高中化学学习材料

（灿若寒星**整理制作）

课时训练21　电解原理

一、电解池的判断

1.如图所示装置中,属于电解池的是(　　)

解析:判断某装置是否为电解池,要以构成电解池的三个基本条件为标准。构成电解池的三个条件:①有与直流电源相连的两个电极;②有电解质溶液或熔融态电解质;③能形成闭合回路。

答案:C

2.下列叙述正确的是(　　)

①电解池是将化学能转变成电能的装置　②原电池是将电能转变成化学能的装置　③金属和石墨导电均为物理变化,电解质溶液导电是化学变化　④电解池两个电极材料可以相同

A.①②③④ B.③④

C.②③④ D.③

答案:B

3.下列关于电解池的叙述中正确的是(　　)

A.与电源正极相连的是电解池的阴极

B.与电源负极相连的是电解池的负极

C.电解池的阳极发生还原反应

D.电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极

解析:电解池中,与直流电源正极相连的电极为阳极,与负极相连的为阴极;阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应;电子从电源的负极经导线流入电解池的阴极。

答案:D

二、电解原理

4.如图是电解CuCl2溶液的装置,其中c、d为石墨电极,则下列有关判断正确的是(　　)

A.a为负极,b为正极

B.a为阳极,b为阴极

C.电解过程中,d电极质量增加

D.电解过程中,氯离子浓度不变

解析:根据图示电流方向,先确定a是电源正极,b是电源负极;则c是电解池的阳极,电极反应为2Cl--2e-Cl2↑,溶液中氯离子不断减少;d是电解池的阴极,电极反应为Cu2++2e-Cu,d电极质量不断增加。

答案:C

5.用惰性电极电解AgNO3溶液,说法不正确的是 (　　)

A.电解过程中阴极质量不断增加

B.电解过程中溶液的pH不断降低

C.此时向溶液中加入适量的Ag2O固体可使溶液恢复到电解前的状况

D.电解后两极产生的气体体积比为2∶1

解析:解决有关电解问题首先应注意电极材料,在此基础上写出电极反应和总的电解反应式,根据总的电解反应式来分析电解前后的物质变化和溶液浓度变化,分析溶液的pH变化必须注意原溶液的pH情况。用惰性电极电解AgNO3溶液,总的电极反应式为4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3。可知:阴极上析出Ag,阳极上放出O2,故A项正确、D项错误;由于生成HNO3溶液,pH应不断降低,B项正确;要使溶液恢复电解前的状况要看加入的物质在溶液中的反应:2Ag2O+4HNO34AgNO3+2H2O;得到的物质恰好是反应掉的物质,可以使溶液恢复电解前的状况,C项正确。

答案:D

6.用惰性电极电解稀硫酸、Cu(NO3)2、NaCl的混合液,最初一段时间阴极和阳极上分别析出的物质分别是 (　　)

A.H2和Cl2 B.Cu和Cl2

C.H2和O2 D.Cu和O2

解析:由题意知,溶液中存在H+、Cu2+、Na+、S、N、Cl-、OH-,根据离子的放电顺序,阳离子:Cu2+>H+>Na+,阴离子:Cl->OH->S、N,则阴极:Cu2++2e-Cu,阳极:2Cl--2e-Cl2↑。

答案:B

7.如图所示,在一U形管中装入含有紫色石蕊的Na2SO4溶液,通直流电,一段时间后U形管内会形成一个倒立的三角“彩虹”,从左到右的颜色顺序是(　　)

A.蓝、紫、红

B.红、蓝、紫

C.红、紫、蓝

D.紫、红、蓝

解析:用惰性电极电解Na2SO4溶液,实际上就是电解水,其两极反应为:

阴极:4H++4e-2H2↑

阳极:4OH--4e-2H2O+O2↑

故阴极区域富集OH-,溶液呈碱性,使石蕊溶液变蓝;阳极区域富集H+,溶液中c(H+)增大,使石蕊溶液变红。

答案:C

8.如图所示,下列叙述中正确的是(　　)

A.Y为阴极,发生还原反应

B.X为正极,发生氧化反应

C.Y与滤纸接触处有氧气生成

D.X与滤纸接触处变红

解析:图中左边装置是以Zn、Cu为电极的原电池装置,该电池中,Zn极为负极,Cu极为正极。而右边为电解池,根据连接情况可以推知,X与Cu极相连为阳极,发生氧化反应;Y与Zn极相连为阴极,发生还原反应。两极的电极反应为X:4OH--4e-2H2O+O2↑;Y:4H++4e-2H2↑,从而可得出答案应为A。

答案:A

9.用惰性电极电解下列溶液一段时间后再加入一定量的某种纯净物(括号内物质),不能使溶液恢复到原来的成分和浓度的是(　　)

A.AgNO3(Ag2O)

B.NaOH(H2O)

C.KCl(盐酸)

D.CuSO4(CuO)

解析:A中4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3,脱离反应体系的物质是4Ag+O2,相当于2Ag2O,故应当加入适量Ag2O才能复原,若加入AgNO3,会使N的量增加。

B中2H2O2H2↑+O2↑,脱离反应体系的是2H2+O2,相当于2H2O,故加入适量水可以复原。

C中2KCl+2H2O2KOH+H2↑+Cl2↑,脱离反应体系的是H2+Cl2,相当于2HCl,故应通入适量HCl气体才能复原,若加入盐酸,同时又增加了水。

D中2CuSO4+2H2O2H2SO4+2Cu+O2↑,脱离体系的是2Cu+O2,相当于2CuO,故加入适量CuO可以复原。

答案:C

三、电极反应式的书写

10.用惰性电极电解下列电解质溶液,请你分析下列问题(注意得失电子的顺序)。

(1)CuCl2溶液。阴极:　　　　　　　　　　　　;阳极:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;总方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)MgCl2溶液。阴极:　　　　　　　　　　　　;阳极:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;总方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)CuSO4溶液。阴极:　　　　　　　　　　　　;阳极:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;总方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案:(1)Cu2++2e-Cu　2Cl--2e-Cl2↑　CuCl2Cu+Cl2↑

(2)2H++2e-H2↑　2Cl--2e-Cl2↑　MgCl2+2H2OMg(OH)2↓+H2↑+Cl2↑

(3)Cu2++2e-Cu　4OH--4e-O2↑+2H2O　2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑

四、关于电解的有关计算

11.用惰性电极电解CuSO4溶液。若阴极上析出Cu的质量为3.2 g,则阳极上产生气体在标准状况下的体积为　　　　;常温下,若将电解后的溶液稀释至1 L,则溶液的pH约为　　　　。 

解析:用惰性电极电解CuSO4溶液时,阳极:4OH--4e-O2↑+2H2O,阴极:Cu2++2e-Cu,根据电子守恒,n(O2)= n(Cu)= =0.025mol,所以标准状况下V(O2)=0.56L;根据反应2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4,电解后溶液中n(H+)=4n(O2)=0.1mol,所以c(H+)=0.1mol/L,pH=1。

答案:0.56 L　1

(建议用时:30分钟)

1.下列关于电解池的叙述中正确的是(　　)

A.电解池中的闭合回路仅是由电子的定向移动形成的

B.金属导线中,电子从电源的负极流向电解池的阳极,从电解池的阴极流向电源的正极

C.在电解质溶液中,阴离子向阴极运动,阳离子向阳极运动

D.相同时间内,阳离子在阴极上得到的电子与阴离子在阳极上失去的电子数相等

解析:在电解池中,外电路上是靠电子的定向移动形成电流,而电解质溶液中是靠阴、阳离子的定向移动而形成电流,因此A项错误。在电解池中,电子由电源的负极流向电解池的阴极,由电解池的阳极流向电源的正极;在电解质溶液中,阴离子向着阳极移动,阳离子向着阴极移动,因此B、C两项都错误,只有D项正确。

答案:D

2.能用电解原理说明的问题是(　　)

①电解是把电能转变成化学能　

②电解是化学能转变成电能　

③电解质溶液导电是化学变化,金属导电是物理变化

④不能自发进行的氧化还原反应,通过电解的原理可以实现

⑤任何溶液被电解时,必然导致氧化还原反应的发生

A.①②③④

B.②③⑤

C.③④

D.①③④⑤

解析:从能量角度看,电解是把电能转变成化学能的过程,故①对,②错;电解质溶液的导电过程,必将伴随着两个电极上氧化还原反应的发生,同时生成新的物质,故③⑤对;某些不能自发进行的氧化还原反应,通过电解的原理供给电能也可以实现,故④对。所以D项符合题意。

答案:D

3.下列有关电解池的说法正确的是(　　)

A.在电解池中与外接电源负极相连的电极是阳极

B.电解任何物质阳极上失电子数与阴极上得电子数相等

C.电解氯化铜溶液时在阴极上有气体生成

D.电解NaCl、CuCl2两种溶液参加反应的物质是相同的

解析:与负极相连的是阴极;电解氯化铜溶液时阳极上有氯气生成,阴极上有铜析出;电解NaCl溶液时水参加了反应,而电解CuCl2溶液时水没有参加反应。

答案:B

4.下图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液,下列实验现象中正确的是(　　)

A.逸出气体的体积,a电极的小于b电极的

B.一电极逸出无味气体,另一电极逸出刺激性气味气体

C.a电极附近溶液呈红色,b电极附近溶液呈蓝色

D.a电极附近溶液呈蓝色,b电极附近溶液呈红色

解析:a为阴极:4H++4e-2H2↑,b为阳极:4OH--4e-O2↑+2H2O。对照分析A、B两项不正确;a极附近溶液由于H+放电呈碱性,石蕊溶液显蓝色,b极附近溶液由于OH-放电呈酸性,石蕊溶液显红色,故C项错误,D项正确。

答案:D

5.若某电能与化学能的转化装置(电解池或原电池)中发生的总反应的离子方程式是Cu+2H+Cu2++H2↑,则下列关于该装置的有关说法中正确的是 (　　)

A.该装置可能是原电池,也可能是电解池

B.该装置只能是原电池,且电解质溶液为硝酸

C.该装置只能是电解池,且金属铜为该电解池的阳极

D.该装置只能是原电池,电解质溶液不可能是盐酸

解析:原电池是将化学能转化为电能的装置,电解池是将电能转化为化学能的装置。由题给总方程式知,Cu失电子,H+得电子。如果是原电池,Cu是负极,它的金属活动性排在氢之后,不可能发生反应,所以只能是电解池。

答案:C

6.某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿,然后平铺在一块铂片上,接通电源后,用铅笔在滤纸上写字,会出现红色字迹。据此,下列叙述中正确的是(　　)

A.铅笔端作阳极,发生还原反应

B.铂片端作阴极,发生氧化反应

C.铅笔端有少量的氯气产生

D.a点是负极,b点是正极

解析:铅笔在滤纸上写字,出现红色字迹,说明铅笔端产生OH-,则铅笔端为阴极,H+放电发生还原反应生成H2,故A项错误;铂片作阳极发生氧化反应,故B项错误;铅笔端产生H2而不是Cl2,故C项错误。

答案:D

7.用惰性电极分别电解下列各物质的水溶液,一段时间后,向剩余电解质溶液中加入适量水能使溶液恢复到电解前的浓度的是(　　)

A.AgNO3 B.Na2SO4

C.CuCl2 D.HCl

解析:既然电解一段时间后,向剩余溶液中加水,就能使溶液恢复到电解前的浓度,这说明电解过程中消耗的是水,那么,在两个电极上放电的离子分别是H+和OH-,即溶液中阳离子的放电能力只能小于H+;溶液中阴离子的放电能力也只能小于OH-。常见的这样的物质有强碱、含氧酸和强碱对应的最高价含氧酸盐。

答案:B

8.关于下图所示①、②两个装置的叙述,正确的是(　　)

A.装置名称:①是原电池,②是电解池

B.硫酸浓度变化:①增大,②减小

C.电极反应式:①中阳极:4OH--4e-2H2O+O2↑　②中正极:Zn-2e-Zn2+

D.离子移动方向:①中H+向阴极方向移动,②中H+向负极方向移动

解析:①中有外加电源为电解池,②为原电池,A项错误;①中电解水,硫酸浓度增大,②中负极材料消耗硫酸,硫酸浓度减小,B项正确;②中正极反应为2H++2e-H2↑,C项错误;②中H+向正极移动,D项错误。

答案:B

9.电解CuCl2溶液时,如果阴极上有1.6 g铜析出,则阳极上产生气体的体积(标准状况)约为(　　)

A.0.28 L B.0.56 L

C.0.14 L D.11.2 L

解析:阴极反应式:Cu2++2e-Cu,阳极反应式:2Cl--2e-Cl2↑,

生成Cu的物质的量: =0.025mol,生成Cl2的体积:0.025mol×22.4L/mol=0.56L。

答案:B

10.用惰性电极电解饱和Na2CO3溶液,若保持温度不变,则一段时间后(　　)

A.溶液的pH变大

B.c(Na+)与c(C)的比值变大

C.溶液浓度变大,有晶体析出

D.溶液浓度不变,有晶体析出

解析:用惰性电极电解饱和Na2CO3溶液,实际是电解水,故Na2CO3会结晶析出,若保持温度不变,则仍为原温度下的饱和溶液,故溶液浓度不变,pH不变,c(Na+)∶c(C)不变,故选D。

答案:D

11.从N、S、H+、Cu2+、Ba2+、Ag+、Cl-等离子中选出适当的离子组成电解质,采用惰性电极对其溶液进行电解。

(1)若两极分别放出H2和O2,电解质的化学式是　　　　　　　。 

(2)若阴极析出金属,阳极放出氧气,电解质的化学式为　　　　　　　　　　　。 

(3)若两极分别放出气体,且体积比为1∶1,电解质的化学式为　　　　　　　　。 

解析:题中提供的电解质离子有七种,这些离子放电的顺序是:阳极:Cl->OH-(水电离出的)>(N、S),阴极:Ag+>Cu2+>H+>Ba2+。

(1)两极分别放出H2和O2,即H+和OH-放电,实质是电解H2O,水中的溶质应是起导电作用,它可以是HNO3、H2SO4、Ba(NO3)2中的任意一种,但不能是BaSO4。

(2)阴极析出金属,即Ag+或Cu2+放电;阳极放出O2,即OH-放电。水中的溶质可以是AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4中的任意一种。

(3)两极都生成气体,且气体体积比为1∶1,则放电的离子应是Cl-和H+。水中的溶质可以是HCl、BaCl2中的任意一种。

答案:(1)HNO3、H2SO4、Ba(NO3)2中的任意一种

(2)AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4中的任意一种

(3)HCl或BaCl2

12.如图为持续电解含有一定量CaCl2水溶液(含酚酞)的装置(以铂为电极),A为电流表。电解一段时间t1后,将CO2连续通入电解质溶液中。

(1)电解时,F极发生　　　　　　反应,电极反应为　　　　　　　,E极发生　　　　　　反应,电极反应为　　　　　　　　　　　,电解总反应为　　　　　　　　　　　　。 

(2)电解池中产生的现象:

①　。 

②　。 

③　。 

解析:溶液中含有:Ca2+、H+、Cl-、OH-,通电时,Ca2+、H+移向阴极,H+放电能力比Ca2+强,在E极上发生反应:2H++2e-H2↑,H2O电离出的H+放电,OH-富集在阴极(E极),则使阴极区溶液变红;Cl-、OH-移向阳极,Cl-在阳极放电,2Cl-Cl2↑+2e-,总反应方程式:2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-;电解一段时间t1后,溶液中OH-浓度增大,相当于Ca(OH)2、CaCl2的混合溶液,通入CO2:Ca2++2OH-+CO2CaCO3↓+H2O,继续通入CO2:CaCO3+CO2+H2OCa(HCO3)2。

答案:(1)氧化　2Cl--2e-Cl2↑　还原　2H++2e-H2↑　2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑

(2)①通电后E极处溶液呈红色　②通电时,E极、F极均有气体生成　③通入CO2时,溶液中先出现白色沉淀,继续通入CO2沉淀又消失

人教版高中化学选修四高二化学课时训练：4.3.1电解原理Word版含解析 docx