①電解是把電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能 ②電解是化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能、廴芤簩(dǎo)電是化學(xué)變化,金屬導(dǎo)電是物理變化 ④不能自發(fā)進(jìn)行的,通過(guò)電解的原理可以實(shí)現(xiàn)、萑魏稳芤罕浑娊鈺r(shí),必須導(dǎo)致的發(fā)生
A.①②③④ B.②③⑤
C.③④ D.①③④⑤
解析:選D。從能量角度看,電解是把電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的過(guò)程,故①對(duì)、②錯(cuò)。溶液的導(dǎo)電過(guò)程,必將伴隨著兩個(gè)電極上氧化還原反應(yīng)的發(fā)生,同時(shí)生成新的物質(zhì),故③⑤對(duì)。某些不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng),通過(guò)電解的原理供給電能也可以實(shí)現(xiàn),故④對(duì)。所以D選項(xiàng)符合題意。
2.(2014年高考課標(biāo)全國(guó)卷)鐵鎳蓄電池又稱(chēng)愛(ài)迪生電池,放電時(shí)的總反應(yīng)為:
Fe+Ni2O3+3H2O===Fe(OH)2+2Ni(OH)2
下列有關(guān)該電池的說(shuō)法不正確的是( )
A.電池的電解液為堿性溶液,正極為Ni2O3、負(fù)極為Fe
B.電池放電時(shí),負(fù)極反應(yīng)為Fe+2OH--2e-===Fe(OH)2
C.電池充電過(guò)程中,陰極附近溶液的pH降低
D.電池充電時(shí),陽(yáng)極反應(yīng)為2Ni(OH)2+2OH--2e-===Ni2O3+3H2O
解析:選C。由鐵鎳蓄電池放電時(shí)的產(chǎn)物全部是堿可知,電解液為堿性溶液,放電時(shí)負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),正極發(fā)生還原反應(yīng),故Fe為負(fù)極,Ni2O3為正極,A正確。放電時(shí),F(xiàn)e失電子被氧化,負(fù)極反應(yīng)為Fe+2OH--2e-===Fe(OH)2,B正確。充電時(shí),陰極發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)為Fe(OH)2+2e-===Fe+2OH-,pH增大,C錯(cuò)誤。充電時(shí),陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)為2Ni(OH)2+2OH--2e-===Ni2O3+3H2O,D正確。
3.如圖所示,下列敘述正確的是( )
A.Y為陰極,發(fā)生還原反應(yīng)
B.X為正極,發(fā)生氧化反應(yīng)
C.Y與濾紙接觸處有氧氣生成
D.X與濾紙接觸處變紅
解析:選A。該題考查電化學(xué)的知識(shí)。圖中左邊為原電池,Zn比Cu活潑,Zn作負(fù)極,Cu作正極。右邊為電解池,則X為電解池的陽(yáng)極,氫氧根離子在該極失去電子生成氧氣,發(fā)生氧化反應(yīng);Y為電解池的陰極,氫離子在該極得到電子生成氫氣,發(fā)生還原反應(yīng);因而A對(duì),B、C錯(cuò)。由于水中氫離子在Y極得到電子而余下氫氧根離子,Y處溶液變紅,D也錯(cuò)。
4.(2014年金華高一檢測(cè))下列敘述正確的是( )
A.在原電池的負(fù)極和電解池的陰極上都發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)
B.電解稀硫酸溶液可能發(fā)生的反應(yīng)是Cu+H2SO4=====電解CuSO4+H2↑
C.給蓄電池充電時(shí),將蓄電池的負(fù)極與電源的正極相連
D.在銅的電解精煉過(guò)程中,電解質(zhì)CuSO4溶液中Cu2+濃度始終不變
解析:選B。原電池的負(fù)極和電解池的陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng),A選項(xiàng)錯(cuò)誤;蓄電池的正極接電源正極,C選項(xiàng)錯(cuò)誤;在銅的電解精煉過(guò)程中,陽(yáng)極先是粗銅中比銅活潑的金屬雜質(zhì)放電,如鐵、鋅等,反應(yīng)為Fe-2e-===Fe2+、Zn-2e-===Zn2+,然后是Cu-2e-===Cu2+,而陰極一直是溶液中的Cu2+放電,反應(yīng)為Cu2++2e-===Cu,依據(jù)電荷守恒可知,溶液中的Cu2+濃度減小,D選項(xiàng)錯(cuò)誤。
5.如圖為持續(xù)電解含一定CaCl2水溶液的裝置(以鉑為電極),A為電流表。電解一段時(shí)間t1后,將CO2連續(xù)通入電解液中。
(1)電解時(shí),F(xiàn)極發(fā)生__________反應(yīng),電極反應(yīng)式為_(kāi)_________________________,E極發(fā)生________反應(yīng),電極反應(yīng)式為_(kāi)___________________________,電解總反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_______________________。
(2)電解池中產(chǎn)生的現(xiàn)象:
①________________________________________________________________________;
②________________________________________________________________________;
③________________________________________________________________________。
解析:F極與電源正極相連接,是電解池中的陽(yáng)極,Cl-在此發(fā)生氧化反應(yīng)生成Cl2;E極是電解池的陰極,H+在此發(fā)生還原反應(yīng)生成H2,隨著H+的不斷反應(yīng),E極附近H+濃度小于OH-濃度,溶液呈堿性,使酚酞變紅色;電解的總化學(xué)方程式為CaCl2+2H2O=====通電Ca(OH)2+Cl2↑+H2↑;電解一段時(shí)間后,通CO2發(fā)生的反應(yīng)有CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O、CaCO3+CO2+H2O===Ca(HCO3)2。
答案:(1)氧化 2Cl--2e-===Cl2↑ 還原 2H++2e-===H2↑ 2Cl-+2H2O=====通電2OH-+H2↑+Cl2↑
(2)①通電后E極處溶液呈紅色
②通電時(shí),E極、F極均有氣體生成
③通CO2時(shí),溶液中先出現(xiàn)白色沉淀,繼續(xù)通CO2沉淀又消失
一、單項(xiàng)
1.用惰性電極實(shí)現(xiàn)電解,下列說(shuō)法正確的是( )
A.電解氫氧化鈉稀溶液,溶液濃度增大,pH變小
B.電解氯化鈉溶液,溶液濃度減小,pH不變
C.電解硝酸銀溶液,要消耗OH-,溶液pH變小
D.電解稀硫酸,實(shí)質(zhì)是電解水,溶液pH不變
解析:選C。電解氫氧化鈉相當(dāng)于電解水,溶液濃度增大,pH增大;電解氯化鈉生成氫氧化鈉,pH變大;電解稀硫酸,相當(dāng)于電解水,pH變小。
2.(2014年高考大綱全國(guó)卷)用石墨作電極電解CuSO4溶液。通電一段時(shí)間后,欲使電解液恢復(fù)到起始狀態(tài),應(yīng)向溶液中加入適量的( )
A.CuSO4 B.H2O
C.CuO D.CuSO4?5H2O
解析:選C。石墨為惰性電極,電解CuSO4溶液時(shí),陽(yáng)極發(fā)生反應(yīng):4OH--4e-===2H2O+O2↑,陰極發(fā)生反應(yīng):2Cu2++4e-===2Cu,欲使電解液恢復(fù)到起始狀態(tài),可向溶液中加入適量的CuO。
3.下列描述中,不符合生產(chǎn)實(shí)際的是( )
A.電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁,用鐵作陽(yáng)極
B.電解法精煉粗銅,用純銅作陰極
C.電解飽和食鹽水制燒堿,用涂鎳碳鋼網(wǎng)作陰極
D.在鍍件上電鍍鋅,用鋅作陽(yáng)極
解析:選A。電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁,用石墨作陽(yáng)極,若用鐵作陽(yáng)極,鐵會(huì)失電子參與反應(yīng)。
4.(2014年無(wú)錫高一檢測(cè))如圖為電解飽和食鹽水的簡(jiǎn)易裝置,下列有關(guān)說(shuō)法正確的是( )
A.電解一段時(shí)間后,往蛋殼中的溶液中滴加幾滴酚酞試液,呈紅色
B.蛋殼表面纏繞鐵絲發(fā)生氧化反應(yīng)
C.鐵絲表面生成的氣體能使?jié)駶?rùn)的淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)
D.蛋殼可阻止生成的氯氣與氫氣、氫氧化鈉溶液接觸
解析:選D。該裝置為電解池,碳棒作陽(yáng)極,電極反應(yīng)式為2Cl--2e-===Cl2↑,鐵絲作陰極,電極反應(yīng)式為2H++2e-===H2↑,蛋殼內(nèi)產(chǎn)生的Cl2不能使蛋殼中所滴加的酚酞試液的溶液變色,蛋殼可阻止Cl2與蛋殼外鐵絲表面產(chǎn)生的H2及溶液中產(chǎn)生的NaOH溶液接觸發(fā)生反應(yīng)。
5.(2014年徐州高一檢測(cè))如
圖為直流電源電解稀Na2SO4水溶液的裝置,通電后在石墨電極a和b附近分別滴加一滴石蕊溶液,下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中正確的是( )
A.逸出氣體的體積,a電極的小于b電極的
B.一電極逸出無(wú)味氣體,另一電極逸出刺激性氣味氣體
C.a(chǎn)電極附近呈紅色,b電極附近呈藍(lán)色
D.a(chǎn)電極附近呈藍(lán)色,b電極附近呈紅色
解析:選D。在b電極上:4OH--4e-===2H2O+O2↑,在a電極上:4H++4e-===2H2↑,所以產(chǎn)生的氣體體積a電極的大于b電極的;兩種氣體均為無(wú)色無(wú)味的氣體;由于a電極上H+放電,所以a電極附近的c(OH-)>c(H+),滴加石蕊溶液,a電極附近呈藍(lán)色,同理,b電極附近呈紅色。
6.某學(xué)生想制作一種
家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器,用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液,通電時(shí),為使Cl2被完全吸收,制得有較強(qiáng)殺菌能力的消毒液,設(shè)計(jì)了如圖的裝置,則對(duì)電源電極名稱(chēng)和消毒液的主要成分判斷正確的是( )
A.a(chǎn)為正極,b為負(fù)極;NaClO和NaCl
B.a(chǎn)為負(fù)極,b為正極;NaClO和NaCl
C.a(chǎn)為陽(yáng)極,b為陰極;HClO和NaCl
D.a(chǎn)為陰極,b為陽(yáng)極;HClO和NaCl
解析:選B。用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液發(fā)生的反應(yīng)是2NaCl+2H2O=====電解2NaOH+H2↑+Cl2↑,伴隨電解過(guò)程所發(fā)生的副反應(yīng)是2NaOH+Cl2===NaCl+NaClO+H2O,則可推知使Cl2被完全吸收制得的有較強(qiáng)殺菌能力的消毒液的主要成分是NaClO和NaCl,起消毒作用的是NaClO。電解過(guò)程陰極產(chǎn)生氫氣,結(jié)合圖示,消毒液發(fā)生器的液體上部空間充滿(mǎn)的是氫氣,從中推知電源a是負(fù)極,b為正極。所以B選項(xiàng)符合題意。
二、不定項(xiàng)
7.(2014年鎮(zhèn)江高一檢測(cè))下列說(shuō)法正確的是( )
A.電解飽和食鹽水時(shí),陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為:2Cl--2e-===Cl2↑
B.電解水時(shí)為增強(qiáng)導(dǎo)電性可以加入少量的CuCl2固體
C.電解精煉粗銅時(shí),金、銀等活潑性較弱的金屬在陽(yáng)極沉積成陽(yáng)極泥
D.鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕的正極反應(yīng)式:Fe-2e-===Fe2+
解析:選AC。CuCl2在水中能被電解,故電解水時(shí)不能通過(guò)加入CuCl2增強(qiáng)溶液的導(dǎo)電性,但可通過(guò)加入活潑金屬的含氧酸鹽、強(qiáng)堿、含氧酸來(lái)增強(qiáng)水的導(dǎo)電性;鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí),負(fù)極反應(yīng)為:Fe-2e-===Fe2+。
8.用圖甲所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),若圖乙中橫坐標(biāo)x表示流入電極的電子的物質(zhì)的量。下列敘述不正確的是( )
A.E表示反應(yīng)生成Cu的物質(zhì)的量
B.E表示反應(yīng)消耗H2O的物質(zhì)的量
C.F表示反應(yīng)生成H2SO4的物質(zhì)的量
D.F表示反應(yīng)生成O2的物質(zhì)的量
解析:選C。此題的考查點(diǎn)為電解池反應(yīng),在該電解池中,陰極:Cu2++2e-===Cu,陽(yáng)極:4OH--4e-===2H2O+O2↑,總反應(yīng):2CuSO4+2H2O=====通電2Cu+2H2SO4+O2↑,從乙中所給的圖象看每轉(zhuǎn)移4 mol e-,E為0→2,F(xiàn)從0→1,顯然A、B、D正確,C中要表示生成H2SO4的物質(zhì)的量也應(yīng)為E。
9.某學(xué)生設(shè)計(jì)了一個(gè)“黑筆寫(xiě)紅字”的趣味實(shí)驗(yàn)。濾紙先用氯化鈉、無(wú)色酚酞的混合液浸濕,然后平鋪在一塊鉑片上,接通電源后,用鉛筆在濾紙上寫(xiě)字,會(huì)出現(xiàn)紅色字跡。據(jù)此,下列敘述正確的是( )
A.鉛筆端作陽(yáng)極,發(fā)生還原反應(yīng)
B.鉑片端作陰極,發(fā)生氧化反應(yīng)
C.鉛筆端有少量的氯氣產(chǎn)生
D.a(chǎn)點(diǎn)是負(fù)極,b點(diǎn)是正極
解析:選D。本題考查的是電解飽和食鹽水實(shí)驗(yàn),電解實(shí)驗(yàn)中陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng),生成氯氣,陰極發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣,由電極反應(yīng)式可知,在陰極生成氫氧化鈉,出現(xiàn)紅色字跡,所以鉛筆作陰極,a為電源負(fù)極。故選D。
10.下列關(guān)于銅電極的敘述正確的是( )
A.銅鋅原電池中銅是正極
B.用電解法精煉粗銅時(shí)粗銅作陰極
C.在鍍件上電鍍銅時(shí)可用金屬銅作陽(yáng)極
D.電解稀硫酸制H2、O2時(shí)銅作陽(yáng)極
解析:選AC。A敘述的是原電池,銅不如鋅活潑,銅應(yīng)為正極;B、C、D敘述的是電解池。電解池的陽(yáng)極發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng),陰極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)。所以,精煉銅時(shí),粗銅應(yīng)放在陽(yáng)極,鍍銅時(shí)銅也應(yīng)放在陽(yáng)極以提供Cu2+。而電解稀硫酸時(shí),如把銅放在陽(yáng)極,銅就會(huì)首先放電,陽(yáng)極就不能產(chǎn)生氧氣。故答案選A、C。
三、非選擇題
11.從NO-3、SO2-4、H+、Cu2+、Ba2+、Ag+、Cl-等離子中選出適當(dāng)?shù)碾x子組成電解質(zhì),采用惰性電極對(duì)其溶液進(jìn)行電解。
(1)兩極分別放出H2和O2時(shí),電解質(zhì)的化學(xué)式可能是
________________________________________________________________________。
(2)若陰極析出金屬,陽(yáng)極放出O2時(shí),電解質(zhì)的化學(xué)式可能是________________________________________________________________________。
(3)兩極分別放出氣體,且體積比為1∶1,電解質(zhì)的化學(xué)式可能是________________________________________________________________________。
解析:題中提供的電解質(zhì)離子是七種,其實(shí)還包括OH-,即八種。這些離子放電的順序是:
陽(yáng)極:Cl->OH->(NO-3、SO2-4);
陰極:Ag+>Cu2+>H+>Ba2+。
(1)兩極分別放出H2和O2,即H+和OH-放電,實(shí)質(zhì)是電解H2O,水中的溶質(zhì)是起導(dǎo)電作用而又不改變H+和OH-放電的順序,它可以是HNO3、H2SO4、Ba(NO3)2中的任意一種,但不能是BaSO4。
(2)陰極析出金屬,即Ag+或Cu2+放電;陽(yáng)極放出O2,即OH-放電。水中的溶質(zhì)可以是AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4中的任意一種。
(3)兩極都生成氣體,且氣體體積比為1∶1,則放電的離子應(yīng)是Cl-和H+。水中的溶質(zhì)可以是HCl、BaCl2中的任意一種。
答案:(1)HNO3、H2SO4、Ba(NO3)2
(2)AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4
(3)HCl、BaCl2
12.如圖所示表示的是電解飽和食鹽水的裝置,陰極材料是鐵棒,陽(yáng)極材料是碳棒,飽和食鹽水中含有少量酚酞。
(1)接通電源后,飽和食鹽水中的陽(yáng)離子的移動(dòng)方向是________(填“陰極”或“陽(yáng)極”)。
(2)電極上生成了氣體A和B,生成氣體A的電極反應(yīng)式是________________________________________________________________________。
(3)隨著氣體的生成,飽和食鹽水中產(chǎn)生了兩種不同的顏色:一種是________色,其產(chǎn)生的位置是________(填“陰極區(qū)”或“陽(yáng)極區(qū)”);另一種是________色,其產(chǎn)生的位置是________(填“陰極區(qū)”或“陽(yáng)極區(qū)”)。
(4)電解一段時(shí)間后取出電極,將U形管內(nèi)的液體攪拌混勻,又發(fā)生了化學(xué)反應(yīng),該反應(yīng)的化學(xué)方程式是___________________________________________________________
________________________________________________________________________;
該溶液可用作消毒劑,原因是_________________________________________________。
解析:在陰極區(qū),隨著H+的不斷放電,H2O的電離也不斷產(chǎn)生 OH-的濃度逐漸增大,溶液的堿性逐漸增強(qiáng),使含酚酞的飽和食鹽水呈紅色。在陽(yáng)極區(qū),Cl-放電生成Cl2,一部分Cl2溶于水形成氯水,使溶液呈淺黃綠色。
答案:(1)陰極
(2)2H++2e-===H2↑(或2H2O+2e-===H2↑+2OH-)
(3)淺黃綠 陽(yáng)極區(qū) 紅 陰極區(qū)
(4)Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O NaClO有強(qiáng)氧化性
13.如圖所示,通電5 min后,第③極增重2.16 g,同時(shí)在A池中收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體224 mL,設(shè)A池中原混合液的體積為200 mL。
試求:
(1)請(qǐng)寫(xiě)出①②的電極反應(yīng)式__________________________________________________
________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________;
(2)通電前A池中原混合溶液Cu2+的濃度為_(kāi)_____________________________________。
解析:在A池中發(fā)生的反應(yīng)為:陽(yáng)極(②極):4OH--4e-===2H2O+O2↑ 陰極(①極):2Cu2++4e-===2Cu,若Cu2+完全放電后還有:4H++4e-===2H2↑。轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為:2.16 g÷108 g?mol-1=0.02 mol,由電極反應(yīng)可知,每轉(zhuǎn)移4 mol電子,放出1 mol O2,所以②極上析出O2的體積為0.02 mol4×22.4 L?mol-1=0.112 L<0.224 L,說(shuō)明A池收集到的氣體中還有H2。①極上放出H2為0.224 L-0.112 L=0.112 L,即0.005 mol。①極上析出Cu和放出H2共獲得0.02 mol電子。
Cu2+的物質(zhì)的量為(0.02-0.005×2)mol/2=0.005 mol
c(Cu2+)=0.005 mol/0.2 L=0.025 mol?L-1。
答案:(1)①Cu2++2e-===Cu,2H++2e-===H2↑
②4OH--4e-===2H2O+O2↑
(2)0.025 mol?L-1
14.下圖是部分元素的單質(zhì)及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系圖(有關(guān)反應(yīng)條件及部分反應(yīng)物或生成物已略去)。已知:A是海水中的重要資源;C、D、F是單質(zhì),其中C、D在常溫、常壓下是氣體;反應(yīng)②是化工生產(chǎn)中的重要反應(yīng),生成物E具有消毒、漂白、殺菌作用。J、K均為不溶于水的物質(zhì),其中J為紅褐色。
請(qǐng)按要求:
(1)反應(yīng)①的離子方程式為(請(qǐng)注明反應(yīng)條件)________________ ____________________。
(2)B的電子式為_(kāi)_______;E的化學(xué)式為_(kāi)_______。
(3)③的化學(xué)方程式__________________________________________________________。
(4)目前各類(lèi)燃料電池中能量轉(zhuǎn)化效率最高的是“陶瓷電池”,D與氧氣構(gòu)成的燃料電池,通過(guò)氧離子在固體氧化物電解質(zhì)中穿過(guò)而導(dǎo)電。寫(xiě)出“陶瓷電池”電極反應(yīng)式:
負(fù)極:_____________________________________________________________________;
正極:_____________________________________________________________________。
解析:由“A是海水中的重要資源”可推知A為NaCl,從而推知B:NaOH;C:Cl2;D:H2;E:NaClO;J紅褐色沉淀,為Fe(OH)3;F:Fe;G:HCl;I:FeCl3;H:FeCl2。
答案:(1)2Cl-+2H2O=====電解2OH-+H2↑+Cl2↑
(2)Na+[?O???H]- NaClO
(3)4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
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