还剩13页未读，
继续阅读
所属成套资源：新人教版化学选择性必修一针对练习+单元测试（含解析）
成套系列资料，整套一键下载
高中化学人教版 (2019)选择性必修1第四章 化学反应与电能第二节 电解池优秀达标测试
展开
这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修1第四章 化学反应与电能第二节 电解池优秀达标测试，共16页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
1.如下图所示装置中，属于电解池的是( )
A. B. C. D.
2.某同学为了使反应能进行，设计了下列四个实验，如图所示，你认为可行的方案是( )
A. B. C.D.
3.现用铂电极电解1 L浓度均为0.1 的HCl、的混合溶液，装置如图所示，下列说法正确的是( )
A.电解开始时阴极有放出
B.电解开始时阳极上发生：
C.当电路中通过的电子的物质的量超过0.1 ml时，此时阴极放电的离子发生变化
D.整个电解过程中，不参与电极反应
4.工业上可利用如图所示电解装置吸收和转化（A、B均为惰性电极），下列说法正确的是( )
A.B极为电解池的阴极
B.B极区吸收5 ml，则A极区生成25 ml
C.B极区电解液为稀硫酸，电解一段时间后硫酸浓度增大
D.A极的电极反应为
5.假设图中原电池产生的电压、电流强度均能满足电解、电镀要求，即为理想化。①~⑧为各装置中的电极编号。下列说法错误的是( )
A.当K闭合时，甲装置发生吸氧腐蚀，在电路中作电源
B.当K断开时，乙装置锌片溶解，有氢气产生
C.当K闭合后，整个电路中电子的流动方向为③→②，①→⑧，⑦→⑥，⑤→④
D.当K闭合后，甲、乙装置中溶液pH变大，丙装置中溶液pH不变
6.电化学降解的原理如图所示。下列说法不正确的是( )
A.铅酸蓄电池的A极为正极，电极材料为
B.铅酸蓄电池在工作过程中负极质量增加
C.该电解池阴极的电极反应式为
D.若电解过程中转移2ml电子，则质子交换膜两侧电解液的质量变化差()为10.4g
7.电解一定量的硫酸铜溶液的实验装置如图①所示，电解的实验数据如图②所示，横轴表示电解过程中转移电子的物质的量，纵轴表示电解过程中产生气体的总体积（标准状况）。则下列说法正确的是( )
A.开始时b电极上有红色物质析出，而后有气泡产生
B.a电极上的电子经溶液流向b电极再流入直流电源
C.在PQ段，产生的和的体积之比为1：2
D.从开始到Q点，装置中产生的气体中有0.1ml氧气
8.某小组采用电渗析法从含和的废水中回收和，装置如图所示。下列说法错误的是( )
A.膜1为阳离子交换膜，膜2为阴离子交换膜
B.a处进入稀氨水，d处流出浓溶液
C.阴极区反应为
D.每放出11.2 L (标准状况)时一定能回收98 g
9.Mg —AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。如图用该水激活电池为电源电解NaCl溶液的实验中，X电极上有无色气体逸出。下列有关分析正确的是( )
A.II为正极，其反应式为
B.水激活电池内由正极向负极迁移
C.每转移1 ml ,U型管中消耗0. 5 ml
D.开始时U型管中Y极附近pH逐渐增大
10.清华大学王晓琳教授首创三室电解法制备LiOH，其工作原理如图所示，下列说法不正确的是( )
A.X电极连接电源正极
B.M为阴离子交换膜
C.Y电极反应为
D.制备2.4gLiOH产生的在标准状况下为1.12L
11. 用惰性电极电解物质的量浓度相同体积比为3：1的溶液和NaCl溶液的混合溶液，不可能发生的反应是( )
A.B.
C.D.
12..下列关于如图所示①、②两个装置的叙述正确的是( )
A.①是原电池，②是电解池
B.电解质溶液pH的变化：①减小，②增大
C.①中阳极的电极反应式为，②中正极的电极反应式为
D.①中H向阴极移动，②中向负极移动
13.用如图所示装置电解硫酸铜和氯化钠的混合溶液，当线路中有1.2ml电子通过时，甲电极增重并有4.48L（已折算成标准状况下的体积，下同）气体生成，乙电极上生成气体7.84L，则原溶液中硫酸铜与氯化钠的物质的量之比为( )
A.2：1B.4：1C.2：3D.4：3
14. 2019年诺贝尔化学奖已授予约翰·班宁斯特·古迪纳夫、斯坦利·惠廷汉姆和吉野彰，三位科学家的获奖理由是为锂电池的发展做出了卓越贡献。下图是我国一项电解制备金属锂的新方法发明专利装置图。下列说法不正确的是（ ）
A.电极B的电势比电极C高
B.理论上该装置不需要补充电解质LiCl
C.电极B中氯离子和碳酸根离子放电
D.A区避免熔融碳酸锂对设备的腐蚀且减少了环境污染
15.为增强铝的耐腐蚀性，现以铅酸蓄电池为外电源（左池），以Al作阳极、Pb作阴极，电解稀硫酸（右池），使铝表面的氧化膜增厚。反应原理如下：
原电池：；
电解池：。
关闭K，电解过程中，以下判断正确的是( )
A.两池中均移向Pb电极
B.左池每消耗3 ml Pb，右池生成2 ml
C.左池Pb电极质量增加，右池Pb电极质量不变
D.左池正极反应：
二、非选择题
16. 由于极易被氧化，所以实验室很难直接用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的沉淀。若用如图所示实验装置则可制得纯净的沉淀，两极材料分别为石墨和铁。
（1）a电极材料为_________________，该电极的电极反应式为_________________。
（2）若白色沉淀在电极周围生成，则电解液d是_________________（填序号，下同）；若白色沉淀在两极之间的溶液中生成，则电解液d是_________________。
A.纯水B.NaCl溶液C.NaOH溶液D.溶液
（3）液体c为苯，其作用是_________________。
（4）要想尽早在两极之间的溶液中看到白色沉淀，可以采取的措施是__________（填序号）。
A.改用稀硫酸作电解液 B.适当增大电源电压 C.适当降低电解液温度
17.金属铜不溶于稀硫酸，可溶于铁盐溶液生成铜盐与亚铁盐。现将一定量的铜片加入到稀硫酸和硫酸铁溶液组成的100mL混合溶液中，铜片完全溶解。
（1）写出铜溶于上述混合溶液的离子方程式：________________________。
（2）若在如图1所示的装置中发生了（1）中的反应，则X电极是________________________（填“正极”或“负极”），电极反应式是________________________。
（3）铜片完全溶解时，所得溶液中、、的浓度均为（假设溶液体积不变），现用电解方法回收铜，装置如图2所示。
①电解开始阶段，阳极的电极反应式为________________________，阴极的电极反应式为________________________。
②判断溶液中的已完全析出的现象是________________________。当恰好完全析出时，转移电子的物质的量为________________________。
18. 为了探究原电池和电解池的工作原理，某研究性学习小组分别用如图所示的装置进行实验，回答下列问题。
Ⅰ.用甲装置进行第一组实验：
（1）在保证电极反应不变的情况下，下列材料不能代替左侧Cu电极的是___________（填序号）。
A.石墨B.镁C.银D.铂
（2）实验过程中，___________（填“从左向右”“从右向左”或“不”）移动；滤纸上能观察到的现象有___________。
Ⅱ.该小组同学用乙装置进行第二组实验时发现，两极均有气体产生，且Y极溶液逐渐变成紫红色，停止实验后观察到铁电极明显变细，电解液仍然澄清。查阅资料知，高铁酸根离子在溶液中呈紫红色。请根据实验现象及所查信息，填写下列空白：
（3）电解过程中，X极溶液的pH___________（填“增大”“减小”或“不变”）。
（4）电解过程中，Y极发生的电极反应为和___________。
（5）已知和Zn可以构成碱性电池，其中在电池中作正极材料，电池总反应为，则该电池正极的电极反应为___________。
答案以及解析
1.答案：C
解析：判断某装置是否为电解池，要以构成电解池的三个基本条件为标准：①有与直流电源相连的两个电极；②有电解质溶液或熔融态电解质；③能形成闭合回路。
2.答案：C
解析：Ag与盐酸不反应，所以要使反应能进行，应该设计成电解池，Ag失电子发生氧化反应，Ag作阳极，氢离子得电子发生还原反应，电解质溶液中氢离子放电，则符合条件的是C。
3.答案：D
解析：依据放电顺序阴极先放电的是，故阴极开始析出的是Cu，A错误；阳极先放电的是，故阳极开始产生的是，B错误；开始时阴极反应为，，当电路中通过电子的物质的量达到0.2 ml时，放电完毕，阴极放电离子变为，C错误；阴离子先放电，然后是放电，在水溶液中不参与电极反应，D正确。
4.答案：C
解析：A极处加入，产生，硫元素化合价降低，发生还原反应，则A极为电解池阴极，B极为电解池阳极，A错误；B极区吸收5 ml，生成，硫元素化合价升高2价，转移电子5 ml×2=10 ml，根据得失电子守恒，则阴极也转移10 ml电子，，则A极区生成5 ml，B错误；B极区电解液为稀硫酸，电解过程中转化为，则电解一段时间后硫酸浓度增大，C正确；A极处加入，产生，电解过程中硫元素化合价降低，则A极的电极反应为，D错误。
5.答案：A
解析：当K闭合时，形成闭合电路，乙中Zn–Cu形成的原电池比甲中Fe–C形成的原电池产生的电压大，甲为电解池，乙为原电池，A错误；当K断开时，乙不能构成原电池，锌片和稀硫酸发生化学反应而溶解，有氢气产生，B正确；当K闭合后，乙为原电池，甲、丙、丁为电解池，③为负极，④为正极，故整个电路中电子的流动方向为③→②，①→⑧，⑦→⑥，⑤→④，C正确；当K闭合后，甲中有NaOH生成，溶液pH增大，乙中消耗，溶液pH增大，丙装置相当于在银上镀铜，溶液pH不变，D正确。
6.答案：D
解析：由原理示意图可知，硝酸根离子转化为氮气，发生还原反应，右侧电极为电解池的阴极，则B极为电池的负极、A极为电池的正极，铅酸蓄电池的负极材料为Pb，正极材料为，A项正确。铅酸蓄电池在工作时负极上铅失去电子转化为硫酸铅附着在电极上，电极质量增加，B项正确。电解池中阴极的电极反应式为，阳极的电极反应式为，若电解过程中转移2ml电子，则左侧池中产生氧气0.5ml，同时有2ml氢离子经过质子交换膜到达右侧溶液中，右侧池中产生氮气0.2ml，因此左侧电解液的质量减少18g，右侧电解液的质量减少3.6g，两侧电解液的质量变化差为14.4g，故C项正确，D项不正确。
7.答案：D
解析：根据电子的流向可知，a为电解池的阴极、b为电解池的阳极。b电极上无红色物质析出，但一直有氧气产生，A项错误。电子仅在外电路中移动，溶液中为阴、阳离子的定向移动，B项错误。由图象和反应过程可知，刚开始为电解溶液的过程，仅有氧气生成，PQ段为电解的过程，则a电极上生成氢气，b电极上生成氧气，且二者的体积之比为2：1，C项错误。在电解过程中，每转移4ml电子，有1ml生成，由图象可知，从开始到Q点转移的电子为0.4ml，故有0.1ml生成，D项正确。
8.答案：D
解析：由题图可知，左室对应的电极为阴极，阴极反应式为，右室对应的电极为阳极，阳极反应式为。废水中存在的主要离子有、、。在电解过程中，向左室迁移结合生成、、，向右室迁移，结合生成，膜1为阳离子交换膜，膜2为阴离子交换膜，A项正确；为了增强溶液的导电性，在a处充入稀氨水，在C处充入稀磷酸，b处流出浓氨水，d处流出浓磷酸溶液，B项正确；阴极区发生的反应有： (阴极反应式)，，总反应式为: ，C 项正确；根据阴极区反应式知，，转移电子，阳极区反应式为 ，，根据电子守恒，回收的质量不为98 g，D项 错误。
9.答案：B
解析：X电极上有无色气体逸出，该气体为氢气， 故I为电源负极，II为正极，其反应式为，A错误；水激活电池内由正极向负极迁移，B正确；根据，每转移1 ，U型管中消耗 1 ml，C:错误；开始时U型管中Y极附近产生氯气，pH不变，D错误。
10.答案：C
解析：由题图可知右室获得LiOH，应是水放电生成氢气与氢氧根离子，发生还原反应，则Y为阴极、X为阳极，X电极与电源正极相连，A正确：X为阳极，电极反应为，硫酸根离子通过M移向左室，M为阴离子交换膜，B正确；Y为阴极，水放电生成氢气与氢氧根离子，电极反应为，C错误；制备2.4gLiOH，，阴极电极反应为，则，标准状况下氢气体积为，D正确。
11. 答案：C
解析：由得，由于阴离子放电的先后顺序为、、，阳离子放电的先后顺序为、、，故该电解过程分为三个阶段。第一阶段，电解溶液：。第二个阶段，电解溶液：。第三个阶段，电解和溶液：。
12.答案：B
解析：①中有外加电源，为电解池，②为原电池，故A项错误；①中电解的是水，硫酸浓度增大，pH减小，②中电池总反应为，硫酸浓度减小，pH增大，故B项正确；①中阳极的电极反应式为，②中正极的电极反应式为，故C项错误；②中向正极移动，故D项错误。
13.答案：A
解析：该电解池阴极的电极反应式为①、②，阳极的电极反应式为③、④，甲电极增重，并有4.48L气体生成，则甲电极为阴极，乙电极为阳极，甲电极上生成的氢气为0.2ml，乙电极上生成气体7.84L（氯气和氧气，共0.35ml），反应共转移电子1.2ml，阴极上反应②共得到0.4ml电子，则反应①共得到电子1.2ml-0.4ml=0.8ml，可计算出原溶液中的物质的量为0.4ml；设阳极产生氯气的物质的量为，产生氧气的物质的量为，则，共转移电子1.2ml，则，联立两个方程，解得，，所以溶液中为0.2ml，则原溶液中硫酸铜与氯化钠的物质的量之比为0.4：0.2=2：1，A项正确。
14. 答案：C
解析：A. 电极B产生氯气，为阳极，C极产生锂，为阴极，电极B的电势比电极C高，故A正确；
B. 根据装置图知,电极B产生氯气,C极产生锂,总反应为：，而阳极生成的氯气与碳酸锂反应又生成氯化锂，根据氯原子守恒理论上该装置不需要补充电解质LiCl，故B正确；
C. 根据装置图知,电极B产生氯气,为阳极,反应式为，生成的氯气与碳酸锂反应生成氯化锂、二氧化碳和氧气，只有氯离子放电，故C错误；
D. 根据图示分析，A区生成的氯气与碳酸锂反应生成氯化锂、二氧化碳和氧气，该方法设计的A区能避免熔融碳酸锂对设备的腐蚀和因氯气逸出对环境的污染，故D正确；
15.答案：C
解析：左池是原电池，其中Pb是负极失去电子，是正极，溶液中的向正极移动，即向极移动；右池是电解池，其中Al是阳极，Pb是阴极，电解质溶液是稀硫酸，溶液中的向阴极移动，即向Pb极移动，A错误。每消耗3 ml Pb，即转移6 ml电子，2Al~ ~6 ml电子，根据得失电子守恒可知，生成1 ml，B错误。原电池中铅作负极，负极上铅失电子和硫酸根离子反应生成难溶性的硫酸铅，所以质量增加，在电解池中，Pb是阴极，阴极上氢离子得电子生成氢气，所以铅电极质量不变，C正确。原电池正极上二氧化铅得电子生成硫酸铅，电极反应式为，D错误。
16. 答案：（1）Fe
（2）C B
（3）隔绝空气，防止白色沉淀被氧化
（4）B
解析：（1）铁的化合价升高，铁作阳极与电源的正极相连，电极反应为。
（2）若要在电极周围生成白色沉淀，则电解质溶液应该选择氢氧化钠溶液。若在两极之间的溶液中产生白色沉淀，阴极的电极反应应该为，氢氧根离子向阳极移动，亚铁离子向阴极移动，二者在两极之间的溶液中反应生成氢氧化亚铁白色沉淀，因此应选择氯化钠溶液。
（3）氢氧化亚铁不稳定，容易被空气中的氧气氧化，因此苯起到了隔绝空气的作用。
（4）适当增大电压，反应速率加快，同时离子的迁移速率也加快，能尽早看到白色沉淀。
17.答案：（1）
（2）负极
（3）①
②阴极（或铜片）表面开始有气泡生成 0. 06 ml
解析：图1装置为原电池装置，X电极应为铜电极，作负极，Y电极作正极，铜失去电子转化为铜离子，铁离子在Y电极上得到电子转化为亚铁离子。图2装置为电解池装置，若回收铜，铜离子应该在铜电极上得到电子发生还原反应，则铜片作阴极，石墨作阳极，故在阳极上水失去电子发生氧化反应生成氧气，在阴极上铁离子先放电，得到电子被还原成亚铁离子，而后铜离子放电，得到电子转化为铜单质附着在铜片上。若铜离子反应完全，则在铜片上得到电子生成氢气。当恰好完全析出时，铁离子完全转化为亚铁离子，该过程转移的电子为0.02ml，铜离子完全转化为铜单质，该过程转移的电子为0.04ml，共转移电子0.06ml。
18. 答案：Ⅰ.（1）B
（2）从右向左 滤纸上有蓝色沉淀产生（答出“蓝色沉淀”或“蓝色斑点”即可）
Ⅱ.（3）增大
（4）
（5）
解析： Ⅰ.（1）甲装置中左侧为原电池装置，锌作负极，铜作正极，由于需保证电极反应不变，故正极材料的活泼性不能大于Zn，因此不能用镁代替铜。
（2）硫酸根离子向负极移动，移动方向为从右向左。M极作阳极，失去电子有铜离子生成，铜离子结合氢氧根离子生成氢氧化铜沉淀。
Ⅱ.（3）X极作阴极，得到电子生成氨气和氢氧根离子，故X极溶液的pH逐渐增大。
（4）由题意可知，铁作阳极，铁失去电子生成。
（5）碱性电池中锌作负极，失去电子，在正极得到电子转化为氧化铁。
1.如下图所示装置中，属于电解池的是( )
A. B. C. D.
2.某同学为了使反应能进行，设计了下列四个实验，如图所示，你认为可行的方案是( )
A. B. C.D.
3.现用铂电极电解1 L浓度均为0.1 的HCl、的混合溶液，装置如图所示，下列说法正确的是( )
A.电解开始时阴极有放出
B.电解开始时阳极上发生：
C.当电路中通过的电子的物质的量超过0.1 ml时，此时阴极放电的离子发生变化
D.整个电解过程中，不参与电极反应
4.工业上可利用如图所示电解装置吸收和转化（A、B均为惰性电极），下列说法正确的是( )
A.B极为电解池的阴极
B.B极区吸收5 ml，则A极区生成25 ml
C.B极区电解液为稀硫酸，电解一段时间后硫酸浓度增大
D.A极的电极反应为
5.假设图中原电池产生的电压、电流强度均能满足电解、电镀要求，即为理想化。①~⑧为各装置中的电极编号。下列说法错误的是( )
A.当K闭合时，甲装置发生吸氧腐蚀，在电路中作电源
B.当K断开时，乙装置锌片溶解，有氢气产生
C.当K闭合后，整个电路中电子的流动方向为③→②，①→⑧，⑦→⑥，⑤→④
D.当K闭合后，甲、乙装置中溶液pH变大，丙装置中溶液pH不变
6.电化学降解的原理如图所示。下列说法不正确的是( )
A.铅酸蓄电池的A极为正极，电极材料为
B.铅酸蓄电池在工作过程中负极质量增加
C.该电解池阴极的电极反应式为
D.若电解过程中转移2ml电子，则质子交换膜两侧电解液的质量变化差()为10.4g
7.电解一定量的硫酸铜溶液的实验装置如图①所示，电解的实验数据如图②所示，横轴表示电解过程中转移电子的物质的量，纵轴表示电解过程中产生气体的总体积（标准状况）。则下列说法正确的是( )
A.开始时b电极上有红色物质析出，而后有气泡产生
B.a电极上的电子经溶液流向b电极再流入直流电源
C.在PQ段，产生的和的体积之比为1：2
D.从开始到Q点，装置中产生的气体中有0.1ml氧气
8.某小组采用电渗析法从含和的废水中回收和，装置如图所示。下列说法错误的是( )
A.膜1为阳离子交换膜，膜2为阴离子交换膜
B.a处进入稀氨水，d处流出浓溶液
C.阴极区反应为
D.每放出11.2 L (标准状况)时一定能回收98 g
9.Mg —AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。如图用该水激活电池为电源电解NaCl溶液的实验中，X电极上有无色气体逸出。下列有关分析正确的是( )
A.II为正极，其反应式为
B.水激活电池内由正极向负极迁移
C.每转移1 ml ,U型管中消耗0. 5 ml
D.开始时U型管中Y极附近pH逐渐增大
10.清华大学王晓琳教授首创三室电解法制备LiOH，其工作原理如图所示，下列说法不正确的是( )
A.X电极连接电源正极
B.M为阴离子交换膜
C.Y电极反应为
D.制备2.4gLiOH产生的在标准状况下为1.12L
11. 用惰性电极电解物质的量浓度相同体积比为3：1的溶液和NaCl溶液的混合溶液，不可能发生的反应是( )
A.B.
C.D.
12..下列关于如图所示①、②两个装置的叙述正确的是( )
A.①是原电池，②是电解池
B.电解质溶液pH的变化：①减小，②增大
C.①中阳极的电极反应式为，②中正极的电极反应式为
D.①中H向阴极移动，②中向负极移动
13.用如图所示装置电解硫酸铜和氯化钠的混合溶液，当线路中有1.2ml电子通过时，甲电极增重并有4.48L（已折算成标准状况下的体积，下同）气体生成，乙电极上生成气体7.84L，则原溶液中硫酸铜与氯化钠的物质的量之比为( )
A.2：1B.4：1C.2：3D.4：3
14. 2019年诺贝尔化学奖已授予约翰·班宁斯特·古迪纳夫、斯坦利·惠廷汉姆和吉野彰，三位科学家的获奖理由是为锂电池的发展做出了卓越贡献。下图是我国一项电解制备金属锂的新方法发明专利装置图。下列说法不正确的是（ ）
A.电极B的电势比电极C高
B.理论上该装置不需要补充电解质LiCl
C.电极B中氯离子和碳酸根离子放电
D.A区避免熔融碳酸锂对设备的腐蚀且减少了环境污染
15.为增强铝的耐腐蚀性，现以铅酸蓄电池为外电源（左池），以Al作阳极、Pb作阴极，电解稀硫酸（右池），使铝表面的氧化膜增厚。反应原理如下：
原电池：；
电解池：。
关闭K，电解过程中，以下判断正确的是( )
A.两池中均移向Pb电极
B.左池每消耗3 ml Pb，右池生成2 ml
C.左池Pb电极质量增加，右池Pb电极质量不变
D.左池正极反应：
二、非选择题
16. 由于极易被氧化，所以实验室很难直接用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的沉淀。若用如图所示实验装置则可制得纯净的沉淀，两极材料分别为石墨和铁。
（1）a电极材料为_________________，该电极的电极反应式为_________________。
（2）若白色沉淀在电极周围生成，则电解液d是_________________（填序号，下同）；若白色沉淀在两极之间的溶液中生成，则电解液d是_________________。
A.纯水B.NaCl溶液C.NaOH溶液D.溶液
（3）液体c为苯，其作用是_________________。
（4）要想尽早在两极之间的溶液中看到白色沉淀，可以采取的措施是__________（填序号）。
A.改用稀硫酸作电解液 B.适当增大电源电压 C.适当降低电解液温度
17.金属铜不溶于稀硫酸，可溶于铁盐溶液生成铜盐与亚铁盐。现将一定量的铜片加入到稀硫酸和硫酸铁溶液组成的100mL混合溶液中，铜片完全溶解。
（1）写出铜溶于上述混合溶液的离子方程式：________________________。
（2）若在如图1所示的装置中发生了（1）中的反应，则X电极是________________________（填“正极”或“负极”），电极反应式是________________________。
（3）铜片完全溶解时，所得溶液中、、的浓度均为（假设溶液体积不变），现用电解方法回收铜，装置如图2所示。
①电解开始阶段，阳极的电极反应式为________________________，阴极的电极反应式为________________________。
②判断溶液中的已完全析出的现象是________________________。当恰好完全析出时，转移电子的物质的量为________________________。
18. 为了探究原电池和电解池的工作原理，某研究性学习小组分别用如图所示的装置进行实验，回答下列问题。
Ⅰ.用甲装置进行第一组实验：
（1）在保证电极反应不变的情况下，下列材料不能代替左侧Cu电极的是___________（填序号）。
A.石墨B.镁C.银D.铂
（2）实验过程中，___________（填“从左向右”“从右向左”或“不”）移动；滤纸上能观察到的现象有___________。
Ⅱ.该小组同学用乙装置进行第二组实验时发现，两极均有气体产生，且Y极溶液逐渐变成紫红色，停止实验后观察到铁电极明显变细，电解液仍然澄清。查阅资料知，高铁酸根离子在溶液中呈紫红色。请根据实验现象及所查信息，填写下列空白：
（3）电解过程中，X极溶液的pH___________（填“增大”“减小”或“不变”）。
（4）电解过程中，Y极发生的电极反应为和___________。
（5）已知和Zn可以构成碱性电池，其中在电池中作正极材料，电池总反应为，则该电池正极的电极反应为___________。
答案以及解析
1.答案：C
解析：判断某装置是否为电解池，要以构成电解池的三个基本条件为标准：①有与直流电源相连的两个电极；②有电解质溶液或熔融态电解质；③能形成闭合回路。
2.答案：C
解析：Ag与盐酸不反应，所以要使反应能进行，应该设计成电解池，Ag失电子发生氧化反应，Ag作阳极，氢离子得电子发生还原反应，电解质溶液中氢离子放电，则符合条件的是C。
3.答案：D
解析：依据放电顺序阴极先放电的是，故阴极开始析出的是Cu，A错误；阳极先放电的是，故阳极开始产生的是，B错误；开始时阴极反应为，，当电路中通过电子的物质的量达到0.2 ml时，放电完毕，阴极放电离子变为，C错误；阴离子先放电，然后是放电，在水溶液中不参与电极反应，D正确。
4.答案：C
解析：A极处加入，产生，硫元素化合价降低，发生还原反应，则A极为电解池阴极，B极为电解池阳极，A错误；B极区吸收5 ml，生成，硫元素化合价升高2价，转移电子5 ml×2=10 ml，根据得失电子守恒，则阴极也转移10 ml电子，，则A极区生成5 ml，B错误；B极区电解液为稀硫酸，电解过程中转化为，则电解一段时间后硫酸浓度增大，C正确；A极处加入，产生，电解过程中硫元素化合价降低，则A极的电极反应为，D错误。
5.答案：A
解析：当K闭合时，形成闭合电路，乙中Zn–Cu形成的原电池比甲中Fe–C形成的原电池产生的电压大，甲为电解池，乙为原电池，A错误；当K断开时，乙不能构成原电池，锌片和稀硫酸发生化学反应而溶解，有氢气产生，B正确；当K闭合后，乙为原电池，甲、丙、丁为电解池，③为负极，④为正极，故整个电路中电子的流动方向为③→②，①→⑧，⑦→⑥，⑤→④，C正确；当K闭合后，甲中有NaOH生成，溶液pH增大，乙中消耗，溶液pH增大，丙装置相当于在银上镀铜，溶液pH不变，D正确。
6.答案：D
解析：由原理示意图可知，硝酸根离子转化为氮气，发生还原反应，右侧电极为电解池的阴极，则B极为电池的负极、A极为电池的正极，铅酸蓄电池的负极材料为Pb，正极材料为，A项正确。铅酸蓄电池在工作时负极上铅失去电子转化为硫酸铅附着在电极上，电极质量增加，B项正确。电解池中阴极的电极反应式为，阳极的电极反应式为，若电解过程中转移2ml电子，则左侧池中产生氧气0.5ml，同时有2ml氢离子经过质子交换膜到达右侧溶液中，右侧池中产生氮气0.2ml，因此左侧电解液的质量减少18g，右侧电解液的质量减少3.6g，两侧电解液的质量变化差为14.4g，故C项正确，D项不正确。
7.答案：D
解析：根据电子的流向可知，a为电解池的阴极、b为电解池的阳极。b电极上无红色物质析出，但一直有氧气产生，A项错误。电子仅在外电路中移动，溶液中为阴、阳离子的定向移动，B项错误。由图象和反应过程可知，刚开始为电解溶液的过程，仅有氧气生成，PQ段为电解的过程，则a电极上生成氢气，b电极上生成氧气，且二者的体积之比为2：1，C项错误。在电解过程中，每转移4ml电子，有1ml生成，由图象可知，从开始到Q点转移的电子为0.4ml，故有0.1ml生成，D项正确。
8.答案：D
解析：由题图可知，左室对应的电极为阴极，阴极反应式为，右室对应的电极为阳极，阳极反应式为。废水中存在的主要离子有、、。在电解过程中，向左室迁移结合生成、、，向右室迁移，结合生成，膜1为阳离子交换膜，膜2为阴离子交换膜，A项正确；为了增强溶液的导电性，在a处充入稀氨水，在C处充入稀磷酸，b处流出浓氨水，d处流出浓磷酸溶液，B项正确；阴极区发生的反应有： (阴极反应式)，，总反应式为: ，C 项正确；根据阴极区反应式知，，转移电子，阳极区反应式为 ，，根据电子守恒，回收的质量不为98 g，D项 错误。
9.答案：B
解析：X电极上有无色气体逸出，该气体为氢气， 故I为电源负极，II为正极，其反应式为，A错误；水激活电池内由正极向负极迁移，B正确；根据，每转移1 ，U型管中消耗 1 ml，C:错误；开始时U型管中Y极附近产生氯气，pH不变，D错误。
10.答案：C
解析：由题图可知右室获得LiOH，应是水放电生成氢气与氢氧根离子，发生还原反应，则Y为阴极、X为阳极，X电极与电源正极相连，A正确：X为阳极，电极反应为，硫酸根离子通过M移向左室，M为阴离子交换膜，B正确；Y为阴极，水放电生成氢气与氢氧根离子，电极反应为，C错误；制备2.4gLiOH，，阴极电极反应为，则，标准状况下氢气体积为，D正确。
11. 答案：C
解析：由得，由于阴离子放电的先后顺序为、、，阳离子放电的先后顺序为、、，故该电解过程分为三个阶段。第一阶段，电解溶液：。第二个阶段，电解溶液：。第三个阶段，电解和溶液：。
12.答案：B
解析：①中有外加电源，为电解池，②为原电池，故A项错误；①中电解的是水，硫酸浓度增大，pH减小，②中电池总反应为，硫酸浓度减小，pH增大，故B项正确；①中阳极的电极反应式为，②中正极的电极反应式为，故C项错误；②中向正极移动，故D项错误。
13.答案：A
解析：该电解池阴极的电极反应式为①、②，阳极的电极反应式为③、④，甲电极增重，并有4.48L气体生成，则甲电极为阴极，乙电极为阳极，甲电极上生成的氢气为0.2ml，乙电极上生成气体7.84L（氯气和氧气，共0.35ml），反应共转移电子1.2ml，阴极上反应②共得到0.4ml电子，则反应①共得到电子1.2ml-0.4ml=0.8ml，可计算出原溶液中的物质的量为0.4ml；设阳极产生氯气的物质的量为，产生氧气的物质的量为，则，共转移电子1.2ml，则，联立两个方程，解得，，所以溶液中为0.2ml，则原溶液中硫酸铜与氯化钠的物质的量之比为0.4：0.2=2：1，A项正确。
14. 答案：C
解析：A. 电极B产生氯气，为阳极，C极产生锂，为阴极，电极B的电势比电极C高，故A正确；
B. 根据装置图知,电极B产生氯气,C极产生锂,总反应为：，而阳极生成的氯气与碳酸锂反应又生成氯化锂，根据氯原子守恒理论上该装置不需要补充电解质LiCl，故B正确；
C. 根据装置图知,电极B产生氯气,为阳极,反应式为，生成的氯气与碳酸锂反应生成氯化锂、二氧化碳和氧气，只有氯离子放电，故C错误；
D. 根据图示分析，A区生成的氯气与碳酸锂反应生成氯化锂、二氧化碳和氧气，该方法设计的A区能避免熔融碳酸锂对设备的腐蚀和因氯气逸出对环境的污染，故D正确；
15.答案：C
解析：左池是原电池，其中Pb是负极失去电子，是正极，溶液中的向正极移动，即向极移动；右池是电解池，其中Al是阳极，Pb是阴极，电解质溶液是稀硫酸，溶液中的向阴极移动，即向Pb极移动，A错误。每消耗3 ml Pb，即转移6 ml电子，2Al~ ~6 ml电子，根据得失电子守恒可知，生成1 ml，B错误。原电池中铅作负极，负极上铅失电子和硫酸根离子反应生成难溶性的硫酸铅，所以质量增加，在电解池中，Pb是阴极，阴极上氢离子得电子生成氢气，所以铅电极质量不变，C正确。原电池正极上二氧化铅得电子生成硫酸铅，电极反应式为，D错误。
16. 答案：（1）Fe
（2）C B
（3）隔绝空气，防止白色沉淀被氧化
（4）B
解析：（1）铁的化合价升高，铁作阳极与电源的正极相连，电极反应为。
（2）若要在电极周围生成白色沉淀，则电解质溶液应该选择氢氧化钠溶液。若在两极之间的溶液中产生白色沉淀，阴极的电极反应应该为，氢氧根离子向阳极移动，亚铁离子向阴极移动，二者在两极之间的溶液中反应生成氢氧化亚铁白色沉淀，因此应选择氯化钠溶液。
（3）氢氧化亚铁不稳定，容易被空气中的氧气氧化，因此苯起到了隔绝空气的作用。
（4）适当增大电压，反应速率加快，同时离子的迁移速率也加快，能尽早看到白色沉淀。
17.答案：（1）
（2）负极
（3）①
②阴极（或铜片）表面开始有气泡生成 0. 06 ml
解析：图1装置为原电池装置，X电极应为铜电极，作负极，Y电极作正极，铜失去电子转化为铜离子，铁离子在Y电极上得到电子转化为亚铁离子。图2装置为电解池装置，若回收铜，铜离子应该在铜电极上得到电子发生还原反应，则铜片作阴极，石墨作阳极，故在阳极上水失去电子发生氧化反应生成氧气，在阴极上铁离子先放电，得到电子被还原成亚铁离子，而后铜离子放电，得到电子转化为铜单质附着在铜片上。若铜离子反应完全，则在铜片上得到电子生成氢气。当恰好完全析出时，铁离子完全转化为亚铁离子，该过程转移的电子为0.02ml，铜离子完全转化为铜单质，该过程转移的电子为0.04ml，共转移电子0.06ml。
18. 答案：Ⅰ.（1）B
（2）从右向左 滤纸上有蓝色沉淀产生（答出“蓝色沉淀”或“蓝色斑点”即可）
Ⅱ.（3）增大
（4）
（5）
解析： Ⅰ.（1）甲装置中左侧为原电池装置，锌作负极，铜作正极，由于需保证电极反应不变，故正极材料的活泼性不能大于Zn，因此不能用镁代替铜。
（2）硫酸根离子向负极移动，移动方向为从右向左。M极作阳极，失去电子有铜离子生成，铜离子结合氢氧根离子生成氢氧化铜沉淀。
Ⅱ.（3）X极作阴极，得到电子生成氨气和氢氧根离子，故X极溶液的pH逐渐增大。
（4）由题意可知，铁作阳极，铁失去电子生成。
（5）碱性电池中锌作负极，失去电子，在正极得到电子转化为氧化铁。
相关试卷
人教版 (2019)选择性必修1第二节 电解池精品练习题： 这是一份人教版 (2019)选择性必修1第二节 电解池精品练习题，共15页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
化学选择性必修1第四章 化学反应与电能第一节 原电池优秀课堂检测： 这是一份化学选择性必修1第四章 化学反应与电能第一节 原电池优秀课堂检测，共13页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 电解池课后练习题： 这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 电解池课后练习题，文件包含421电解原理练习解析版docx、421电解原理练习原卷版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共12页， 欢迎下载使用。
