第1章 第2节 第1课时
(45分钟 100分)
一、选择题(本题包括10小题,每小题5分,共50分)
1.下列关于电解池形成的闭合回路的叙述中,正确的是( )
A.电解池中的闭合电路是由电子的定向运动形成的
B.金属导线中,电子从电源的负极流向电解池的阴极,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数与阴离子在阳极上失去的电子数相等
解析: 电解池中的闭合回路在溶液中是由离子的定向移动形成的,B中电子从电解池的阳极流向电源的正极。
答案: D
2.pH=a的某电解质溶液中,插入两支石墨电极通直流电一段时间后,溶液的pH>a,则该电解质可能是( )
A.NaOH B.H2SO4
C.AgNO3 D.Na2SO4
解析: 分析4个选项知A、B、D实质为电解H2O,由此得A选项pH升高,B选项pH降低,D不变,C选项是电解AgNO3和H2O,产生HNO3,pH降低,C错。
答案: A
3.(2010·福州高二质检)如下图所示,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: 这是将化学原理实现趣味化的实验,根据原理可知电极反应为:
阴极:2H++2e-―→H2↑(还原反应)
阳极:2Cl-―→Cl2↑+2e-(氧化反应)
若要能够出现“黑笔写红字”的现象,必须是铅笔作阴极,这样铅笔附近产生的OH-会使酚酞变红。因此与铅笔相连的a点是直流电源的负极。
答案: D
4.关于电解NaCl溶液的下列叙述,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加KI溶液,溶液呈棕色
C.若在阴极附近的溶液中滴加酚酞溶液,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NaCl溶液时,
阳极反应式:2Cl-―→Cl2↑+2e-,
阴极反应式:2H++2e-―→H2↑。
电解时在阳极附近溶液中加入KI溶液,产生的Cl2置换出I2,使溶液呈棕色。在阴极附近溶液中滴入酚酞,因阴极附近产生OH-,溶液呈碱性,则溶液呈红色。电解一段时间后,得到NaOH溶液,呈碱性。
答案: B
5.(2011·深圳市高二质检)如右图所示,在一U形管中装入含有紫色石蕊的Na2SO4溶液,通直流电,一段时间后U形管内会形成一个倒立的三色“彩虹”,从左到右颜色的次序是( )
A.蓝、紫、红 B.红、蓝、紫
C.红、紫、蓝 D.紫、红、蓝
解析: 电极反应式为:阳极:4OH-―→2H2O+O2↑+4e-,阳极区溶液呈酸性,溶液呈红色,阴极:4H++4e-―→2H2↑,阴极区溶液呈碱性,溶液呈蓝色,最下面仍为石蕊的颜色——紫色。
答案: C
6.电解某盐溶液时在阴阳两极上一定相等的是( )
A.析出金属的物质的量 B.析出金属的质量
C.通过的电子数目 D.放出气体的体积
解析: 电解池的阳极上一定不会析出金属,A、B项不成立;阴、阳两极若同时放出气体,放出气体的体积不一定相等,如用石墨电极电解食盐水时两极放出气体的体积相等,若用石墨电极电解Na2SO4溶液时,阴、阳两极放出H2、O2的体积比为2∶1,D项不符合题意。
答案: C
7.用石墨电极分别加电解下列物质的水溶液一段时间后,向剩余电解质溶液中加入一定量的一种物质(括号内),溶液能恢复到与原来溶液完全一样的是(双选)( )
A.CuCl2(CuCl2) B.NaOH(NaOH)
C.NaCl(HCl) D.CuSO4[Cu(OH)2]
解析: 电解CuCl2溶液的化学方程式为CuCl2Cu+Cl2↑,所以电解后加CuCl2能恢复原状;电解NaOH溶液的化学方程式为:2H2O2H2↑+O2↑,电解后加水能恢复原状;电解NaCl溶液时电解方程式为:2NaCl+2H2OCl2↑+H2↑+2NaOH,电解后通入HCl发生反应:NaOH+HCl===NaCl+H2O,能使溶液恢复原状;电解CuSO4溶液的化学方程式为:2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4,电解后加入Cu(OH)2发生反应:H2SO4+Cu(OH)2===CuSO4+2H2O,生成CuSO4和H2O的物质的量之比1∶2与电解时消耗的二者之比1∶1不符,故加入Cu(OH)2无法恢复原状。
答案: AC
8.某同学想制作一种家用环保型消毒液发生器,用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液,通电时,为使Cl2被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液,设计了如图所示的装置(垂直使用)。以下对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是( )
A.a为正极,b为负极;NaClO和NaCl
B.a为负极,b为正极;NaClO和NaCl
C.a为阳极,b为阴极;HClO和NaCl
D.a为阴极,b为阳极;HClO和NaCl
解析: 电解饱和食盐水的方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,NaOH在阴极区生成,Cl2在阳极区生成。按照该学生制作的竖直的家用环保型消毒装置,若将阳极置于上方,则氯气一生成即逸出,不能完全与NaOH作用。显然,应将阳极置于下方,阴极置于上方,下方阳极生成的氯气通过溶液时即可很好地被阴极生成的NaOH吸收。反应为Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O。还应注意的是图中电极a、b是电源的电极而非电解池的电极。与电解装置上方阴极相连的a为电源的负极,则b为正极。
答案: B
9.用石墨电极电解M(NO3)x的水溶液,当阴极上增重a g时,在阳极上同时产生b L氧气(标准状况),从而可知M的相对原子质量为( )
A. B.
C. D.
解析: 根据电解规律列出物质间的对应关系,设M的相对原子质量为Mr。
Mx+ ~xe- ~ O2
Mr g 22.4· L
a g b L
解得:Mr==。
答案: C
10.在100 mL H2SO4和CuSO4的混合液中,用石墨做电极电解,两极上均收集到2.24 L气体(标准状况下),则原混合液中,Cu2+的物质的量浓度为( )
A.1 mol·L-1 B.2 mol·L-1
C.3 mol·L-1 D.4 mol·L-1
解析: 分析H2SO4、CuSO4电解时阴、阳两极的电极反应可知,两极产生的气体为O2、H2各0.1 mol,O2得到0.4 mol电子,H2失去0.2 mol电子。由电子守恒知,还有0.2 mol电子是Cu2+失去的,故Cu2+的物质的量是0.1 mol,则Cu2+的物质的量浓度为=1 mol·L-1。
答案: A
二、非选择题(本题包括4小题,共50分)
11.(12分)用石墨电极分别电解熔融状态的NaOH和NaOH的水溶液,请写出它们的电极反应和电池反应。
熔融的NaOH NaOH的水溶液
阴极反应式
阳极反应式
电池反应
答案:
熔融的NaOH NaOH的水溶液
阴极反应式 2Na++2e-―→2Na 2H++2e-―→H2↑
阳极反应式 4OH-―→2H2O+O2↑+4e- 4OH-―→2H2O+O2↑+4e-
电池反应 4Na++4OH-4Na+O2↑+2H2O 2H2O2H2↑+O2↑
12.(15分)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-+CO2===CaCO3↓+H2O,继续通入CO2:CaCO3+CO2+H2O===Ca(HCO3)2。
答案: (1)氧化 2Cl-―→Cl2↑+2e- 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
13.(13分)(2011·温州高二质检)在25 ℃时,用石墨电极电解2.0 L 0.5 mol·L-1 CuSO4溶液。5 min后,在一个石墨电极上有6.4 g Cu生成。试回答下列问题:
(1)发生氧化反应的是________极,电极反应式为_______________________ _________________________________________________。
(2)若电解后溶液的体积不变,则电解后溶液的[H+]为________。
(3)若将溶液恢复到与电解前一样,则需加入________mol的________。
解析: 用石墨电极电解CuSO4溶液,电极反应分别为:阴极2Cu2++4e-―→2Cu,阳极4OH-―→O2↑+2H2O+4e-,电池反应为2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑。
(1)由以上分析可知发生氧化反应的是阳极,电极反应式为4OH-―→O2↑+2H2O+4e-。
(2)由以上反应式可知:
2Cu~4e-~O2~2H2SO4~4H+
128 g 1 mol 4 mol
6.4 g n(O2) n(H+)
即n(H+)=0.2 mol
[H+]==0.1 mol·L-1
(3)由(2)可知从溶液中析出n(Cu)=0.1 mol,n(O2)=0.05 mol,故恢复至原状态应加入0.1 mol CuO(或0.1 mol CuCO3)。
答案: (1)阳 4OH-―→4e-+O2↑+2H2O
(2)0.1 mol·L-1
(3)0.1 CuO或CuCO3
14.(10分)(2011·榆林高二质检)将0.2 mol AgNO3、0.4 mol Cu(NO3)2、0.6 mol KCl溶于水,配成100 mL溶液,用石墨电极电解一段时间后,若在一极析出0.3 mol Cu,试计算另一极上产生的气体体积(标准状况)。
解析: 三种物质溶于水时,AgNO3与KCl反应后溶液中含有0.2 mol KNO3、0.4 mol Cu(NO3)2和0.4 mol KCl。当有0.3 mol Cu生成时,先后发生反应:
Cu2++2Cl-Cu+Cl2↑①
2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+②
在阳极上先后生成Cl2和O2。n(Cl2)=n(KCl)=×0.4 mol=0.2 mol,根据电子守恒有:0.3 mol×2=0.2 mol×2+4n(O2),解得n(O2)=0.05 mol,所以阳极共产生气体体积为:(0.2 mol+0.05 mol )×22.4 L·mol-1=5.6 L。
答案: 5.6 L