电解池有关计算试题.docx

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电解池有关计算试题

电解池有关计算试题

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电解池有关计算练习题

1．观察下列几个装置示意图，有关叙述正确的是（　　）

A．装置①中阳极上析出红色固体

B．装置②的待镀铁制品应与电源正极相连

C．装置③闭合电键后，外电路电子由a极流向b极

D．装置④的离子交换膜允许阳离子、阴离子、水分子自由通过

2．某小组为研究电化学原理，设计下图装置，下列叙述不正确的是（　　）

A．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出

B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为：

Cu2＋＋2e－===Cu

C．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色

D．a和b分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，Cu2＋向铜电极移动

3．金属镍有广泛的用途。

粗镍中含有少量杂质Fe、Zn、Cu、Pt，可用电解法制备高纯度的镍（已知：

氧化性Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋），下列叙述正确的是（　　）

A．阳极发生还原反应，其电极反应：

Ni2＋＋2e－===Ni

B．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等

C．电解后，溶液中存在的阳离子只有Fe2＋和Zn2＋

D．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt

4．500mLKNO3和Cu（NO3）2的混合溶液中c（NO

）＝6.0mol·L－1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4L气体（标准状况），假定电解后溶液体积仍为500mL，下列说法正确的是（　　）

A．原混合溶液中c（K＋）为2mol·L－1

B．上述电解过程中共转移2mol电子

C．电解得到的Cu的物质的量为0.5mol

D．电解后溶液中c（H＋）为2mol·L－1

5．某兴趣小组设计如下微型实验装置。

实验时，先断开K2，闭合K1，两极均有气泡产生：

一段时间后，断开K1，闭合K2，发现电流表A指针偏转。

下列有关描述正确的是（　　）

A．断开K2，闭合K1时，总反应的离子方程式为：

2H＋＋2Cl－===Cl2↑＋H2↑

B．断开K2，闭合K1时，石墨电极附近溶液变红

C．断开K1，闭合K2时，铜电极上的电极反应为：

Cl2＋2e－===2Cl－

D．断开K1，闭合K2时，石墨电极作正极

6．人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如下图所示。

（1）电源的负极为________（填“A”或“B”）。

（2）阳极室中发生的反应依次为______、______。

（3）电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将__________；若两极共收集到气体13.44L（标准状况），则除去的尿素为________g（忽略气体的溶解）。

7．1L某溶液中含有的离子如下表：

离子

Cu2＋

Al3＋

NO

Cl－

物质的量浓度（mol/L）

1

1

a

1

用惰性电极电解该溶液，当电路中有3mole－通过时（忽略电解时溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象），下列说法正确的是（　　）

A．电解后溶液的pH＝0B．a＝3

C．阳极生成1.5molCl2D．阴极析出的金属是铜与铝

7解析：

根据电子守恒可知，该反应过程中涉及的反应有：

阳极：

2Cl－－2e－===Cl2↑（产生氯气的体积，标准状况下为0.5mol），4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；阴极：

Cu2＋＋2e－===Cu,2H＋＋2e－===H2↑。

从电子守恒的角度知，电解后溶液的pH＝0，A项正确；从电荷守恒的角度可知，a＝4，B不正确。

答案：

A

8．按下图装置实验，若x轴表示流入阴极的电子的物质的量，则y轴可表示（　　）

①c（Ag＋）　②c（AgNO3）　③a棒的质量　④b棒的质量

⑤溶液的pH

A．①③B．③④

C．①②④D．①②⑤

8解析：

该电解池，随着电解的进行，c（Ag＋）不变，c（AgNO3）不变，溶液的pH不变。

因为阳极反应式为Ag－e－===Ag＋，阴极反应式为Ag＋＋e－===Ag。

答案：

D

9.

已知在pH为4～5的溶液中，Cu2＋几乎不水解，而Fe3＋几乎完全水解。

某学生拟用电解CuSO4溶液的方法测定铜的相对原子质量。

该同学向pH＝3.8的含有Fe2（SO4）3杂质的CuSO4溶液中加入适量的黑色粉末X，充分搅拌后过滤，将滤液用右图所示装置电解，其中某电极增重ag，另一电极上产生标准状况下的气体VmL。

下列说法正确的是（　　）

A．黑色粉末X是铁粉

B．铜电极连接电源正极

C．石墨电极上发生的反应是

4OH－－4e－===O2↑＋2H2O

D．铜的相对原子质量的计算式是

9解析：

利用Fe3＋的水解，除去CuSO4溶液中Fe3＋方法是向其中加入黑色的CuO，与Fe3＋水解产生的H＋反应，促进Fe3＋水解，使Fe3＋转化为Fe（OH）3沉淀而除去，A错误；电解时，石墨作阳极，电极反应式：

4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，C正确；

铜作阴极，电极反应式为：

2Cu2＋＋4e－===2Cu，B错误；

据两极上转移电子的量相等可知：

×2＝

×4，

解得：

M（Cu）＝

。

答案：

C

10.

在一个U形管里盛有CuCl2溶液，并插入两块锌片作电极，按如图连接。

（1）如果把电键K接A，该装置应是电解装置，Zn①极是________极，电极反应式为____________________，Zn②极是________极，电极反应式为__________________________。

（2）上述反应进行5min后，转换电键K到C，则这个装置是原电池装置，Zn①极是________极，电极反应式为________。

（3）上述装置进行2min后，再转换电键K到B，则Zn①极发生的化学反应为________________________________________________________________________，

Zn②极发生的有关电化学的反应为_________________________________________。

10解析：

当电键K接触A点时，构成一个有外接直流电源的电解池装置，与电源正极相连的Zn①极是阳极，与电源负极相连的Zn②极是阴极。

当工作5min后，Zn②极上析出了Cu，此时，将电键K接触C点，构成一个原电池装置，表面覆盖铜的Zn②极是原电池的正极，Zn①极是原电池的负极。

当把电键K接触B点时，形成断路，Zn①极发生Zn与CuCl2的置换反应，Zn②极由于在锌的表面有铜，又浸在CuCl2溶液中，发生电化学腐蚀。

答案：

（1）阳　Zn－2e－===Zn2＋

阴　Cu2＋＋2e－===Cu　

（2）负　Zn－2e－===Zn2＋

（3）Zn＋CuCl2===ZnCl2＋Cu

负极：

Zn－2e－===Zn2＋，

正极：

Cu2＋＋2e－===Cu

11．（7分）科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池，其效率更高，可用于航天航空。

如图1所示装置中，以稀土金属材料作惰性电极，在两极上分别通入CH4和空气，其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体，它在高温下能传导阳极生成的O2－离子（O2＋4e－―→2O2－）。

（1）c电极的名称为________，d电极上的电极反应式为

________________________________________________________________________。

（2）如图2所示用惰性电极电解100mL0.5mol·L－1CuSO4溶液，a电极上的电极反应式为________________________________________，若a电极产生56mL（标准状况）气体，则所得溶液的pH＝________（不考虑溶液体积变化），若要使电解质溶液恢复到电解前的状态，可加入________（填序号）。

a．CuO　　　　　　b．Cu（OH）2

c．CuCO3d．Cu2（OH）2CO3

11解析：

（1）原电池中电流的方向是从正极流向负极，故c电极为正极；d电极为负极，通入的气体为甲烷，d电极反应式为：

CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O。

（2）用惰性电极电解CuSO4溶液时，阳极（a电极）反应式：

4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；阴极反应式：

2Cu2＋＋4e－===2Cu，

n（O2）＝

＝2.5×10－3mol。

线路中转移电子的物质的量为2.5×10－3mol×4＝0.01mol，溶液中c（H＋）＝

＝0.1mol/L，

pH＝－lg0.1＝1。

加入CuO或CuCO3与溶液中的H＋反应，可使电解质溶液恢复到电解前的状态。

答案：

（1）正极　CH4＋4O2－－8e－===CO2↑＋2H2O

（2）4OH－－4e－===2H2O＋O2↑　1　ac

12．（9分）在25℃时，用石墨电极电解2.0L2.5mol·L－1CuSO4溶液，如有0.20mol电子发生转移，请回答下列问题：

（1）阴极发生___________________________________________________________反应，

电极反应式为_____________________________________________________________；

（2）阳极发生___________________________________________________________反应，

电极反应式为________________________________________________________；

（3）电解后得到的铜的质量是________，得到氧气的体积是________（标准状况），溶液的pH是________________________________________________________________________；

（4）如果用等质量的两块铜片代替石墨作电极，电解后两铜片的质量相差________，电解液的pH________________________________________________________________________。

12解析：

用石墨电极电解CuSO4溶液：

阳极反应式：

4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，

阴极反应式：

2Cu2＋＋4e－===2Cu。

当线路中有0.20mol电子转移时，析出铜的质量为

m（Cu）＝

mol×64g·mol－1＝6.4g。

产生O2的体积

V（O2）＝

×22.4L·mol－1＝1.12L。

c（H＋）＝

＝0.1mol/L，pH＝－lg0.1＝1。

若用Cu片代替石墨电极，则该装置为电镀池，电解后溶液pH不变。

当转移0.2mol电子时，阳极溶解6.4g，Cu阴极析出6.4gCu，则两极质量差为6.4＋6.4＝12.8（g）。

答案：

（1）还原　2Cu2＋＋4e－===2Cu

（2）氧化　4OH－－4e－===2H2O＋O2↑

（3）6.4g　1.12L　1　（4）12.8g　不变

13．（13分）如右图所示，p、q为直流电源的两极，A由金属单质X制成，B、C、D为铂电极，接通电源，金属X沉积于B极，同时C、D上产生气泡，试回答：

（1）p为________极，A极发生了________反应。

（2）C为________极，可收集到________；D为________极，可收集到________。

（3）C极的电极反应式为________________________________________________。

（4）在电解过程中，测C、D两极上产生气体的体积，实验数据如下表：

时间（min）

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

阴极产生气体

的体积（cm3）

6

12

20

29

39

49

59

69

79

89

阳极产生气体

的体积（cm3）

2

4

7

11

16

21

26

31

36

41

仔细分析以上实验数据，请说出变化的可能原因是

________________________________________________________________________。

（5）当反应进行一段时间后，A、B电极附近溶液的pH________（填“增大”“减小”或“不变”）。

（6）当电路中通过0.004mol电子时，B极上沉积的金属X为0.128g，则此金属的摩尔质量为____________。

14．[2014·广东卷]某同学组装了如图所示的电化学装置，电极Ⅰ为Al，其他电极均为Cu，则（　　）

图4

A．电流方向：

电极Ⅳ―→

―→电极Ⅰ

B．电极Ⅰ发生还原反应

C．电极Ⅱ逐渐溶解

D．电极Ⅲ的电极反应：

Cu2＋＋2e－===Cu

13解析：

（1）B极：

X2＋＋2e－===X因此B为阴极，由此可推知A是阳极。

C是阳极，D是阴极，p为正极。

（4）从O2和H2在水中的溶解度大小回答。

（5）中A极：

X－2e－===X2＋，B极：

X2＋＋2e－===X，故两极pH不变。

（6）设X的摩尔质量为M，则：

X2＋＋2e－===　　X

2molM

0.004mol0.128g

M＝

＝64g/mol。

答案：

（1）正　氧化　

（2）阳　氧气　阴　氢气

（3）4OH－－4e－===O2↑＋2H2O

（4）在开始反应的1～4min内，由于生成的氧气和氢气在水中的溶解没有达到饱和，氧气的溶解度大于氢气，故氢气和氧气的体积比大于2∶1；随着反应的进行，到4min后，由于生成的氧气和氢气在水中的溶解均达到饱和，故体积比约等于2∶1　（5）不变　（6）64g/mol

14．A　[解析]根据原电池的构成原理，可知电极Ⅰ为负极，电极Ⅱ为正极，电极Ⅲ为阳极，电极Ⅳ为阴极。

电子流向为电极Ⅰ→

→电极Ⅳ，故电流方向为电极Ⅳ→

→电极Ⅰ，A项正确；电极Ⅰ为负极，发生氧化反应，B项错误；电极Ⅱ为正极，Cu2＋在此被还原，C项错误；电极Ⅲ为阳极，活性阳极Cu在此被氧化，D项错误。

1.答案：

C　解析：

装置①中阳极上氯离子放电生成氯气，故A错；装置②是电镀装置，待镀铁制品作阴极，应与电源负极相连，故B错；装置③闭合电键后，a极是负极，因此外电路电子由a极流向b极，故C对；装置④的离子交换膜只允许阳离子、水分子自由通过，故D错。

2.答案：

D　解析：

a和b不连接时，铁与CuSO4溶液发生反应：

Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，A项正确；a和b用导线连接时，组成了原电池，Fe为负极，Cu为正极，铜片上发生还原反应：

Cu2＋＋2e－===Cu，铁片上发生氧化反应：

Fe－2e－===Fe2＋，B项正确；通过以上分析可知，无论a和b是否连接，均发生反应：

Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，故溶液均从蓝色（Cu2＋的颜色）逐渐变成浅绿色（Fe2＋的颜色），C项正确；a和b分别连接直流电源正、负极时，构成电解池，铜片为阳极，铁片为阴极，Cu2＋应向阴极（铁电极）移动，D项错误。

3.答案：

D　解析：

A项，阳极发生氧化反应；B项，阴极只析出Ni，阳极Ni、Fe、Zn都溶解，所以阳极减小的质量与阴极增加的质量不相等。

C项，溶液中还存在大量Ni2＋及H＋。

D项，Cu、Pt不如Ni活泼，在阳极不放电，都在阳极泥中。

4.答案：

A　解析：

两极都收集到22.4L气体，说明阴极上发生的反应依次为：

①Cu2＋＋2e－===Cu；②2H＋＋2e－===H2↑，阳极只生成O2：

4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，n（H2）＝n（O2）＝1mol⇒n（e－）＝4mol，B不正确。

根据电子转移守恒得：

n（Cu2＋）＝1mol，根据电荷守恒有n（K＋）＋n（Cu2＋）×2＝n（NO

），所以n（K＋）＝1mol⇒c（K＋）＝2mol·L－1。

A正确。

根据Cu析出后，溶液中只有KNO3和HNO3，由电荷守恒可推出c（H＋）＝4mol·L－1。

5.答案：

D　解析：

由题意知，断开K2，闭合K1时，两极均有气泡产生，则说明铜电极没有参与反应，则铜电极一定作阴极，石墨电极作阳极，所以总反应的离子方程式应为：

2Cl－＋2H2O

Cl2↑＋H2↑＋2OH－，铜电极附近溶液变红，故A、B项均错误；断开K1，闭合K2时，氯气在石墨电极上得到电子生成Cl－，氢气在铜电极上失去电子生成氢离子，所以此时石墨电极作正极，铜电极作负极，故C项错误，D项正确。

6.答案：

（1）B

（2）6Cl－－6e－===3Cl2↑　CO（NH2）2＋3Cl2＋H2O===N2＋CO2＋6HCl

（3）不变　7.2