课时训练21电解原理
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课时训练21 电解原理
1.下列关于电解池的叙述中正确的是( )。
A.电解池中的闭合回路仅是由电子的定向移动形成的
B.金属导线中,电子从电源的负极流向电解池的阳极,从电解池的阴极流向电源的正极
C.在电解质溶液中,阴离子向阴极运动,阳离子向阳极运动
D.相同时间内,阳离子在阴极上得到的电子与阴离子在阳极上失去的电子数相等
解析:在电解池中,外电路上是靠电子的定向移动形成电流,而电解质溶液中是靠阴、阳离子的定向移动而形成电流,因此A项错误。在电解池中,电子由电源的负极流向电解池的阴极,由电解池的阳极流向电源的正极;在电解质溶液中,阴离子向着阳极移动,阳离子向着阴极移动,因此B、C两项都错误,只有D项正确。
答案:D
2.能用电解原理说明的问题是( )。
①电解是把电能转变成化学能
②电解是化学能转变成电能
③电解质溶液导电是化学变化,金属导电是物理变化
④不能自发进行的氧化还原反应,通过电解的原理可以实现
⑤任何溶液被电解时,必然导致氧化还原反应的发生
A.①②③④ B.②③⑤
C.③④ D.①③④⑤
解析:从能量角度看,电解是把电能转变成化学能的过程,故①对,②错;电解质溶液的导电过程,必将伴随着两个电极上氧化还原反应的发生,同时生成新的物质,故③⑤对;某些不能自发进行的氧化还原反应,通过电解的原理供给电能也可以实现,故④对。所以D项符合题意。
答案:D
3.右图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。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.逸出气体的体积,a电极的小于b电极的
B.一电极逸出无味气体,另一电极逸出刺激性气味气体
C.a电极附近呈红色,b电极附近呈蓝色
D.a电极附近呈蓝色,b电极附近呈红色
解析:a为阴极:4H++4e-2H2↑,b为阳极:4OH--4e-O2↑+2H2O。对照分析A、B不正确;a极周围由于H+放电呈碱性,石蕊显蓝色,b极周围由于OH-放电呈酸性,石蕊显红色,故C错,D正确。
答案:D
4.若某电能与化学能的转化装置(电解池或原电池)中发生的总反应的离子方程式是Cu+2H+Cu2++H2↑,则下列关于该装置的有关说法中正确的是( )。
A.该装置可能是原电池,也可能是电解池
B.该装置只能是原电池,且电解质溶液为硝酸
C.该装置只能是电解池,且金属铜为该电解池的阳极
D.该装置只能是原电池,电解质溶液不可能是盐酸
解析:原电池是将化学能转化为电能的装置,电解池是将电能转化为化学能的装置。由题给总方程式知,Cu失电子,H+得电子。如果是原电池,Cu是负极,它的金属活动性排在氢之后,不可能,所以只能是电解池。
答案:C
5.某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿,然后平铺在一块铂片上,接通电源后,用铅笔在滤纸上写字,会出现红色字迹。据此,下列叙述中正确的是( )。
A.铅笔端作阳极,发生还原反应
B.铂片端作阴极,发生氧化反应
C.铅笔端有少量的氯气产生
D.a点是负极,b点是正极
解析:铅笔在滤纸上写字,出现红色字迹,说明铅笔端产生OH-,则铅笔端为阴极,H+放电发生还原反应生成H2,故A项错;铂片作阳极发生氧化反应,故B项错;铅笔端产生H2而不是Cl2,故C项错。
答案:D
6.如图所示是电解CuCl2溶液的装置,其中c、d为石墨电极,则下列有关判断中正确的是( )。
A.a为负极,b为正极
B.a为阳极,b为阴极
C.电解过程中,d电极质量增加
D.电解过程中,氯离子浓度不变
解析:电流从电源的正极流出,故a为电源的正极,b为负极,与电源正极相连的c为阳极,与电源负极相连的d为阴极,A、B两项均不正确;在电解过程中,因Cu2+是阳离子,移向阴极d,在阴极放电析出Cu,所以d电极质量增加;Cl-是阴离子,移向阳极c,在阳极放电析出Cl2,会导致溶液中氯离子浓度降低,故C项对,D项错。
答案:C
7.根据金属活动性顺序,Ag不能发生反应:2HCl+2Ag2AgCl+H2↑。但选择恰当电极材料和电解液进行电解,这个反应就能变为现实。下列四组电极和电解液中,为能实现该反应最恰当的是( )。
答案:C
8.下图中X、Y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板处有无色无味气体放出,符合这一情况的是( )。
a电极 b电极 X电极 溶液
A 锌 石墨 负极 CuSO4
B 石墨 石墨 负极 NaOH
C 银 铁 正极 AgNO3
D 铜 石墨 负极 CuCl2
解析:由a极板质量增加,知溶液中阳离子在a极板析出,则a为阴极,X为负极;因B中a极板不析出金属,C中X为正极可否定,又由b极板有无色无味气体放出,否定D。
答案:A
9.将含有KCl、CuBr2、Na2SO4三种物质的水溶液用铂电极进行电解,且电解时间足够长。有以下结论:①溶液中几乎没有Br-;②电解质溶液为无色;③最终溶液显碱性;④K+、Na+和S的浓度几乎没有变化。正确的是(设Cl2、Br2全部从溶液中逸出)( )。
A.①②③ B.仅③
C.①④ D.均正确
解析:此题电解的是混合溶液,目的是考查学生对阴、阳离子放电顺序掌握的熟练性。溶液中存在的阴离子有:Cl-、Br-、S、OH-,阳离子有:K+、Cu2+、Na+、H+。因用Pt电极电解足够长的时间,阴离子首先放电的是Br-,其次是Cl-,最后是OH-,S在溶液中不放电,阳离子先放电的是Cu2+,其次是H+。所以先电解CuBr2,阳极逸出Br2,阴极析出Cu,当CuBr2电解完毕时,相当于继续电解HCl(H+来自于水中),当Cl-被消耗尽时,则继续电解水。由于Cu2+转化为单质铜,电解液变为无色;Cl-放电时,水电离出的H+放电,使溶液中的c(OH-)增大;由于水被消耗,c(K+)、c(Na+)和c(S)会增大。
答案:A
10.根据如图所示装置回答:
(1)当X为Pt,Y为Fe,Z为AgNO3时,阳极反应式为 ,阴极反应式为 ,电解反应式为 。
(2)X为Cu,Y为Fe,Z为CuSO4时,阳极反应式为 ,阴极反应式为 。
答案:(1)4OH--4e-2H2O+O2↑ 4Ag++4e-4Ag 2H2O+4AgNO34Ag+O2↑+4HNO3
(2)Cu-2e-Cu2+ Cu2++2e-Cu
11.如图为持续电解含有一定量CaCl2水溶液(含酚酞)的装置(以铂为电极),A为电流表。电解一段时间t1后,将CO2连续通入电解液中。
(1)电解时,F极发生 反应,电极反应式为 ,E极发生 反应,电极反应式为 ,电解总反应为 。
(2)电解池中产生的现象:
① 。
② 。
③ 。
解析:溶液中含有:Ca2+、H+、Cl-、OH-,通电时,Ca2+、H+移向阴极,H+放电能力比Ca2+强,在E极上发生反应:2H++2e-H2↑,H2O电离出的H+放电,OH-富集在阴极(E极),则使阴极区溶液变红;Cl-、OH-移向阳极,Cl-在阳极放电,2Cl-Cl2↑+2e- ,总反应方程式:2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-;电解一段时间t1后,溶液中OH-浓度增大,相当于Ca(OH)2、CaCl2的混合溶液,通入CO2:Ca2++2OH-+CO2CaCO3↓+H2O,继续通入CO2:CaCO3+CO2+H2OCa(HCO3)2。
答案:(1)氧化 2Cl--2e-Cl2↑ 还原 2H++2e-H2↑ 2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑
(2)①通电后E极处溶液呈红色 ②通电时,E极、F极均有气体生成 ③通入CO2时,溶液中先出现白色沉淀,继续通入CO2沉淀又消失
12.由于Fe(OH)2极易被氧化,所以实验室很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀,应用如图所示电解实验可以制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀,两电极的材料分别为石墨和铁。
(1)b电极材料应为 ,电极反应式为 。
(2)电解液c可以是(填编号) 。
A.纯水 B.NaCl溶液
C.NaOH溶液 D.CuCl2溶液
(3)d为一苯层,其作用为 ,在加入苯之前对c应作何简单处理 。
(4)为了在较短时间内看到白色沉淀,可采取的措施是 。
A.改用稀硫酸作电解液
B.适当增大电源的电压
C.适当减小两电极间距离
D.适当降低电解液的温度
(5)若c中用Na2SO4溶液,当电解一段时间看到白色Fe(OH)2沉淀后,再反接电源电解,除了电极上看到气泡外,混合物中另一明显现象是 。
答案:(1)Fe Fe-2e-Fe2+
(2)BC
(3)隔绝空气,防止生成的Fe(OH)2被氧化 加热煮沸c以除去溶解的O2
(4)BC
(5)Fe(OH)2变为灰绿色,最终变为红褐色
1.下列关于电解池的叙述中正确的是( )。
A.电解池中的闭合回路仅是由电子的定向移动形成的
B.金属导线中,电子从电源的负极流向电解池的阳极,从电解池的阴极流向电源的正极
C.在电解质溶液中,阴离子向阴极运动,阳离子向阳极运动
D.相同时间内,阳离子在阴极上得到的电子与阴离子在阳极上失去的电子数相等
解析:在电解池中,外电路上是靠电子的定向移动形成电流,而电解质溶液中是靠阴、阳离子的定向移动而形成电流,因此A项错误。在电解池中,电子由电源的负极流向电解池的阴极,由电解池的阳极流向电源的正极;在电解质溶液中,阴离子向着阳极移动,阳离子向着阴极移动,因此B、C两项都错误,只有D项正确。
答案:D
2.能用电解原理说明的问题是( )。
①电解是把电能转变成化学能
②电解是化学能转变成电能
③电解质溶液导电是化学变化,金属导电是物理变化
④不能自发进行的氧化还原反应,通过电解的原理可以实现
⑤任何溶液被电解时,必然导致氧化还原反应的发生
A.①②③④ B.②③⑤
C.③④ D.①③④⑤
解析:从能量角度看,电解是把电能转变成化学能的过程,故①对,②错;电解质溶液的导电过程,必将伴随着两个电极上氧化还原反应的发生,同时生成新的物质,故③⑤对;某些不能自发进行的氧化还原反应,通过电解的原理供给电能也可以实现,故④对。所以D项符合题意。
答案:D
3.右图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。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.逸出气体的体积,a电极的小于b电极的
B.一电极逸出无味气体,另一电极逸出刺激性气味气体
C.a电极附近呈红色,b电极附近呈蓝色
D.a电极附近呈蓝色,b电极附近呈红色
解析:a为阴极:4H++4e-2H2↑,b为阳极:4OH--4e-O2↑+2H2O。对照分析A、B不正确;a极周围由于H+放电呈碱性,石蕊显蓝色,b极周围由于OH-放电呈酸性,石蕊显红色,故C错,D正确。
答案:D
4.若某电能与化学能的转化装置(电解池或原电池)中发生的总反应的离子方程式是Cu+2H+Cu2++H2↑,则下列关于该装置的有关说法中正确的是( )。
A.该装置可能是原电池,也可能是电解池
B.该装置只能是原电池,且电解质溶液为硝酸
C.该装置只能是电解池,且金属铜为该电解池的阳极
D.该装置只能是原电池,电解质溶液不可能是盐酸
解析:原电池是将化学能转化为电能的装置,电解池是将电能转化为化学能的装置。由题给总方程式知,Cu失电子,H+得电子。如果是原电池,Cu是负极,它的金属活动性排在氢之后,不可能,所以只能是电解池。
答案:C
5.某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿,然后平铺在一块铂片上,接通电源后,用铅笔在滤纸上写字,会出现红色字迹。据此,下列叙述中正确的是( )。
A.铅笔端作阳极,发生还原反应
B.铂片端作阴极,发生氧化反应
C.铅笔端有少量的氯气产生
D.a点是负极,b点是正极
解析:铅笔在滤纸上写字,出现红色字迹,说明铅笔端产生OH-,则铅笔端为阴极,H+放电发生还原反应生成H2,故A项错;铂片作阳极发生氧化反应,故B项错;铅笔端产生H2而不是Cl2,故C项错。
答案:D
6.如图所示是电解CuCl2溶液的装置,其中c、d为石墨电极,则下列有关判断中正确的是( )。
A.a为负极,b为正极
B.a为阳极,b为阴极
C.电解过程中,d电极质量增加
D.电解过程中,氯离子浓度不变
解析:电流从电源的正极流出,故a为电源的正极,b为负极,与电源正极相连的c为阳极,与电源负极相连的d为阴极,A、B两项均不正确;在电解过程中,因Cu2+是阳离子,移向阴极d,在阴极放电析出Cu,所以d电极质量增加;Cl-是阴离子,移向阳极c,在阳极放电析出Cl2,会导致溶液中氯离子浓度降低,故C项对,D项错。
答案:C
7.根据金属活动性顺序,Ag不能发生反应:2HCl+2Ag2AgCl+H2↑。但选择恰当电极材料和电解液进行电解,这个反应就能变为现实。下列四组电极和电解液中,为能实现该反应最恰当的是( )。
答案:C
8.下图中X、Y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板处有无色无味气体放出,符合这一情况的是( )。
a电极 b电极 X电极 溶液
A 锌 石墨 负极 CuSO4
B 石墨 石墨 负极 NaOH
C 银 铁 正极 AgNO3
D 铜 石墨 负极 CuCl2
解析:由a极板质量增加,知溶液中阳离子在a极板析出,则a为阴极,X为负极;因B中a极板不析出金属,C中X为正极可否定,又由b极板有无色无味气体放出,否定D。
答案:A
9.将含有KCl、CuBr2、Na2SO4三种物质的水溶液用铂电极进行电解,且电解时间足够长。有以下结论:①溶液中几乎没有Br-;②电解质溶液为无色;③最终溶液显碱性;④K+、Na+和S的浓度几乎没有变化。正确的是(设Cl2、Br2全部从溶液中逸出)( )。
A.①②③ B.仅③
C.①④ D.均正确
解析:此题电解的是混合溶液,目的是考查学生对阴、阳离子放电顺序掌握的熟练性。溶液中存在的阴离子有:Cl-、Br-、S、OH-,阳离子有:K+、Cu2+、Na+、H+。因用Pt电极电解足够长的时间,阴离子首先放电的是Br-,其次是Cl-,最后是OH-,S在溶液中不放电,阳离子先放电的是Cu2+,其次是H+。所以先电解CuBr2,阳极逸出Br2,阴极析出Cu,当CuBr2电解完毕时,相当于继续电解HCl(H+来自于水中),当Cl-被消耗尽时,则继续电解水。由于Cu2+转化为单质铜,电解液变为无色;Cl-放电时,水电离出的H+放电,使溶液中的c(OH-)增大;由于水被消耗,c(K+)、c(Na+)和c(S)会增大。
答案:A
10.根据如图所示装置回答:
(1)当X为Pt,Y为Fe,Z为AgNO3时,阳极反应式为 ,阴极反应式为 ,电解反应式为 。
(2)X为Cu,Y为Fe,Z为CuSO4时,阳极反应式为 ,阴极反应式为 。
答案:(1)4OH--4e-2H2O+O2↑ 4Ag++4e-4Ag 2H2O+4AgNO34Ag+O2↑+4HNO3
(2)Cu-2e-Cu2+ Cu2++2e-Cu
11.如图为持续电解含有一定量CaCl2水溶液(含酚酞)的装置(以铂为电极),A为电流表。电解一段时间t1后,将CO2连续通入电解液中。
(1)电解时,F极发生 反应,电极反应式为 ,E极发生 反应,电极反应式为 ,电解总反应为 。
(2)电解池中产生的现象:
① 。
② 。
③ 。
解析:溶液中含有:Ca2+、H+、Cl-、OH-,通电时,Ca2+、H+移向阴极,H+放电能力比Ca2+强,在E极上发生反应:2H++2e-H2↑,H2O电离出的H+放电,OH-富集在阴极(E极),则使阴极区溶液变红;Cl-、OH-移向阳极,Cl-在阳极放电,2Cl-Cl2↑+2e- ,总反应方程式:2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-;电解一段时间t1后,溶液中OH-浓度增大,相当于Ca(OH)2、CaCl2的混合溶液,通入CO2:Ca2++2OH-+CO2CaCO3↓+H2O,继续通入CO2:CaCO3+CO2+H2OCa(HCO3)2。
答案:(1)氧化 2Cl--2e-Cl2↑ 还原 2H++2e-H2↑ 2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑
(2)①通电后E极处溶液呈红色 ②通电时,E极、F极均有气体生成 ③通入CO2时,溶液中先出现白色沉淀,继续通入CO2沉淀又消失
12.由于Fe(OH)2极易被氧化,所以实验室很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀,应用如图所示电解实验可以制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀,两电极的材料分别为石墨和铁。
(1)b电极材料应为 ,电极反应式为 。
(2)电解液c可以是(填编号) 。
A.纯水 B.NaCl溶液
C.NaOH溶液 D.CuCl2溶液
(3)d为一苯层,其作用为 ,在加入苯之前对c应作何简单处理 。
(4)为了在较短时间内看到白色沉淀,可采取的措施是 。
A.改用稀硫酸作电解液
B.适当增大电源的电压
C.适当减小两电极间距离
D.适当降低电解液的温度
(5)若c中用Na2SO4溶液,当电解一段时间看到白色Fe(OH)2沉淀后,再反接电源电解,除了电极上看到气泡外,混合物中另一明显现象是 。
答案:(1)Fe Fe-2e-Fe2+
(2)BC
(3)隔绝空气,防止生成的Fe(OH)2被氧化 加热煮沸c以除去溶解的O2
(4)BC
(5)Fe(OH)2变为灰绿色,最终变为红褐色