电解池的工作原理及应用 同步训练

第3课时电解池的工作原理练基础落实1．如图中x、y分别是直流电源的两极，通电后发现，a极板质量增加，b极板处有无色无味气体放出，符合这一情况的是()a极板b极板x电极z溶液A锌石墨负极CuSO4B石墨石墨负极NaOHC银铁正极AgNO3D铜石墨负极CuCl2答案A2．在水中加等物质的量的Ag＋、Pb2＋、Na＋、SOeq\o\al(2－,4)、NOeq\o\al(－,3)、Cl－，该溶液放在用惰性电极作电极的电解槽中，通电片刻，则氧化产物与还原产物质量比为()A．∶108B．16∶207C．8∶1D．108∶答案C解析溶液中的六种离子，有四种发生反应生成沉淀，Ag＋＋Cl－=AgCl↓、Pb2＋＋SOeq\o\al(2－,4)=PbSO4↓，最后溶液就成了NaNO3溶液；而电解NaNO3溶液，实质上就是电解水，电解方程式为2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2H2↑＋O2↑。氧化产物和还原产物的质量之比为m(O2)∶m(H2)＝(1mol×32g·mol－1)∶(2mol×2g·mol－1)＝8∶1，即C项正确。3．在100mLH2SO4和CuSO4的混合液中，用石墨作电极电解，两极上均收集到L气体(标准状况下)，则原混合液中，Cu2＋的物质的量浓度为()A．1mol·L－1B．2mol·L－1C．3mol·L－1D．4mol·L－1答案A解析两极均收集到气体时，阴极是Cu2＋放电后，H＋又放电生成氢气；阳极是OH－放电生成氧气。n(H2)＝n(O2)＝L/L·mol－1＝mol，由电子守恒得n(Cu2＋)×2＋n(H2)×2＝n(O2)×4，即：c(Cu2＋)×L×2＋mol×2＝mol×4，解得：c(Cu2＋)＝1mol·L－1，本题考查在阳离子阴极的放电顺序，Cu2＋>H＋。4．用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入molCu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度和pH。则电解过程中转移的电子的物质的量为()A．molB．molC．molD．mol答案D解析由电解CuSO4溶液的反应的化学方程式2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4知，电解过程中只析出Cu和放出O2，故电解后加入CuO就可以复原。但本题提示加入molCu(OH)2可以复原，说明电解过程中不仅有CuSO4被电解，还有H2O被电解。molCu(OH)2相当于molCuO和molH2O，由电子守恒molCuO～molCu～mole－，molH2O～molH2～mole－，共计mole－。练方法技巧5．在25℃时，将铜电极插入一定量的饱和硫酸钠溶液中进行电解，通电一段时间后，阴极逸出amol气体，同时有bgNa2SO4·10H2O晶体析出。若温度不变，剩余溶液中溶质的质量分数是()\f(b,b＋18a)×100%\f(b,b＋36a)×100%\f(71b,161b＋36a)×100%\f(71b,161b＋18a)×100%答案C解析用铜作电极时，阳极上铜失去电子被氧化，电极反应为Cu－2e－=Cu2＋；阴极上生成H2，电极反应为2H＋＋2e－=H2↑，阴极区产生的OH－与阳极区产生的Cu2＋结合生成Cu(OH)2沉淀。总反应为Cu＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))Cu(OH)2＋H2↑，即阴极每生成amolH2，就有2amol水被电解，发生电解的水与析出的Na2SO4·10H2O晶体可以组成该温度下的饱和溶液。该饱和溶液的质量为bg＋2amol×18g·mol－1＝(b＋36a)g，溶质的质量为eq\f(142,322)×bg。故w(Na2SO4)＝eq\f(\f(142b,322),b＋36a)×100%＝eq\f(71b,161b＋36a)×100%。6．铅蓄电池的工作原理为Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O。研读下图，下列判断不正确的是()A．K闭合时，d电极反应式：PbSO4＋2H2O－2e－=PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)B．当电路中转移mol电子时，Ⅰ中消耗的H2SO4为molC．K闭合时，Ⅱ中SOeq\o\al(2－,4)向c电极迁移D．K闭合一段时间后，Ⅱ可单独作为原电池，d电极为正极答案C解析当K闭合时，装置Ⅰ中的电极为Pb和PbO2，应为原电池，b极(Pb)作负极，a极(PbO2)作正极；Ⅱ中的电极均为PbSO4，应为电解池，c极为阴极，d极为阳极。A项：K闭合时，d极发生氧化反应：PbSO4＋2H2O－2e－=PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)，正确；B项：电路中转移mol电子时，Ⅰ中消耗molH2SO4和molPb，正确；C项：Ⅱ中SOeq\o\al(2－,4)向阳极(d极)迁移，错误；D项：K闭合一段时间后，c极表面生成Pb，d极表面生成PbO2，装置Ⅱ可单独作为原电池，d电极为正极，正确。7．在25℃时，用石墨电极电解Lmol·L－1CuSO4溶液。5min后，在一个石墨电极上有gCu生成。试回答下列问题：(1)发生氧化反应的是________极，电极反应式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)若电解后溶液的体积不变，则电解后溶液的pH为________。(3)若将溶液恢复到与电解前一样，则需加入________mol的________。(4)若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________g，电解液的pH________。(填“变小”、“变大”或“不变”)答案(1)阳4OH－－4e－=2H2O＋O2↑(2)1(2)CuO(4)不变解析(1)n(CuSO4)＝L×mol·L－1＝mol，而在阴极析出的Cu为eq\fg,64g·mol－1)＝mol，故CuSO4未完全电解，阳极发生氧化反应，电极反应为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑。(2)总反应为2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))2Cu＋O2↑＋2H2SO4222120．1molmolmolmolmol所以电解后c(H＋)＝eq\fmol×2,L)＝mol·L－1，故pH＝－lg＝1。(3)电解后生成的molCu和molO2脱离该体系，即相当于molCuO，因此若将溶液复原，则应加入molCuO。(4)此时成为电镀池，阳极：Cu－2e－=Cu2＋，阴极：Cu2＋＋2e－=Cu，因此若阴极上析出g铜，则阳极溶解g铜，电解后两铜片质量差为g＋g＝g，而电解液的pH不变。练综合拓展8．在50mLmol·L－1CuSO4溶液中插入两个电极，通电电解(不考虑水分蒸发)。则：(1)若两极均为铜片，试说明电解过程中CuSO4溶液的浓度________(填“增大”、“减小”或“不变”)。(2)若阳极为纯锌，阴极为铜片，阳极反应式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)若阳极为纯锌，阴极为铜片，如不考虑H＋在阴极上放电，当电路中有mole－通过时，阴极增重________g，阴极上的电极反应式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)不变(2)Zn－2e－=Zn2＋(3)Cu2＋＋2e