以必須增加收集網(wǎng)袋,故C正確;要將銀電量計(jì)與電解食鹽水的電解池串聯(lián),才能做到通過(guò)的電量相同。所以電源正極接電解食鹽水的電解池(待測(cè)電解池)的陽(yáng)極,再?gòu)碾娊馐雏}水的電解池(待測(cè)電解池)的陰極連接到銀電量計(jì)的銀棒,然后再?gòu)你K坩堝接到電源的負(fù)極,故D錯(cuò)誤。故選D。6.【解析】選B。A中碳酸鎂高溫分解;C中NaOH是在陰極附近產(chǎn)生;D中在電解時(shí)它們的陽(yáng)極都是Cl-失電子。7.【解析】選A。裝置是電解10% NaCl溶液的電解池,石墨電極作陽(yáng)極產(chǎn)生Cl2:2Cl-2e-=Cl2,鐵電極作陰極產(chǎn)生H2:2H2O+2e-=H2+2OH-,由于有OH-生成,故溶液的pH

15、升高。因Cl2能溶解在水中,且與H2O發(fā)生反應(yīng),而H2不溶于水,故同溫同壓下兩電極上方得到氣體的體積不相等。裝置是原電池,Fe為負(fù)極失去電子產(chǎn)生Fe2+,Fe2+再與溶液中的OH-反應(yīng)生成Fe(OH)2:Fe-2e-+2OH-=Fe(OH)2,正極為Cl2得到電子,故石墨電極反應(yīng)為Cl2+2e-=2Cl-,綜合上述,選A。8.【解析】選C。汽車(chē)在剎車(chē)或下坡時(shí),電池處于充電狀態(tài),則混合動(dòng)力車(chē)上坡或加速時(shí),電池處于放電狀態(tài)。充電相當(dāng)于電解池,放電相當(dāng)于原電池。A和C相當(dāng)于原電池,原電池中負(fù)極失去電子,電子經(jīng)導(dǎo)線傳遞到正極,所以溶液中的陽(yáng)離子向正極移動(dòng),則陰離子向負(fù)極移動(dòng)。根據(jù)題意可知?dú)錃馐秦?fù)極,即

16、甲是負(fù)極,乙是正極,所以A不正確,C正確。B和D相當(dāng)于電解池,此時(shí)甲是陰極,乙是陽(yáng)極,電極反應(yīng)式分別為2H2O+2e-=H2+2OH-、2Ni(OH)2+2OH-2e-=2NiOOH+2H2O。所以B和D錯(cuò)誤。9.【解析】選A。紫紅色斑即MnO4-向d端擴(kuò)散,根據(jù)陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)的原理,可知d端為陽(yáng)極,即b為正極,a為負(fù)極,c為陰極,NaCl溶液中H+放電,產(chǎn)生OH-,c點(diǎn)附近會(huì)變紅色,A正確;電解硫酸銅溶液時(shí),Pt為陽(yáng)極,溶液中的OH-放電:4OH-4e-=O2+2H2O,Cu為陰極,溶液中的Cu2+得電子,生成銅,總反應(yīng)式為2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4,Pt電極附近生成

17、H+,則SO42-向Pt電極移動(dòng),B、D不正確。隨著電解的進(jìn)行,Z中溶液變?yōu)榱蛩崛芤?再電解則為電解水,硫酸濃度增大,pH減小,C不正確。10.【解析】選D。Cu(OH)2從組成上可看成CuOH2O,加入0.1 mol Cu(OH)2后,恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH,即電解生成了0.1 mol H2SO4,并消耗0.1 mol H2O,由電解的總反應(yīng)式:2H2O+2CuSO42Cu+O2+2H2SO4,2H2O2H2+O2,知:2H2SO44e-,2H2O4e-,所以電解過(guò)程中轉(zhuǎn)移電子為0.2 mol+0.2 mol=0.4 mol。【誤區(qū)警示】本題易忽視水的電解,而直接按生成0.1 mol

18、Cu,轉(zhuǎn)移0.2 mol電子計(jì)算,導(dǎo)致錯(cuò)選B的結(jié)果。11.【解析】本題主要考查原電池、電解池的基本原理及電解計(jì)算。(1)根據(jù)原電池在放電時(shí),負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),正極發(fā)生還原反應(yīng),再根據(jù)元素化合價(jià)變化,可判斷該電池負(fù)極發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)為Fe,正極為NiO2,放電時(shí),正極:NiO2+2H2O+2e-=Ni(OH)2+2OH-,NiO2極發(fā)生還原反應(yīng)。(2)正極的電極反應(yīng)生成OH-,溶液的pH增大。(3)充電時(shí)遵循電解原理,陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng):Ni(OH)2-2e-+2OH-=NiO2+2H2O。(4)由蓄電池反應(yīng)式:Mx+xe-=M可以看出,反應(yīng)中轉(zhuǎn)移x mol電子,則生成1 mol M,轉(zhuǎn)移0.02

19、mol電子增加了ag M,則金屬M(fèi)的相對(duì)原子質(zhì)量為50ax。電解含有0.01 mol CuSO4和0.01 mol NaCl的混合溶液時(shí),陽(yáng)極先是Cl-放電:2Cl-2e-=Cl2,生成0.005 mol Cl2,消耗0.01 mol電子;然后是水電離產(chǎn)生的OH-放電:4OH-4e-=2H2O+O2,0.01 mol OH-放電,消耗0.01 mol電子,生成0.002 5 mol O2,所以陽(yáng)極一共生成0.007 5 mol氣體,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為0.168 L。0.01 mol Cu2+在陰極放電:Cu2+2e-=Cu,正好消耗0.02 mol電子,溶液中0.01 mol OH-放電后,

20、產(chǎn)生0.01 mol H+,c(H+)=0.01 molL-1,pH=2。答案:(1)A(2)增大(3)Ni(OH)2-2e-+2OH-=NiO2+2H2O(4)50xa168 212.【解析】由裝置圖可知A為電解池的陰極,電極反應(yīng)式為4H+4e-=2H2;B為電解池的陽(yáng)極,電極反應(yīng)式為4OH-4e-=2H2O+O2。根據(jù)放電情況可知A極由于H+放電附近顯堿性,指示劑應(yīng)顯黃色,同時(shí)還會(huì)發(fā)生反應(yīng)Mg2+2OH-=Mg(OH)2;B極由于OH-放電附近顯酸性,指示劑仍顯本身的顏色紅色。在檢驗(yàn)H2時(shí)利用其可燃性,檢驗(yàn)O2時(shí)用能否使帶火星的木條復(fù)燃進(jìn)行檢驗(yàn)。由于該電解池實(shí)質(zhì)是電解水,所以將電解液倒入燒

21、杯后,整個(gè)溶液呈中性,故指示劑變紅,Mg(OH)2沉淀會(huì)消失。答案:(1)(2)2H+2e-=H2、Mg2+2OH-=Mg(OH)2(3)4OH-4e-=2H2O+O2(4)用拇指按住管口,取出試管,靠近火焰,放開(kāi)拇指,有爆鳴聲(5)用拇指按住管口,取出試管,放開(kāi)拇指,將帶有火星的木條伸入試管內(nèi)會(huì)復(fù)燃(6)溶液呈紅色,白色沉淀溶解(或大部分溶解)13.【解析】根據(jù)在電解過(guò)程中鐵電極質(zhì)量的減少可判斷A是電源的負(fù)極,B是電源的正極,電解時(shí)Ag極作陰極,電極反應(yīng)式為2H+2e-=H2,Fe作陽(yáng)極,電極反應(yīng)式為Fe-2e-=Fe2+,左側(cè)U形管中總反應(yīng)式為Fe+2H+=Fe2+H2。右側(cè)U形管相當(dāng)于電

22、鍍裝置,Zn電極作陰極,電極反應(yīng)式為Cu2+2e-=Cu,銅電極作陽(yáng)極,電極反應(yīng)式為Cu-2e-=Cu2+,電鍍過(guò)程中CuSO4溶液的濃度保持不變,根據(jù)上述分析可得答案。答案:(1)負(fù)PbO2+4H+SO42-+2e-=PbSO4+2H2O減小(2)2H+2e-=H20.4(3)Cu-2e-=Cu2+不變 (4)b【方法技巧】電解計(jì)算的一般解題思路(1)先看陽(yáng)極材料是活性電極還是惰性電極。(2)找全離子,將溶液中的所有離子按陰陽(yáng)離子分開(kāi)。(3)根據(jù)電子守恒,串聯(lián)電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目相同,即陰離子(活潑電極)失去的電子數(shù)等于陽(yáng)離子得到的電子數(shù),列出關(guān)系式進(jìn)行計(jì)算。常用的計(jì)算關(guān)系式有:4H+4OH-2H2O22Cu2+2Cu4Ag4Ag+4Cl-2Cl2等。