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- 2021-07-06 发布
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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+2H2O2NaOH+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+H2SO4CuSO4+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0.1 mol·L-1的NaCl溶液与0.1 mol·L-1的AgNO3
6
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∶1 B.2∶3∶4∶1 C.1∶4∶2∶2 D.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4 mol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Cl2 0.050 mol,这时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是( )
A.0.025 mol B.0.050 mol C.0.10 mol D.0.20 mol
答案 C
6
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1 mol Cl2,电子转移2
mol,现需要转移电子0.050 mol×2=0.10 mol。由铅蓄电池总反应式可知,每转移0.10 mol电子,将消耗0.10 mol硫酸。
10.用Pt电极电解含有Cu2+和X3+均为0.1 mol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0.2 mol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242 g·mol-1。取1.21 g该晶体溶于水配成100 mL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0.01 mol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
0.32 g。回答:
(1) 金属M的摩尔质量为______________,x=______________________________,
n=________________。
(2)C极为________极。
答案 (1)64 g·mol-1 2 3 (2)负
解析 (1)n(硝酸盐)==0.005 mol,则金属M也为0.005 mol。M的摩尔质量==64 g·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。
6
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500 mL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1.6 g。
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-+2H2O2OH-+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-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑,在阴极区生成NaOH,使酚酞溶液变红。
6
(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++2H2O2Cu+O2↑+4H+。
①根据电解离子方程式得:n(H+)=2n(Cu2+)=2×=0.05 mol,故溶液中c(H+)==0.1 mol·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)=0.012 5mol,在标准状况下的体积V(O2)=22.4 L·mol-1×0.012 5 mol=0.28 L。
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
________________________________________________________________________。
(1) 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。
6
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____________。
① Y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____________。
② Y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)
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