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2016届高考化学一轮复习配套作业:专题6+第3单元《电解池的工作原理及应用》(苏教版含解析)


课时提升作业
(45 分钟 100 分) 一、选择题(本题包括 10 小题,每小题 6 分,共 60 分) 1.(2013·武汉模拟)下列说法中正确的是( A.精炼铜时粗铜作阴极,纯铜作阳极 B.工业上利用电解饱和 AlCl3 溶液的方法生产金属铝 C. 氯 碱 工 业 和 金 属 钠 的 冶 炼 都 用 到 了 NaCl, 阳 极 反 应 都 是 2Cl--2e-====Cl2↑ D. 钢 铁 的 腐 蚀 通 常 为 电 化 学 腐 蚀 , 该 腐 蚀 过 程 中 负 极 反 应 为 Fe-3e-====Fe3+ 2.若用如图所示装置(X、Y 是直流电源的两极)分别进行下列各组实 验,则下表中所列各项对应关系均正确的一组是( ) )

电源 选项 X极 A B C D 正极 正极 负极 负极

实验前 U 形 混合溶液通电后现象或结论 管中液体 Na2SO4 AgNO3 溶液 KCl 和 CuCl2 能相等 Fe(OH)3 b 管中液体颜色加深 溶液 U 形管两端滴入酚酞后,a 管中呈红色 b 管中电极反应式是 4OH--4e-====2H2O+O2↑ 相同条件下,a、b 两管中产生的气体总体积可

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3.(2013· 阜新模拟)用石墨电极电解 AlCl3 溶液时,下列曲线合理的是 ( )

4.(2013·绍兴模拟)如图装置堪称多功能电化学实验装置。下列有关 此装置的叙述中,不正确的是( )

A.若 X 为铜棒,Y 为硫酸铜溶液,开关 K 置于 M 处,铜棒质量将增加,此 时外电路中的电子向铜电极移动 B.若 X 为铜棒,Y 为硫酸铜溶液,开关 K 置于 N 处,铁棒质量将增加,溶 液中铜离子浓度将减小 C.若 X 为锌棒,Y 为 NaCl 溶液,开关 K 置于 M 处,可减缓铁的腐蚀,这 种方法称为牺牲阳极的阴极保护法 D.若 X 为碳棒,Y 为 NaCl 溶液,开关 K 置于 N 处,可减缓铁的腐蚀,溶 液中的阳离子向铁电极移动 5.(2013·宁波模拟)已知电极上每通过 96 500 C 的电量就会有 1 mol
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电子发生转移。 精确测量金属离子在惰性电极上以镀层形式沉积的金 属质量,可以确定电解过程中通过电解池的电量。 实际测量中,常用银 电量计,如图所示。下列说法不正确的是( )

A. 电量计中的银棒应与电源的正极相连 , 铂坩埚上发生的电极反应 是:Ag++e-====Ag B.称量电解前后铂坩埚的质量变化,得金属银的沉积量为 108.0 mg, 则电解过程中通过电解池的电量为 96.5 C C.实验中,为了避免银溶解过程中可能产生的金属颗粒掉进铂坩埚而 导致测量误差,常在银电极附近增加一个收集网袋。 若没有收集网袋, 测量结果会偏高 D.若要测定电解饱和食盐水时通过的电量,可将该银电量计中的银棒 与待测电解池的阳极相连,铂坩埚与电源的负极相连 6.中学阶段介绍的应用电解法制备的物质主要有三种:一是铝的工业 制备、二是氯碱工业、三是金属钠或镁的制备。下列关于这三个工业 生产的描述中正确的是( )

A.电解法制镁时一般是电解熔融态的氯化镁 ,但也可用其相应的盐 , 如熔融态的碳酸镁 B.电解法生产铝时,需对铝土矿进行提纯,在提纯过程中应用了氧化 铝或氢氧化铝的两性
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C.在氯碱工业中,电解池中的阴极产生的是 H2,NaOH 在阳极附近产生 D.氯碱工业和金属钠的冶炼都用到了 NaCl,在电解时它们的阴极都是 Cl-失电子 7.(2013· 绍兴模拟)如用下图Ⅰ所示装置通电 10 分钟后,去掉直流电 源,连接成图Ⅱ所示装置,可观察到 U 形管左端铁电极表面析出白色 胶状物质,U 形管右端液面上升。下列说法不正确的是( )

A.同温、 同压下装置Ⅰ中石墨电极上方得到气体的体积与铁电极上方 得到气体的体积相等 B.用装置Ⅱ进行实验时铁电极的电极反应为 Fe-2e-+2OH-====Fe(OH)2 C.用装置Ⅱ进行实验时石墨电极的电极反应为 Cl2+2e-====2ClD.装置Ⅰ通电 10 分钟后铁电极周围溶液的 pH 上升 8.(2013·成都模拟)第三代混合动力车,可以用电动机、内燃机或二 者结合作为动力。汽车在刹车或下坡时,电池处于充电状态。混合动 力车目前一般使用镍氢电池,该电池中镍的化合物为正极 ,储氢金属 (以 M 表示)为负极,碱液(主要为 KOH)为电解质溶液。下图是镍氢电
?? ? ? 2Ni(OH)2。 ? ?? ?? 池充放电原理的示意图,其总反应式为 H2+2NiOOH ? 下 充电
放电

列说法中正确的是(

)

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A.混合动力车上坡或加速时,溶液中的 OH-向乙电极移动 B.混合动力车刹车或下坡时,乙电极周围溶液的 pH 增大 C. 混 合 动 力 车 上 坡 或 加 速 时 , 乙 电 极 的 电 极 反 应 式 为 NiOOH+H2O+e-====Ni(OH)2+ OHD. 混 合 动 力 车 刹 车 或 下 坡 时 , 甲 电 极 的 电 极 反 应 式 为 H2+2OH-+2e-====2H2O 9.图中 X 为电源,Y 为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸,滤纸中央滴 有一滴 KMnO4 溶液,通电后 Y 中央的紫红色斑向 d 端扩散。 下列判断正 确的是( )

A.滤纸上 c 点附近会变红色 B.Cu 电极质量减小,Pt 电极质量增大 C.Z 中溶液的 pH 先减小,后增大 D.溶液中的 S 向 Cu 电极定向移动
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10.(能力挑战题)(2013·温州模拟)用惰性电极电解一定浓度的硫酸 铜溶液,通电一段时间后,向所得的溶液中加入 0.1 mol Cu(OH)2 后, 恰好恢复到电解前的浓度和 pH,则电解过程中转移的电子为( A.0.1 mol C.0.3 mol B.0.2 mol D.0.4 mol )

二、非选择题(本题包括 3 小题,共 40 分) 11.(12 分)(2013·杭州模拟)蓄电池是一种可以反复充电、放电的装 置 。 有 一 种 蓄 电 池 在 充 电 和 放 电 时 发 生 的 反 应 是 NiO2+Fe+2H2O====Fe(OH)2+Ni(OH)2。 (1) 若此 蓄 电池 放电 时 , 该 电池 某 一电 极 发 生还 原反应 的 物 质是 _________(填序号)。 A.NiO2 B.Fe C.Fe(OH)2 D.Ni(OH)2

(2)该电池放电时,正极附近溶液的 pH________(填“增大” “减小” 或“不变”)。 (3) 充 电 时 该 电 池 阳 极 的 电 极 反 应 式

____________________________________。 (4)用此蓄电池分别电解以下两种溶液,假如电路中转移了 0.02 mol e-,且电解池的电极均为惰性电极,试回答下列问题。 ①电解 M(NO3)x 溶液时某一电极增加了 a g M,则金属 M 的相对原子质 量为________(用含“a、x”的表达式表示)。 ②电解含有 0.01 mol CuSO4 和 0.01 mol NaCl 的混合溶液 100 mL,阳 极产生的气体在标准状况下的体积是________mL;将电解后的溶液加
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水稀释至 1 L,此时溶液的 pH=________。 12.(12 分)如图是一个用铂丝作电极,电解稀 MgSO4 溶液,电解液中加 有中性红指示剂,此时溶液呈红色。 (指示剂的 pH 变色范围:6.8~8.0, 酸色—红色,碱色—黄色)

回答下列问题: (1) 下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是 ________(填编号); ①A 管溶液由红变黄 ③A 管溶液不变色 (2) 写 出 A 管 ②B 管溶液由红变黄 ④B 管溶液不变色 中 发 生 反 应 的 反 应 式 :

___________________________________; (3) 写 出 B 管 中 发 生 反 应 的 反 应 式 :

___________________________________; (4) 检 验 a 管 中 气 体 的 方 法 是

_________________________________________; (5) 检 验 b 管 中 气 体 的 方 法 是

_________________________________________; (6)电解一段时间后,切断电源,将电解液倒入烧杯内观察到的现象是
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________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ _________________。 13.(16 分 )( 能 力 挑 战 题 ) 已 知 铅 蓄 电 池 的 工 作 原 理 为
?? ? ? ? ?? ?? Pb+PbO2+2H2SO4 ? 充电
放电

2PbSO4+2H2O,现用如图装置进行电解 ( 电解液足量),测得当铅蓄电池 中转移 0.4 mol 电子时铁电极的质量减少 11.2 g。请回答下列问题:

(1)A 是 铅 蓄 电 池 的 ___________ 极 , 铅 蓄 电 池 正 极 反 应 式 为 __________________, 放电过程中电解液的密度 _______( 填“减小” “增大”或“不变”)。 (2)Ag 电极的电极反应式是________________________,该电极的电 极产物共_______g。 (3)Cu 电极的电极反应式是_____________________,CuSO4 溶液的浓 度_______(填“减小”“增大”或“不变”)。 (4)如图表示电解进行过程中某个量(纵坐标 x)随时间的 变化曲线,则 x 表示________。

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a.各 U 形管中产生的气体的体积 b.各 U 形管中阳极质量的减少量 c.各 U 形管中阴极质量的增加量

答案解析
1.【解析】选 C。精炼铜时纯铜作阴极,粗铜作阳极,A 项错误;工业上 利用电解熔融的 Al2O3 的方法生产金属铝,B 项错误;氯碱工业和金属 钠的冶炼都用到了 NaCl,阳极反应都是 2Cl--2e-====Cl2↑,C 项正确; 钢铁的腐蚀通常为电化学腐蚀,该腐蚀过程中负极反应为 Fe-2e-====Fe2+,D 项错误。 2.【解析】选 C。本题考查电解池原理。A 项电解 Na2SO4 溶液,a 为阳 极 ,OH- 失电子破坏水的电离平衡 , 阳极周围呈酸性 , 不会使酚酞变 红;B 项电解硝酸银溶液,a 为阳极,电极反应式为 4OH--4e-====2H2O+O2 ↑,B 项错误;C 项电解 KCl 和 CuCl2 的混合溶液,先电解 CuCl2,再电解 KCl,随着反应的进行,继续电解则为电解水,阳极依次生成 Cl2、O2,阴 极依次生成 Cu 和 H2,两极产生气体的总体积可能相等,C 项正确;D 项 为电泳,Fe(OH)3 胶粒带正电,向阴极移动,a 管颜色加深。 3.【解析】选 D。电解氯化铝溶液,阳极反应:2Cl--2e-====Cl2↑,阴极 反应:2H2O+2e-====2OH-+H2↑,Al3++3OH-====Al(OH)3↓。根据反应式可 得关系式:Al3+~3Cl-~3OH-~Al(OH)3。电解过程中氯化铝溶液的浓度
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不变,pH 不变,A、 B 均不正确,OH-不会过量,则 Al(OH)3 不溶解。 故选 D。 4.【解析】选 B。选项 A 中是原电池,铁作负极,铜作正极,正确。B 中 构成电解池,铜和电源的正极相连,作阳极,失去电子,铁是阴极,相当 于铁镀铜,溶液的浓度不变,B 不正确。C 中构成原电池,铁是正极,被 保护,正确。D 中构成电解池,铁是阴极,被保护,正确,所以答案选 B。 5.【解析】选 D。电解时的电极反应为阳极(Ag):Ag-e-====Ag+,阴极 (Pt):Ag++e-====Ag,故 A 正确;析出 Ag 的物质的量为 108.0 mg÷108.0 g〃mol-1= 0.001 mol 根据 Ag++e-====Ag 可知通过电量为 96.5 C,故 B 正确;银溶 解时有些可能未失电子变成银离子然后在阴极(铂坩埚)得电子析出, 而是直接跌落到铂坩埚中 ,造成铂坩埚增重较多 ,导致计算出的电量 偏大,所以必须增加收集网袋,故 C 正确;要将银电量计与电解食盐水 的电解池串联,才能做到通过的电量相同。所以电源正极接电解食盐 水的电解池(待测电解池)的阳极,再从电解食盐水的电解池 (待测电 解池)的阴极连接到银电量计的银棒 ,然后再从铂坩埚接到电源的负 极,故 D 错误。故选 D。 6. 【解析】选 B。A 中碳酸镁高温分解;C 中 NaOH 是在阴极附近产生;D 中在电解时它们的阳极都是 Cl-失电子。 7.【解析】选 A。装置Ⅰ是电解 10% NaCl 溶液的电解池,石墨电极作 阳 极 产 生 Cl2:2Cl--2e-====Cl2 ↑ , 铁 电 极 作 阴 极 产 生

H2:2H2O+2e-====H2↑+2OH-,由于有 OH-生成,故溶液的 pH 升高。因 Cl2 能溶解在水中,且与 H2O 发生反应,而 H2 不溶于水,故同温同压下两电
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极上方得到气体的体积不相等。装置Ⅱ是原电池,Fe 为负极失去电子 产 生 Fe2+,Fe2+ 再 与 溶 液 中 的 OH- 反 应 生 成

Fe(OH)2:Fe-2e-+2OH-====Fe(OH)2,正极为 Cl2 得到电子,故石墨电极反 应为 Cl2+2e-====2Cl-,综合上述,选 A。 8.【解析】选 C。汽车在刹车或下坡时,电池处于充电状态,则混合动 力车上坡或加速时,电池处于放电状态。 充电相当于电解池,放电相当 于原电池。A 和 C 相当于原电池,原电池中负极失去电子,电子经导线 传递到正极,所以溶液中的阳离子向正极移动,则阴离子向负极移动。 根据题意可知氢气是负极,即甲是负极,乙是正极,所以 A 不正确,C 正 确。B 和 D 相当于电解池,此时甲是阴极,乙是阳极,电极反应式分别 为 2H2O+2e-====H2↑+2OH-、2Ni(OH)2+2OH--2e-====2NiOOH+2H2O。所以 B 和 D 错误。 9.【解析】选 A。紫红色斑即 Mn 向 d 端扩散,根据阴离子向阳极移 动的原理,可知 d 端为阳极,即 b 为正极,a 为负极,c 为阴极,NaCl 溶 液中 H+放电,产生 OH-, c 点附近会变红色,A 正确;电解硫酸铜溶液时,Pt 为阳极,溶液中的 OH-放电:4OH--4e-====O2↑+2H2O,Cu 为阴极,溶液中的 Cu2+得电子,生成 铜,总反应式为 2CuSO4+2H2O 则S
电解

2Cu+O2↑+2H2SO4,Pt 电极附近生成 H+,

向 Pt 电极移动,B、D 不正确。随着电解的进行,Z 中溶液变为

硫酸溶液,再电解则为电解水,硫酸浓度增大,pH 减小,C 不正确。 10.【解析】选 D。Cu(OH)2 从组成上可看成 CuO〃H2O,加入 0.1 mol Cu(OH)2 后,恰好恢复到电解前的浓度和 pH,即电解生成了 0.1 mol
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H2SO4,并消耗 0.1 mol H2O,由电解的总反应式:2H2O+2CuSO4 ↑+2H2SO4,2H2O
电解

电解

2Cu+O2

2H2↑+O2↑,知:2H2SO4~4e-,2H2O~4e-,所以电解过

程中转移电子为 0.2 mol+0.2 mol= 0.4 mol。 【误区警示】本题易忽视水的电解,而直接按生成 0.1 mol Cu,转移 0.2 mol 电子计算,导致错选 B 的结果。 11.【解析】本题主要考查原电池、电解池的基本原理及电解计算。 (1)根据原电池在放电时 ,负极发生氧化反应 ,正极发生还原反应 ,再 根据元素化合价变化,可判断该电池负极发生反应的物质为 Fe,正极 为 NiO2,放电时,正极:NiO2+2H2O+2e-====Ni(OH)2+2OH-,NiO2 极发生还 原反应。(2)正极的电极反应生成 OH-,溶液的 pH 增大。(3)充电时遵 循电解原理,阳极发生氧化反应:Ni(OH)2-2e-+2OH-====NiO2+2H2O。 (4)①由蓄电池反应式:Mx++xe-====M 可以看出,反应中转移 x mol 电子, 则生成 1 mol M,转移 0.02 mol 电子增加了 ag M,则金属 M 的相对原子质量 为 50ax。 ②电解含有 0.01 mol CuSO4 和 0.01 mol NaCl 的混合溶液时,阳极先 是 Cl-放电:2Cl--2e-====Cl2↑,生成 0.005 mol Cl2,消耗 0.01 mol 电 子;然后是水电离产生的 OH-放电:4OH--4e-====2H2O+O2↑,0.01 mol OH放电,消耗 0.01 mol 电子,生成 0.002 5 mol O2,所以阳极一共生成 0.007 5 mol 气体,在标准状况下的体积为 0.168 L。0.01 mol Cu2+ 在阴极放电:Cu2++2e-====Cu,正好消耗 0.02 mol 电子,溶液中 0.01 mol
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OH-放电后,产生 0.01 mol H+,c(H+)=0.01 mol〃L-1,pH=2。 答案:(1)A (2)增大 (3)Ni(OH)2-2e-+2OH-====NiO2+2H2O (4)①50xa ②168 2

12. 【 解 析 】 由 装 置 图 可 知 A 为 电 解 池 的 阴 极 , 电 极 反 应 式 为 4H++4e-====2H2 ↑ ;B 为 电 解 池 的 阳 极 , 电 极 反 应 式 为 4OH--4e-====2H2O+O2↑。根据放电情况可知 A 极由于 H+放电附近显碱 性,指示剂应显黄色,同时还会发生反应 Mg2++2OH-====Mg(OH)2↓;B 极 由于 OH-放电附近显酸性,指示剂仍显本身的颜色红色。 在检验 H2 时利 用其可燃性,检验 O2 时用能否使带火星的木条复燃进行检验。由于该 电解池实质是电解水,所以将电解液倒入烧杯后,整个溶液呈中性,故 指示剂变红,Mg(OH)2 沉淀会消失。 答案:(1)①④ (2)2H++2e-====H2↑、 Mg2++2OH-====Mg(OH)2↓ (3)4OH--4e-====2H2O+O2↑ (4)用拇指按住管口,取出试管,靠近火焰,放开拇指,有爆鸣声 (5)用拇指按住管口,取出试管,放开拇指,将带有火星的木条伸入试 管内会复燃 (6)溶液呈红色,白色沉淀溶解(或大部分溶解) 13.【解析】根据在电解过程中铁电极质量的减少可判断 A 是电源的 负 极 ,B 是 电 源 的 正 极 , 电 解 时 Ag 极 作 阴 极 , 电 极 反 应 式 为
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2H++2e-====H2↑,Fe 作阳极,电极反应式为 Fe-2e-====Fe2+,左侧 U 形管 中总反应式为 Fe+2H+====Fe2++H2↑。右侧 U 形管相当于电镀装置,Zn 电极作阴极,电极反应式为 Cu2++2e-====Cu,铜电极作阳极,电极反应 式为 Cu-2e-====Cu2+,电镀过程中 CuSO4 溶液的浓度保持不变,根据上 述分析可得答案。 答 案 :(1) 负 PbO2+4H++S 0.4 (4)b +2e-====PbSO4+2H2O 减 小

(2)2H++2e-====H2↑ (3)Cu-2e-====Cu2+ 不变

【方法技巧】电解计算的一般解题思路 (1)先看阳极材料是活性电极还是惰性电极。 (2)找全离子,将溶液中的所有离子按阴阳离子分开。 (3)根据电子守恒 ,串联电路中转移的电子数目相同 ,即阴离子 (活泼 电极)失去的电子数等于阳离子得到的电子数,列出关系式进行计算。 常用的计算关系式有:4H+~4OH-~2H2~O2~2Cu2+~2Cu~4Ag~4Ag+~ 4Cl-~2Cl2 等。

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