2021-2022学年高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1第一章第3节 电能转化为化学能——电解 同步练习（含答案）

第1章第3节 电能转化为化学能——电解 同步练习
一、单项选择题(共15小题)
1．以作为氧化还原介质，可以在低电位条件下电解制取，其原理如图所示，下列说法正确的是
A．X极上的电势比Y极上的低
B．向Y极迁移，X极周围溶液升高
C．X极上发生反应：
D．电解总反应为
2．一种新型氟离子电池的电解质为LaSrMnO2F和LaSrMnO4F4-X，F-可嵌入这两种盐的晶体中，该电池工作时放电的示意图如下图所示，下列判断正确的是
A．放电时，b极为该电池的正极
B．充电时，F-移向b极
C．充电时，阳极的电极反应式为MgF2＋2e-=Mg＋2F-
D．电池总反应为3Mg＋2BiF32Bi＋3MgF2
3．某原电池装置如图所示。下列有关叙述中正确的是（ ）
A．电池工作中，盐桥中的Cl-向负极移动
B．负极反应式：2H++2e-=H2↑
C．工作一段时间后，两烧杯中溶液pH均不变
D．Fe作正极，发生氧化反应
4．下列说法正确的是
A B C D
通电一段时间后，搅拌均匀，溶液的pH增大 此装置可实现 铜的精炼 盐桥中的K+ 移向FeCl3溶液 若观察到甲烧杯中石墨电极附近先变红，则乙烧杯中铜电极为阳极
5．500mLNaNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(Na＋)为0.2 mol·L－1，用Pt作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到2.24 L气体(标准状况下)，假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是
A．原混合溶液中c(NO3-)＝0.4 mol·L－1
B．假设上述电解进行了5min,则通过的电量为0.2 ×NA×1.60×10－19C
C．电解得到的Cu的质量为12.8g
D．电解后溶液中pH=1，要想恢复原状，可加0.05mol的CuCO3
6．探索二氧化碳在海洋中的转移和归宿，是当今海洋科学研究的前沿领域。研究表明，溶于海水的二氧化碳主要以无机碳形式存在，其中占95%。科学家利用如图所示装置从海水中提取CO2，有利于减少环境温室气体含量。下列说法正确的是
A．a室中OH-在电极板上被还原为氧气
B．b室发生反应的离子方程式为
C．电路中每有0.2 mol电子通过时，就有0.2 mol阳离子从c室移至b室
D．若用酸性氢氧燃料电池供电，则电池负极发生的反应为
7．下图为直流电源电解稀Na2SO4溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是( )
A．a为阳极 B．b发生还原反应
C．a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色 D．溶液中Na+ 移向a极
8．下列有关电解的说法错误的是( )
A．与电源正极相连的是阳极 B．与电源负极相连的是阴极
C．在阴极上发生氧化反应 D．阴离子向阳极方向移动
9．新型Na-CO2电池工作原理如图所示。下列有关说法正确的是
A．放电时，钠电极的电极反应为Na – e-=Na+
B．放电时，从负极迁移到正极
C．充电时，碳纳米管电极连接电源的负极
D．充电时，新型Na-CO2电池可以释放氧气
10．下列与电化学有关的说法中正确的是
A．电解池的两个电极必须是两个活泼性不同的电极
B．电解池中电解质溶液只导电不发生反应
C．原电池中电流的方向是负极→导线→正极
D．原电池中阳离子移向正极，阴离子移向负极
11．下图为氯碱工业的简易装置示意图，其中两电极均为惰性电极。下列说法正确的是
A．粗盐水中含有的少量Ca2+和Mg2+可用NaOH除去
B．适当降低阳极电解液的pH有利于Cl2逸出
C．a处得到的是浓NaOH溶液
D．若电路中通过0.2mol电子，理论上可在b处得到标准状况下1.12L气体
12．高温时通过以下反应制备金属铝。用铝制作的“快速放电铝离子二次电池”的原理如图所示(EMI＋为有机阳离子)。
①Al2O3(s)＋AlCl3(g)＋3C(s)===3AlCl(g)＋3CO(g) ΔH1＝a kJ·mol－1
②3AlCl(g)===2Al(l)＋AlCl3(g)　ΔH2＝b kJ·mol－1
③Al2O3(s)＋3C(s)===2Al(l)＋3CO(g)　ΔH3
下列说法正确的是(　　)
A．ΔH3<0
B．Al2O3(s)＋3C(s)===2Al(l)＋3CO(g)　ΔH3＝(a－b) kJ·mol－1
C．该电池充电时石墨电极与电源负极相连
D．该电池放电时的负极反应方程式为Al－3e－＋7AlCl===4Al2Cl
13．一种新型的利用电化学反应原理来制备硫酸的方法已经问世，其装置如图所示，电极为多孔的惰性电极，稀硫酸作电解质溶液，电池工作时，一极通入SO2气体，另一极通入O2。下列有关叙述正确的是
A．通入O2的电极为负极
B．正极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-
C．电池工作时H+移向负极
D．负极反应式为：2SO2- 4e-+ 4H2O = 2SO42-+ 8H+
14．电渗析法处理厨房垃圾发酵液，同时得到乳酸的原理如图所示（图中“HA”表示乳酸分子，乳酸的摩尔质量为90g/moL；“A－”表示乳酸根离子）。则下列说法不正确的是
A．交换膜 I为只允许阳离子透过的阳离子交换膜
B．阳极的电极反应式为：2H2O－4e－＝O2↑＋4H+
C．电解过程中采取一定的措施可控制阴极室的pH约为6～8，此时进入浓缩室的OH－可忽略不计。设200mL 20g/L乳酸溶液通电一段时间后阴极上产生的H2在标准状况下的体积约为6.72L，则该溶液浓度上升为155g/L（溶液体积变化忽略不计）
D．浓缩室内溶液经过电解后pH降低
15．下列说法中正确的是( )
A．Mg在空气中燃烧时发出耀眼的白光，可用于制造信号弹
B．铜的金属活泼性比铝的弱，可用铜罐代替铝罐贮运浓硝酸
C．明矾可用于除去酸性废水中的悬浮颗粒
D．MgO、Al2O3是耐高温材料，工业上常用其电解冶炼对应的金属单质
二、非选择题（共5小题）
16．焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回答下列问题：制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有
NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为_____________。电解后，__________室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5。
17．如图，p、q为直流电源两极，A由＋2价金属单质X制成，B、C、D为铂电极，接通电源，金属X沉积于B极，同时C、D产生气泡。试回答：
(1)p为_____极，A极发生了________反应。
(2)C为____极，试管里收集到的气体是____；D为____极，试管里收集到的气体是_____。
(3)C极的电极反应方程式为_____________________________。
(4)当反应进行一段时间后，A、B电极附近溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(5)当电路中通过0.004mol电子时，B电极上沉积金属X为0.128g，则此金属的摩尔质量为______。
18．从、、Cl-、H+、Cu2+、Ba2+、Ag+ 等离子中选出适当的离子组成电解质，采用惰性电极对其溶液进行电解。
(1)两极分别放出H2和O2时，电解质的化学式可能是_______(只写一种即可，下同)；
(2)若阴极析出金属，阳极放出O2，电解质的化学式可能是_______；
(3)两极分别放出气体，气体体积为1﹕1(同温同压)，电解质的化学式可能是_______；
19．电解原理在化学工业中有广泛的应用。如图表示一个电解池，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电极上的电极反应式为___，在X极附近观察到的现象是___。
②Y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”)。
20．Na2FeO4是制造高铁电池的重要原料，同时也是一种新型的高效净水剂。在工业上通常利用如图装置生产Na2FeO4。
(1)阳极的电极反应式为_______。
(2)阴极产生的气体为_______。
(3)左侧的离子交换膜为_______(填“阴”或“阳”)离子交换膜，阴极区a% _______b%(填“＞”“＝”或“＜”)。
(4)Na2FeO4作为高效净水剂的工作原理是：_______。
(5)能循环利用的物质是_______。
参考答案
一、单项选择题(共15小题)
1．A
解析：A．根据装置图中Y极上失去电子被氧化生成可知，Y极为电解池的阳极，与电源正极相连接，则X极为电解池的阴极，与电源负极相连接，所以Y极上的电势比X极上的高，A正确；
B．电解池中阳离子向阴极移动，Y极为电解池的阳极，X极为电解池的阴极，故向X极迁移，X极周围溶液酸性增强，减小，B错误；
C．由题图可知，X极上发生得电子的还原反应，电极反应式为，C错误；
D．根据题给信息分析，电解时，阴极反应式为，生成的与反应生成是转化为的反应，不是电解总反应，D错误；
故选A。
2．D
解析：A．根据上述分析，放电时，Mg失去电子、作负极，即b极为负极，A判断错误；
B．充电时，a极为阳极、b极为阴极，阴离子由阴极移向阳极，即F-从b极移向a极，B判断错误；
C．充电时，电解池的阳极发生失去电子的氧化反应，阳极的电极反应式为Bi+3F--3e-=BiF3，C判断错误；
D．放电时，负极的电极反应式为Mg+2F- -2e-=MgF2，正极的电极反应式为BiF3+3e-=Bi+3F-，因此该电池总反应为3Mg＋2BiF32Bi＋3MgF2，D判断正确；
答案为D。
3．A
解析：A．根据原电池工作原理，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，盐桥的作用是构成闭合回路和平衡两烧杯中的电荷，所以Cl-向负极移动，故A正确；
B．铁作负极，电极反应式：Fe-2e-=Fe2+，正极反应式为2H++2e-=H2↑，故B错误；
C．左烧杯中pH基本不变，右烧杯中消耗H+，c(H+)减小，pH增大，故C错误；
D．总电极反应式为Fe+2H+=Fe2++H2↑，铁作负极，发生氧化反应，故D错误。
综上所答案为A。
4．C
解析：A、电解硫酸溶液，实质是电解其中的水，电解一段时间后，溶剂水减少，溶液中硫酸浓度增加，整体溶液的PH值减小，故A错误；
B、电解精炼铜时，粗铜应与电源正极相连，精铜与电源负极相连，故B错误；
C、此原电池中铜电极为负极，石墨电极为正极，阳离子K+向正极移动，故C正确；
D、甲烧杯中石墨电极附近先变红说明甲烧杯石墨电极附近有氢氧根生成，则此电极为阴极，铁电极为阳极，所以直流电源M为正极，N为负极，与N负极相连的铜电极为阴极，故D错误；
故选C。
【点睛】
本题重点考查原电池与电解池的工作原理。原电池：失高氧负（失电子,化合价升高,被氧化,是负极）得低还正（得电子,化合价降低,被还原,是正极）电子从负极通过外电路到正极；电解池：氧阳还阴（失电子,被氧化,做阳极；得电子,被还原,做阴极）由于外加电场的作用,电解池中阳离子做定向移动,由阳极移动到阴极产生电流。
5．A
6．B
7．D
8．C
9．A
10．D
11．B
解析：A. 粗盐水中含有的少量Ca2+用Na2CO3溶液除去，Mg2+可用NaOH除去，故A错误；
B. 氯气能与氢氧化钠反应，所以适当降低阳极电解液的pH有利于Cl2逸出，故B正确；
C.A室是阳极室，氯离子失电子生成氯气，钠离子通过阳离子交换膜进入B室，所以 a处得到的是稀NaCl溶液，故C错误；
D. B室是阴极室，阴极反应式是2H++2e-=H2，若电路中通过0.2mol电子，理论上生成0.1mol氢气，标准状况下体积是2.24L，故D错误。
【点睛】
本题考查电解池的工作原理，掌握离子在两个电极的放电顺序是关键，明确阴阳两极的电极反应式，根据电极反应式计算生成气体的物质的量。
12．D
13．D
解析：A．通入氧气的电极上，氧气得电子发生还原反应，通入氧气的电极是正极，故A错误；
B．通入氧气的电极是正极，正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，电极反应式为：O2+4e－+4H＋=2H2O，故B错误；
C．原电池放电时，氢离子向正极移动，故C错误；
D．负极上，二氧化硫失电子和水反应生成硫酸，负极电极反应式为：2SO2-4e－+4H2O=2SO42－+8H＋，故D正确；
故选D。
14．C
解析：A．根据图示，该电解池左室为阳极，右室为阴极，阳极上是氢氧根离子放电，阳极周围氢离子浓度增大，且氢离子从阳极通过交换膜 I进入浓缩室，则交换膜 I为只允许阳离子透过的阳离子交换膜，故A正确；
B．根据A项分析，阳极的电极反应式为：2H2O－4e－＝O2↑＋4H+，故B正确；
C．在阳极上发生电极反应：4OH 4e ═2H2O+O2↑，阴极上发生电极反应：2H++2e =H2↑，根据电极反应方程式，则有：2HA 2H+ 1H2，电一段时间后阴极上产生的H2在标准状况下的体积约为6.72L，产生氢气的物质的量==0.03mol，则生成HA的物质的量=0.03mol×2=0.06mol，则电解后溶液中的乳酸的总质量=0.06mol×90g/moL +200×10-3L ×20g/L=9.4g，此时该溶液浓度==47g/L，故C错误；
D．在电解池的阳极上是OH 放电，所以c(H+)增大，并且H+从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室；根据电解原理，电解池中的阴离子移向阳极，即A 通过阴离子交换膜(交换膜Ⅱ)从阴极进入浓缩室，这样：H++A ═HA，乳酸浓度增大，酸性增强，pH降低，故D正确；
答案选C。
15．A
二、非选择题（共5小题）
16．2H2O-4e-=4H++O2↑ a
解析：电解池的阳极电解质为稀硫酸溶液，电解质溶液显酸性，电解池阳极上阴离子失去电子，发生氧化反应，溶液中含有的阴离子有OH-、SO42-，由于放电能力OH->SO42-，所以应为H2O电离产生的OH-放电，产生O2和H+，则电极反应为：2H2O-4e-=O2↑+4H+。溶液中分隔各个室的膜为阳离子交换膜，阳离子向阴极移动，H+向右移动，在b室发生反应：2H++2e-=H2↑，H+不断消耗，使c(H+)降低，所以b室较a室c(H+)有所降低，因此电解后，a室的NaHSO3浓度增加。
【点睛】
本题以焦亚硫酸钠Na2S2O5为背景，考查电解原理的应用，电极反应式的书写、离子浓度的变化，试题有助于培养综合分析问题的能力。
17．正 氧化 阳 氧气 阴 氢气 4OH--4e-=O2↑＋2H2O 不变 64g/mol
18．H2SO4或HNO3或Ba(NO3)2 CuSO4或AgNO3 HCl
19．2H++2e-=H2↑ 放出气体，溶液变红 2Cl--2e-=Cl2↑ 把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色 纯铜 Cu2++2e-=Cu 粗铜 Cu-2e-=Cu2+ 变小
20．Fe+8OH--6e-=FeO+4H2O H2 阳 ＜ 强氧化性，可杀菌消毒；FeO被还原为Fe3+，Fe3+水解生成的氢氧化铁胶体吸附了水中悬浮的颗粒，起到净水的作用 NaOH溶液
解析：(1)在阳极上Fe失去电子，与溶液中的OH-结合形成FeO和H2O，所以阳极的电极反应式为：Fe+8OH--6e-=FeO+4H2O；
(2)在阴极上水电离产生的H+得到电子变为H2逸出，因此阴极上产生的气体是H2；
(3)根据上述分析可知：左侧的离子交换膜为阳离子交换膜，进入的NaOH溶液浓度较小，流出的NaOH溶液浓度比原来大，故阴极区NaOH溶液的浓度：a%＜b%；
(4)Na2FeO4作为高效净水剂的工作原理是因为Na2FeO4具有强氧化性，具有杀菌消毒作用；FeO得到电子被还原为Fe3+，Fe3+水解生成的氢氧化铁胶体吸附了水中悬浮的颗粒，使之形成沉淀，因此又同时起到净水的作用；
(5)加入NaOH溶液为电解质溶液，在电解过程中，NaOH溶液有从阴极流出，可以补充到电解池中进一步使用，因此能够循环利用的物质是NaOH溶液。