（人教版選修4）第三節(jié)《電解池》過關訓練試題（時間：45分鐘滿分：100分）一、單項選擇題：每小題4分，共48分。1．用惰性電極實現電解，下列說法正確的是(D)A．電解稀硫酸溶液，實質上是電解水，故溶液pH不變B．電解稀氫氧化鈉溶液，要消耗OH－，故溶液pH減小C．電解硫酸鈉溶液，在陰極上和陽極上析出產物的物質的量之比為1∶2D．電解氯化銅溶液，在陰極上和陽極上析出產物的物質的量之比為1∶1解析：電解稀H2SO4，實質上是電解水，硫酸的物質的量不變，但溶液體積減小，濃度增大，故溶液pH減小，A不正確。電解稀NaOH溶液，陽極消耗OH－，陰極消耗H＋，實質也是電解水，NaOH溶液濃度增大，故溶液的pH增大，B不正確。電解Na2SO4溶液時，在陽極發(fā)生反應：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，在陰極發(fā)生反應：2H＋＋2e－=H2↑，由于兩電極通過電量相等，故析出H2與O2的物質的量之比為2∶1，C不正確。電解CuCl2溶液時，陰極反應為Cu2＋＋2e－=Cu，陽極反應為2Cl－－2e－=Cl2↑，兩極通過電量相等時，Cu和Cl2的物質的量之比為1∶1，D正確。2．在盛有飽和Na2CO3溶液的燒杯中插入惰性電極進行電解，若溫度始終不變，則通電一段時間后，下列說法中不正確的是(B)A．溶液的pH不變B．溶液中Na2CO3的物質的量不變C．Na2CO3溶液的濃度不變，水解程度不變D．溶液中水分子數與COeq\o\al(2－,3)的比值將不變解析：用惰性電極電解飽和Na2CO3溶液時，其電解實質是水的電解，若溫度始終不變，溶液仍然維持飽和，溶液中溶質的物質的量濃度、質量分數、溶液的pH均不變，但溶質、溶劑的質量減少，所以選項A、C、D說法正確，選項B說法錯誤。3．用指定材料作陽極和陰極來電解一定濃度的溶液甲，然后加入物質乙能使溶液恢復到原來的濃度，則適當的組合是(D)陽極陰極溶液甲物質乙APtPtNaOHNaOH固體BPtPtCuSO4Cu(OH)2固體CCFeNaCl鹽酸DPtPtH2SO4H2O解析：A中可加入水，B中可加入CuO或CuCO3固體，C中可通入HCl氣體。4.右圖中，兩電極上發(fā)生的電極反應為：a極：Cu2＋＋2e－=Cu；b極：Fe－2e－=Fe2＋。下列說法不正確的是(B)A．裝置中電解質溶液一定含有Cu2＋B．該裝置一定是化學能轉化為電能C．a、b可能是同種電極材料D．a極上一定發(fā)生還原反應解析：該裝置既可構成原電池，也可構成電解池。當構成原電池時，a極材料是活動性比鐵差的金屬或石墨，b極為鐵，電解質溶液含Cu2＋；當構成電解池時，a極作陰極，b極作陽極且必須是鐵電極，電解液中含Cu2＋。5．電解Na2SO4溶液聯(lián)合生產硫酸和燒堿溶液的裝置如下圖所示，其中陰極和陽極均為惰性電極。測得同溫同壓下，氣體甲與氣體乙的體積比約為12，以下說法正確的是(B)A．a極與電源的負極相連B．產物丙為硫酸C．離子交換膜d為陰離子交換膜D．a電極反應式：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－6．根據金屬活動性順序表，Cu不能發(fā)生：Cu＋2H2O=Cu(OH)2＋H2↑的反應，但選擇恰當的電極材料和電解質溶液進行電解，這個反應就能實現。下列四組電極和電解質溶液中，能實現該反應最為恰當的一組是(B)ABCD陽極石墨棒CuCuCu陰極石墨棒石墨棒FePt電解質溶液CuSO4溶液Na2SO4溶液H2SO4溶液CuSO4溶液解析：分析所給的化學方程式可知Cu為陽極：Cu－2e－=Cu2＋；2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－為陰極反應；C項電解質溶液H2SO4會與生成的Cu(OH)2中和，實際上不會生成Cu(OH)2；D項在Pt上鍍銅，不會生成Cu(OH)2；而B項中Na2SO4溶液起增強導電性作用，可以發(fā)生電解反應Cu＋2H2OCu(OH)2＋H2↑。7．在500mL1.0mol·L－1的CuSO4溶液中，陽極為100gCu片，陰極為100gZn片，通電一段時間后，立即取出電極，測得Zn片質量變?yōu)?06.4g，此時剩余溶液中CuSO4的物質的量濃度為(C)A．0.25mol·L－1B．0.8mol·L－1C．1.0mol·L－1D．1.2mol·L－18.取一張用飽和NaCl溶液浸濕的pH試紙，兩根鉛筆芯作電極，接通直流電源，一段時間后，發(fā)現a電極與試紙接觸處出現一個雙色同心圓，內圓為白色，外圓呈淺紅色。則下列說法錯誤的是(D)A．b電極是陰極B．a電極與電源的正極相連接C．電解過程中，水是氧化劑D．b電極附近溶液的pH變小解析：電解飽和NaCl溶液，陽極生成Cl2，Cl2與水反應生成HClO和HCl，鹽酸具有酸性，可使pH試紙變紅，HClO具有漂白性，又可將紅色漂白，故內圓為白色，外圓為淺紅色，可推出a為陽極，A正確；a為陽極與電源正極相連，B正確；電解過程中，H2O得電子，為氧化劑，C正確；b電極附近有OH－生成，pH增大，D錯。9．將等物質的量K2SO4、NaCl、Ba(NO3)2、AgNO3混合均勻后，置于指定容器中，加入足量的水，經攪拌、靜置、過濾。取濾液，用鉑電極電解該濾液一段時間。則兩個極區(qū)析出的氧化產物與還原產物的質量比約為(C)A．35.5∶108 B．108∶35.5C．8∶1 D．1∶2解析：四種物質混合加水，最后過濾后，得到KNO3和NaNO3的混合溶液，所以陽極產物為O2，陰極產物為H2。10．某溶液中含有兩種溶質NaCl和H2SO4，它們的物質的量之比為3∶1。用石墨作電極電解溶液時，根據電極產物，可明顯分為三個階段。下列敘述不正確的是(D)A．陰極只析出H2B．陽極先極出Cl2，后析出O2C．電解最后階段為電解水D．溶液pH不斷增大，最后為7解析：電解質溶液中，n(Na＋)∶n(Cl－)∶n(H＋)∶n(SOeq\o\al(2－,4))＝3∶3∶2∶1。開始電解產生H2和Cl2，隨著產生H2和Cl2的同時生成的OH－中和H2SO4，且OH－過量，最后是電解水，因而最后溶液的pH>7，陰極只放出H2。三個階段分別相當于電解HCl→NaCl→H2O。11．某興趣小組設計如圖微型實驗裝置。實驗時，先斷開K2，閉合K1，兩極均有氣泡產生；一段時間后，斷開K1，閉合K2，發(fā)現電流表A指針偏轉。下列有關描述正確的是(D)A．斷開K2，閉合K1時，總反應的離子方程式為2H＋＋2Cl－eq\o(=,\s\up7(電解))Cl2↑＋H2↑B．斷開K2，閉合K1時，石墨電極附近溶液變紅C．斷開K1，閉合K2時，銅電極上的電極反應式為Cl2＋2e－=2Cl－D．斷開K1，閉合K2時，石墨電極作正極解析：A項，斷開K2，閉合K1時，為電解池裝置，總反應離子方程式為2H2O＋2Cl－eq\o(=,\s\up7(電解))2OH－＋H2↑＋Cl2↑，錯誤；B項，由“斷開K2，閉合K1，兩極均有氣泡產生”知，石墨為電解池的陽極，Cu為電解池的陰極，故在Cu電極附近溶液變紅，錯誤；斷開K1，閉合K2時，為原電池裝置，則Cu電極為原電池的負極，發(fā)生失去電子的氧化反應，石墨電極為原電池的正極，故C項錯誤，D項正確。A．b為負極，d為陽極B．一段時間后，a和d電極附近溶液變紅C．b電極電極反應式為：2Cl－－2e－=Cl2↑D．當電解一段時間，B中出現大量白色沉淀時，停止實驗，再將A中溶液倒入B中混合，充分振蕩，沉淀全部消失解析：右端裝置為原電池，左端裝置為電解池。在右端裝置中，通入O2的電極為電池的正極，其電極反應為：O2＋4e－＋2H2O=4OH－，所以在d電極附近，一段時間后出現紅色，Al為原電池的負極，Al失去電子生成Al3＋，Al3＋與溶液中的OH－反應生成白色Al(OH)3沉淀，電池總反應為：4Al＋3O2＋6H2O=4Al(OH)3↓，a與電池的正極相連，故a為電解池的陽極，b與電池負極相連，故b為電解池的陰極，電解飽和NaCl溶液時，溶液中的Cl－在a極放電生成Cl2，溶液中的H＋在b極放電生成H2、NaOH，根據得失電子守恒，A中產生的NaOH與B中Al3＋結合的OH－物質的量相等，所以電解一段時間后，將A、B混合并充分振蕩，Al(OH)3與NaOH反應而溶解。綜合上述知選項D正確。二、非選擇題：本題包括4小題，共52分13.(每空2分，共12分)25℃時，用石墨電極電解2.0L0.5mol·L－1CuSO4溶液。5min后，在一個石墨電極上有6.4gCu生成。試回答下列問題：(1)發(fā)生氧化反應的是________極，電極反應為__________________________________。(2)若電解后溶液的體積不變，則電解后溶液的pH為________。(3)若將溶液恢復到與電解前一樣，則需加入________mol的________。(4)若用等質量的兩塊銅片代替石墨作電極，電解后兩銅片的質量相差________g，電解液的pH________(填“變小”、“變大”或“不變”)。解析：(1)n(CuSO4)＝2.0L×0.5mol·L－1＝1.0mol，而在陰極析出的Cu的物質的量為eq\f(6.4g,64g·mol－1)＝0.1mol，故CuSO4未完全電解，陽極發(fā)生氧化反應，電極反應為4OH－－4e－=2H2O＋O2↑。(2)總反應：2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up17(電解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4222120.1mol0.1mol0.1mol0.05mol0.1mol所以電解后c(H＋)＝eq\f(0.1mol×2,2.0L)＝0.1mol·L－1。(3)電解后生成的0.1molCu和0.05molO2脫離該體系，即相當于0.1molCuO，因此若將溶液復原，則應加入0.1molCuO。(4)此時為電鍍池，陽極反應為Cu－2e－=Cu2＋，陰極反應為Cu2＋＋2e－=Cu，因此若陰極上析出6.4g銅，則陽極溶解6.4g銅，電解后兩銅片質量差為6.4g＋6.4g＝12.8g，而電解液的pH不變。答案：(1)陽4OH－－4e－=2H2O＋O2↑(2)1(3)0.1CuO(4)12.8不變故pH＝－lg0.1＝1。14．（14分）某學生試圖用電解法根據電極上析出物質的質量來驗證阿伏加德羅常數數值，其實驗方案的要點為：①用直流電電解氯化銅溶液，所用儀器如下圖所示。②在電流強度為IA。通電時間為ts后，精確測得電極上析出銅的質量為mg。試回答：(1)連接這些儀器的正確順序為(用圖中標注儀器接線柱的英文字母表示。下同)E接________，C接________，________接F。（2分）實驗線路中的電流方向______→________→________→C→________→________。（2分，下同）(2)寫出B電極上發(fā)生反應的離子方程式：________________________________；G試管中淀粉KI溶液變化的現象為__________________________，相應的離子方程式是__________________________。(3)為精確測定電極上析出的銅的質量，所必需的實驗步驟的先后順序應是________。(選填下列操作步驟的編號)①稱量電解前電極質量②刮下電解后電極上的銅并清洗③用蒸餾水清洗電解后的電極④低溫烘干電極后稱量⑤低溫烘干刮下的銅后稱量⑥再次低溫烘干后稱量至恒重(4)已知電子的電量為1.6×10－19C。試列出阿伏加德羅常數的計算公式：NA＝__________________。解析：(1)G為Cl2的吸收裝置，所以B為陽極，A為陰極，則儀器的連接順序為E接D，C接A，B接F。實驗線路中的電流方向與電子流向正好相反，為F→B→A→C→D→E。(2)B電極產生Cl2，電極反應的離子方程式為2Cl－－2e－=Cl2↑，它使淀粉KI溶液變藍，離子方程式為Cl2＋2I－=2Cl－＋I2。(3)測定電極上析出的Cu的質量的先后順序應為①③④⑥，而無須刮下電極上析出的銅再稱量。另外，之所以烘干稱量兩次的原因在于減少稱量誤差。(4)由電量守恒得：Q＝It＝eq\f(mg,64g·mol－1)×2×NA×1.60×10－19NA＝eq\f(64,m)×eq\f(It,2×1.6×10－19)答案：(1)DABFBADE(2)2Cl－－2e－=Cl2↑變藍色Cl2＋2I－=2Cl－＋I2(3)①③④⑥(4)eq\f(64,m)×eq\f(It,2×1.6×10－19)15．（12分）氫氧化鈉是一種用途十分廣泛的重要化工原料。工業(yè)上主要通過電解氯化鈉飽和溶液的方法獲得氫氧化鈉，我國的氯堿工業(yè)大多采用離子交換膜電解槽。(1)寫出電解飽和氯化鈉溶液時的電極反應和總的離子反應方程式：陽極：____________；陰極：____________；總反應式：__________________________________。(2)離子交換膜電解槽一般采用金屬鈦作陽極，其原因是____________________________。陰極一般用碳鋼網制成。陽離子交換膜把電解槽隔成陰極室和陽極室，其作用是________________。(3)為使電解氯化鈉的速度加快，下列措施可行的是()A．增大陰極碳鋼網面積B．提高飽和氯化鈉溶液的溫度C．加大陰極與陽極間的距離D．提高電解時的電源電壓答案：(1)2Cl－－2e－=Cl2↑2H＋＋2e－=H2↑2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑(2)陽極產生的Cl2不易腐蝕金屬鈦；既能防止陰極產生的H2和陽極產生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2