1.3.1 電解原理【過關練習】

學而優(yōu)·教有方PAGEPAGE15第3節(jié)電能轉化為化學能——電解第1課時電解原理基礎過關練題組一電解與電解池的形成判定1.下列關于電解的說法正確的是()①電解是將電能轉變成化學能的過程②電解是將化學能轉變成電能的過程③電解質溶液導電是化學變化,金屬導電是物理變化④不能自發(fā)進行的氧化還原反應,通過電解可以實現(xiàn)⑤任何水溶液被電解時,必將發(fā)生氧化還原反應A.②③④ B.①②③④C.①②④ D.①③④⑤2.如圖是電解熔融NaCl制備金屬鈉的裝置示意圖,下列有關判斷正確的是()A.通過該裝置可以將化學能轉變?yōu)殡娔蹷.石墨電極為正極C.Na+在鐵電極上得到電子被還原為金屬鈉D.裝置中兩個電極互換不能形成電解池題組二電解池的工作原理3.(2020甘肅臨夏月考)某電解池裝置如圖所示,下列有關分析完全正確的是()選項ABCDa電極陽極陰極陽極陰極d電極正極正極負極負極Q離子陽離子陽離子陰離子陰離子題組三電解規(guī)律與電極反應的書寫4.(2020江蘇常州禮嘉中學高二期中)用石墨作電極電解CuCl2和KCl的混合溶液,電解初期陰極和陽極分別析出的物質是()A.H2、Cl2 B.Cu、Cl2 C.H2、O2 D.Cu、O25.(2020內(nèi)蒙古集寧一中高二期末)如圖為直流電源電解稀Na2SO4溶液的裝置,通電后在石墨電極a和b附近分別滴加幾滴紫色石蕊溶液。下列實驗現(xiàn)象中正確的是()A.相同條件下,逸出氣體的體積:a電極<b電極B.一個電極逸出無味氣體,另一個電極逸出刺激性氣味氣體C.a電極附近呈紅色,b電極附近呈藍色D.a電極附近呈藍色,b電極附近呈紅色6.如圖所示的裝置分別通電,電解初期,溶液的質量增加的是(深度解析)7.(2020河南豫北重點中學高二聯(lián)考)從下表的陰、陽離子中選出適當?shù)碾x子組成三種電解質(每種離子只能選用一次),用惰性電極對每種電解質溶液進行電解?；卮鹣铝袉栴}:陽離子H+、Na+、Ag+陰離子Cl-、SO42(1)若陰極放出氫氣,陽極放出氧氣,且電解后溶液的pH變小,則所選用的電解質的化學式是,陰極的電極反應式為

。

(2)若陰極析出金屬,陽極放出氧氣,則所選用的電解質的化學式是,陽極的電極反應式為。

(3)用如圖所示裝置電解第三種電解質M的飽和溶液,寫出該電解池中發(fā)生反應的總化學方程式:。

能力提升練題組一電解池的形成條件與工作原理1.()納米級Cu2O因具有優(yōu)良的催化性能而備受關注。采用離子交換膜控制電解液中OH-的濃度制備納米級Cu2O的裝置如圖所示,總反應為2Cu+H2OCu2O+H2↑。下列說法中正確的是()A.鈦電極上發(fā)生氧化反應B.陽極附近溶液的pH逐漸增大C.離子交換膜應采用陽離子交換膜D.陽極反應式為2Cu+2OH--2e-Cu2O+H2O2.(2020浙江臺州五校高二聯(lián)考,)某小組為研究電化學原理,設計如圖裝置,下列敘述不正確的是()A.a和b不連接時,鐵片上會有金屬銅析出B.a和b用導線連接時,銅片上發(fā)生的反應為Cu2++2e-CuC.無論a和b是否連接,鐵片均會溶解,溶液從藍色逐漸變成淺綠色D.a和b分別連接直流電源正、負極,電壓足夠大時,Cu2+向銅電極移動3.()某同學組裝了如圖所示的電化學裝置,電極Ⅰ為Al,其他電極均為Cu,則下列說法正確的是()A.電流方向:電極Ⅳ→→電極ⅠB.電極Ⅰ發(fā)生還原反應C.電極Ⅱ逐漸溶解D.電極Ⅲ上發(fā)生的電極反應:Cu2++2e-Cu題組二電解規(guī)律與電極反應的書寫4.()用鉑電極電解由等物質的量的K2SO4、NaCl、Ba(NO3)2、AgNO3組成的混合溶液,一段時間后,在兩個電極區(qū)析出的氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的質量之比為()A.35.5∶108 B.108∶35.5C.8∶1 D.1∶25.(2020黑龍江哈爾濱師大附中高二月考,)學習小組設計如圖所示裝置處理堿性廢水中的Na2SO3,同時制備NaOH。下列說法正確的是()A.太陽能電池能將化學能直接轉化為電能B.電極N為陽極,應選擇惰性電極C.電極M的電極反應式為SO32-+2OH--2e-SO4D.導線中通過1mol電子的同時有2molNa+通過離子交換膜6.(2020浙江杭州高二月考,)用惰性電極電解一定量的硫酸銅溶液,實驗裝置如圖甲所示。電解過程中的實驗數(shù)據(jù)如圖乙所示,橫坐標表示電解過程中轉移電子的物質的量,縱坐標表示電解過程中產(chǎn)生氣體的總體積(標準狀況下)。則下列說法不正確的是()A.電解過程中,a電極表面先有紅色物質析出,后有氣泡產(chǎn)生B.b電極上發(fā)生的反應為4OH--4e-2H2O+O2↑C.曲線OP段表示H2的體積變化D.Q點收集到的混合氣體中H2和O2的體積比為1∶1題組三電解液的復原7.(2020江蘇海安月考,)用惰性電極電解硫酸銅溶液,整個過程轉移電子的物質的量與產(chǎn)生氣體總體積的關系如圖所示(氣體體積均在相同狀況下測定)。Q點時欲使溶液恢復到起始狀態(tài),可向溶液中加入()A.0.1molCuO B.0.1molCuCO3C.0.075molCu(OH)2 D.0.05molCu2(OH)2CO38.(2020黑龍江哈爾濱六中月考,)某小組用如圖裝置進行實驗,下列說法正確的是(深度解析)A.鹽橋中的電解質可以用KClB.閉合K,外電路電流方向為Fe電極→石墨電極C.閉合K,石墨電極上只生成銅D.導線中通過0.15mole-時,加入5.55gCu2(OH)2CO3,③中溶液可復原題組四電解規(guī)律的實際應用9.(2020湖南師大附中高三上月考,)以H2、O2、熔融Na2CO3組成燃料電池,采用電解法制備Fe(OH)2,裝置如下圖所示,其中電解池兩極材料分別為鐵和石墨,通電一段時間后,右側玻璃管中產(chǎn)生大量的白色沉淀。則下列說法正確的是()A.石墨電極Ⅱ處的電極反應式為O2+4e-2O2-B.X是鐵電極C.電解池中的電解液最好用蒸餾水D.若將燃料電池兩極所通氣體互換,X、Y兩極材料也互換,實驗方案更合理10.(2020遼寧凌海統(tǒng)考,)如下圖是某課題組設計的一種利用電解原理制取H2O2并用來處理工業(yè)廢氨水的裝置。為了不影響H2O2的產(chǎn)量,常溫下需向廢氨水中加入適量硝酸,調(diào)節(jié)溶液的pH約為5。下列說法正確的是()A.陰極的電極反應式為2H2O-4e-4H++O2↑B.陽極的電極反應式為O2+2H++2e-H2O2C.處理廢氨水的過程中所發(fā)生的反應為3H2O2+2NH3·H2O8H2O+N2↑D.電解過程中陽極附近溶液的pH逐漸增大11.(2020浙江諸暨中學高二階段性考試,)用石墨電極電解鉻酸鈉(Na2CrO4)溶液,可制取重鉻酸鈉(Na2Cr2O7)(已知:2CrO42-+2H+Cr2O72(1)電極b連接電源的(填“正”或“負”)極,b極發(fā)生的電極反應:。

(2)電解一段時間后,測得陽極區(qū)溶液中Na+物質的量由amol變?yōu)閎mol,則理論上生成重鉻酸鈉的物質的量是mol。

12.()A、B、C為三種強電解質,它們在水中電離出的離子如下表所示:陽離子Na+、K+、Cu2+陰離子SO42圖1所示裝置中,甲、乙、丙三個燒杯分別盛放足量的A溶液、足量的B溶液、足量的C溶液,電極均為石墨電極。接通電源,經(jīng)過一段時間后,測得乙中c電極質量增加。常溫下各燒杯中溶液的pH與電解時間t的關系如圖2所示。據(jù)此回答下列問題:(1)M為電源的(填“正”或“負”)極,電極b上發(fā)生的電極反應為。

(2)寫出乙燒杯中的總反應方程式:。

(3)如果電解過程中B溶液中的金屬離子全部析出,此時電解能否繼續(xù)進行,為什么?。

(4)若經(jīng)過一段時間后,要使丙恢復到原來的狀態(tài),需要進行的操作是。

答案全解全析基礎過關練1.D2.C3.B4.B5.D6.D1.D①電解是將電能轉化成化學能的過程,故①正確,②錯誤;③電解質溶液導電時,發(fā)生氧化還原反應,金屬導電只是自由電子的定向移動,不存在電子得失,沒有新物質產(chǎn)生,是物理變化,故③正確;④電解過程中電源提供電能,可使某些不能自發(fā)進行的氧化還原反應得以進行,故④正確;⑤電解時發(fā)生電子的轉移,一定發(fā)生氧化還原反應,故⑤正確。2.C該裝置為電解池,可以將電能轉變?yōu)榛瘜W能,A錯誤;與電源正極相連的一極稱為陽極,B錯誤;鐵電極為陰極,Na+在陰極上得到電子被還原為金屬鈉,C正確;裝置中兩個電極互換,也可形成電解池,D錯誤。3.B電子由電源的負極流出,故a是陰極,d是正極,溶液中陽離子移向陰極,Q離子為陽離子,故選B。4.B溶液中有Cu2+、K+、H+、Cl-及OH-五種離子,一般情況下,得電子能力:Cu2+>H+>K+,失電子能力:Cl->OH-,所以電解初期,陰極的電極反應式為Cu2++2e-Cu,陽極的電極反應式為2Cl--2e-Cl2↑,故選B。5.D電解稀Na2SO4溶液,實質是電解水,b極為陽極,電極反應式為4OH--4e-2H2O+O2↑,a極為陰極,電極反應式為4H++4e-2H2↑。a極逸出氫氣,b極逸出氧氣,二者都是無色無味的氣體,且相同條件下a極產(chǎn)生氫氣的體積是b極產(chǎn)生氧氣體積的2倍,A、B均錯誤;a極上H+得電子,a極附近c(OH-)增大,使紫色石蕊溶液變藍色;b極上OH-放電,b極附近c(H+)增大,使紫色石蕊溶液變紅色,C錯誤,D正確。6.D四個裝置均為電解池。A項,溶液中氫氧根離子在陽極上發(fā)生氧化反應,生成氧氣,溶液中的氫離子在陰極上發(fā)生還原反應,生成氫氣,溶液質量減少;B項,電解過程中氯離子在陽極上失電子生成氯氣,溶液中銅離子在陰極上得到電子生成銅,溶液質量減少;C項,銅作陽極,銅失電子發(fā)生氧化反應生成銅離子,鐵作陰極,銅離子在陰極上得到電子生成銅,溶液質量不變;D項,銀作陽極,銀失電子生成銀離子,鐵作陰極,電解初期銅離子得電子,陰極上析出銅單質,電解反應為2Ag+Cu2+Cu+2Ag+,溶液質量增加,電解一段時間后,銀離子得電子,陰極上析出銀單質,溶液質量不再改變。特別提醒做電解題一定要注意查看陽極材料,若活性電極作陽極,電極自身放電。7.答案(1)H2SO42H++2e-H2↑(2)AgNO34OH--4e-O2↑+2H2O(或2H2O-4e-O2↑+4H+)(3)NaCl+H2ONaClO+H2↑解析(1)一般情況下陽離子放電順序為Ag+>H+>Na+,陰離子的放電順序為Cl->OH->最高價含氧酸根離子。若陰極放出H2,陽極放出O2,本質上是電解水,由于每種離子只能選用一次,電解質溶液可能為H2SO4、Na2SO4;電解后溶液的pH變小的電解質的化學式為H2SO4;陰極的電極反應式為2H++2e-H2↑。(2)若陰極析出金屬,陽極放出O2,所選電解質為不活潑金屬的含氧酸鹽,則所選電解質的化學式為AgNO3。在陽極OH-放電,陽極電極反應式為4OH--4e-O2↑+2H2O(或2H2O-4e-O2↑+4H+)。(3)由于每種離子只能選用一次,則第三種電解質的飽和溶液為飽和NaCl溶液,在電解池中Fe為陰極,陰極反應式為2H2O+2e-H2↑+2OH-;石墨為陽極,陽極反應式為2Cl--2e-Cl2↑,電解總反應為2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,陽極生成的Cl2與陰極生成的NaOH發(fā)生反應:Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O,將上述兩反應相加得電解池中發(fā)生反應的總化學方程式:NaCl+H2ONaClO+H2↑。能力提升練1.D2.D3.A4.C5.C6.C7.D8.D9.D10.C1.D鈦電極與電源負極相連,作陰極,氫離子在鈦電極上發(fā)生還原反應,A項錯誤;根據(jù)題給總反應可得陽極反應式為2Cu-2e-+2OH-Cu2O+H2O,消耗OH-,則陽極附近溶液的pH減小,B項錯誤,D項正確;陽極反應式為2Cu-2e-+2OH-Cu2O+H2O,則應采用陰離子交換膜,C項錯誤。2.Da和b不連接時,鐵和硫酸銅發(fā)生置換反應,鐵片上有銅析出,故A正確;a和b連接時,該裝置構成原電池,鐵作負極,銅作正極,正極上銅離子得電子發(fā)生還原反應,電極反應式為Cu2++2e-Cu,故B正確;無論a和b是否連接,鐵都失電子發(fā)生氧化反應,溶液從藍色逐漸變成淺綠色,故C正確;a和b分別連接直流電源正、負極,形成電解池,在電解池中陽離子向陰極移動,則銅離子向鐵電極移動,故D錯誤。3.A由題圖可知,①和②構成原電池,③是電解池。A項,電子移動方向:電極Ⅰ→→電極Ⅳ,電流方向與電子移動方向相反,正確;B項,電極Ⅰ為原電池負極,發(fā)生氧化反應,錯誤;C項,銅離子在電極Ⅱ上得電子,生成銅單質,該電極質量逐漸增大,錯誤;D項,電解池中陽極為非惰性電極時,電極本身失電子,形成離子進入溶液中,因為電極Ⅱ為正極,所以電極Ⅲ為電解池的陽極,其電極反應式為Cu-2e-Cu2+,錯誤。4.CBa2++SO42-BaSO4↓,Ag++Cl-AgCl↓,則反應后為NaNO3和KNO3的混合溶液,電解NaNO3和KNO3的混合溶液實質上是電解水,電解總反應為2H2O2H2↑+O2↑,氧化產(chǎn)物為O2,還原產(chǎn)物為H2,則在兩個電極區(qū)析出的氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的質量之比為32∶4=8∶1。5.CA項,太陽能電池是將太陽能轉化為電能的裝置,錯誤;B項,分析題意及題圖可知,N電極為陰極,M電極為陽極,錯誤;C項,M電極為陽極,陽極上SO32-失去電子,發(fā)生氧化反應生成SO42-,電極反應式為SO32-+2OH--2e6.Ca電極為陰極,溶液中的Cu2+在a電極上得電子生成Cu,則a電極表面先有紅色物質析出,后有H+得電子生成氫氣,有氣泡產(chǎn)生,A正確;b電極為陽極,溶液中的OH-失電子生成氧氣,電極反應式為4OH--4e-2H2O+O2↑,B正確;電解前期,陽極生成氧氣,陰極生成Cu,曲線OP段表示O2的體積變化,C錯誤;Q點收集到的混合氣體中,H2和O2在標準狀況下的體積均為2.24L,體積比為1∶1,D正確。7.D用惰性電極電解硫酸銅溶液時,先發(fā)生反應2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4,當銅離子完全析出時,發(fā)生反應2H2O2H2↑+O2↑,根據(jù)題給圖像可知,轉移0.2mol電子時生成的氣體只有氧氣,發(fā)生反應2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4,實際上相當于析出氧化銅,根據(jù)銅和轉移電子之間的關系得n(Cu)=0.2mol2=0.1mol,所以相當于析出0.1molCuO;繼續(xù)電解發(fā)生的反應為2H2O2H2↑+O2↑,實際上是電解水,根據(jù)水和轉移電子之間的關系得n(H2O)=0.3-0.22mol=0.05mol,所以電解水的物質的量是0.05mol,根據(jù)“析出什么加入什么”的原則知,要使溶液恢復原狀,應該加入0.1mol氧化銅和0.05mol水。只加氧化銅不加水不能使溶液恢復原狀,故A錯誤;加入碳酸銅時,碳酸銅和硫酸反應生成硫酸銅、H2O和二氧化碳,相當于加入氧化銅,沒有加入水,不能使溶液恢復原狀,故B錯誤;加入0.075molCu(OH)2相當于加入0.075molCuO和0.075molH2O,所以不能恢復原狀,故C錯誤;加入0.05molCu8.D由于KCl能和AgNO3反應產(chǎn)生沉淀,故鹽橋中的電解質不能用KCl,A錯誤;閉合K,鐵為負極,與鐵相連的石墨為陰極,所以外電路電流方向為石墨電極→Fe電極,B錯誤;閉合K,與鐵相連的石墨作陰極,在石墨電極上先發(fā)生反應Cu2++2e-Cu,析出Cu,后發(fā)生反應2H++2e-H2↑,放出氫氣,C錯誤;K閉合前③中n(Cu2+)=0.05mol,Cu2+完全反應時轉移電子的物質的量為0.1mol,導線中通過0.15mole-說明水也參與了電解,因此需要補充0.05molCuO,電解水的反應為2H2O2H2↑+O2↑,轉移電子的物質的量為0.05mol,因此消耗0.025mol的H2O,Cu2(OH)2CO3可寫為2CuO·H2O·CO2,所以加入0.025mol即5.55gCu2(OH)2CO3,③中溶液可復原,D正確。方法點撥涉及電化學的計算時,一般采用得失電子守恒的思想解決。隨著電解的進行,電解液的濃度改變,或是電解液中溶質的種類改變,或是兩者均改變。為了恢復到原溶液的組成,既要考慮“質”的守恒,又要考慮“量”的守恒。9.D通入氧氣的石墨電極Ⅱ是正極,電極反應式為O2+4e-+2CO22CO32-,A錯誤;X是陰極、Y是陽極,陰極反應式為2H2O+2e-H2↑+2OH-10.C