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新教材适用高考化学课时提升作业(十八)(45分钟100分)一、选择题(本题包括10小题,每小题6分,共60分)1.(2013武汉模拟)下列说法中正确的是()A.精炼铜时粗铜作阴极,纯铜作阳极B.工业上利用电解饱和AlCl3溶液的方法生产金属铝C.氯碱工业和金属钠的冶炼都用到了NaCl,阳极反应都是2Cl-2e-=Cl2D.钢铁的腐蚀通常为电化学腐蚀,该腐蚀过程中负极反应为Fe-3e-=Fe3+2.若用如图所示装置(X、Y是直流电源的两极)分别进行下列各组实验,则下表中所列各项对应关系均正确的一组是()选项电源X极实验前U形管中液体混合溶液通电后现象或结论A正极Na2SO4溶液U形管两端滴入酚酞后,a管中呈红色B正极AgNO3溶液b管中电极反应式是4OH-4e-=2H2O+O2C负极KCl和CuCl2相同条件下,a、b两管中产生的气体总体积可能相等D负极Fe(OH)3b管中液体颜色加深3.(2013阜新模拟)用石墨电极电解AlCl3溶液时,下列曲线合理的是()4.(2013绍兴模拟)如图装置堪称多功能电化学实验装置。下列有关此装置的叙述中,不正确的是()A.若X为铜棒,Y为硫酸铜溶液,开关K置于M处,铜棒质量将增加,此时外电路中的电子向铜电极移动B.若X为铜棒,Y为硫酸铜溶液,开关K置于N处,铁棒质量将增加,溶液中铜离子浓度将减小C.若X为锌棒,Y为NaCl溶液,开关K置于M处,可减缓铁的腐蚀,这种方法称为牺牲阳极的阴极保护法D.若X为碳棒,Y为NaCl溶液,开关K置于N处,可减缓铁的腐蚀,溶液中的阳离子向铁电极移动5.(2013宁波模拟)已知电极上每通过96 500 C的电量就会有1 mol电子发生转移。精确测量金属离子在惰性电极上以镀层形式沉积的金属质量,可以确定电解过程中通过电解池的电量。实际测量中,常用银电量计,如图所示。下列说法不正确的是()A.电量计中的银棒应与电源的正极相连,铂坩埚上发生的电极反应是:Ag+e-=AgB.称量电解前后铂坩埚的质量变化,得金属银的沉积量为108.0 mg,则电解过程中通过电解池的电量为96.5 CC.实验中,为了避免银溶解过程中可能产生的金属颗粒掉进铂坩埚而导致测量误差,常在银电极附近增加一个收集网袋。若没有收集网袋,测量结果会偏高D.若要测定电解饱和食盐水时通过的电量,可将该银电量计中的银棒与待测电解池的阳极相连,铂坩埚与电源的负极相连6.中学阶段介绍的应用电解法制备的物质主要有三种:一是铝的工业制备、二是氯碱工业、三是金属钠或镁的制备。下列关于这三个工业生产的描述中正确的是()A.电解法制镁时一般是电解熔融态的氯化镁,但也可用其相应的盐,如熔融态的碳酸镁B.电解法生产铝时,需对铝土矿进行提纯,在提纯过程中应用了氧化铝或氢氧化铝的两性C.在氯碱工业中,电解池中的阴极产生的是H2,NaOH在阳极附近产生D.氯碱工业和金属钠的冶炼都用到了NaCl,在电解时它们的阴极都是Cl-失电子7.(2013绍兴模拟)如用下图所示装置通电10分钟后,去掉直流电源,连接成图所示装置,可观察到U形管左端铁电极表面析出白色胶状物质,U形管右端液面上升。下列说法不正确的是()A.同温、同压下装置中石墨电极上方得到气体的体积与铁电极上方得到气体的体积相等B.用装置进行实验时铁电极的电极反应为Fe-2e-+2OH-=Fe(OH)2C.用装置进行实验时石墨电极的电极反应为Cl2+2e-=2Cl-D.装置通电10分钟后铁电极周围溶液的pH上升8.(2013成都模拟)第三代混合动力车,可以用电动机、内燃机或二者结合作为动力。汽车在刹车或下坡时,电池处于充电状态。混合动力车目前一般使用镍氢电池,该电池中镍的化合物为正极,储氢金属(以M表示)为负极,碱液(主要为KOH)为电解质溶液。下图是镍氢电池充放电原理的示意图,其总反应式为H2+2NiOOH2Ni(OH)2。下列说法中正确的是()A.混合动力车上坡或加速时,溶液中的OH-向乙电极移动B.混合动力车刹车或下坡时,乙电极周围溶液的pH增大C.混合动力车上坡或加速时,乙电极的电极反应式为NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-D.混合动力车刹车或下坡时,甲电极的电极反应式为H2+2OH-+2e-=2H2O9.图中X为电源,Y为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸,滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液,通电后Y中央的紫红色斑向d端扩散。下列判断正确的是()A.滤纸上c点附近会变红色B.Cu电极质量减小,Pt电极质量增大C.Z中溶液的pH先减小,后增大D.溶液中的SO42-向Cu电极定向移动10.(能力挑战题)(2013温州模拟)用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液,通电一段时间后,向所得的溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2后,恰好恢复到电解前的浓度和pH,则电解过程中转移的电子为()A.0.1 molB.0.2 molC.0.3 molD.0.4 mol二、非选择题(本题包括3小题,共40分)11.(12分)(2013杭州模拟)蓄电池是一种可以反复充电、放电的装置。有一种蓄电池在充电和放电时发生的反应是NiO2+Fe+2H2O=Fe(OH)2+Ni(OH)2。(1)若此蓄电池放电时,该电池某一电极发生还原反应的物质是_(填序号)。A.NiO2B.FeC.Fe(OH)2D.Ni(OH)2(2)该电池放电时,正极附近溶液的pH_(填“增大”“减小”或“不变”)。(3)充电时该电池阳极的电极反应式_。(4)用此蓄电池分别电解以下两种溶液,假如电路中转移了0.02 mol e-,且电解池的电极均为惰性电极,试回答下列问题。电解M(NO3)x溶液时某一电极增加了a g M,则金属M的相对原子质量为_(用含“a、x”的表达式表示)。电解含有0.01 mol CuSO4和0.01 mol NaCl的混合溶液100 mL,阳极产生的气体在标准状况下的体积是_mL;将电解后的溶液加水稀释至1 L,此时溶液的pH=_。12.(12分)如图是一个用铂丝作电极,电解稀MgSO4溶液,电解液中加有中性红指示剂,此时溶液呈红色。(指示剂的pH变色范围:6.88.0,酸色红色,碱色黄色)回答下列问题:(1)下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是_(填编号);A管溶液由红变黄B管溶液由红变黄A管溶液不变色B管溶液不变色(2)写出A管中发生反应的反应式: _;(3)写出B管中发生反应的反应式: _;(4)检验a管中气体的方法是_;(5)检验b管中气体的方法是_;(6)电解一段时间后,切断电源,将电解液倒入烧杯内观察到的现象是_。13.(16分)(能力挑战题)已知铅蓄电池的工作原理为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,现用如图装置进行电解(电解液足量),测得当铅蓄电池中转移0.4 mol电子时铁电极的质量减少11.2 g。请回答下列问题:(1)A是铅蓄电池的_极,铅蓄电池正极反应式为_,放电过程中电解液的密度_(填“减小”“增大”或“不变”)。(2)Ag电极的电极反应式是_,该电极的电极产物共_g。(3)Cu电极的电极反应式是_,CuSO4溶液的浓度_(填“减小”“增大”或“不变”)。(4)如图表示电解进行过程中某个量(纵坐标x)随时间的变化曲线,则x表示_。a.各U形管中产生的气体的体积b.各U形管中阳极质量的减少量c.各U形管中阴极质量的增加量答案解析1.【解析】选C。精炼铜时纯铜作阴极,粗铜作阳极,A项错误;工业上利用电解熔融的Al2O3的方法生产金属铝,B项错误;氯碱工业和金属钠的冶炼都用到了NaCl,阳极反应都是2Cl-2e-=Cl2,C项正确;钢铁的腐蚀通常为电化学腐蚀,该腐蚀过程中负极反应为Fe-2e-=Fe2+,D项错误。2.【解析】选C。本题考查电解池原理。A项电解Na2SO4溶液,a为阳极,OH-失电子破坏水的电离平衡,阳极周围呈酸性,不会使酚酞变红;B项电解硝酸银溶液,a为阳极,电极反应式为4OH-4e-=2H2O+O2,B项错误;C项电解KCl和CuCl2的混合溶液,先电解CuCl2,再电解KCl,随着反应的进行,继续电解则为电解水,阳极依次生成Cl2、O2,阴极依次生成Cu和H2,两极产生气体的总体积可能相等,C项正确;D项为电泳,Fe(OH)3胶粒带正电,向阴极移动,a管颜色加深。3.【解析】选D。电解氯化铝溶液,阳极反应:2Cl-2e-=Cl2,阴极反应:2H2O+2e-=2OH-+H2,Al3+3OH-=Al(OH)3。根据反应式可得关系式:Al3+3Cl-3OH-Al(OH)3。电解过程中氯化铝溶液的浓度不变,pH不变,A、B均不正确,OH-不会过量,则Al(OH)3不溶解。故选D。4.【解析】选B。选项A中是原电池,铁作负极,铜作正极,正确。B中构成电解池,铜和电源的正极相连,作阳极,失去电子,铁是阴极,相当于铁镀铜,溶液的浓度不变,B不正确。C中构成原电池,铁是正极,被保护,正确。D中构成电解池,铁是阴极,被保护,正确,所以答案选B。5.【解析】选D。电解时的电极反应为阳极(Ag):Ag-e-=Ag+,阴极(Pt):Ag+e-=Ag,故A正确;析出Ag的物质的量为108.0 mg108.0 gmol-1=0.001 mol根据Ag+e-=Ag可知通过电量为96.5 C,故B正确;银溶解时有些可能未失电子变成银离子然后在阴极(铂坩埚)得电子析出,而是直接跌落到铂坩埚中,造成铂坩埚增重较多,导致计算出的电量偏大,所以必须增加收集网袋,故C正确;要将银电量计与电解食盐水的电解池串联,才能做到通过的电量相同。所以电源正极接电解食盐水的电解池(待测电解池)的阳极,再从电解食盐水的电解池(待测电解池)的阴极连接到银电量计的银棒,然后再从铂坩埚接到电源的负极,故D错误。故选D。6.【解析】选B。A中碳酸镁高温分解;C中NaOH是在阴极附近产生;D中在电解时它们的阳极都是Cl-失电子。7.【解析】选A。装置是电解10% NaCl溶液的电解池,石墨电极作阳极产生Cl2:2Cl-2e-=Cl2,铁电极作阴极产生H2:2H2O+2e-=H2+2OH-,由于有OH-生成,故溶液的pH升高。因Cl2能溶解在水中,且与H2O发生反应,而H2不溶于水,故同温同压下两电极上方得到气体的体积不相等。装置是原电池,Fe为负极失去电子产生Fe2+,Fe2+再与溶液中的OH-反应生成Fe(OH)2:Fe-2e-+2OH-=Fe(OH)2,正极为Cl2得到电子,故石墨电极反应为Cl2+2e-=2Cl-,综合上述,选A。8.【解析】选C。汽车在刹车或下坡时,电池处于充电状态,则混合动力车上坡或加速时,电池处于放电状态。充电相当于电解池,放电相当于原电池。A和C相当于原电池,原电池中负极失去电子,电子经导线传递到正极,所以溶液中的阳离子向正极移动,则阴离子向负极移动。根据题意可知氢气是负极,即甲是负极,乙是正极,所以A不正确,C正确。B和D相当于电解池,此时甲是阴极,乙是阳极,电极反应式分别为2H2O+2e-=H2+2OH-、2Ni(OH)2+2OH-2e-=2NiOOH+2H2O。所以B和D错误。9.【解析】选A。紫红色斑即MnO4-向d端扩散,根据阴离子向阳极移动的原理,可知d端为阳极,即b为正极,a为负极,c为阴极,NaCl溶液中H+放电,产生OH-,c点附近会变红色,A正确;电解硫酸铜溶液时,Pt为阳极,溶液中的OH-放电:4OH-4e-=O2+2H2O,Cu为阴极,溶液中的Cu2+得电子,生成铜,总反应式为2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4,Pt电极附近生成H+,则SO42-向Pt电极移动,B、D不正确。随着电解的进行,Z中溶液变为硫酸溶液,再电解则为电解水,硫酸浓度增大,pH减小,C不正确。10.【解析】选D。Cu(OH)2从组成上可看成CuOH2O,加入0.1 mol Cu(OH)2后,恰好恢复到电解前的浓度和pH,即电解生成了0.1 mol H2SO4,并消耗0.1 mol H2O,由电解的总反应式:2H2O+2CuSO42Cu+O2+2H2SO4,2H2O2H2+O2,知:2H2SO44e-,2H2O4e-,所以电解过程中转移电子为0.2 mol+0.2 mol=0.4 mol。【误区警示】本题易忽视水的电解,而直接按生成0.1 mol Cu,转移0.2 mol电子计算,导致错选B的结果。11.【解析】本题主要考查原电池、电解池的基本原理及电解计算。(1)根据原电池在放电时,负极发生氧化反应,正极发生还原反应,再根据元素化合价变化,可判断该电池负极发生反应的物质为Fe,正极为NiO2,放电时,正极:NiO2+2H2O+2e-=Ni(OH)2+2OH-,NiO2极发生还原反应。(2)正极的电极反应生成OH-,溶液的pH增大。(3)充电时遵循电解原理,阳极发生氧化反应:Ni(OH)2-2e-+2OH-=NiO2+2H2O。(4)由蓄电池反应式:Mx+xe-=M可以看出,反应中转移x mol电子,则生成1 mol M,转移0.02 mol电子增加了ag M,则金属M的相对原子质量为50ax。电解含有0.01 mol CuSO4和0.01 mol NaCl的混合溶液时,阳极先是Cl-放电:2Cl-2e-=Cl2,生成0.005 mol Cl2,消耗0.01 mol电子;然后是水电离产生的OH-放电:4OH-4e-=2H2O+O2,0.01 mol OH-放电,消耗0.01 mol电子,生成0.002 5 mol O2,所以阳极一共生成0.007 5 mol气体,在标准状况下的体积为0.168 L。0.01 mol Cu2+在阴极放电:Cu2+2e-=Cu,正好消耗0.02 mol电子,溶液中0.01 mol OH-放电后,产生0.01 mol H+,c(H+)=0.01 molL-1,pH=2。答案:(1)A(2)增大(3)Ni(OH)2-2e-+2OH-=NiO2+2H2O(4)50xa168 212.【解析】由装置图可知A为电解池的阴极,电极反应式为4H+4e-=2H2;B为电解池的阳极,电极反应式为4OH-4e-=2H2O+O2。根据放电情况可知A极由于H+放电附近显碱性,指示剂应显黄色,同时还会发生反应Mg2+2OH-=Mg(OH)2;B极由于OH-放电附近显酸性,指示剂仍显本身的颜色红色。在检验H2时利用其可燃性,检验O2时用能否使带火星的木条复燃进行检验。由于该电解池实质是电解水,所以将电解液倒入烧杯后,整个溶液呈中性,故指示剂变红,Mg(OH)2沉淀会消失。答案:(1)(2)2H+2e-=H2、Mg2+2OH-=Mg(OH)2(3)4OH-4e-=2H2O+O2(4)用拇指按住管口,取出试管,靠近火焰,放开拇指,有爆鸣声(5)用拇指按住管口,取出试管,放开拇指,将带有火星的木条伸入试管内会复燃(6)溶液呈红色,白色沉淀溶解(或大部分溶解)13.【解析】根据在电解过程中铁电极质量的减少可判断A是电源的负极,B是电源的正极,电解时Ag极作阴极,电极反应式为2H+2e-=H2,Fe作阳极,电极反应式为Fe-2e-=Fe2+,左侧U形管中总反应式为Fe+2H+=Fe2+H2。右侧U形管相当于电镀装置,Zn电极作阴极,电极反应式为Cu2+2e-=Cu,铜电极作阳极,电极反应式为Cu-2e-=Cu2+,电镀过程中CuSO4溶液的浓度保持不变,根据上述分析可得答案。答案:(1)负PbO2+4H+SO42-+2e-=PbSO4+2H2O减小(2)2H+2e-=H20.4(3)Cu-2e-=Cu2+不变 (4)b【方法技巧】电解计算的一般解题思路(1)先看阳极材料是活性电极还是惰性电极。(2)找全离子,将溶液中的所有离子按阴阳离子分开。(3)根据电子守恒,串联电路中转移的电子数目相同,即阴离子(活泼电极)失去的电子数等于阳离子得到的电子数,列出关系式进行计算。常用的计算关系式有:4H+4OH-2H2O22Cu2+2Cu4Ag4Ag+4Cl-2Cl2等。
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