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选择性必修1 第四章 第二节 电解池 测试题
榆次一中 李金虎
一、选择题(每小题只有一个正确选项,每小题4分,共40分)
1. 下列关于电解池工作原理的说法中,错误的是( )
A.一种将电能转变成化学能的装置
B.电解池中阳极与直流电源的正极相连
C.电解池工作时,阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应
D.与原电池不同,电解池放电时,电极本身不会参加电极反应
2. 载人空间站的生态系统中,要求分离人呼出的二氧化碳,同时需要提供氧气。某电化学装置利
用太阳能转化的电能可以实现上述要求,同时还有燃料一氧化碳生成,该电化学装置中得电子
的电极发生的反应是2CO+4e-+2HO===2CO+4OH-。下列判断错误的是( )
2 2
A.上述电化学装置相当于电解池
B.上述装置进行的总反应式为2CO===2CO+O
2 2
C.反应结束后该电化学装置中的电解质溶液碱性增强
D.失电子的电极发生的反应是4OH--4e-===2H O+O↑
2 2
3. 采用惰性电极,以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如图所示。忽略温度变
化的影响,下列说法错误的是( )
A.阳极反应为2HO-4e-===4H++O↑
2 2
B.电解一段时间后,阳极室的pH未变
C.电解过程中,H+由a极区向b极区迁移
D.电解一段时间后,a极生成的O 与b极反应的O 等量
2 2
4. 1807年化学家戴维电解熔融氢氧化钠制得钠:4NaOH(熔融)=====O↑+4Na↑+2HO;后来盖·
2 2
吕萨克用铁与熔融氢氧化钠作用也制得钠:3Fe+4NaOH===Fe O +2H↑+4Na↑。下列有关说
3 4 2
法正确的是( )
A.戴维法制钠,阳极的电极反应式为Na++e-===Na↑
B.盖·吕萨克法制钠原理是利用铁的金属性比钠的强
C.若用戴维法与盖·吕萨克法制得等量的钠,两方法转移的电子总数相等
D.还可以用电解熔融氯化钠法制钠
5. 在氯碱工业中,离子交换膜法电解饱和食盐水示意图如下,下列说法不正确的是( )
1
学科网(北京)股份有限公司A.电极A为阳极,发生氧化反应生成氯气
B.离子交换膜为阳离子交换膜
C.饱和NaCl溶液从a处进,NaOH溶液从d处出
D.OH-迁移的数量等于导线上通过电子的数量
6. 用惰性电极电解法制备硼酸[H BO 或B(OH) ]的工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离
3 3 3
子和阴离子通过)。下列有关说法正确的是( )
A.阴极与阳极产生的气体体积比为1∶2
B.b极的电极反应式为2HO-2e-===O ↑+4H+
2 2
C.产品室中发生的反应是B(OH) +OH-===B(OH)
3
D.每增加1 mol H BO 产品,NaOH溶液增重22 g
3 3
7. 锂离子电池充、放电电池总反应:LiC +Li CoOLiCoO +C ,该电池充、放电的工
x 6 1-x 2 2 6
作示意图如图。下列有关说法不正确的是( )
A.该电池具有很高的比能量
B.负极的反应式:LiC -xe-===xLi++C
x 6 6
C.放电时,Li+从石墨晶体中脱出回到正极氧化物晶格中
D.充电时,若转移1 mol e-,石墨电极将增重7x g
8. 微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置,利用微生物处理有机废水获得电能,同时可实
现海水淡化。现以 NaCl 溶液模拟海水,采用惰性电极,用如图装置处理有机废水(以含
CHCOO-的溶液为例)。下列说法错误的是( )
3
2
学科网(北京)股份有限公司A.负极反应为CHCOO-+2HO-8e-===2CO ↑+7H+
3 2 2
B.隔膜1为阳离子交换膜,隔膜2为阴离子交换膜
C.当电路中转移1 mol电子时,模拟海水理论上除盐58.5 g
D.电池工作一段时间后,正、负极产生气体的物质的量之比为2∶1
9. 科学家设计出质子膜HS燃料电池,实现了利用HS废气资源回收能量并得到单质硫。质子膜
2 2
HS燃料电池的结构示意图如图所示。下列说法错误的是( )
2
A.电极a为电池的负极
B.电极b上发生的电极反应:O+4H++4e-===2H O
2 2
C.电路中每通过4 mol电子,在正极消耗44.8 L H S
2
D.每17 g HS参与反应,有1 mol H+经质子膜进入正极区
2
10.某污水处理厂利用微生物电池将镀铬废水中的Cr O催化还原,其工作原理如图所示。下列说
2
法不正确的是( )
A.电池工作过程中电子由a极流向b极
B.b极反应式:Cr O+6e-+14H+===2Cr3++7HO
2 2
C.电池工作过程中a极区附近溶液的pH增大
D.每处理1 mol Cr O,可生成33.6 L(标况下)CO
2 2
二、填空题(本题包括5个小题,共60分)
11.(12分)某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时,
观察到电流表的指针发生了偏转。
3
学科网(北京)股份有限公司请回答下列问题:
(1)甲池为________(填“原电池”“电解池”或“电镀池”),通入CHOH电极的电极反应式
3
为_____________________________________________。
(2)乙池中A(石墨)电极的名称为________(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”),总反应
式为_____________________________________________。
(3)当乙池中B极质量增加5.40 g时,甲池中理论上消耗O 的体积为________mL(标准状况下),
2
丙池中________极析出________g铜。
(4)若丙池中电极不变,将其溶液换成NaCl溶液,电键闭合一段时间后,甲池中溶液的pH将
______(填“增大”“减小”或“不变”,下同);丙池中溶液的pH将________。
12.(12分)按如图1所示装置进行电解,A、B、C、D均为铂电极,回答下列问题。
Ⅰ.甲槽电解的是 200 mL一定浓度的NaCl
与CuSO 的混合溶液,理论上两极所得气体的体积随时间变化的关系如图2所示(气体体积已
4
换算成标准状况下的体积,电解前后溶液的体积变化忽略不计)。
①原混合溶液中NaCl的物质的量浓度为______mol·L-1,CuS的物质的量浓度为
________mol·L-1。
② t 时所得溶液的pH= 。
2
Ⅱ.乙槽为200 mL CuSO 溶液。
4
① 当C极析出0.64 g物质时,乙槽溶液中生成的HSO 为________mol。电解后,若使乙槽内
2 4
的溶液完全复原,可向乙槽中加入________(填标号)。
A.Cu(OH) B.CuO C.CuCO D.Cu (OH) CO
2 3 2 2 3
②若通电一段时间后,向所得的乙槽溶液中加入0.2 mol的Cu(OH) 才能恰好恢复到电解前的
2
浓度,则电解过程中转移的电子数为________。
13.(12分)(1)用间接电化学法除去NO的过程,如图所示:
4
学科网(北京)股份有限公司已知电解池的阴极室中溶液的pH在4~7之间,写出阴极的电极反应式:
____________________。用离子方程式表示吸收池中除去NO的原理:
_______________________________________。
(2)目前已开发出电解法制取ClO 的新工艺。
2
①用石墨作电极,在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO (如图所示),写出阳极产生ClO 的电
2 2
极反应式:_________________________。
②电解一段时间,当阴极产生的气体体积为112 mL(标准状况)时,停止电解,通过阳离子交换
膜的阳离子的物质的量为________ mol;用平衡移动原理解释阴极区 pH增大的原因:
________________________________________________________________________。
14.(12分)知识的梳理和感悟是有效学习的方法之一。某学习小组将有关“电解饱和食盐水”
的相关内容进行梳理,形成如下问题(显示的电极均为石墨)。
(1)图 1 中,电解一段时间后,气球 b 中的气体是________________(填化学式),U 形管
________(填“左”或“右”)边的溶液变红。
(2)利用图2制作一种环保型消毒液发生器,可制备 84消毒液的有效成分,则 c为电源的
________极;该发生器中反应的总离子反应式为_______________________________。
(3)氯碱工业是高耗能产业,一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能30%以上。
该工艺的相关物质运输与转化关系如图3所示(其中的电极未标出,所用的离子膜都只允许
阳离子通过)。
5
学科网(北京)股份有限公司①燃料电池B中的电极反应式分别为
负极:__________________________________________________________________,
正极:___________________________________________________________________。
②分析图3可知,氢氧化钠的质量分数为a%、b%、c%,由大到小的顺序为________________。
15.(12分)我国科学家最近发明了一种ZnPbO 电池,电解质为KSO 、HSO 和KOH,由a和b
2 2 4 2 4
两种离子交换膜隔开,形成A、B、C三个电解质溶液区域,结构示意图如下:
回答下列问题:
(1)电池中,Zn 为________极,B 区域的电解质为________(填“KSO ”“HSO ”或
2 4 2 4
“KOH”)。
(2)电池反应的离子方程式为________________________________________________。
(3)阳离子交换膜为图中的________(填“a”或“b”)膜。
(4)此电池中,消耗6.5 g Zn,理论上可产生的容量(电量)为________毫安时(mAh)(1 mol电子的
电量为 1F,F=96 500 C·mol-1,结果保留整数)。
(5)已知E为电池电动势[电池电动势即电池的理论电压,是两个电极电位之差,E=E -
(+)
E ],ΔG 为电池反应的自由能变,则该电池与传统铅酸蓄电池相比较,E E
(-) ________ ;
ΔG G填“>”或“<”)。
________Δ (
1.答案D
解析:电解池一种将电能转变成化学能的装置,发生的反应是非自发的氧化还原反应,电解池工作
时,阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应。所以 A、B、C都是正确的。电解池放电时,活性阳
极会参加电极反应,D错误。
6
学科网(北京)股份有限公司2.答案C
解析:该电化学装置是利用电能转化为化学能,符合电解池原理,所以上述电化学装置相当于电解
池,故A正确;该电池中,阴极电极反应式为2CO +4e-+2HO===2CO+4OH-,阳极上氢氧根
2 2
离子失电子生成氧气,得失电子相同条件下将两个电极反应式相加即得电池总反应式为
2CO===2CO+O ,故 B 正确;阴极反应生成的 OH-在阳极完全反应,电池总反应式为
2 2
2CO===2CO+O ,所以反应结束后该电化学装置中的电解质溶液碱性不变,故C错误;阳极上氢
2 2
氧根离子失电子生成氧气供给呼吸,电极反应式为4OH--4e-===2H O+O↑,故D正确。
2 2
3.答案D
解析:A项,根据题图可知,a极为阳极,其电极反应式为2HO-4e-===4H++O↑,正确;B项,
2 2
阳极室产生的氢离子通过质子交换膜进入阴极室,阳极室pH保持不变,正确;D项,根据电极反
应式:阳极反应为2HO-4e-===4H++O↑,阴极反应为2H++O+2e-===H O,故a极生成的O
2 2 2 2 2 2
与b极反应的O 不等量,错误。
2
4.答案D
解析:A项,阳极应发生氧化反应;B项,盖·吕萨克法制钠原理是根据钠的沸点较低、易从反应混
合物中分离出来,从而使化学平衡正向移动;C项,根据反应方程式可知,用戴维法制取金属钠,
每产生4 mol钠转移电子的物质的量是4 mol,而用盖·吕萨克法制得4 mol钠转移电子的物质的量
是8 mol,因此制取等量的金属钠,转移的电子总数不相等。
5.答案 D
解析:电解池的阳极发生氧化反应,氯离子放电生成氯气,所以电极 A为阳极,故A项正确;在
电极B上水电离的H+放电生成H ,这一极区域c(OH-)增大,为防止阳极生成的氯气与OH-反应,
2
所以用阳离子交换膜隔开,允许Na+透过,饱和NaCl溶液从a处进入,NaOH溶液从d处流出,故
B、C项正确;因用阳离子交换膜隔开,OH-不迁移,故D项错误。
6.答案 D
解析:由图可知,b极为阳极,电解时阳极上水失电子发生氧化反应生成O 和H+,a极为阴极,电
2
解时阴极上水得电子发生还原反应生成H 和OH-,原料室中的钠离子通过阳膜进入a极室,溶液
2
中c(NaOH)增大,原料室中B(OH)通过阴膜进入产品室,b极室中氢离子通过阳膜进入产品室,在
产品室中B(OH)、H+发生反应生成HBO ;a、b电极反应式分别为2HO+2e-===H ↑+2OH-、
3 3 2 2
2HO-4e-===O ↑+4H+,理论上每生成1 mol产品,b极生成1 mol H+,a极生成0.5 mol H ,减
2 2 2
少质量为1 g,NaOH溶液增加的Na+为1 mol即23 g,故NaOH溶液增重22 g。
7. 答案 D
解析: 锂是摩尔质量最小的金属元素,因此制成的电池具有很高的比能量,A正确;从图示可知,
放电时锂离子从石墨晶格中脱出,通过电解质迁移到层状正极表面后嵌入正极氧化物晶格中,C正
确;充电时,石墨(C )电极嵌入Li+变成LiC ,电极反应式为xLi++C +xe-===LiC ,则石墨电极
6 x 6 6 x 6
增重的质量就是Li+的质量,若转移1 mol e-,石墨电极将增多1 mol Li+,即增重7 g,D错误。
8. 答案 B
解析: 隔膜1为阴离子交换膜,隔膜2为阳离子交换膜,才能使模拟海水中的氯离子移向负极,钠
离子移向正极,达到海水淡化的目的,B项错误;电路中有1 mol电子通过,则电解质溶液中有1
7
学科网(北京)股份有限公司mol钠离子移向正极,1 mol氯离子移向负极,C项正确;负极产生CO :CHCOO-+2HO-8e-
2 3 2
===2CO ↑+7H+,正极产生H :2H++2e-===H ↑,根据电荷守恒,正、负极产生气体的物质的量
2 2 2
之比为2∶1,D项正确。
9. 答案 C
解析: 根据题意可知,该电池为燃料电池,根据燃料电池的特点,通氧气的一极为正极,故电极b
为正极,电极a为负极,A项正确;从装置图可以看出,电池总反应为2HS+O===S +2HO,电
2 2 2 2
路中每通过4 mol电子,负极应该有2 mol H S反应,并且题目中没有给出气体所处的状况,所以
2
不一定是44.8 L,故C错误;17 g H S即0.5 mol,参与反应会转移1 mol电子,可知有1 mol H+经
2
质子膜进入正极区,故D正确。
10. 答案 C
解析: 由图分析知,a极CHCOOH转化为CO 和H+,发生氧化反应,为负极,b极Cr O和H+转
3 2 2
化为Cr3+,发生还原反应,为正极。A项,电子由负极流向正极,正确;C项,由a极反应式知生
成H+,故c(H+)增大,pH减小,错误;D项,1 mol Cr O转化为Cr3+得6 mol e-,CHCOOH转化为
2 3
CO 每生成1 mol CO 失4 mol e-,故每处理1 mol Cr O生成CO 的物质的量为 mol,标况下为33.6
2 2 2 2
L,正确。
11.答案 (1)原电池 CHOH-6e-+8OH-===CO+6HO
3 2
(2)阳极 4AgNO+2HO=====4Ag+O↑+4HNO
3 2 2 3
(3)280 D 1.60
(4)减小 增大
解析: (1)甲池为原电池,通入CHOH的电极为负极,电极反应式为CHOH-6e-+8OH-===CO
3 3
+6HO。(2)乙池中电解 AgNO 溶液,其中 C 作阳极,Ag 作阴极,总反应式为 4AgNO +
2 3 3
2HO=====4Ag+O↑+4HNO 。(3)根据各电极上转移的电子数相同,得n(Ag)=4n(O )=2n(Cu),
2 2 3 2
故V(O )=××22.4 L=0.28 L=280 mL,m(Cu)=××64 g=1.60 g。(4)若丙池中电极不变,将其溶液换
2
成NaCl溶液,根据丙池中总反应2NaCl+2HO=====2NaOH+H↑+Cl↑,则溶液pH增大,而甲
2 2 2
池中总反应为2CHOH+3O+4KOH===2K CO+6HO,溶液pH减小。
3 2 2 3 2
12.答案:Ⅰ.①0.1(2分) 0.1(2分) ②1(2分)
Ⅱ.①0.01(2分) BC(2分) ②0.8N (2分)
A
解析:Ⅰ.①A、B、C、D均为惰性电极Pt,甲槽电解NaCl和CuSO 的混合液,阳极上离子放电顺
4
序为Cl->OH->SO 2-,阴极上离子放电顺序为Cu2+>H+>Na+,开始阶段阴极上析出Cu,阳极
4
上产生Cl,则题图2中曲线Ⅰ代表阴极产生气体体积的变化,曲线Ⅱ代表阳极产生气体体积的变
2
化。阳极上发生的反应依次为2Cl--2e-== Cl ↑、4OH--4e-== 2H O+O↑,由曲线Ⅱ可知,Cl-
2 2 2
放电完全时生成224 mL Cl ,根据Cl原子守恒可知,溶液中c(NaCl)==0.1 mol·L-1;阴极上发生
2
的反应依次为Cu2++2e-== Cu、2H++2e-== H ↑,由曲线Ⅱ可知Cu2+放电完全时,阳极上产生
2
224 mL Cl 和112 mL O ,则电路中转移电子的物质的量为0.01 mol×2+0.005 mol×4= 0.04 mol,据
2 2
8
学科网(北京)股份有限公司得失电子守恒可知n(Cu2+)=0.04 mol×=0.02 mol,故混合液中c(CuSO )==0.1 mol·L-1。②0~t
4 1
时间内相当于电解CuCl ,电解反应式为CuCl =====Cu+Cl↑,t~t 时间内相当于电解CuSO ,而
2 2 2 1 2 4
电解CuSO 溶液的离子反应为2Cu2++2HO=====2Cu+O↑+4H+,则生成H+的物质的量为0.005
4 2 2
mol×4=0.02 mol,则有c(H+)==0.1 mol·L-1,故溶液的pH=1。
Ⅱ.根据关系式:Cu~HSO 可求出HSO 物质的量为0.01 mol,若使乙槽内的溶液完全复原,
2 4 2 4
可向乙槽中加入CuO 或CuCO。加入0.2 mol的Cu(OH) 才能恰好恢复到电解前的浓度,说明电解
3 2
了0.2 mol CuSO 和0.2 mol HO,所以转移的电子为0.8 mol。
4 2
13.答案:(1)2HSO+2e-+2H+===S O+2HO 2NO+2SO+2HO===N +4HSO
2 2 2 2 2
(2)①Cl--5e-+2HO===ClO ↑+4H+
2 2
②0.01 在阴极发生反应:2H++2e-===H ↑,H+浓度减小,使得HOOH-+H+的
2 2
平衡向右移动,OH-浓度增大,阴极区溶液pH增大
解析:(1)阴极发生还原反应,是亚硫酸氢根离子得电子生成SO,电极反应式为2HSO+2e-+2H+
2
===S O+2HO; S O与一氧化氮发生氧化还原反应,生成氮气和亚硫酸氢根离子,离子反应方程式
2 2 2
为2NO+2SO+2HO===N +4HSO。
2 2 2
(2)①由题意可知,氯离子放电生成ClO ,由元素守恒可知,有水参加反应,同时生成氢离子,
2
电极反应式为Cl--5e-+2HO===ClO ↑+4H+。②在阴极发生2H++2e-===H ↑,当阴极产生的气
2 2 2
体体积为112 mL(标准状况)时,即产生氢气的物质的量为0.005 mol,外电路中转移的电子数为0.01
mol,因通过阳离子交换膜的阳离子为+1价离子,则通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为
0.005 mol×2=0.01 mol,电解时阴极H+浓度减小,使得HOOH-+H+的平衡向右移动,OH-浓
2
度增大,溶液的pH增大。
14.答案:(1)H 右
2
(2)负 Cl-+HO=====ClO-+H↑
2 2
(3)①2H-4e-+4OH-===4H O O+4e-+2HO===4OH- ②b%>a%>c%
2 2 2 2
解析:(1)图1中,根据电子流向知,左边电极是电解池阳极,右边电极是电解池阴极,阳极上氯离
子放电生成氯气,阴极上氢离子放电生成氢气,所以气球a中的气体是氯气,气球b中的气体是氢
气,同时阴极附近有NaOH生成,溶液呈碱性,无色酚酞遇碱变红色,所以U形管右边溶液变红色。
(2)利用图2制作一种环保型消毒液发生器,阳极上氯离子放电生成氯气,阴极上氢离子放电生
成氢气,同时阴极有NaOH生成,氯气和氢氧化钠反应生成NaClO,次氯酸钠具有漂白性,为了使
反应更充分,则下边电极生成氯气,上边电极附近有 NaOH生成,上边电极生成氢气,为阴极,则
c为负极,d为正极,总反应式为Cl-+HO=====ClO-+H↑。
2 2
(3)①B是燃料电池,右边电池中通入空气,左边原电池中通入气体Y,则Y是氢气,则电解池
中左边电极是阳极,右边电极是阴极,阳极上氯离子放电,阴极上氢离子放电;燃料电池中通入空
气的电极是正极,通入氢气的电极是负极,正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子,负极上氢
气失电子和氢氧根离子反应生成水,负极、正极反应式分别为2H-4e-+4OH-===4H O、O+4e-
2 2 2
+2HO===4OH-。②图3电解池中加入NaOH的目的是增大溶液导电性,通入电解池后生成氢氧
2
9
学科网(北京)股份有限公司化钠,所以加入的NaOH浓度小于出来的NaOH浓度,即a%>c%;原电池中,正极上生成氢氧化
钠,且其浓度大于加入的氢氧化钠,即 b%>a%,所以氢氧化钠的质量分数大小顺序是
b%>a%>c%。
15.答案:(1)负 KSO (2)PbO +SO+Zn+2HO===PbSO+Zn(OH)
2 4 2 2 4
(3)a (4)5 361 (5)> <
解析:根据图示可知Zn为负极,PbO 为正极,电解质溶液A是KOH,B是KSO ,C是HSO ,a
2 2 4 2 4
是阳离子交换膜,b是阴离子交换膜,在同一闭合回路中电子转移数目相等,结合溶液酸碱性及电
极材料书写电极反应式和总反应离子方程式。(1)根据图示可知Zn电极失去电子生成Zn2+,Zn2+与
溶液中的OH-结合形成Zn(OH),所以Zn电极为负极;在A区域电解质为KOH,在B区域电解质
为KSO ,C区域电解质为HSO ;PbO 电极为正极,得到电子发生还原反应。(2)负极电极反应式
2 4 2 4 2
为Zn-2e-+4OH-===Zn(OH),正极的电极反应式为PbO +2e-+4H++SO===PbSO +2HO,总
2 4 2
反应式为PbO +SO+Zn+2HO===PbSO +Zn(OH)。(3)A区域是KOH溶液,OH-发生反应变为
2 2 4
Zn(OH),为了维持溶液电中性,多余的K+通过交换膜进入到B区域,由于阳离子交换膜只允许阳
离子通过,因此a膜为阳离子交换膜。(4)6.5 g Zn的物质的量n(Zn)==0.1 mol,Zn是+2 价金属,
则转移电子n(e-)=0.2 mol,1 mol电子的电量为1F,F=96 500 C·mol-1,转移0.2 mol电子的电量
Q=0.2 mol×96 500 C·mol-1=19 300 C,则理论上可产生的容量(电量)为 mAh≈5 361 mAh。(5)由于
Zn比Pb活动性强,正极材料都是PbO ,所以ZnPbO 电池的电池电动势比PbPbO 电池的电池电动
2 2 2
势大,则E E ΔG ΔG
> ;不同电池的电池电动势越大,电池反应的自由能变就越小,所以 < 。
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学科网(北京)股份有限公司11
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