高中蘇教版 (2019)專題1 化學反應與能量第二單元 化學能與電能的轉化課后測評

這是一份高中蘇教版 (2019)專題1 化學反應與能量第二單元 化學能與電能的轉化課后測評，共10頁。

A．甲燒杯中a極最多可析出銅0.64g
B．甲燒杯中b極電極反應式為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
C．乙燒杯中滴入酚酞溶液，d極附近溶液變紅
D.乙燒杯中c極電極反應式為4H＋＋4e－===2H2↑
2．用惰性電極電解下列溶液，一段時間后，再加入一定量的另一種物質(括號內物質)，能夠使溶液恢復到原來的成分和濃度的是( )
A．CuCl2(CuSO4) B．NaOH(NaOH)
C．NaCl(HCl) D．CuSO4[Cu(OH)2]
3．普通電解精煉銅的方法所制備的銅中仍含有雜質，利用如圖所示的雙膜(陰離子交換膜和過濾膜)電解裝置可制備高純度的Cu。下列有關敘述正確的是( )
A．電極a為粗銅，電極b為精銅
B．甲膜為過濾膜，可阻止陽極泥及漂浮物雜質進入陰極區(qū)
C．乙膜為陰離子交換膜，可阻止雜質陽離子進入陰極區(qū)
D．當電路中通過1ml電子時，可生成32g精銅
4．用電解法測定某工業(yè)廢氣中CO的濃度，其工作原理如圖所示。下列說法不正確的是( )
A．b為直流電源的負極，與之相連的電極是陰極
B．陽極的電極反應式為CO＋H2O－2e－===CO2＋2H＋
C．H＋向陰極移動
D．理論上每消耗11.2LO2，轉移2ml電子
5．工業(yè)上電解硫酸鈉溶液聯(lián)合生產(chǎn)硫酸和燒堿溶液的裝置如圖所示，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2∶1，下列說法正確的是( )
A．b電極反應式：2H2O＋4e－===O2↑＋4H＋
B．離子交換膜d為陰離子交換膜
C．丙為硫酸，丁為氫氧化鈉
D．a(chǎn)電極連接直流電源的正極作陽極
6．肼(分子式N2H4，又稱聯(lián)氨)具有可燃性，可用于燃料電池的燃料。由下圖的信息可知下列敘述不正確的是( )
A．甲為原電池，乙為電解池
B．b電極反應式為O2＋4e－===2O2－
C．d電極反應式為Cu2＋＋2e－===Cu
D．c電極質量變化128g，則理論上消耗標準狀況下的空氣112L
7．2018年5月美國研究人員成功實現(xiàn)在常溫常壓下用氮氣和水生產(chǎn)氨，原理如圖所示：
下列說法正確的是( )
A．圖中能量轉化方式只有2種
B．H＋向a極區(qū)移動
C.b極發(fā)生的電極反應為N2＋6H＋＋6e－===2NH3
D．a(chǎn)極上每產(chǎn)生22.4LO2流過電極的電子數(shù)一定為4×6.02×1023
8．某粗銅產(chǎn)品中含有Zn、Ag、Au等雜質，如圖所示，用CH3OH堿性燃料電池電解硫酸銅溶液，閉合開關S進行電解。下列說法中不正確的是( )
A．左池負極反應式為CH3OH－6e－＋8OH－===CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ＋6H2O
B．通電一段時間后，Ag、Au雜質金屬沉積在電解槽底部
C．若粗銅電極質量減少6.4g，則純銅電極質量增加大于6.4g
D．電解過程中右池純銅和粗銅分別為陰極和陽極
9．以Fe3＋/Fe2＋作為氧化還原介質，可以在低電位條件下電解HCl制取Cl2，其原理如圖所示，下列說法正確的是( )
A．X極上的電勢比Y極上的低
B．H＋向Y極遷移，X極周圍溶液pH升高
C．X極上發(fā)生反應：2H2O＋4e－===4H＋＋O2↑
D．電解總反應為4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O
10．亞磷酸與足量的NaOH溶液反應生成Na2HPO3。電解Na2HPO3溶液可制備亞磷酸，裝置如圖所示。下列說法正確的是( )
A．亞磷酸化學式為H3PO3，是一種三元弱酸
B．a(chǎn)為電源負極，石墨為電解池陰極，發(fā)生還原反應
C．Na＋通過陽膜由乙池進入原料室，H＋通過陽膜由甲池進入產(chǎn)品室
D．甲池產(chǎn)生2.24L(標準狀況)氣體時轉移0.4ml電子
11．25℃時，用石墨電極電解·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________ml的________。
(4)若用等質量的兩塊銅片代替石墨作電極，當析出6.4gCu時，兩銅片的質量相差________g，電解液的pH________(填“變小”“變大”或“不變”)。
12.
如圖為電解裝置，X、Y為電極材料，a為電解質溶液。
(1)若a為含有酚酞的KCl溶液，X為Fe，Y為石墨，電解一段時間后：X電極附近可觀察到的實驗現(xiàn)象是__________________________________，寫出Y電極的電極反應式________________________________________________________________________。
(2)若要實現(xiàn)Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑，則Y電極材料是________，寫出X電極的電極反應式________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)若要利用該裝置在鐵制品表面鍍上一層銀，則a為________，反應前兩電極的質量相等，反應后兩電極質量相差2.16g，則該過程理論上通過電流表的電子數(shù)為________________。
(4)X、Y均為惰性電極，a為NaOH溶液，電解一段時間后，溶液的pH________(填“增大”“不變”或“減小”)，若要使溶液恢復原來的狀態(tài)，可往溶液中加入________。
13．如圖所示，某同學設計了一個燃料電池并探究氯堿工業(yè)原理和粗銅的精煉原理，其中乙裝置中X為陽離子交換膜。請按要求回答相關問題：
(1)甲烷燃料電池負極反應式是________________________________________________________________________。
(2)石墨(C)極的電極反應式為________________________________________________________________________。
(3)若在標準狀況下，甲裝置中有2.24L氧氣參加反應，則乙裝置中鐵極上生成的氣體體積為________L；丙裝置中陰極析出銅的質量為________g。
(4)某同學利用甲烷燃料電池設計電解法制取漂白液或Fe(OH)2的實驗裝置(如圖所示)。若用于制漂白液，a為電池的________極，電解質溶液最好用________。
若用于制Fe(OH)2，使用硫酸鈉溶液作電解質溶液，陽極選用________作電極。
課時作業(yè)6 電解池的工作原理及應用
1．解析：a極接電池正極，為陽極，發(fā)生氧化反應生成O2，A項錯誤；b極接電池負極，為陰極，發(fā)生還原反應生成Cu，B項錯誤；d極接電池負極，為陰極，發(fā)生還原反應2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，產(chǎn)物有OH－，滴加酚酞溶液，d極附近溶液變紅，C項正確；c極接電池正極，為陽極，發(fā)生氧化反應生成Cl2，D項錯誤。
答案：C
2．解析：A中電解CuCl2溶液時，損失了Cu和Cl兩種元素，加入CuSO4不能彌補Cl－，而且多了SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ，錯誤；B中電解NaOH溶液的實質是電解水，故應加入適量水才能復原，錯誤；C中電解NaCl溶液時NaOH仍留在原溶液中，H2、Cl2逸出，則損失了H、Cl兩種元素，且物質的量之比是1∶1，故應通入適量HCl氣體，正確；D中電解CuSO4溶液的方程式為2CuSO4＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(電解))2Cu＋2H2SO4＋O2↑，脫離反應體系的物質是“2Cu和O2”，相當于“2CuO”，故應加入適量CuO或CuCO3才能復原，錯誤。
答案：C
3．解析：電解精煉銅中，粗銅做陽極，接電源正極，因此電極a為精銅，電極b為粗銅，A項錯誤；甲膜為陰離子交換膜，防止陽極溶解的雜質陽離子進入陰極區(qū)，同時NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 可穿過該膜，平衡陽極區(qū)電荷，B項錯誤；乙膜為過濾膜，可對陽極區(qū)的陽極泥及漂浮物進行過濾，C項錯誤；陰極只有Cu2＋放電，轉移1ml電子時，生成0.5mlCu，因此生成精銅的質量為0.5ml×64g/ml＝32g，D項正確。
答案：D
4．解析：根據(jù)工作原理圖可知，連接b的一端發(fā)生O2被還原生成H2O的反應，為電解池的陰極，連接直流電源的負極，A項正確；陽極發(fā)生氧化反應，由電解裝置工作原理圖可知，反應物為CO，生成物為CO2，B項正確；電解裝置的電解質溶液中，陽離子移向陰極，C項正確；未說明O2是否為標準狀況下的，無法計算，D項錯誤。
答案：D
5．解析：根據(jù)氣體甲與氣體乙的體積比約為2∶1可知，氣體甲為氫氣，氣體乙為氧氣，b電極為陽極，電極反應為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，故A錯誤；電解池中，陰離子向陽極移動，則離子交換膜d為陰離子交換膜，故B正確；SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 移向陽極室，陽極室得到硫酸，H＋在陰極上放電，電極反應為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，同時Na＋也移向陰極室，則在陰極室得到氫氧化鈉，所以產(chǎn)物丁為硫酸，產(chǎn)物丙為氫氧化鈉，故C錯誤；根據(jù)上述分析，a電極是陰極，與直流電源負極相連，故D錯誤。
答案：B
6．解析：由圖示信息可知甲為乙的電解提供能量，A項正確；水溶液中不可能存在O2－離子，b電極反應式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B項錯誤；燃料電池中燃料一般為負極，d電極與負極相連，發(fā)生還原反應，生成Cu，C項正確；銅電極質量變化128g，其物質的量為2ml，故轉移4ml電子，由N2H4(l)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)可知轉移4ml電子時，參與反應的O2為1ml，則消耗空氣為1ml/20%＝5ml，標準狀況下為112L，D項正確。
答案：B
7．解析：原理圖中存在的能量轉化方式有風能轉化為電能，太陽能轉化為電能，電能轉化為化學能，A項錯誤；生成O2的a極為陽極，電解裝置中，陽離子向陰極移動，即H＋移向b極，B項錯誤；b極為陰極，N2在酸性條件下被還原為NH3，故電極反應為N2＋6H＋＋6e－===2NH3，C項正確；a極上的電極反應為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，每產(chǎn)生標準狀況下22.4LO2流過電極的電子數(shù)一定為4×6.02×1023，但題中未說明是標準狀況，D項錯誤。
答案：C
8．解析：左池為原電池，負極發(fā)生氧化反應，甲醇失去電子在堿性條件下生成CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 和H2O，負極反應式為CH3OH－6e－＋8OH－===CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ＋6H2O，故A正確；通電一段時間后，不如Cu活潑的Ag、Au雜質金屬不能被氧化，沉積在電解槽底部形成陽極泥，故B正確；比Cu活潑的雜質金屬Zn優(yōu)先于Cu被氧化，Zn的相對原子質量比Cu大，轉移電子數(shù)相同時，若粗銅電極質量減少6.4g，則純銅電極質量增加小于6.4g，故C錯誤；電解精煉銅時，粗銅作陽極，純銅作陰極，故D正確。
答案：C
9．解析：根據(jù)裝置圖中Y極上HCl失去電子被氧化生成Cl2可知，Y極為電解池的陽極，與電源正極相連接，則X極為電解池的陰極，與電源負極相連接，所以Y極上的電勢比X極上的高，A正確；電解池中陽離子向陰極移動，Y極為電解池的陽極，X極為電解池的陰極，故H＋向X極遷移，X極周圍溶液酸性增強，pH減小，B錯誤；由題圖可知，X極上發(fā)生得電子的還原反應，電極反應式為Fe3＋＋e－===Fe2＋，C錯誤；電解時，陽極反應式為2HCl－2e－===2H＋＋Cl2↑，陰極反應式為Fe3＋＋e－===Fe2＋，生成的Fe2＋與O2反應生成Fe3＋，4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O是Fe2＋轉化為Fe3＋的反應，不是電解總反應，D錯誤。
答案：A
10．解析：由亞磷酸與足量的NaOH溶液反應生成Na2HPO3，可知亞磷酸為二元酸，A項錯誤；石墨為惰性電極，作陽極，連接電源正極，B項錯誤；不銹鋼為陰極，H＋放電，Na＋由原料室通過陽膜進入乙池，C項錯誤；石墨為陽極，OH－放電，產(chǎn)生O2，若生成標準狀況下2.24L(0.1ml)O2，則轉移0.4ml電子，D項正確。
答案：D
11．解析：(1)n(CuSO4)＝2.0L×0.5ml·L－1＝1.0ml，而在陰極析出的Cu的物質的量為eq \f(6.4g,64g·ml－1)＝0.1ml，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 \(=====,\s\up7(電解))2Cu ＋ O2↑ ＋ 2H2SO4
2 2 2 1 2
0．1ml 0.1ml 0.1ml 0.05ml 0.1ml
所以電解后c(H＋)＝eq \f(0.1ml×2,2.0L)＝0.1ml·L－1，pH＝－lg0.1＝1。
(3)電解后生成的0.1mlCu和0.05mlO2脫離該體系，相當于0.1mlCuO，因此若將溶液復原，則應加入0.1mlCuO。
(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)0.1 CuO (4)12.8 不變
12．解析：(1)若a為含有酚酞的KCl溶液，X為Fe，Y為石墨。X電極上氫離子得到電子生成氫氣，電極附近溶液中氫氧根離子濃度增大，遇酚酞變紅色；Y電極上氯離子失電子生成氯氣，電極反應是2Cl－－2e－===Cl2↑。(2)要實現(xiàn)Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑，需要利用電解原理，Y電極應是銅作陽極，X電極上是氫離子得到電子生成氫氣，陰極電極反應2H＋＋2e－===H2↑。(3)利用該裝置在鐵制品表面鍍上一層銀，銀作陽極Y，鐵作陰極X，含銀離子的電解質溶液硝酸銀溶液進行電解，陽極電極反應和電子守恒計算電子轉移數(shù)，反應前兩電極的質量相等，反應后兩電極質量相差2.16g，依據(jù)電子守恒可知，陽極質量減小與陰極質量增加的質量相同。陰極析出銀的質量＝陽極溶解減小的銀的質量＝1.08g，析出銀的物質的量＝eq \f(1.08g,108g·ml－1)＝0.01ml，則該過程理論上通過電流表的電子數(shù)為0.01NA或6.02×1021。(4)X、Y均為惰性電極，a為NaOH溶液，實質是電解水，溶液濃度增大，溶液pH增大；氫氧根離子在陽極上失電子發(fā)生氧化反應，氫離子在陰極得到電子發(fā)生還原反應生成氫氣，故應加入水恢復溶液濃度。
答案：(1)電極表面產(chǎn)生氣體，附近溶液變紅
2Cl－－2e－===Cl2↑
(2)Cu 2H＋＋2e－===H2↑
(3)AgNO3溶液 0.01NA(或6.02×1021)
(4)增大 H2O
13．解析：(1)甲烷在負極上被氧化。在KOH溶液中甲烷被氧化的產(chǎn)物為碳酸鉀，負極反應式為CH4－8e－＋10OH－===CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ＋7H2O。(2)鐵極為陰極，則C極為陽極，在C極上發(fā)生氧化反應，電極反應式為2Cl－－2e－===Cl2↑。(3)n(O2)＝eq \f(2.24L,22.4L/ml)＝0.1ml，甲池正極反應式為O2＋4e－＋2H2O===4OH－，由電子守恒知，經(jīng)過甲、乙、丙裝置的電子的總物質的量為0.4ml。乙池中的鐵極與甲池的負極相連，鐵極為陰極，發(fā)生還原反應，電極反應式為2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，n(H2)＝eq \f(0.4ml,2)＝0.2ml，V(H2)＝0.2ml×22.4L/ml＝4.48L。丙池中精銅為陰極，發(fā)生還原反應，電極反應式為Cu2＋＋2e－===Cu，n(Cu)＝eq \f(0.4ml,2)＝0.2ml，m(Cu)＝0.2ml×64g/ml＝12.8g。(4)漂白液的有效成分是次氯酸鹽，制備原理是2Cl－＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(電解))2OH－＋Cl2↑＋H2↑，Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O，氣體與液體反應，最好采用逆向接觸，即氣體在下端產(chǎn)生，堿溶液在上端生成，使其充分反應，所以該裝置的下端為陽極，上端為陰極，陰極與電源負極相連，故a極為負極。生活中常見且廉價的氯化物是NaCl，故電解質溶液最好用飽和NaCl溶液，若制備Fe(OH)2，用硫酸鈉溶液作電解質溶液，選用鐵作陽極。
答案：(1)CH4－8e－＋10OH－===CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ＋7H2O
(2)2Cl－－2e－===Cl2↑ (3)4.48 12.8
(4)負 飽和氯化鈉溶液 鐵