高中化學(xué)人教版化學(xué)反應(yīng)原理第四章電化學(xué)基礎(chǔ) 第4章第3節(jié)

第四章第三節(jié)基礎(chǔ)鞏固1．如圖所示的裝置能夠組成電解池的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號68732738)(D)解析：電解池要有外接電源，形成閉合回路。2．用石墨作電極，電解1mol/L下列物質(zhì)的溶液，溶液的pH保持不變的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號68732739)(C)A．HCl B．NaOHC．Na2SO4 D．NaCl解析：由陰、陽離子的放電順序知，電解HCl溶液實質(zhì)是電解HCl，使pH增大，電解NaOH、Na2SO4溶液的實質(zhì)是電解水；電解質(zhì)溶液的濃度增大，故NaOH溶液pH增大，但Na2SO4溶液的pH不變，電解NaCl生成NaOH，使溶液pH增大。3．如圖X為電源，Y為浸透飽和食鹽水和酚酞試液的濾紙，濾紙中央滴有一滴KMnO4溶液，通電后Y中央的紫紅色色斑向d端擴散。下列判斷正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號68732740)(A)A．濾紙上c點附近會變紅色B．Cu電極質(zhì)量減小，Pt電極質(zhì)量增大C．燒杯中溶液的pH增大D．燒杯中SOeq\o\al(2－,4)向Cu電極定向移動解析：由圖可知，該裝置為電解裝置，由通電后Y中央的紫紅色色斑向d端擴散知，d為陽極(MnOeq\o\al(－,4)向陽極移動)，b為電源的正極，a為電源的負極。Y為浸透飽和食鹽水和酚酞試液的濾紙，c點H＋放電，則OH－濃度增大，所以濾紙上c點附近會變紅色，故A項正確；Cu電極上Cu2＋得到電子生成Cu，Pt電極上OH－失去電子，故Cu電極質(zhì)量增大，Pt電極質(zhì)量不變，B項錯誤；Pt電極上OH－失去電子，故燒杯中溶液的pH減小，C項錯誤；Cu電極為陰極，Pt電極為陽極，燒杯中SOeq\o\al(2－,4)向Pt電極定向移動，D項錯誤。4．如圖，四種裝置中所盛的溶液體積均為200mL，濃度為mol·L－1，工作一段時間后，測得導(dǎo)線上均通過了mol電子，此時溶液中的pH由大到小的順序是eq\x(導(dǎo)學(xué)號68732741)(C)A．④②①③ B．④③①②C．④③②① D．①③②④解析：若H＋放電，pH增大，若OH－放電，pH減小。③中Zn電極參與反應(yīng)，電解質(zhì)溶液pH基本不變。④中陽極上H＋放電，溶液漸漸成堿性。②正極上H＋放電，導(dǎo)線上通過mol電子時，溶液中減少了H＋的物質(zhì)的量為mol，根據(jù)原溶液體積和濃度，H＋的物質(zhì)的量減少為mol，濃度變?yōu)閙ol/L。①中由于OH－放電，當導(dǎo)線上通過mol電子時，溶液中OH－減少mol，即H＋物質(zhì)的量增加mol，溶液體積為0.2L，濃度為1mol/L。故pH大小順序符合C項。5．在水中加入等物質(zhì)的量的Ag＋、Pb2＋、Na＋、SOeq\o\al(2－,4)、NOeq\o\al(－,3)、Cl－，該溶液放在用惰性材料作電極的電解槽中，通電片刻，則氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的質(zhì)量之比為eq\x(導(dǎo)學(xué)號68732742)(C)A．∶108 B．16∶207C．8∶1 D．108∶解析：所得溶液為NaNO3的水溶液，通電后，水電離產(chǎn)生的OH－、H＋在兩極上反應(yīng)，氧化產(chǎn)物為O2，還原產(chǎn)物為H2，其質(zhì)量之比為32∶(2×2)＝8∶1。6．將兩個鉑電極插入500mLCuSO4(aq)中進行電解，通電一段時間后，某一電極上增重0.064g(設(shè)電解時無H2放出，且不考慮水解和溶液體積的變化)，此時溶液中氫離子的物質(zhì)的量濃度約為eq\x(導(dǎo)學(xué)號68732743)(B)A．1×10－3mol·L－1 B．4×10－3mol·L－1C．2×10－3mol·L－1 D．1×10－7mol·L－1解析：由于最后溶液的H＋主要由電解CuSO4溶液產(chǎn)生，所以要計算c(H＋)，可依據(jù)電解的離子方程式2Cu2＋＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2Cu＋O2↑＋4H＋進行解題。題中電極增重0.064g必為陰極反應(yīng)生成Cu所致，即n(Cu)＝0.064g÷64g·mol－1＝0mol，然后依據(jù)離子方程式中各物質(zhì)之間的化學(xué)計量數(shù)之比，求出生成的c(H2Cu2＋＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2Cu＋O2↑＋4H＋2mol4mol0．0010molc(H＋)×0.50c(H＋)＝eq\f(4mol×0mol,2mol×L)＝×10－3mol·L－1。7．用如圖所示裝置除去含CN－、Cl－廢水中的CN－時，控制溶液pH為9～10，陽極產(chǎn)生的ClO－將CN－氧化為兩種無污染的氣體。下列說法不正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號68732744)(D)A．用石墨作陽極，鐵作陰極B．陽極的電極反應(yīng)式：Cl－＋2OH－－2e－=ClO－＋H2OC．陰極的電極反應(yīng)式：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－D．除去CN－的反應(yīng)：2CN－＋5ClO－＋2H＋=N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O解析：A．陽極要產(chǎn)生ClO－，則鐵只能作陰極，不能作陽極，否則就是鐵失電子，A正確；B．陽極是Cl－失電子產(chǎn)生ClO－，電極反應(yīng)式為：Cl－＋2OH－－2e－=ClO－＋H2O，B正確；C．陰極是H＋產(chǎn)生H2，堿性溶液，故陰極的電極反應(yīng)式為：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，C正確；D．溶液為堿性，方程式應(yīng)為2CN－＋5ClO－＋H2O=N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋2OH－。選D。8．某課外活動小組的同學(xué)用如圖裝置進行實驗，C、D、E、F均為石墨電極，一段時間后在C電極表面有銅析出，試回答下列問題。eq\x(導(dǎo)學(xué)號68732745)(1)A為電源的__負__極；(2)E的電極反應(yīng)式為：__2H＋＋2e－=H2↑__；(3)若甲、乙裝置中的C、D、E、F電極均只有一種單質(zhì)生成時，對應(yīng)單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為__2∶1∶2∶2__；(4)在常溫下，現(xiàn)用丙裝置給鐵鍍銅，則H電極材料應(yīng)該是__銅__，當丙中鐵表面析出銅的質(zhì)量為3.2g時，乙中溶液的c(OH－)為·L－1__(假設(shè)溶液體積為1(5)已知甲中硫酸銅溶液足量，在電解一段時間后向甲中加入適量___CuO或CuCO3固體__可以使溶液恢復(fù)到原來的濃度。解析：(1)由已知C電極表面有銅析出，則C電極發(fā)生的電極反應(yīng)為：Cu2＋＋2e－=Cu，則C為陰極，從而得知：A為負極，B為正極，D、F均為陽極，E為陰極。(2)由(1)可得知E為陰極，又知乙裝置中的溶液為飽和食鹽水，溶液中存在Na＋、Cl－、H＋和OH－，由放電順序可知E的電極反應(yīng)為：2H＋＋2e－=H2↑。(3)由前面分析可知D為陽極，則其電極反應(yīng)式為：4OH－－4e－=O2↑＋2H2O；F為陽極，其電極反應(yīng)式為：2Cl－－2e－=Cl2↑，裝置為三個電解池串聯(lián)，因此各個電極上得失電子數(shù)目與線路中轉(zhuǎn)移電子數(shù)均相同。假設(shè)線路中轉(zhuǎn)移了2mol電子，則由以上電極反應(yīng)式可知C、D、E、F電極上分別會產(chǎn)生1mol銅、mol氧氣、1mol氫氣、1mol氯氣，其物質(zhì)的量之比為：2∶1∶2∶2。(4)H電極與電源的正極相連，則H為電鍍池的陽極，其電極材料應(yīng)為鍍層金屬，即為銅；3.2g銅的物質(zhì)的量為mol，又知丙中鐵表面發(fā)生的反應(yīng)為：Cu2＋＋2e－=Cu，則得到mol銅需mol電子，又知E的電極反應(yīng)為：2H＋＋2e－=H2↑，得到的電子也為2H＋～2e－～2OH－，molmol所以反應(yīng)后乙中溶液c(OH－)＝mol·L－1。(5)由題可知甲中的電池反應(yīng)為2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2Cu＋2H2SO4＋O2↑。則應(yīng)加入適量的CuO或CuCO3固體。素能拓展1．用惰性電極電解一定濃度的硫酸銅溶液，通電一段時間后，向所得溶液中加入molCu(OH)2后恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH。則電解過程中轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為eq\x(導(dǎo)學(xué)號68732746)(D)A．mol B．molC．mol D．mol解析：由電解CuSO4溶液的化學(xué)方程式2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4知，電解過程中只析出Cu和放出O2，故電解后加入CuO就可以復(fù)原。但本題提示加入molCu(OH)2可以復(fù)原，說明電解過程中不僅有CuSO4被電解，還有H2O被電解。molCu(OH)2相當于molCuO和molH2O，由電子守恒molCuO～molCu～mole－，molH2O～molH2～mole－，即共計mole－。2．關(guān)于下列四個裝置圖的說法，正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號68732747)(D)A．①裝置中陰極處產(chǎn)生的氣體能夠使?jié)駶櫟牡矸跭I試紙變藍B．②裝置中待鍍鐵制品應(yīng)與電源正極相連C．③裝置中電子由b極流向a極D．④裝置中的離子交換膜可以避免生成的Cl2與NaOH溶液反應(yīng)解析：A項，電極反應(yīng)式分別為陽極：2Cl－－2e－=Cl2↑，陰極：Cu2＋＋2e－=Cu，陽極產(chǎn)生的Cl2能使?jié)駶櫟牡矸跭I試紙變藍；B項，電鍍裝置中待鍍鐵制品(鍍件)應(yīng)與電源負極相連接；C項，氫氧燃料電池工作時，負極上通入的H2失電子，電子由a極流向b極；D項，氯堿工業(yè)中陽極產(chǎn)生Cl2，陰極附近溶液中生成NaOH，為防止Cl2與NaOH發(fā)生反應(yīng)Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O，工業(yè)上常采用離子交換膜法電解裝置。3．按圖所示實驗，若x軸表示流入陰極的電子的物質(zhì)的量，則y軸可表示eq\x(導(dǎo)學(xué)號68732748)(D)①c(Ag＋)②c(NOeq\o\al(－,3))③a棒的質(zhì)量④b棒的質(zhì)量⑤溶液的pHA．①③ B．③④C．①②④ D．①②⑤解析：本題考查電鍍知識，陽極：Ag－e－=Ag＋，b棒質(zhì)量減?。魂帢O：Ag＋＋e－=Ag，a棒質(zhì)量增大，電解質(zhì)溶液濃度不變，故選D。4．某同學(xué)組裝了如圖所示的電化學(xué)裝置，電極Ⅰ為Al，其他均為Cu，則eq\x(導(dǎo)學(xué)號68732749)(A)A．電流方向：電極Ⅳ→→電極ⅠB．電極Ⅰ發(fā)生還原反應(yīng)C．電極Ⅱ逐漸溶解D．電極Ⅲ的電極反應(yīng)：Cu2＋＋2e－=Cu解析：首先應(yīng)根據(jù)圖示判斷左邊兩池通過鹽橋構(gòu)成原電池，產(chǎn)生電流對右邊硫酸銅溶液進行電解(相當于精煉銅)。電極Ⅰ為負極，電極Ⅱ為正極，所以電流方向：電極Ⅳ→→電極Ⅰ(電流方向與電子流動方向相反)，A正確。電極Ⅰ上鋁失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，B錯。電極Ⅱ上有銅析出，C錯。電極Ⅲ的電極反應(yīng)：Cu－2e－=Cu2＋，D錯。5．Cu2O是一種半導(dǎo)體材料，基于綠色化學(xué)理念設(shè)計的制取Cu2O的電解池示意圖如圖所示，電解總反應(yīng)為2Cu＋H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))Cu2O＋H2↑。下列說法正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號68732750)(A)A．石墨電極上產(chǎn)生氫氣B．銅電極發(fā)生還原反應(yīng)C．銅電極接直流電源的負極D．當有mol電子轉(zhuǎn)移時，有molCu2O生成解析：石墨作陰極，陰極上是溶液中的H＋反應(yīng)，電極反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑，A選項正確；由電解總反應(yīng)可知，Cu參加了反應(yīng)，所以Cu作電解池的陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，B選項錯誤；陽極與電源的正極相連，C選項錯誤；陽極反應(yīng)為2Cu＋2OH－－2e－=Cu2O＋H2O，當有mol電子轉(zhuǎn)移時，有molCu2O生成，D選項錯誤。6．某溶液中含有溶質(zhì)NaCl和H2SO4，它們的物質(zhì)的量之比為3∶1。用石墨作電極電解溶液時，根據(jù)電極產(chǎn)物，可明顯分為三個階段。下列敘述不正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號68732751)(D)A．陰極只析出H2 B．陽極先析出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(zhì)溶液中，n(Na＋)∶n(Cl－)∶n(SOeq\o\al(2－,4))＝3∶3∶1，開始電解產(chǎn)生H2和Cl2，同時生成OH－中和H2SO4，且生成OH－多，最后相當于電解水，因而pH>7，陰極只生成H2。三個階段分別為電解HCl、NaCl、H2O。7．某興趣小組設(shè)計如圖實驗裝置。實驗時，先斷開K2，閉合K1，兩極均有氣泡產(chǎn)生；一段時間后，斷開K1，閉合K2，發(fā)現(xiàn)電流表指針偏轉(zhuǎn)。下列有關(guān)描述正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號68732752)(D)A．斷開K2，閉合K1時，銅電極為陽極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，銅電極發(fā)生還原反應(yīng)D．斷開K1，閉合K2時，石墨電極作正極解析：由題意斷開K2，閉合K1時，兩極均有氣泡生成，確定電源左側(cè)為正極，右側(cè)為負極，石墨為陽極，Cu為陰極，陽極的電極反應(yīng)為2Cl－－2e－=Cl2↑，不能使酚酞變紅，故A、B選項都錯；斷開K1，閉合K2時，形成原電池，Cu為負極，發(fā)生氧化反應(yīng)，H2－2e－＋2OH－=2H2O，石墨為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，Cl2＋2e－=2Cl－，故C項錯誤，D項正確。8．最新研究發(fā)現(xiàn)，用隔膜電解法處理高濃度乙醛廢水具有工藝流程簡單、電耗較低等優(yōu)點，其原理是使乙醛分別在陰、陽極發(fā)生反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為乙醇和乙酸，總反應(yīng)為2CH3CHO＋H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))CH3CH2OH＋CH3COOH。實驗室中，以一定濃度的乙醛－Na2SO4溶液為電解質(zhì)溶液，模擬乙醛廢水的處理過程，其裝置示意圖如圖所示。eq\x(導(dǎo)學(xué)號68732753)(1)若以甲烷燃料電池為直流電源，則燃料電池中b極應(yīng)通入__CH4__(填化學(xué)式)氣體。(2)電解過程中，兩極除分別生成乙酸和乙醇外，均產(chǎn)生無色氣體。電極反應(yīng)如下：