4.2.1电解原理 基础巩固+能力提升（含答案）

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1、第二节第二节 电解池电解池 第第 1 课时课时 电解原理电解原理 一、选择题(每小题只有一个选项符合题意) 1.电解池中，阳极的电极材料一定( ) A.发生氧化反应 B.与电源正极相连 C.是铂电极 D.得电子 答案 B 解析 若阳极材料为活泼金属，则直接发生氧化反应；若为惰性电极，则最易失 电子的阴离子发生氧化反应。 2.某同学按如图所示的装置进行电解实验。下列说法正确的是( ) A.电解一段时间后，主反应方程式为：CuH2SO4= 通电 CuSO4H2 B.电解过程中，铜电极上有 H2产生 C.电解一段时间后，石墨电极上有铜析出 D.整个电解过程中，H 的浓度不断增大 答案 C 解析 电解

2、初期的主反应为 CuH2SO4= 电解 CuSO4H2，而电解一段时间后， 溶液中含有大量CuSO4， 由于Cu2 的氧化性强于H， 在阴极上Cu2放电析出Cu， A 错误；铜电极作阳极，电极反应为 Cu2e =Cu2，B 错误；石墨为阴极，电 解一段时间后，阴极反应为 Cu2 2e=Cu，石墨电极上有铜析出，C 正确；电 解初期，H 放电产生 H 2，故溶液中 c(H )减小，随后基本保持不变，D 错误。 3.用石墨作阳极、铁棒作阴极电解熔融的氯化钠，下列说法正确的是( ) A.石墨电极周围有大量的钠离子 B.铁棒质量增加 C.电子通过熔融电解质流向铁棒 D.阴极发生氧化反应 答案 B 解析

3、 氯离子移向阳极，发生氧化反应：2Cl 2e=Cl 2，A 错误；钠离子移 向阴极，发生还原反应：Na e=Na，B 正确、D 错误；电子不通过熔融电解 质，C 错误。 4.关于如图所示两个装置的叙述正确的是( ) A.装置名称：是原电池，是电解池 B.硫酸浓度变化：增大，减小 C.电极反应式：中阳极：2H2O4e =O 24H ，中正极：Zn2e=Zn2 D.离子移动方向：中 H 向阴极方向移动，中 H向负极方向移动 答案 B 解析 为电解池，电解水，阳极反应式为 2H2O4e =4HO 2，硫酸的浓 度增大； 为原电池， 溶液中的氢离子移向正极， 正极反应式为 2H 2e=H 2， 硫酸的

4、浓度减小。 5.某小组设计电解饱和食盐水的装置如图所示，通电后两极均有气泡产生，下列 叙述正确的是( ) A.铜是电解池的阳极 B.石墨电极附近溶液呈红色 C.铜电极上产生的是无色气体 D.石墨电极上发生还原反应 答案 C 解析 用石墨和铜作电极电解饱和食盐水，通电后两极均有气泡产生，则 Cu 作 电解池的阴极， A 错误； 石墨为电解池的阳极， 电极反应式为 2Cl 2e=Cl 2， 故石墨电极附近溶液不变红，B 错误；Cu 电极反应为 2H2O2e =H 22OH ，故铜电极上产生的是无色气体(H 2)，C 正确；石墨电极为阳极，电极上发生氧 化反应，D 错误。 6.如图中 X、Y 分别是

5、直流电源的两极，通电后发现 a 电极质量增加，b 电极处有 无色无味气体放出，符合这一情况的是表中的( ) a b X 溶液 A 锌 石墨 负极 CuSO4 B 石墨 石墨 负极 NaOH C 银 铁 正极 AgNO3 D 铜 石墨 负极 CuCl2 答案 A 解析 由 a 电极质量增加可知溶液中的阳离子在 a 电极析出，则 a 为阴极，X 为 负极，故 A 正确；B 中 a 电极不析出金属，错误；C 中 X 为正极，错误；又由 b 电极有无色无味气体放出，D 错误。 7.用惰性电极电解物质的量浓度相同、 体积比为 31 的硫酸铜和氯化钠的混合溶 液，不可能发生的反应有( ) A.2Cu2 2

6、H 2O= 电解 2Cu4H O 2 B.Cu2 2Cl=电解 CuCl2 C.2Cl 2H 2O= 电解 2OH H 2Cl2 D.2H2O= 电解 2H2O2 答案 C 解析 设混合溶液的体积为 4 L，物质的量浓度均为 1 mol L 1，溶液中硫酸铜 和氯化钠的物质的量分别为 3 mol 和 1 mol，根据转移电子守恒，第一阶段：阳极 上氯离子放电， 阴极上铜离子放电， 电解的方程式是 Cu2 2Cl=电解 CuCl2， 氯离子完全反应时，剩余铜离子 2.5 mol；第二阶段：阳极上氢氧根离子放电，阴 极上铜离子放电，电解的方程式是 2Cu2 2H 2O= 电解 2Cu4H O 2；

7、第三阶 段：阳极上氢氧根离子放电，阴极上氢离子放电，电解的方程式是 2H2O= 电解 2H2O2。 8.某同学将电解池工作时电子、离子流动方向及电极种类等信息表示在下图中， 下列有关分析完全正确的是( ) A B C D a 电极 阳极 阴极 阳极 阴极 d 电极 正极 正极 负极 负极 Q 离子 阳离子 阳离子 阴离子 阴离子 答案 B 解析 电子由电源的负极流出， 故 a 是阴极、 d 是正极， 溶液中阳离子移向阴极。 9.用石墨作电极电解 0.1 mol L 1 的 CuSO4溶液，当有 0.4 mol 电子通过电路时， 发现阴极增重 6.4 g，则要使电解后的溶液恢复到电解前状态，则可

8、向电解后的溶 液中加入( ) A.0.1 mol Cu(OH)2 B.0.1 mol CuO C.0.2 mol CuO D.0.1 mol CuO 和 0.2 mol H2O 答案 A 解析 该过程转移 0.4 mol 电子，则阳极应该生成 0.1 mol 氧气，理论上阴极应该 生成 0.2 mol 铜，但实际上阴极生成的铜为 6.4 g 64 g mol 10.1 mol，故铜离子不足， 阴极生成 0.1 mol 铜后， 氢离子继续放电， 生成氢气 0.1 mol。 因此应该补充 0.1 mol CuO 和 0.1 mol H2O，或补充 0.1 mol Cu(OH)2，A 项正确。 10

9、.将含有 KCl、CuBr2、Na2SO4三种物质的水溶液(均为不饱和溶液)用铂电极进 行电解，且电解时间足够长。有以下结论：溶液中几乎没有 Br ；电解质溶 液为无色；最终溶液显碱性；K 、Na和 SO2 4的浓度几乎没有变化。正确的 是(设 Cl2、Br2全部从溶液中逸出)( ) A. B.仅 C. D.均正确 答案 A 解析 溶液中存在的阴离子有 Cl 、Br、SO2 4、OH ，阳离子有 K、Cu2、Na 、H。用 Pt 电极电解足够长的时间，阴离子首先放电的是 Br，其次是 Cl， 最后是 OH ， SO2 4在溶液中不放电； 阳离子先放电的是 Cu2 ， 其次是 H。 所以， 先电

10、解 CuBr2，阳极逸出 Br2，阴极析出 Cu；当 CuBr2电解完毕时，继续电解， 相当于电解 HCl(H 来自于水中)；当 Cl被耗尽时，则继续电解水。由于 Cu2转 化为单质铜， 电解液变为无色； Cl 放电时， 水电离出的 H放电， 使溶液中的 c(OH )c(H)；又由于水被消耗，c(K)、c(Na)和 c(SO2 4)会增大。 11.如图所示装置中， a、 b 都是惰性电极， 通电一段时间后， b 极附近溶液呈蓝色。 下列说法中不正确的是( ) A.x 是正极，y 是负极 B.a 极产生氢气，b 极生成 I2 C.a 极和 Pt 电极都有气泡产生 D.U 形管中溶液的碱性增强 答

11、案 A 解析 淀粉遇碘变蓝b 极生成 I2，即确定 b 极发生反应 2I 2e=I 2，则 b 极 是阳极，x 是负极，y 是正极，a 极 H 放电，发生反应 2H2e=H 2，产生 氢气， U 形管中总反应式为 2KI2H2O= 电解 2KOHH2I2， 溶液的碱性增强， 故 A 错误， B、 D 正确； 石墨为阴极， 铂为阳极， 电极反应分别是 Cu2 2e=Cu， 2H2O4e =4HO 2，C 正确。 12.如图甲所示的电解池中，Pt 电极位于所含 Cu(NO3)2和 AgNO3均为 0.05 mol L 1 的电解液中，图乙是该电解过程中转移电子数与阴极质量的变化关系图。下列 说法错

12、误的是( ) A.过程，在阴极上析出金属银 B.过程、，溶液的 pH 均降低 C.过程，阳极上有氧气放出 D.过程析出固体的质量是过程析出固体的质量的 2 倍 答案 D 解析 过程发生反应： 4Ag 2H 2O= 通电 4AgO24H ， 过程发生反应： 2Cu2 2H 2O= 通电 2CuO24H ， 过程发生反应： 2H 2O= 通电 2H2O2。 A 项正确；过程、发生的电解反应中均有 H 生成，溶液中 c(H)增大，pH 降低；过程所发生的电解反应是电解水，溶液中 c(H )增大，pH 降低，B 项正 确；过程中阳极的电极反应为 2H2O4e =O 24H ，C 项正确；过程和 过程析

13、出的 Cu 和 Ag 的物质的量相同， 则析出 Cu 与 Ag 的质量比为 64108， D 项错误。 二、非选择题(本题包括 3 小题) 13.用石墨作电极，在 Na 、Cu2、Cl、SO2 4等离子中选出适当离子组成电解质， 电解其溶液，写出符合条件的一种电解质的化学式： (1)当阴极放出 H2，阳极放出 O2时，电解质是_。 (2)当阴极析出金属，阳极放出 O2时，电解质是_。 (3)当阴极放出 H2，阳极放出 Cl2时，电解质是_。 (4)通过电子的物质的量与阴极析出的金属的物质的量、阳极放出的气体的物质的 量之比为 421 时，电解质是_。 答案 (1)Na2SO4 (2)CuSO4

14、 (3)NaCl (4)CuSO4 解析 惰性电极电解电解质溶液的类型有电解水型、电解电解质型、放氢生碱型 和放氧生酸型。 再根据阴、 阳离子在溶液中的放电顺序判断。 (1)阴极有 H2生成， 阳极有 O2生成，实质为电解水，故电解质是活泼金属的含氧酸盐，即 Na2SO4。 (2)实质为放氧生酸型，即电解质为不活泼金属的含氧酸盐，即 CuSO4。(3)实质为 放氢生碱型，即电解质为活泼金属的无氧酸盐，即 NaCl。(4)由阳极生成气体和 通过电子的物质的量之比为 14 可知， 阳极产生的气体为 O2， 1 mol O2转移 4 mol 电子，析出金属与通过电子的物质的量之比为 12.故金属离子

15、为2 价，即 Cu2 ，故为 CuSO 4。 14.下图是一个用铂丝作电极电解稀 MgSO4溶液的装置，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，酸性红色，碱性 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 极附近溶液由红变黄 B 极附近溶液由红变黄 A 极附近溶液不变色 B 极附近溶液不变色 (2)写出 A 极发生的电极反应式： _ _。 (3)写出 B 极发生的电极反应式： _。 (4)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 _。 答案 (1) (2)2H2O2e =H

16、22OH 、Mg22OH=Mg(OH) 2 (3)2H2O4e =4HO 2 (4)溶液呈红色，白色沉淀溶解(或大部分溶解) 解析 电解 MgSO4溶液，阴极(A 极)上水电离出的 H 放电生成 H 2，同时 c(OH ) 增大， 生成 Mg(OH)2， 溶液变为黄色； 阳极(B 极)上水电离出的 OH 放电生成 O 2， 同时 c(H )增大， 生成 H 2SO4， 溶液仍保持红色； 将电解液倒入烧杯内， 则 Mg(OH)2 与 H2SO4混合，导致沉淀溶解，且溶液恢复红色。 15.如图 X 是直流电源。Y 池中 c、d 为石墨棒，Z 池中 e、f 是质量相同的铜棒。 接通电路后，发现 d

17、附近显红色。 (1)b 为电源的_极(填“正”“负”“阴”或“阳”，下同)。 Z 池中 e 为_极。 连接 Y、Z 池线路，电子流动的方向是 d_e(用“”或“”填空)。 (2)写出 c 极上反应的电极反应式： _ _。 写出 Y 池中总反应的化学方程式： _ _。 写出 Z 池中 e 极上反应的电极反应式： _ _。 答案 (1)负 阳 (2)2Cl 2e=Cl 2 2NaCl2H2O= 电解 2NaOHH2Cl2 Cu2e =Cu2 解析 d 极附近显红色，说明 d 为阴极，电极反应式为 2H2O2e =H 22OH ，c 为阳极，电极反应式为 2Cl2e=Cl 2，Y 池电解 NaCl 溶液的总反应方 程式为 2NaCl2H2O= 电解 2NaOHCl2H2；直流电源中 a 为正极，b 为负 极， Z池中f为阴极， e为阳极， 电极反应式分别为Cu2 2e=Cu、 Cu2e=Cu2 ，电子流动方向由 ed。