1、课时规范练课时规范练 20电能转化为化学能电能转化为化学能电解电解 基础巩固基础巩固 1.用惰性电极电解下列各组中的三种电解质溶液,电解后溶液的 pH 依次为升高、不变、降低的是 () A.AgNO3溶液NaCl 溶液Cu(NO3)2溶液 B.KCl 溶液Na2SO4溶液CuSO4溶液 C.CaCl2溶液KOH 溶液NaNO3溶液 D.HCl 溶液HNO3溶液K2SO4溶液 2.下列装置的线路接通后,经过一段时间,溶液的 pH明显减小的是() 3.金属镍有广泛的用途,粗镍中含有 Fe、Zn、Cu、Pt 等杂质,可用电解法制得高纯度的镍。(已知氧 化性 Fe2+Ni2+Fe2+Zn2+,故阴极反
2、应式为 Ni2+2e-Ni,可见,阳极质量减少是因为 Zn、Fe、Ni 溶 解,而阴极质量增加是因为 Ni 析出,所以,阳极质量的减少量与阴极质量的增加量不相 等,B 项错误;电解后溶液中的阳离子除 Fe2+和 Zn2+外,还有 Ni2+和 H+,C 项错误;D项正确。 4.A以铜为阴极,石墨为阳极,电解饱和食盐水时,阳极的电极反应为 2Cl-2e-Cl2,A 项正确;铅蓄电池放电时的正极反应式为 PbO2+4H+SO4 2-+2e- PbSO4+2H2O,负极反应 为 Pb-2e-+SO4 2- PbSO4,B 项错误;粗铜精炼时,与电源正极相连的应是粗铜,该极发生的 电极反应除 Cu-2e
3、-Cu2+外,还有比铜活泼的杂质金属失电子的反应,C 项错误;钢铁发 生电化学腐蚀的负极反应为 Fe-2e-Fe2+,D 项错误。 5.C电解 Na2SO4溶液时,阳极上是 OH-发生失电子的氧化反应,即 a管中 OH-放电,酸性 增强,酸遇酚酞不变色,即 a管中呈无色,A 项错误;电解 AgNO3溶液时,阴极上是 Ag+发生 得电子的还原反应,即 b管中电极反应是析出金属 Ag 的反应,B 项错误;电解 CuCl2溶液 时,阳极上是 Cl-发生失电子的氧化反应,即 b管中 Cl-放电,产生 Cl2,C项正确;电解 NaOH 溶液时,阴极上是 H+放电,阳极上是 OH-放电,实际上电解的是水,
4、导致 NaOH 溶液的浓度 增大,碱性增强,pH升高,D项错误。 6.D电解 Na2SO4溶液时,a为阴极,电极反应式为 4H+4e-2H2,b为阳极,电极反应式 为 4OH-4e-O2+2H2O;a极周围由于 H+放电溶液呈碱性,遇石蕊显蓝色,b极周围由于 OH-放电溶液呈酸性,遇石蕊显红色。 7.C开关 K置于 M 处则为原电池,由于活动性 ZnFe,所以 Zn为负极,Fe 为正极。可减 缓铁的腐蚀,这种方法称为牺牲阳极的阴极保护法,A项错误;开关 K置于 N处为电解池。 若阳极 X为碳棒,Y为 NaCl 溶液,Fe 为阴极被保护,不会引起 Fe 的腐蚀,B 项错误;开关 K 置于 M 处
5、该装置是原电池,若 X为铜棒,Y为硫酸铜溶液。由于活动性 FeCu,Fe 作负极, 发生反应 Fe-2e-Fe2+,Cu为正极,电极反应式为 Cu2+2e-Cu,此时铜棒质量将增加,在 外电路中的电子由铁经导线向铜电极移动,C 项正确;开关 K 置于 N处为电解池。Y溶 液为硫酸铜溶液,若阳极 X为铜棒,电极反应式为 Cu-2e-Cu2+,Fe 为阴极,电极反应式为 Cu2+2e-Cu,可用于铁表面镀铜,由于两电极溶解的 Cu 的质量和析出的 Cu的质量相 等,所以溶液中铜离子浓度将不变,D项错误。 8.BNa+向阴极移动,由甲池穿过交换膜进入乙池,故 A项错误;甲池电极上水放电生成 氧气和氢
6、离子,氢离子与碳酸根反应生成碳酸氢根,电极反应式为 4CO3 2-+2H2O-4e- 4HCO3 -+O2,故 B 项正确;乙池电极为阴极,乙池电极接原电池负极,阴极上水放电生成 氢气和氢氧根,故 C 项错误;电解时,甲池得到碳酸氢钠,乙池得到氢氧化钠,则 NaOH 溶液 Y比 NaOH 溶液 Z 浓度大,故 D 项错误。 9.D甲装置为原电池装置,氧气在 N电极被还原生成水,所以 N 电极为正极,M电极为 负极;乙装置为电解池,a 电极上 Si被氧化成 Si4+,发生氧化反应,所以 a 电极为阳极与 N 极相连,b 电极为阴极与 M 极相连。根据分析可知 M 与 b 相连,A错误;根据分析可
7、知 a 电极为阳极,即液态 Cu-Si合金作阳极;但固体硅不导电,所以不能作阴极,Si4+在铝电极上 得电子被还原,所以液态铝作阴极,B 错误;废水中尿素含量不同,单位时间内转移的电子 数不同,电流强度不同,会影响硅提纯的速率,C 错误;CO(NH2)2在负极 M 上失电子发生氧 化反应,生成 N2、CO2,结合电荷守恒得到电极反应式为 CO(NH2)2+H2O-6e- CO2+N2+6H+,D正确。 10.B由 2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2知,如果 CuSO4溶液未电解完,加 CuO即可 复原,而加入 Cu(OH)2溶液相当于加入等物质的量的 CuO和 H2O,故 CuS
8、O4溶液电解完 后,还电解了部分水。电解析出了 0.1 mol Cu,转移电子 0.2 mol ,放出 0.05 mol O2,而电 解 0.1 mol H2O转移电子 0.2 mol ,阳极放出 0.05 mol O2,故转移的电子的总物质的量为 0.4 mol ,A项错误,B 项正确;没有告诉溶液的体积无法计算溶液浓度,C 项错误;根据以上 分析,在标准状况下,阳极收集到的气体体积为(0.05+0.05) mol22.4 L mol-1=2.24 L,D 项 错误。 11.C阴极为 H+得电子生成 H2,A项错误;S2O8 2-的结构为 ,其中 S 为+6 价, 中间两个 O均为-1 价,
9、阳极电极反应中两个-1 价的 O失去电子,阳极反应中 S 的化合价 没有变化,B 项错误;S与 O之间为极性键,中间两个 O 之间为非极性键,C项正确;铜为活 泼电极,若铜为阳极,则阳极铜会失去电子,D项错误。 12.答案 Fe3+e-Fe2+,4Fe2+O2+4H+4Fe3+2H2O5.6 解析:负极区发生还原反应 Fe3+e-Fe2+,生成的二价铁又被氧气氧化成三价铁,发生反 应 4Fe2+O2+4H+4Fe3+2H2O。由反应可知电路中转移 4 mol 电子消耗 1 mol O2,则转 移 1 mol 电子消耗1 4 mol O2,其在标准状况下的体积为1 4 mol 22.4 Lmol
10、-1=5.6 L。 13.答案 (1)2H2O+2e-2OH-+H2产生无色气体,溶液变红2Cl-2e-Cl2将 湿润的淀粉 KI试纸放在 Y电极附近,试纸变蓝色 (2)纯铜Cu2+2e-Cu粗铜Cu-2e-Cu2+ 解析:(1)若 X、Y 是惰性电极,a是饱和 NaCl 溶液,X 极与电源负极相连,则 X极是阴极, 发生还原反应,电极反应为 2H2O+2e-2OH-+H2。由于生成 OH-,X极附近溶液呈碱性, 则观察到 X极产生无色气体,溶液变成红色。Y电极与电源的正极相连,则 Y 极是阳 极,Cl-在阳极上发生氧化反应生成 Cl2,电极反应为 2Cl-2e- Cl2。可利用湿润的淀粉 K
11、I试纸检验生成的 Cl2,试纸变成蓝色。 (2)电解精炼粗铜时,纯铜为阴极,粗铜为阳极,则 X 电极是纯铜,Cu2+在该电极上发 生还原反应生成 Cu,电极反应为 Cu2+2e-Cu。Y电极是粗铜,Cu 是活性电极,自身 失电子发生氧化反应,则电极反应为 Cu-2e-Cu2+。 14.答案 (1)C2H6+18OH-14e-2CO3 2-+12H2O 4OH-4e-2H2O+O2电极表面产 生气泡,附近溶液变蓝Ag+e-Ag1 (2)铜Cu-2e-Cu2+铁钥匙Cu2+2e-Cu (3)Fe+8OH-6e-FeO4 2-+4H2O 2H2O+2e-2OH-+H2 解析:(1)甲池中乙烷(C2H
12、6)通入左侧电极发生氧化反应,则左侧 Pt 电极为负极,电解质 溶液为 KOH 溶液,故负极反应为 C2H6+18OH-14e-2CO3 2-+12H2O。乙池中,若 X、Y 都是石墨,A是 Na2SO4溶液,则 X是阳极,发生氧化反应,电极反应为 4OH-4e- 2H2O+O2。Y是阴极,电极反应为 2H2O+2e-2OH-+H2,电极附近显碱性,则 Y极附 近观察到的现象是电极表面产生气泡,附近溶液变蓝。甲池中右侧 Pt电极发生的反应 为 O2+2H2O+4e-4OH-,消耗标准状况下 112 mL O2(即 0.005 mol)时电路中转移电子的 物质的量为 0.005 mol4=0.0
13、2 mol。乙池中,若 X、Y都是石墨,A溶液是足量 AgNO3溶 液,Y极是阴极,电极反应为 Ag+e-Ag。X极是阳极,电极反应为 2H2O-4e-4H+O2, 据得失电子守恒可知,电路中转移 0.02 mol电子时,X极生成 0.02 mol H+,则乙池溶液中 c(H+)=0.02mol 0.2 L =0.1 molL-1,溶液 pH=1。 (2)在铁钥匙表面镀一层金属铜,X 极是阳极,则 X极的材料是铜,电极反应为 Cu- 2e-Cu2+。Y极是阴极,则 Y极材料是铁钥匙,电极反应为 Cu2+2e-Cu。 (3)由图可知,Fe 电极与电源正极相连,则铁电极为电解池的阳极,Fe 被氧化生成 FeO4 2-,故阳极的电极反应为 Fe+8OH-6e- FeO4 2-+4H2O。Cu极与电源的负极相连,则铜 电极为电解池的阴极,发生还原反应析出 H2,电极反应为 2H2O+2e-2OH-+H2。
