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1、学习必备欢迎下载课时 2 电能转化为化学能 电解(时间： 45分钟分值： 100分) 一、选择题 (本题共 7 个小题，每题 6 分，共 42 分，每个小题只有一个选项符合题意。 ) 1化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语中，正确的是()。A用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为2Cl2e= = = Cl2B氢氧燃料电池的负极反应式：O22H2O4e= = = 4OHC粗铜精炼时，与电源正极相连的是纯铜，阳极反应式为Cu2e= = Cu2D钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式：Fe2e= = Fe2解析电池的负极发生的是氧化反应，B 不对；粗铜精炼时，纯铜应该连接电源
2、的负极， C 错；钢铁发生电化学腐蚀时，铁为负极，D 错。答案A 2(2014 中山模拟 )下图是两套电能与化学能相互转化的装置。对此两套装置的分析正确的是()。A图 1 装置中的铁电极发生还原反应B图 2 装置反应一段时间后溶液的pH 会降低C两装置中石墨电极上所产生的气体都是H2精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 11 页学习必备欢迎下载D两装置都可用于防止铁被腐蚀解析图 1 是原电池，铁发生氧化反应，故A、D 错；图 2 是电解池，被电解的物质是水，硫酸浓度增大，pH 下降，B 正确；图 2 中石墨电极是阳极，电极上有
3、 O2生成， C 错误。答案B 3(2013 大连测试 )用惰性电极实现如下电解过程，下列说法正确的是()。A电解稀硫酸溶液实质上是电解水，故溶液pH 不变B电解稀氢氧化钠溶液要消耗OH，故溶液 pH 减小C电解硫酸钠溶液，在阴极上发生反应：4OH4e= = = 2H2OO2D电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为11 解析电解稀硫酸实质上是电解水， 硫酸的物质的量不变， 但溶液体积减小，浓度增大，故溶液pH 减小， A 错误。电解稀 NaOH 溶液，阳极消耗OH，阴极消耗 H，实质上是电解水， NaOH 溶液浓度增大，故溶液的pH 增大，B 错误。电解 Na2SO4溶液时，
4、在阳极上发生反应4OH4e= = 2H2OO2，在阴极上发生反应2H2e= = = H2，C 错误。电解 CuCl2溶液时，阴极反应为 Cu22e= = = Cu，阳极反应为 2Cl2e= = =Cl2，故产物 Cu 和 Cl2的物质的量之比为 11。答案D 4某同学设计了一种利用电解法制取Fe(OH)2的实验装置 (如图)，通电后，溶液中产生白色沉淀， 且较长时间不变色。 下列说法中正确的是()。A电源中 a一定为负极， b 一定为正极B可以用 NaCl 作为电解质，但不能用Na2SO4CA、B 两端都必须用铁作电极D阴极上发生的反应是：2H2e= = H2精选学习资料 - - - - -
5、- - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 11 页学习必备欢迎下载解析利用电解法制备 Fe(OH)2，由于 Fe(OH)2极易被氧化， 故可利用电解过程中生成的 H2排出装置中的 O2，使反应在 H2环境中发生， 故 B 电极上必须是 H放电， B 极为阴极， b 为电源负极， A 错误、 D 正确；电解液可以为NaOH、NaCl、Na2SO4溶液等，故 B 错误；阳极为铁电极，阴极可为铁电极，也可为其他电极， C 错误。答案D 5关于下列各装置图的叙述不正确的是()。A用图装置精炼铜， a极为粗铜，电解质溶液为CuSO4溶液B图装置的盐桥中KCl 的 Cl移向乙
6、烧杯C图装置中钢闸门可与外接电源的负极相连受到保护D图两个装置中通过导线的电子数相同时，消耗负极材料的物质的量不同解析A 项正确，由电流方向判断a 极为阳极，可使粗铜溶解；B 项错误，图装置中的甲烧杯中锌作负极，溶液中不断增加Zn2，盐桥中 KCl 的 Cl移向甲烧杯；C 项正确，因为钢闸门与外接电源的负极相连作阴极受到了保精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 11 页学习必备欢迎下载护；图 中左、右装置均为原电池，左装置中的铝作负极被氧化，右装置中的锌作负极被氧化，但两种金属的氧化产物的化合价不同，当通过导线的电子数相同时，
7、消耗负极材料的物质的量不同。答案B 6(2014 山东省齐鲁名校联合测试，13)用如图所示装置电解 X 溶液(含 Cl、Br、Na、H)，a、b 均为石墨电极。下列说法中错误的是()。A原电池放电时的负极反应式是Pb2eSO24= = =PbSO4Ba 为阳极， Br先于 Cl在 a 极上失去电子C电解一段时间后， b 极附近溶液的 pH 增大D当电解池中产生1 mol H2时，电路中转移4 mol 电子解析A 项，原电池放电时负极发生氧化反应，A 正确；B 项，Br还原性强于 Cl，所以在 a 极上 Br先失去电子， B 正确；C 项，电解时，b 极为阴极，H放电，所以 b极附近溶液的 pH
8、 增大，C 正确；D 项， 电解池中每产生 1 mol H2，电路中便转移 2 mol 电子， D 错误。答案D 7(2013 天津化学， 6)为增强铝的耐腐蚀性，现以铅蓄电池为外电源，以Al 作阳极、 Pb作阴极，电解稀硫酸，使铝表面的氧化膜增厚。反应原理如下：电池： Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)= = 2PbSO4(s)2H2O(l) 电解池： 2Al3H2O 电解,Al2O33H2电解过程中，以下判断正确的是() 。电池电解池A H移向 Pb电极H移向 Pb 电极B 每消耗 3 mol Pb 生成 2 mol Al2O3精选学习资料 - - - - - - - - - 名
9、师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 11 页学习必备欢迎下载C 正极： PbO24H2e= = Pb22H2O阳极： 3Al3H2O6e= = = Al2O36HD 解析在电池中阳离子移向正极PbO2， 在电解池中阳离子移向阴极Pb电极，A 错误；当消耗 3 mol Pb时，转移 6 mol e，由转移电子守恒可知生成1 mol Al2O3， B 错误； 电池正极反应应为：PbO24HSO242e= = PbSO42H2O，C 错误；在电池中，由于Pb 电极反应为： Pb2eSO24= = PbSO4，析出的PbSO4附在电极上，电极质量增大，而在电解池中 Pb 为阴极不参与
10、电极反应，故质量不发生改变， D 正确。答案D 二、非选择题 (本题共 4 个小题，共 58 分) 8(14 分)某小组同学设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氧气、氢气、硫酸和氢氧化钾。(1)X 极与电源的 _(填“正”或“负”)极相连，氢气从 _(填“A”、“B”、“C”或“D”)口导出。(2)离子交换膜只允许一类离子通过，则M 为_(填“阴离子”或“阳精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 11 页学习必备欢迎下载离子”，下同 )交换膜， N 为_交换膜。(3)若将制得的氢气、 氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池(石墨为电
11、极 )，则电池负极的反应式为 _ 。(4)若在标准状况下，制得11.2 L 氢气，则生成硫酸的质量是_，转移的电子数为 _。解析题图中左边加入含硫酸的水，暗示左边制硫酸，即OH在阳极发生氧化反应，使左边溶液中 H增多， 为了使溶液呈电中性， 硫酸钾溶液中的SO24通过 M 交换膜向左边迁移，即M 为阴离子交换膜，由此推知X 为阳极，与电源正极相连， B 出口产生氧气， A 出口流出硫酸；同理，右侧加入含KOH的水，说明右边制备 KOH 溶液，H在 Y 极发生还原反应， 说明 Y 极为阴极，与电源负极相连，右边溶液中OH增多，硫酸钾溶液中K向右迁移， N 为阳离子交换膜，所以C 出口产生氢气，
12、D 出口流出 KOH 溶液。 (3)若将制得的氢气和氧气在氢氧化钾溶液中构成原电池，正极反应式为O22H2O4e= = = 4OH，负极反应式为 2H24e4OH= = =4H2O。(4)n(H2)0.5 mol，2H2e= = H2，得电子 1 mol，X 极的反应式为 4OH4e= = = 2H2OO2，根据得失电子守恒知，生成H的物质的量为 1 mol，故生成 0.5 mol H2SO4，m(H2SO4)49 g。答案(1)正C (2)阴离子阳离子(3)H22e2OH= = 2H2O (4)49 g6.021023(或 NA) 9(14 分)某化学研究小组以铜为电极，按右图所示的装置电解
13、饱和食盐水，探究过程如下。实验 1：接通电源 30 s内，阳极附近出现白色浑浊，之后变成橙黄色浑浊，此时测定溶液的pH 约为 10。一段时间精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 11 页学习必备欢迎下载后，试管底部聚集大量红色沉淀，溶液仍为无色。查阅资料：物质氯化铜氧化亚铜氢氧化亚铜(不稳定) 氯化亚铜颜色固体呈棕色，浓溶液呈绿色，稀溶液呈蓝色红色橙黄色白色相同温度下 CuCl 的溶解度大于 CuOH。实验 2：分离出实验1 中试管底部的沉淀，洗涤，分装在两支小试管中，实验操作和现象如下。序号操作现象滴入足量稀硝酸溶液沉淀溶解
14、，有无色气泡产生，最终得到蓝色溶液滴入足量稀硫酸溶液仍有红色不溶物，溶液呈现蓝色请回答：(1)实验 1 中试管底部红色沉淀的化学式为_。(2)实验 1 中阳极上的电极反应式为_ 。(3)利用平衡移动的原理解释，实验1 中最初生成的白色浑浊转化为橙黄色浑浊的原因是 _。(4)实验2 中、的离子反应方程式：_ ，_ 。解析(1)在实验 1 中，阳极铜被氧化，由现象不难判断，铜逐步转化为氯化亚铜氢氧化亚铜 氧化亚铜，所以实验1 试管底部是 Cu2O。(2)实验 1 中阳极上的电极反应式为CuCle= =CuCl(或 CuOHe= = CuOH)。(3)实验 1中最初生成的白色浑浊转化为橙黄色浑浊是因
15、为CuCl 存在如下沉淀溶解平衡： CuCl(s)Cu(aq)Cl(aq)，OH与 Cu结合，生成更难溶的物质，使平衡正向移动。 (4)在实验 2 中，中的 Cu2O 会被 HNO3氧化，离子精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 11 页学习必备欢迎下载反应方程式为 3Cu2O14H2NO3= = 6Cu22NO7H2O；中的 Cu2O在稀 H2SO4溶液中发生歧化反应： Cu2O2H= = = CuCu2H2O。答案(1)Cu2O (2)CuCle= = CuCl(或 CuOHe= = CuOH) (3)CuCl(s)Cu(
16、aq)Cl(aq)，OH与 Cu结合，生成更难溶的物质， 使平衡正向移动(4)3Cu2O14H2NO3= = 6Cu22NO7H2O Cu2O2H= = CuCu2H2O 10(15 分)下图是一个化学过程的示意图。(1)图中甲池是 _ 装置(填“电解池”或“原电池”)， 其中 OH移向_ 极(填“CH3OH ”或“O2”)。(2)写出通入 CH3OH 的电极的电极反应式： _ 。(3)向乙池两电极附近滴加适量紫色石蕊试液，附近变红的电极为_极(填“A”或“B”)，并写出此电极的反应式： _ 。(4)乙池中总反应的离子方程式：_ 。(5)当乙池中 B(Ag) 极的质量增加 5.40 g 时，乙
17、池的 pH 是_(若此时乙池中溶液的体积为500 mL)；此时丙池某电极析出1.60 g 某金属，则丙中的某盐溶液可能是 _(填序号 )。AMgSO4BCuSO4CNaCl DAgNO3解析(1)分析图中装置，甲池是碱性条件下的甲醇燃料电池，用于发电，甲醇所在电极作负极，O2所在电极为正极，在碱性条件下甲醇的氧化产物为CO23，由此写出电极反应式： CH3OH6e8OH= = CO236H2O，原电池精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 11 页学习必备欢迎下载工作时溶液中的阴离子向负极移动。(3)碳电极 (A 极)与原电池装
18、置中通入O2的电极相连， 则作阳极，电极反应式为 4OH4e= = = O22H2O，银电极 (B极)与原电池装置中通入甲醇的电极相连，则作阴极，电极反应式为Age= = = Ag，电解过程的总反应式为4Ag2H2O = = =电解4AgO24H，因此当向乙池两电极附近滴加适量紫色石蕊试液，附近变红的电极为A 电极。 (5)当乙池中 B(Ag)电极的质量增加 5.40 g时， 即析出 Ag 的物质的量为 0.05 mol，则生成 H的物质的量为 0.05 mol，由此可得溶液的pH1。根据放电规律，本题首先排除选项A 和选项 C。当乙池中 B(Ag)电极的质量增加 5.40 g 时，此时转移的
19、电子数为0.05 mol，当丙池中电极上析出1.60 g 金属铜时，正好转移 0.05 mol 电子，因此选项 B 正确。当丙装置中为 AgNO3溶液，且 AgNO3溶液足量时，可知析出金属的质量也应为5.40 g，若 AgNO3溶液不足时，析出金属的质量必小于5.40 g，故选项 D 也有可能。答案(1)原电池CH3OH (2)CH3OH6e8OH= = = CO236H2O (3)A4OH4e= = O22H2O (4)4Ag2H2O = = =电解4AgO24H(5)1BD 11(15 分)(2013 试题调研 )用惰性电极电解 200 mL 一定浓度的硫酸铜溶液，实验装置如图所示，电解
20、过程中的实验数据如图所示，横坐标表示电解过程中转移电子的物质的量， 纵坐标表示电解过程中产生气体的总体积(标准状况)。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 11 页学习必备欢迎下载(1)下列说法正确的是 _(填序号 )。A电解过程中， b 电极表面先有红色物质析出，后有气泡产生Ba 电极上发生的反应为2H2e= = H2和 4OH4e= = = 2H2OO2C从 P 点到 Q 点时收集到的混合气体的平均摩尔质量为12 g mol1DOP 段表示 H2和 O2混合气体的体积变化， PQ 段表示 O2的体积变化(2)如果要使溶液恢
21、复到电解前的状态，向溶液中加入0.8 g CuO 即可，则电解后溶液的 pH 为_。(3)如果向所得的溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2后， 使溶液恰好恢复到电解前的浓度和 pH，电解过程中转移的电子为_ mol。(4)如果向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后， 使溶液恰好恢复到电解前的浓度和 pH(不考虑 CO2的溶解 )， 电解过程中转移的电子为 _ mol。解析(1)由图可知，电流由正极流向负极，则b 为阳极， a 为阴极，用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，发生反应：2CuSO42H2O = = = = =通电2CuO22H2SO4；结合图 可知，通过 0.
22、2 mol 电子时是电解硫酸铜溶液，然后才是电解硫酸溶液，发生反应：2H2O = = = =通电2H2O2。b 电极为阳极，溶液中的 OH放电，不会有红色物质析出，故A 错误；a电极为阴极，先发生反应：Cu22e= = Cu，后发生反应： 2H2e= = H2，故 B 错误；从 P点到 Q 点时收集到 H2和 O2的混合气体，由电解水反应可知通过0.2 mol 电子 时 生 成 0.1 mol H2、 0.05 mol O2，则 混合 气体 的平 均摩 尔质 量为0.1 mol2 g/mol0.05 mol32 g/mol0.1 mol0.05 mol12 g mol1，故 C 正确；由上述分
23、析精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 11 页学习必备欢迎下载可知， OP 段表示 O2的体积变化， PQ 段表示 H2和 O2混合气体的体积变化，故 D 错误。 (2)加入 0.8 g CuO即可， 说明发生的反应是 2CuSO42H2O = = = =通电2Cu2H2SO4O2。 需加入 CuO 0.8 g， 即生成 Cu 0.01 mol， 所以生成 H2SO4 0.01 mol，c(H)0.01 mol2 0.2 L0.1 mol L1，所以 pH1。(3)加入 0.1 mol Cu(OH)2后可以使溶液恢复至原来状态，说明电解过程中不仅有硫酸铜被电解，还有水被电解。 0.1 mol Cu(OH)2可以看作是 0.1 mol CuO 和 0.1 mol H2O，则转移的电子为 0.4 mol。(4)0.1 mol Cu2(OH)2CO3可以看作 0.2 mol CuO、0.1 mol H2O 和 0.1 mol CO2，相当于有 0.2 mol 硫酸铜和 0.1 mol 水被电解，则转移的电子为 0.6 mol。答案(1)C(2)1(3)0.4(4)0.6 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 11 页