2024-2025学年高二化学人教版选择性必修一课时作业：4.2 电解池（含解析）

2024-2025学年高二化学人教版选择性必修一课时作业： 电解池
一、单选题
1．如图所示为相互串联的三个装置，下列说法正确的是( )
A.甲池中A电极的电极反应式为
B.若利用乙池在铁片上镀银，则C电极是铁片
C.往丙池中滴加酚酞溶液，石墨电极附近溶液先变红
D.若甲池消耗标准状况下气体，则丙池中阳极上产生气体的物质的量为0.15 mol
2．利用电解法制备并得到副产物NaOH和。下列说法正确的是( )
A.C膜可以为质子交换膜
B.阴极室的电极反应式为
C.阳极室需要不断补充
D.每转移，阳极室中降低
3．湿垃圾又称为厨余垃圾，厨余垃圾发酵液可通过电渗析法处理得到乳酸，原理如图所示（图中HA表示乳酸分子，表示乳酸根离子）。下列说法正确的是( )
A.当有生成时，电路中通过
B.电子从负极经电解质溶液回到正极
C.通电后，通过阴离子交换膜从阴极区进入浓缩室
D.通电后，阳极附近减小
4．用如图所示装置（X、Y是直流电源的两极）分别进行下列各组实验，则表中各项所列对应关系均正确的是( )
选项 X极 实验前U形管中液体 通电后现象及结论
A 正极 溶液 右侧溶液中有气体逸出
B 负极 硫酸 溶液中pH增大
C 正极 溶液 U形管两端滴入酚酞后，右侧溶液呈红色
D 负极 溶液 左侧电极反应式是
A.A B.B C.C D.D
5．某学生欲完成反应，设计了下列四个实验，你认为可行的实验是( )
A. B. C. D.
6．为探究电解时离子的放电规律，进行如下实验：
序号 阳极材料 阴极材料 电解质 阳极产物 阴极产物
① 石墨 石墨 溶液 Cu
② 石墨 石墨 溶液
③ 石墨 石墨 溶液 Cu
④ 铜 石墨 溶液 Cu
⑤ 石墨 石墨 熔融液 Mg
下列说法错误的是( )
A.对比①②可知，阴极离子放电顺序是>
B.对比①③可知，阳极离子放电顺序是
C.对比③④可知，阳极是铜时，会先于溶液中的离子放电
D.对比①⑤可知，电解得到金属只能用熔融态，不能用水溶液
7．利用库仑测硫仪测定气体中的体积分数，其原理如图所示。待测气体进入电解池后，将还原，溶液中保持不变。若有标准状况下气体通入电解池（其他气体不反应），反应结束后消耗x库仑电量（已知：电解转移1mol电子所消耗的电量为96500库仑）。下列说法不正确的是( )
A.M接电源的正极
B.阴极反应式为
C.反应结束后溶液的pH增大
D.混合气体中的体积分数为
8．如图所示装置中，试管中电极为多孔石墨电极，为铂夹。断开，闭合，一段时间后，A、B中气体的量之间的关系如图所示：
下列说法正确的是( )
A.a为正极，b为负极
B.滤纸上紫红色液滴向C端移动
C.断开，闭合，A试管中电极反应式为
D.断开，闭合，水槽中溶液的增大
9．关于如图所示①②两个装置的叙述，正确的是( )
A.装置名称：①是原电池，②是电解池
B.稀硫酸浓度变化：①减小，②增大
C.①中阳极电极反应式：、②中负极电极反应式：
D.离子移动方向：①中向阴极方向移动，②中向负极方向移动
10．如图所示装置进行相关电解实验，下列说法正确的是( )
A.该装置中电子移动方向：“负极”→石墨1→X溶液→石墨2→“正极”
B.若X是，电解一段时间后，向U形管两端滴入酚酞，只有石墨1电极附近的溶液呈红色
C.若X是，电解一段时间后，电解液的氧化性减弱
D.若X是NaOH，石墨2的电极反应式为
二、填空题
11．铅蓄电池的充放电总反应为。某铅蓄电池的正、负极标记被磨损，试用如图装置设计实验，识别出此铅蓄电池的正、负极。
（1）将A接接F，B电极出现____________现象，电极反应式为___________，说明F为正极。
（2）铅蓄电池工作时（放电），E电极的反应式为___________，充电时该电极与外接电源的___________极相连。
（3）若有0.2mol电子发生转移，则正极消耗的物质的量是___________mol。
（4）如图是在金属锌板上贴上一张用某溶液浸湿的滤纸。
①若用硫酸钠和酚酞的混合溶液浸湿滤纸，用导线将a、b直接相连，则滤纸出现________色，铅笔芯c点处的电极反应式为________。
②若用KI-淀粉溶液浸湿滤纸，用导线将a、b与铅蓄电池的E、F电极相连，铅笔芯c点处出现蓝色，则b接的是________（填“E”或“F”）电极。
12．某实验小组同学利用如下装置对电化学原理进行了一系列探究活动。
（1）甲池装置为___________（填“原电池”或“电解池”）。
（2）甲池反应前两电极质量相等，工作一段时间后，两电极质量相差14 g，则导线中通过__________mol电子。实验过程中，甲池左侧烧杯中的浓度__________（填“增大”“减小”或“不变”）。
（3）若乙池中为溶液，则乙池发生的总反应式为__________。工作一段时间后，若要使乙池中溶液恢复原浓度，可向溶液中加入_______（填化学式）。
（4）若乙池中为NaCl溶液，在一定条件下该装置可制备。已知易溶于水，可与NaOH发生反应。产生的电极反应式为_______。乙池中的交换膜是_______（填“阴离子”或“阳离子”）交换膜。
13．按如图所示装置进行实验，并回答下列问题：
（1）甲池是_____池，通入（甲醇）的电极作为_____极，电极反应式为__________。
（2）乙池是_____池，a电极名称为_____极，电极反应式为_____，乙池中总反应的化学方程式为__________，溶液的pH__________。（填“增大”“减小”或“不变”）。
（3）当甲池中消耗0.56 L（标准状况）时，理论上乙池中b极的质量增加_________g；此时丙装置中_________（填“c”或“d”）电极析出1.20 g金属，则丙装置中的某盐溶液可能是_________（填字母）。
a.溶液 b.溶液 c.NaCl溶液 d.溶液
三、实验题
14．化学电源在日常生活和工业生产中有着重要的应用。如图1所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。请按要求回答相关问题：
(1)甲烷燃料电池负极的电极反应式为___________。
(2)C极的电极反应式为___________。
(3)若有2.24 L(标准状况下)氧气参加反应，则乙装置中铁极上生成的气体体积为___________L(标准状况下)；丙装置中阴极析出铜的质量为___________g。
(4)“新型绿色硝化剂可以为原料用电解法制备，实验装置如图所示，则电极B接直流电源的___________极，电解池中生成的电极反应式为___________。
参考答案
1．答案：D
解析：通入甲烷的A电极为负极，碱性条件下甲烷失去电子发生氧化反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为，故A错误；若利用乙池在铁片上镀银，铁片作电镀池的阴极，由分析可知，D电极为阴极，则D电极是铁片，故B错误；丙池为电解池，铁电极为阴极，水在阴极上得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，则往丙池中滴加酚酞溶液，铁电极附近溶液先变红，故C错误；若甲池消耗标准状况下1.4 L甲烷气体，则失去的电子的物质的量为，根据得失电子守恒，丙池阳极上失去的电子的物质的量也为0.5mol，丙池中阳极一开始的反应为，溶液中，所以氯离子消耗0.1 mol电子，产生，氯离子完全反应后，在阳极失电子，电极反应式为，该阶段转移0.4 mol电子，产生，所以阳极共生成0.15mol气体，故D正确。
2．答案：C
解析：阳极室中氯离子失去电子，发生氧化反应生成氯气，阴极室中的水得到电子，发生还原反应生成氢气；阳极室中的钙离子通过A膜移向产品室，A膜为阳离子交换膜；原料室中的钠离子通过C膜移向阴极室，则C膜为阳离子交换膜。由分析可知，C膜为阳离子交换膜，用于交换，而质子交换膜只允许通过，故A错误；阴极室中的水得到电子发生还原反应生成氢气，即，故B错误；由分析知，电解过程中，阳极室的被消耗，因此阳极室需要不断补充，故C正确；阳极室中溶液体积未知，所以无法计算阳极室中降低了多少，若阳极室中溶液体积为1 L，则每转移，阳极室中降低，故D错误。
3．答案：C
解析：题目未说明是否处于标准状况，无法根据生成的体积进行计算，A错误；电子从电源负极经导线流向阴极，再从阳极经导线流向电源正极，不能经过电解质溶液，B错误；通电后，通过阴离子交换膜从阴极区进入浓缩室，C正确；通电后，阳极上水电离出的氢氧根离子发生氧化反应，生成氧气、氢离子，电极反应式为，同时有等量的通过阳离子交换膜进入浓缩室，阳极室中的量减少，因此阳极附近增大，故D错误。
4．答案：C
解析：X极为正极，则U形管右侧石墨为阴极，电解氯化铜溶液时，在阴极被还原为单质铜，右侧溶液中无气体逸出，故A错误；电解稀硫酸的实质是电解水，所以的浓度会增大，溶液中pH减小，故B错误；X极为正极，左侧石墨电极为阳极，右侧石墨电极为阴极，电解NaCl溶液时，在阴极区放电，在阳极区放电，故阴极区溶液中会生成大量的，滴入酚酞后，右侧溶液呈红色，故C正确；X极为负极，则左侧石墨电极为阴极，电解硝酸银溶液时，阴极电极反应式为，故D错误。
5．答案：A
解析：反应中，Ag失电子发生氧化反应。A装置为电解池，左边Ag为阳极，发生氧化反应，电极反应式为，右边Ag为阴极，发生还原反应，电极反应式为，故总反应为，A可行；B装置为原电池，Fe为负极，发生氧化反应，电极反应式为，B不可行；C装置为电解池，C为阳极，发生氧化反应，电极反应式为，C不可行；D不能构成原电池，也不会发生化学反应，D不可行。
6．答案：D
解析：由①可知铜离子先于水电离的氢离子放电，由②可知水电离的氢离子先于钠离子放电，所以对比①②可知，阴极离子放电顺序是，故A正确；由①可知，离子放电顺序：，由③可知离子放电顺序：，所以阳极离子放电顺序是，故B正确；电解池的阳极若是活泼电极，则金属电极本身失电子，发生氧化反应，对比③④可知，阳极是铜时，会先于溶液中的离子放电，故C正确；由①可知，电解氯化铜溶液可得到金属铜，故D错误。
7．答案：C
解析：由题图可知，在M电极上转化为，化合价升高，则M电极为阳极，M接电源的正极，A正确；N电极为阴极，阴极反应式为，B正确；二氧化硫在电解池中与反应，离子方程式为，相当于每转移2个电子，在阳极区生成4个氢离子，而在阴极转移2个电子消耗2个氢离子，则溶液中氢离子浓度增大，pH减小，C错误；由硫原子守恒和可得如下关系：，电解消耗的电量为x库仑，则二氧化硫的体积分数为，D正确。
8．答案：C
解析：断开，闭合，水槽中电解氢氧化钾溶液，实质是电解水，总反应为，结合题图试管中气体的体积可知，A中生成氧气，A中多孔石墨为阳极，B中多孔石墨为阴极，阴极与电源负极相连，则a为负极，b为正极，故A错误；结合A项分析知，滤纸上C为阴极，D为阳极，浸湿的滤纸中阴离子向阳极移动，显紫红色的离子为，则紫红色液滴向D端移动，故B错误；断开，闭合，构成氢氧燃料电池，A中为氧气，A中多孔石墨是正极，B中为氢气，B中多孔石墨为负极，A极电极反应式为，故C正确；断开，闭合，构成氢氧燃料电池，电池总反应为，则溶液中水增多，氢氧根离子的浓度减小，故D错误。
9．答案：C
解析：①有外加电源，为电解池，②无外加电源，构成了铜锌原电池，A错误。装置①中电解稀硫酸，实质是电解水，硫酸浓度增大，②为铜锌原电池，正极不断消耗氢离子，硫酸浓度减小，B错误。①中阳极上水电离出的氢氧根离子发生反应生成氧气：；②中Zn为负极，失去电子发生氧化反应，电极反应式为，C正确。电解池工作时，阳离子向阴极移动；原电池工作时，阳离子向正极移动，则①中向阴极方向移动，②中向正极方向移动，D错误。
10．答案：B
解析：电子不能经过电解质溶液或熔融的电解质，故该装置中电子移动方向：“负极”→阴极（石墨1），阳极（石墨2）“正极”，A错误；若X是，则石墨1上的电极反应式为，石墨2上的电极反应式为，故电解一段时间后，向U形管两端滴入酚 ，只有石墨1电极附近的溶液呈红色，B正确；若X是，则石墨1上的电极反应式为，石墨2上的电极反应式为，电解一段时间后，电解液由变为和的混合液，由于的氧化性强于，即电解液的氧化性增强，C错误；若X是NaOH，阳极发生氧化反应，电极反应式为，D错误。
11．答案：（1）有气泡产生；
（2）；负
（3）0.1
（4）①红；
②F
解析：（1）要证明F是正极，说明B为阳极，阳极应该是阴离子氯离子放电变为氯气，因此B电极出现有气泡产生现象，电极反应式为。
（2）铅蓄电池工作时（放电），E电极为负极，其负极反应式为，充电时该极与外接电源的负极相连。
（3）根据，反应转移2mol电子，若有0.2mol电子发生转移，则正极消耗的物质的量是0.1mol。
（4）①若用硫酸钠和酚酞的混合溶液浸湿滤纸，用导线将直接相连，则锌板为负极，铅笔芯为正极，氧气反应生成氢氧根离子，氢氧根离子使酚 变红，因此滤纸出现红色，铅笔芯c点处的电极反应式为。
②若用KI-淀粉溶液浸湿滤纸，铅笔芯c点处出现蓝色，说明c点生成了单质碘，则c为阳极，连接电源正极，则b接的是正极即F电极。
12．答案：（1）原电池
（2）0.1；增大
（3）
（4）；阳离子
解析：（1）甲池装置没有外接电源，为原电池。
（2）甲池中总反应为，反应生成2 mol Ag时转移2mol电子，反应前两电极质量相等，工作一段时间后，两电极质量相差14g，导线中通过电子的物质的量为，实验过程中，盐桥中向左池即负极迁移，甲池左侧烧杯中的浓度增大。
（3）用惰性电极电解溶液，阳极上失电子生成和，阴极上得电子生成Ag，总反应式为；若乙池中溶液为足量的硝酸银溶液，阴极生成Ag，阳极生成氧气，工作一段时间后，若要使乙池中溶液恢复原浓度，可向溶液中加入。
（4）产生的电极反应式为，已知可与NaOH发生反应，防止移动至阳极，乙池中的交换膜是阳离子交换膜。
13．答案：（1）原电；负；
（2）电解阳；（或）减小
（3）
解析：（1）甲池是燃料电池，是原电池装置，通入燃料的电极是负极；甲醇失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为。
（2）乙池为电解池，a极与原电池正极相连，为电解池的阳极，发生氧化反应，电极反应式为，乙池为电解硝酸银溶液，阳极生成氧气，阴极生成银，电池总反应式为，生成，则溶液pH减小。
（3）当甲池中消耗（标准状况）时，消耗氧气的物质的量为，转移电子为，极析出的是金属银，质量增加，此时丙装置中d电极上发生还原反应，析出1.20g某金属，转移电子为0.1mol，反应过程中可能是金属阳离子放电后，溶液中的氢离子继续放电。当析出一价金属时，其摩尔质量，当析出的是二价金属时，则其摩尔质量。a.溶液中镁离子不能放电生成金属镁，错误；b.溶液中铜离子可以放电生成铜，之后溶液中的氢离子放电，正确；c.溶液中的钠离子不能放电，不能析出金属，错误；d.溶液中的银离子可以放电生成银，之后氢离子放电，正确；故选bd。
14．答案：(1)
(2)
(3) 4.48；12.8
(4)负；
解析：（1）甲烷燃料电池中，通入甲烷的电极是负极，负极上发生失电子的氧化反应，电极反应式为：；
（2）甲烷燃料电池中，通入氧气的电极是正极，乙装置中与正极相接的石墨电极是阳极，阳极上氯离子失电子生成氯气，电极反应式为：；
（3）若在标准状况下，有2.24L氧气参加反应，即参加反应的氧气的物质的量为，Pt电极发生反应为：，转移0.4mole-，Fe电极发生反应：，丙装置中阴极发生还原反应：，根据转移电子数守恒建立关系式为，则，即Fe电极产生氢气体积，丙装置中阴极析出铜的质量为；
（4）从电解原理来看，制备为氧化反应，则应在阳极区生成，A电极为阳极，反应式为，B为阴极与电源负极相连。