2024-2025学年新教材高中化学第四章化学反应与电能第二节第1课时电解原理课时检测含解析新人教版选择性必修1

PAGE10-电解原理(40分钟70分)一、选择题(本题包括8小题，每小题5分，共40分)1．如图中，两电极上发生的电极反应为a极：Cu2＋＋2e－=Cu；b极：Fe－2e－=Fe2＋。下列说法不正确的是()A.装置中电解质溶液确定含有Cu2＋B．该装置确定是化学能转化为电能C．a、b可能是同种电极材料D．a极上确定发生还原反应【解析】选B。该装置既可构成原电池，也可构成电解池。当构成原电池时，a极材料是活动性比铁差的金属或石墨，b极为铁，电解质溶液含Cu2＋；当构成电解池时，a极作阴极，b极作阳极且必需是铁电极，电解液中含Cu2＋。【补偿训练】某小组设计电解饱和食盐水的装置如图，通电后两极均有气泡产生，下列叙述正确的是()A.铜电极旁边视察到黄绿色气体B．石墨电极旁边溶液呈红色C．溶液中的Na＋向石墨电极移动D．铜电极上发生还原反应【解析】选D。因通电后两极均有气泡产生，则金属铜电极是阴极，该极上的反应：2H＋＋2e－=H2↑，得电子发生还原反应，D正确；H2无色，A错误；酚酞遇OH－显红色，B错误；石墨是阳极，阳极反应：2Cl－－2e－=Cl2↑，为保持电荷平衡，阳离子移向阴极，即移向铜电极，C错误。2．(2024·长春高二检测)用电解法测定某工业废气中CO的浓度，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是()A.b为直流电源的负极，与之相连的电极是阴极B．阳极的电极反应式为CO＋H2O－2e－=CO2＋2H＋C．H＋向阴极移动D．理论上每消耗11.2LO2，转移2mol电子【解析】选D。依据以上分析，则b为电源的负极，故A正确；阳极CO失电子生成二氧化碳，电极反应为CO＋H2O－2e－=CO2＋2H＋，故B正确；阳离子向阴极移动，所以H＋向阴极移动，故C正确；未指明标准状况，则无法计算，故D错误。3．(2024·全国Ⅱ卷)电致变色器件可智能调控太阳光透过率，从而实现节能。下图是某电致变色器件的示意图。当通电时，Ag＋注入到无色WO3薄膜中，生成AgxWO3，器件呈现蓝色，对于该变更过程，下列叙述错误的是()A.Ag为阳极B．Ag＋由银电极向变色层迁移C．W元素的化合价上升D．总反应为：WO3＋xAg=AgxWO3【解析】选C。由外加电源可知该装置为电解装置。由“通电时，Ag＋注入到无色WO3薄膜中，生成AgxWO3”可知，Ag为阳极，Ag＋由银电极向变色层(阴极)迁移，A、B正确；WO3生成AgxWO3，W的化合价降低x价，C错误；阳极电极反应式为xAg－xe－=xAg＋，阴极电极反应式为WO3＋xe－＋xAg＋=AgxWO3，两极电极反应式相加得总反应式为WO3＋xAg=AgxWO34．(2024·唐山高二检测)某化学爱好小组的同学用如图所示装置探讨电化学问题。当闭合该装置的电键时，视察到电流计的指针发生偏转。下列有关说法正确的是()A.试验一段时间后，甲烧杯中溶液的质量增大B．甲装置中Zn作正极，Cu作负极C．当甲中产生22.4L气体时，乙中石墨电极析出固体的质量为64gD．将乙中的C电极换成铜电极，则乙装置可变成电镀铜装置【解析】选A。甲中负极锌被氧化生成锌离子，正极生成氢气，烧杯中溶液的质量增大，故A正确；锌比铜活泼，为原电池的负极，铜为正极，故B错误；气体存在的外界条件未知，不能确定物质的量和质量，故C错误；乙中的C电极是阴极，将其换成铜电极，铜极为阴极，该装置不是电镀装置，故D错误。【补偿训练】(双选)海水中含有丰富的锂资源，探讨人员开发了一种只能让锂离子通过的特殊交换膜，并运用电解实现从海水中提取高浓度的锂盐，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是()A.a连接电源的负极B．Li＋的移动方向是从海水进入到盐酸中C．一段时间后，b电极旁边溶液的pH降低D．电解过程中还可能获得有经济价值的副产物氢气和氯气【解析】选A、C。a是电解池的阳极，连接电源的正极，选项A错误；电解时阳离子向阴极移动，故Li＋的移动方向是从海水进入到盐酸中，选项B正确；b电极旁边溶液中的H＋得电子被还原，促进水的电离，阴极区溶液pH增大，选项C错误；整个电解过程中阴极得到氢气，阳极得到氯气，选项D正确。5．如图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极，则下列有关推断正确的是()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】选C。依据图示电流方向，先确定a是电源正极，b是电源负极，A、B错误；c是电解池的阳极，电极反应为2Cl－－2e－=Cl2↑，溶液中氯离子不断削减，D错误；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，C正确。6．用石墨电极电解某酸溶液时，在相同条件下，阴、阳两极收集到的气体的体积比是2∶1，则下列结论正确的是()A．阴极确定是H2，阳极确定是O2B．该酸可能是HClC．电解后溶液的酸性减弱D．阳极的电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑【解析】选A。酸溶液中H＋在阴极得电子，发生还原反应：2H＋＋2e－=H2↑，D错误；阴、阳两极收集到气体体积比是2∶1，可知另一电极确定是O2，A正确；该酸为含氧酸，不能是氢卤酸，B错误；实质是电解水，酸性增加，C错误。7．(2024·青岛高二检测)用多孔石墨电极电解法脱硫不仅可以脱除烟气中的SO2，还可以制得H2SO4，装置如图所示。下列有关说法错误的是()A.阳极放电的物质是SO2B．阳极电极反应式为SO2－2e－＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))=2SO3C．电解过程电解池中SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))数目削减D．通N2的目的是将电解后的气体转移出来【解析】选C。由示意图可知，阳极上SO2发生失电子的氧化反应生成SO3，电极反应式为SO2－2e－＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))=2SO3，则阳极放电的物质是SO2，故A正确；由示意图可知，烟气中SO3、O2、SO2通过多孔石墨电极，其中SO2在阳极发生失电子的氧化反应生成SO3，电极反应式为SO2－2e－＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))=2SO3，故B正确；电解池中总反应为O2＋2SO2=2SO3，所以电解过程电解池中SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))数目不变，故C错误；阳极通入性质稳定的氮气，能将电解后的混合气体刚好吹出，使之被水吸取生成H2SO4，达到彻底脱硫的目的，故D正确。8．(2024·山东等级考)接受惰性电极，以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如图所示。忽视温度变更的影响，下列说法错误的是()A．阳极反应为2H2O－4e－=4H＋＋O2↑B．电解一段时间后，阳极室的pH未变C．电解过程中，H＋由a极区向b极区迁移D．电解一段时间后，a极生成的O2与b极反应的O2等量【解析】选D。a极析出氧气，氧元素的化合价上升，作电解池的阳极，b极通入氧气，生成过氧化氢，氧元素的化合价降低，被还原，作电解池的阴极。a极是阳极，属于放氧生酸性型的电解，所以阳极的反应式是2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，故A正确；电解时阳极产生氢离子，氢离子是阳离子，通过质子交换膜移向阴极，所以电解一段时间后，阳极室的pH不变，故B正确；电解过程中，阳离子移向阴极，H＋由a极区向b极区迁移，C正确；电解时，阳极的反应为2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，阴极的反应为O2＋2e－＋2H＋=H2O2，总反应为O2＋2H2O=2H2O2，要消耗氧气，即是a极生成的氧气小于b极消耗的氧气，故D错误。二、非选择题(本题包括2小题，共30分)9．(15分)从H＋、Cu2＋、Na＋、SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))、Cl－五种离子中选择并恰当地组成电解质，按下列要求进行电解：(1)以石墨为电极，使电解质质量削减，水质量不变，进行电解，则可接受的电解质是______。(2)以石墨为电极，使电解质质量不变，水质量削减，进行电解，则可接受的电解质是______。(3)以石墨为阳极，铁棒为阴极，使电解质和水的质量都削减，进行电解，则电解质是______。(4)以石墨为电极，若阴极析出金属，阳极放出O2时，电解质的化学式可能是___________________________________________________________________。(5)以石墨为电极，两极分别放出气体，且体积比为1∶1时，电解质的化学式可能是___________________________________________________________________。【解析】(1)电解质质量削减，水质量不变，实质电解电解质，如HCl、CuCl2。(2)电解质质量不变，水质量削减，实质电解水，如H2SO4、Na2SO4、NaHSO4。(3)电解质和水的质量都削减，电解质和H2O都参与电解反应，如CuSO4、NaCl。(4)若阴极析出金属，阳极放出O2时，由不活泼金属阳离子和OH－放电，如CuSO4。(5)两极分别放出气体，且体积比为1∶1时，一般生成H2和Cl2，如HCl、NaCl。答案：(1)HCl、CuCl2(2)H2SO4、Na2SO4、NaHSO4(3)CuSO4、NaCl(4)CuSO4(5)HCl、NaCl10．(15分)用石墨作电极电解下列溶液：①稀H2SO4②K2SO4溶液③CuCl2溶液④CuSO4溶液⑤KOH溶液(1)阴、阳极都有气体产生，且体积比(相同条件下)为2∶1的是______(填序号)，(2)上述(1)中溶液电解时阳极的电极反应式都是____________________________，阴极的电极反应式都是__________________，总反应的化学方程式都是____________________________。(3)阴、阳极都有气体产生，其中溶液酸性增加的是________(填序号)，碱性增加的是______(填序号)。(4)一个电极析出金属，一个电极逸出气体，且溶液酸性增加的是________(填序号)，总反应的化学方程式是____________________________。【解析】一般先全面分析电解质溶液的组成，找全离子并分为阴、阳两组；然后排出阴、阳离子的放电依次，写出两极上的电极反应式；再合并两极电极反应式写出总离子方程式。若参与电极反应的H＋(或OH－)由水电离出来，应用水分子式表示；若阴极H＋放电，则阴极区c(OH－)增大；若阳极OH－放电，则阳极区c(H＋)增大；若阴、阳两极的H＋、OH－同时放电，相当于电解水，电解质溶液浓度增大(饱和溶液例外)。答案：(1)①②⑤(2)4OH－－4e－=2H2O＋O2↑4H＋＋4e－=2H2↑2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))2H2↑＋O2↑(3)①⑤(4)④2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))2Cu＋2H2SO4＋O2↑(20分钟30分)一、选择题(本题包括2小题，每小题5分，共10分)1．(2024·全国Ⅰ卷)科学家近年独创了一种新型Zn－CO2水介质电池。电池示意图如图，电极为金属锌和选择性催化材料。放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题供应了一种新途径。下列说法错误的是()A.放电时，负极反应为Zn－2e－＋4OH－=Zn(OH)eq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))B．放电时，1molCO2转化为HCOOH，转移的电子数为2molC．充电时，电池总反应为2Zn(OH)eq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))=2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2OD．充电时，正极溶液中OH－浓度上升【解析】选D。放电时，负极上Zn发生氧化反应，电极反应式为Zn－2e－＋4OH－=Zn(OH)eq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))，故A正确；放电时，CO2转化为HCOOH，C元素化合价降低2，则1molCO2转化为HCOOH时，转移电子数为2mol，故B正确；充电时，阳极上H2O转化为O2，负极上Zn(OH)eq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))转化为Zn，电池总反应为2Zn(OH)eq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))=2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2O，故C正确；充电时，正极即为阳极，电极反应式为2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，溶液中H＋浓度增大，溶液中c(H＋)·c(OH－)＝KW，温度不变时，KW不变，因此溶液中OH－浓度降低，故D错误。2．(双选)我国成功研制出高效电催化固氮催化剂Mo2N，如图所示，在0.1mol·L－1盐酸溶液中，在确定电压下具有较高的产氨速率和稳定的电流效率。下列推断错误的是()A.石墨电极为阳极B．P为阴离子交换膜C．Mo2N/GCE电极区反应式为N2＋6H＋＋6e－=2NH3D．为提高溶液的导电性，可在石墨电极区加入适量的盐酸【解析】选B、D。由装置图可以看出，在Mo2N/GCE电极区生成氨气，Mo2N/GCE电极区N2得到电子，是阴极，所以石墨极为阳极，故A正确；电解池工作时，阳极上水电离的氢氧根离子放电生成氧气和H＋，H＋从阳极区向阴极区转移，故P为阳离子交换膜，B错误；Mo2N/GCE电极为阴极，电极反应式为N2＋6H＋＋6e－=2NH3，故C正确；石墨电极的电极反应式为2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，若加入盐酸，则变为氯离子放电产生氯气使溶液中的离子浓度慢慢减小，溶液的导电实力减弱，可加入适量的硫酸增加溶液的导电性，故D错误。二、非选择题(本题包括1小题，共20分)3．甲、乙两池电极材料都是铁棒与碳棒，请回答下列问题：(1)若两池中均为CuSO4溶液，反应一段时间后：①有红色物质析出的是甲池中的________棒，乙池中的________棒。②乙池中阳极的电极反应式是_______________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)若两池中均为饱和NaCl溶液：①写出乙池中总反应的离子方程式：_______________________________________________________________________________________________________________________________________。②甲池中碳棒电极上电极反应式是_______________________________________________________________________________________________________________________________________，乙池中碳棒电极上电极反应属于______________(填“氧化反应”或“还原反应”)。【解析】甲为原电池，乙为电解池。(1)若两池中均为CuSO4溶液，则有甲eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(负极（Fe）：Fe－2e－=Fe2＋,正极（C）：Cu2＋＋2e－=Cu))乙eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(阳极（C）：4OH－－4e－=O2↑＋2H2O,阴极（Fe）：Cu2＋＋2e－=Cu))(2)若均为NaCl溶液，则有甲eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(负极（Fe）：Fe－2e－=Fe2＋,正极（C）：O2＋2