4.3.1电解池的工作原理同步练习-沪科版高中化学选择性必修1
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．一种清洁、低成本的三步法氯碱工艺工作原理的示意图如下图。下列说法不正确的是
A．与传统氯碱工艺相比，该方法可避免使用离子交换膜
B．第一步中阳极反应为：Na0.44MnO2-xe-=Na0.44-xMnO2+xNa+
C．第二步中，放电结束后，电解质溶液中NaCl的含量降低
D．理论上，每消耗1molO2，可生产5molNaOH和3molCl2
2．利用电解法将 CO2转化为 CH4的原理如图所示。下列说法正确的是
A．电解过程中，H+由a极区向b极区迁移
B．电极 b 上反应为：CO2 +8HCO-8e-=CH4+8CO+2H2O
C．电解过程中化学能转化为电能
D．电解时Na2SO4溶液浓度保持不变
3．某化学小组构想用电化学原理回收空气中二氧化硫中的硫，同时将地下水中的硝酸根(NO)进行无害化处理，其原理如图。
下列有关说法错误的是
A．Mg电极为负极，Pt1为阳极
B．乙池中NO在Pt1，电极发生还原反应
C．碳纳米管析出硫的电极反应为：SO2+4e-=S+2O2-
D．Pt2电极可能产生H2，周围pH增大
4．如图，甲、乙是两个完全相同的光伏并网发电模拟装置，利用它们对煤浆进行脱硫处理。下列叙述中错误的是
A．光伏并网发电装置中b为正极
B．石墨1电极上消耗1molMn2+，甲、乙中各转移0.5mol电子
C．脱硫反应原理为：15Mn3++FeS2+8H2O=15Mn2++Fe3++2SO+16H+
D．处理60gFeS2，石墨2电极上消耗7.5molH+
5．基于硫化学的金属硫电池有望替代当前锂离子电池技术，满足人类社会快速增长的能源需求，该电池的结构及原理如图所示。
下列有关叙述正确的是
A．该电池可采用含的水溶液或有机物为电解质溶液
B．放电时，电子的移动方向：电极a→电极b→隔膜→电极a
C．充电时，阳极区可能发生的反应有
D．充电时。电路中转移时，阴极质量减重78g
6．我国科研人员研制了一种双极制氢系统。其工作原理如图所示。
下列说法正确的是
A．电极Y为阴极，发生氧化反应
B．若反应物为，则产物中只含
C．收集1molH2，理论上转移2mole-
D．电极X上发生的反应可能为2RCHO-2e-+4OH-=2RCOO-+H2↑+2H2O
7．我国科学家成功研制出新型铝-石墨烯(Cn)可充电电池，电解质为阳离子(EMIM+)与阴离子(AlCl)组成的离子液体，该电池放电过程示意图如右。下列说法错误的是
A．放电时铝为负极，发生氧化反应
B．放电时正极的反应为：Cn＋AlCl-e－=Cn[AlCl4]
C．充电时石墨烯与电源的正极相连
D．充电时的总反应为：3Cn＋4Al2Cl=Al＋4AlCl＋3Cn[AlCl4]
8．在如图串联装置中，通电片刻即发现乙装置左侧电极表面出现红色固体。下列说法不正确的是
A．乙中左侧电极反应式：Cu2+＋2e =Cu
B．电解过程中丙中溶液酸碱性无变化
C．向甲中加入适量的盐酸，可使溶液恢复到电解前的状态
D．标准状况下当甲中产生4.48 L气体时，丙中Cu电极质量增加21.6 g
9．近年来电池研究领域涌现出一类纸电池。某纸电池结构如图所示，其M极为嵌锂石墨烯()，N极为钴酸锂()，电解质为六氟磷酸锂()的碳酸酯溶液，电池总反应为：下列说法不正确的是
A．放电时，M电极反应式为：
B．放电时，由N极向M极迁移
C．充电时，M极接直流电源负极，发生还原反应
D．充电时，每转移电子，N极质量理论上减少
10．下列离子方程式正确的是
A．溶液中加入足量石灰乳：Mg2++Ca(OH)2=Mg(OH)2+Ca2+
B．在偏铝酸钠溶液中通入少量二氧化碳：AlO+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO
C．用铁电极电解饱和食盐水：2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑
D．用高锰酸钾标准溶液滴定草酸：2MnO+5C2O+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O
二、填空题
11．电解制备Al(OH)3时，电极分别为Al片和石墨，电解总反应式为 。 一种可超快充电的新型铝电池，充放电时AlC和Al2C两种离子在Al电极上相互转化，其他离子不参与电极反应，放电时负极Al的电极反应式为 。
12．铝作为一种应用广泛的金属，在电化学领域发挥着举足轻重的作用。回答下列问题：
(1)某同学根据氧化还原反应设计如图所示的原电池：
A溶液溶质的化学式为 ；电极Y材料的化学式为 ；盐桥中的阴离子向 (填化学式)溶液中移动。
(2)新型电池中的铝电池类型较多。
①Li-Al/FeS是一种二次电池，可用于车载电源，其电池总反应为，充电时锂电极连接电源的 极，充电时阳极的电极反应式为 。
②Al—空气燃料电池可用作电动汽车的电源，该电池多使用NaOH溶液为电解液。电池工作过程中，电路中通过3mol电子时，电解质溶液质量的变化为 。
③A1-AgO(氧化高银)电池可用作水下动力电源。该电池反应的化学方程式为，当电极上析出2.16gAg时，铝电极质量减少 g。
13．如图是一个甲烷燃料电池工作时的示意图，乙池中的两个电极一个是石墨电极，一个是铁电极，工作时N电极的质量减少，请回答下列问题：
（1）M电极的材料是 ，其电极反应式为： N的电极名称是 ，电极反应式为：
（2）通入甲烷的铂电极的电极反应式为 ．
（3）在此过程中，乙池中某一电极析出金属银4.32g时，甲池中理论上消耗氧气为 L（标准状况下）。
14．如图是一个甲烷燃料电池工作时的示意图，乙池中的两个电极一个是石墨电极，一个是铁电极，工作时，M、N两个电极的质量都不减少，请回答下列问题：
(1)M电极的材料是 ，其电极名称是 ，N的电极反应式为 ，乙池的总反应是 ，加入甲烷的铂电极的电极反应式为 。
(2)在此过程中，乙池中某一电极析出金属银4.32g时，甲池中理论上消耗氧气为 L(标准状况下)，若此时乙池溶液的体积为200mL，则乙池中溶液的H+的浓度为 。
15．铅蓄电池的总反应式为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O，请回答下列问题：
(1)放电时，正极的材料是 ；电解液中H2SO4浓度将变 (填“大”或“小”)；电流方向从 (填“正”或“负”，下同)极流向 极。当外电路通过1mol电子时，理论上负极板的质量增加 g。
(2)充电时Pb为 极，Pb电极上的电极反应式为 。
16．(12分)某化学兴趣小组的同学用如下图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的开关时，观察到电流表的指针发生了偏转。请回答下列问题：
(1)甲池为 (填“原电池”“电解池”或“电镀池”)。
(2)丙池中D极的电极反应式为 。
(3)若甲、乙、丙溶液体积均为，当乙池中极质量增加时，甲池中理论上消耗的体积为 (标准状况)，乙池中溶液 ，要使乙池溶液恢复原状，可向溶液中加入物质 (假设各池溶质均足量)。
(4)若丙池中电极不变，将溶液换成溶液，反应化学方程式为 。
17．、、是化工生产中的重要气体原料，它们都有一定的毒性。用氨水可NaOH溶液处理可以有效防止对空气的污染。请回答下列问题：
(1)工业上用电解饱和食盐水生产氯气，用浓氨水检验是否泄漏。
①在电解池阳极上发生的电极反应是
②电解饱和食盐水制氯气的化学反应方程式为
③已知：当测试到有少量泄漏时，可以观察到的明显现象 ，若反应中有0.08 mol的氨气被氧化，则有 mol电子发生转移。
(2)①若用热烧碱溶液吸收，反应后的混合溶液中含NaCl、NaClO和物质的量比值为n：1：1，则 。
②是形成酸雨的主要因素，工业上常利用过量氨水吸收，其发生反应的离子方程式是 。
(3)是燃油汽车尾气中的主要污染物之一，实验室可用烧碱溶液吸收和NO，(已知，)，当消耗的烧碱溶液时，共吸收混合气体 L(标准状态)。
18．2021年，我国科学家以二氧化碳为原料，通过全合成方法成功制得了淀粉，取得了科技领域的一个重大突破。以CO2为原料制备甲醇、合成气、淀粉等能源物质具有广阔的发展前景。
I.在催化剂的作用下，氢气还原CO2的过程中可同时发生反应①②。
①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-50kJ·mol-1
②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.1kJ·mol-1
(1)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H3= kJ·mol-1。
(2)已知反应①的△S=-177.2J·mol-1·K-1，在下列哪些温度下反应能自发进行？_______(填标号)。
A．0℃ B．5℃ C．25℃ D．500℃
(3)在恒温恒容密闭容器中，充入一定量的CO2及H2，起始及达到平衡时，容器内各气体的物质的量及总压强数据如表所示：
n(CO2)/mol n(H2)/mol n(CH3OH)/mol n(CO)/mol n(H2O)/mol 总压/kPa
起始 0.5 0.9 0 0 0 p0
平衡 m 0.3 p
已知p0=1.4p，则表中m= ；反应①的平衡常数Kp= (kPa)-2(用含p的代数式表示)。
(4)向恒压反应器中通入3molH2和1molCO2，CO2的平衡转化率及CH3OH的平衡产率随温度变化的关系如图所示。已知：CH3OH的产率=100%。
图中500K以后，CO2的平衡转化率随温度升高而增大的原因是 。
II.固体氧化物电解池(SOEC)利用废热电解水和CO2来制合成气(主要组分为一氧化碳和氢气)，因为高温电解可降低内阻，所以相比于低温电解池表现出更高的电解效率。
(5)a为电源的 极(填“正”或“负”)。
(6)生成一氧化碳和氢气物质的量之比为1：3时的电极反应式为 。
19．乙醇是一种比较理想的可用于燃料电池的有机物。乙醇来源丰富，可以通过含糖有机物的发酵进行大规模的生产。如图是以乙醇燃料电池为电源，电解含的废气制备示意图(c、d均为石墨电极)。
(1)请判断该装置的电极名称：a 、c 。
(2)甲池中a极上的电极反应式为： ，乙池中c极上的电极反应式： 。
(3)甲池中向 极迁移，乙池中向 极迁移(用a、b、c、d表示)。
(4)假设电解前，乙池两侧溶液体积均为，左侧溶液中为。电解结束后，左侧溶液中变为，若忽略溶液体积变化，则处理的体积为 mL(标准状况)；乙池右侧溶液与电解前相比 (填“增大”、“减小”、“不变”)。
20．电解池中，惰性电极方程式书写：
①稀硫酸
阴极： ；
阳极： ；
总： 。
②氢氧化钠溶液
阴极： ；
阳极： ；
总： 。
③氯化铜溶液
阴极： ；
阳极： ；
总： 。
④氯化钠溶液
阴极： ；
阳极： ；
总： 。
⑤硫酸铜溶液
阴极： ；
阳极： ；
总： 。
三、实验题
21．电化学与科研、生产、生活紧密相联。回答下列问题：
(1)某兴趣小组研究酸碱性环境对电化学反应的影响，连接如图装置。
设计如下两个独立实验。
①向左侧烧杯中滴入NaOH溶液，出现蓝灰色沉淀，继续缓慢滴入NaOH溶液，灵敏电流计指针向右偏转(电子从左向右运动)，此时左侧的电极反应式为 。
②向右侧烧杯中滴入NaOH溶液，有微小气泡生成，灵敏电流计指针向左偏转，左侧无明显变化。此时原电池中的总反应的化学方程式为 。
(2)我国科学家设计了一种协同转化装置，实现对天然气中和的高效去除，装置如图所示。其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯。
①ZnO@石墨烯是 (填“阳”或“阴”)极。
②石墨烯电极区发生反应为：
i.EDTAEDTA；
ii. 。
③协同转化总反应的化学方程式为 。
④工作时，ZnO@石墨烯电极区的pH基本保持不变，结合工作原理解释其原因： 。
22．如图所示，E为浸过含酚酞的Na2SO4溶液的滤纸。A、B分别为铂片，压在滤纸两端，R、S为电池的电极。M、N是用多微孔的Ni制成的电极，在碱溶液中可视为惰性电极。G为电流计，K为开关。C、D和电解池中都充满浓KOH溶液。若在滤纸中央滴一滴紫色的KMnO4溶液，将开关K打开，接通电源一段时间后，C、D中产生气体情况如图所示。请回答下列问题：
(1)R为 (填“正”或“负”)极。
(2)通电一段时间后，M电极附近的电解质溶液的pH (填“变大”“变小”或“不变”)；B附近发生的电极反应式为 。
(3)滤纸上的紫色点向 (填“A”或“B”)方向移动。
(4)当C、D中的气体产生到一定量时，切断外电源并接通开关K，经过一段时间后，C、D中的气体逐渐减少，C中的电极为 (填“正”或“负”)极，电极反应式为 。
23．氯酸钠(NaClO3)是无机盐工业的重要产品之一。
(1)工业上制取氯酸钠采用在热的石灰乳中通入氯气，然后结晶除去氯化钙后，再加入适量的 （填试剂化学式），过滤后即可得到。
(2)实验室制取氯酸钠可通过如下反应3C12+6NaOH5NaC1+NaC1O3+3H2O
先往-5℃的NaOH溶液中通入适量C12，然后将溶液加热，溶液中主要阴离子浓度随温度的变化如右图所示，图中C表示的离子是 。
(3)某企业采用无隔膜电解饱和食盐水法生产氯酸钠。则反应化学方程式为： 。
(4)样品中的含量可用滴定法进行测定，步骤如下：
步骤1：准确称取样品ag（约2.20g），经溶解、定容等步骤准确配制1000mL溶液。
步骤2：从上述容量瓶中取出10.00mL溶液于锥形瓶中，准确加入25mL 1.000mol/L (NH4)2Fe(SO4)2溶液（过量），再加入75mL硫酸和磷酸配成的混酸，静置10min。
步骤3：再在锥形瓶中加入100mL蒸馏水及某种指示剂，用0.0200mol/L K2Cr2O7标准溶液滴定至终点，消耗体积15.62mL。
步骤4：__________。
步骤5：数据处理与计算。
①步骤2中反应的离子方程式为 ；静置10min的目的是 。
②步骤3中K2Cr2O7标准溶液应盛放在 （填仪器名称）中。
③为精确测定样品中的质量分数，步骤4操作为 。
(5)在上述操作无误的情况下，所测定的结果偏高，其可能的原因的原因是 。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
2．A
3．B
4．B
5．C
6．D
7．B
8．C
9．B
10．A
11．
12．(1) (等) Al
(2) 负 51g 0.36
13． 石墨 Ag++e﹣→Ag 阳极 Fe﹣2e﹣═Fe2+ CH4﹣8e﹣+10OH﹣=CO32﹣+7H2O 0.224
14．(1) 铁电极 阴极 2H2O-4e-=O2+4H+ 2H2O+ 4Ag+=4 Ag +O2+4H+ CH4-8e-+10OH-= +7H2O
(2) 0.224L 0.2mol/L
15．(1) PbO2 小 正 负 48
(2) 阴极 PbSO4+2e-=Pb+
16．(1)原电池
(2)
(3) 或 1 或
(4)
17．(1) 有白烟生成 0.24mol
(2) 6
(3)1.12
18．(1)-91.1
(2)AB
(3) 0.2
(4)反应①放热，温度升高平衡左移，反应②吸热，温度升高平衡右移，500K以后，反应②起主导作用，温度升高，反应②平衡右移的程度更大，故CO2的平衡转化率增大
(5)负
(6)CO2+ 3H2O+8e- =CO+3H2+4O2-
19．(1) 负极 阳极
(2)
(3) b d
(4) 448 不变
20． 4H++4e-=2H2↑ 2H2O-4e-=O2↑+4H+ 2H2O2H2↑+O2↑ 2H2O+2e-=2OH-+H2↑ 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 2H2O2H2↑+O2↑ Cu2++2e-=Cu 2Cl--2e-=Cl2↑ CuCl2Cu+Cl2↑ 2H2O+2e-=2OH-+H2↑ 2Cl--2e-=Cl2↑ 2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ Cu2++2e-=Cu 2H2O-4e-=O2↑+4H+ 2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+
21．(1)
(2) 阴 2EDTA2EDTA 阴极ZnO@石墨烯电极反应为：，阴极消耗与转移电子数之比为1∶1，阳极生成与转移电子数之比为1∶1，故阴极消耗的阳极生成的，隔膜为质子交换膜，阳极生成的会移向阴极，故工作时，ZnO@石墨烯电极区的pH基本保持不变
22．(1)负
(2) 变大 4OH－-4e－=2H2O＋O2↑或2H2O-4e－=O2↑＋4H＋
(3)B
(4) 负 2H2＋4OH－-4e－=4H2O或 H2＋2OH－-2e－=2H2O
23．(1)Na2CO3
(2)ClO-
(3)NaCl+3H2ONaClO3+3H2↑
(4) +6Fe2++ 6H+=Cl-+6Fe3++3H2O 使溶液中与Fe2+反应充分 酸式滴定管 重复上述步骤2、3操作2-3次
(5)溶液中的Fe2+被空气中的氧气氧化
答案第1页，共2页
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