1.3.1 电解原理【过关练习】

学而优·教有方PAGEPAGE15第3节电能转化为化学能——电解第1课时电解原理基础过关练题组一电解与电解池的形成判定1.下列关于电解的说法正确的是()①电解是将电能转变成化学能的过程②电解是将化学能转变成电能的过程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,通过电解可以实现⑤任何水溶液被电解时,必将发生氧化还原反应A.②③④ B.①②③④C.①②④ D.①③④⑤2.如图是电解熔融NaCl制备金属钠的装置示意图,下列有关判断正确的是()A.通过该装置可以将化学能转变为电能B.石墨电极为正极C.Na+在铁电极上得到电子被还原为金属钠D.装置中两个电极互换不能形成电解池题组二电解池的工作原理3.(2020甘肃临夏月考)某电解池装置如图所示,下列有关分析完全正确的是()选项ABCDa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题组三电解规律与电极反应的书写4.(2020江苏常州礼嘉中学高二期中)用石墨作电极电解CuCl2和KCl的混合溶液,电解初期阴极和阳极分别析出的物质是()A.H2、Cl2 B.Cu、Cl2 C.H2、O2 D.Cu、O25.(2020内蒙古集宁一中高二期末)如图为直流电源电解稀Na2SO4溶液的装置,通电后在石墨电极a和b附近分别滴加几滴紫色石蕊溶液。下列实验现象中正确的是()A.相同条件下,逸出气体的体积:a电极<b电极B.一个电极逸出无味气体,另一个电极逸出刺激性气味气体C.a电极附近呈红色,b电极附近呈蓝色D.a电极附近呈蓝色,b电极附近呈红色6.如图所示的装置分别通电,电解初期,溶液的质量增加的是(深度解析)7.(2020河南豫北重点中学高二联考)从下表的阴、阳离子中选出适当的离子组成三种电解质(每种离子只能选用一次),用惰性电极对每种电解质溶液进行电解。回答下列问题:阳离子H+、Na+、Ag+阴离子Cl-、SO42(1)若阴极放出氢气,阳极放出氧气,且电解后溶液的pH变小,则所选用的电解质的化学式是,阴极的电极反应式为

。

(2)若阴极析出金属,阳极放出氧气,则所选用的电解质的化学式是,阳极的电极反应式为。

(3)用如图所示装置电解第三种电解质M的饱和溶液,写出该电解池中发生反应的总化学方程式:。

能力提升练题组一电解池的形成条件与工作原理1.()纳米级Cu2O因具有优良的催化性能而备受关注。采用离子交换膜控制电解液中OH-的浓度制备纳米级Cu2O的装置如图所示,总反应为2Cu+H2OCu2O+H2↑。下列说法中正确的是()A.钛电极上发生氧化反应B.阳极附近溶液的pH逐渐增大C.离子交换膜应采用阳离子交换膜D.阳极反应式为2Cu+2OH--2e-Cu2O+H2O2.(2020浙江台州五校高二联考,)某小组为研究电化学原理,设计如图装置,下列叙述不正确的是()A.a和b不连接时,铁片上会有金属铜析出B.a和b用导线连接时,铜片上发生的反应为Cu2++2e-CuC.无论a和b是否连接,铁片均会溶解,溶液从蓝色逐渐变成浅绿色D.a和b分别连接直流电源正、负极,电压足够大时,Cu2+向铜电极移动3.()某同学组装了如图所示的电化学装置,电极Ⅰ为Al,其他电极均为Cu,则下列说法正确的是()A.电流方向:电极Ⅳ→→电极ⅠB.电极Ⅰ发生还原反应C.电极Ⅱ逐渐溶解D.电极Ⅲ上发生的电极反应:Cu2++2e-Cu题组二电解规律与电极反应的书写4.()用铂电极电解由等物质的量的K2SO4、NaCl、Ba(NO3)2、AgNO3组成的混合溶液,一段时间后,在两个电极区析出的氧化产物与还原产物的质量之比为()A.35.5∶108 B.108∶35.5C.8∶1 D.1∶25.(2020黑龙江哈尔滨师大附中高二月考,)学习小组设计如图所示装置处理碱性废水中的Na2SO3,同时制备NaOH。下列说法正确的是()A.太阳能电池能将化学能直接转化为电能B.电极N为阳极,应选择惰性电极C.电极M的电极反应式为SO32-+2OH--2e-SO4D.导线中通过1mol电子的同时有2molNa+通过离子交换膜6.(2020浙江杭州高二月考,)用惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液,实验装置如图甲所示。电解过程中的实验数据如图乙所示,横坐标表示电解过程中转移电子的物质的量,纵坐标表示电解过程中产生气体的总体积(标准状况下)。则下列说法不正确的是()A.电解过程中,a电极表面先有红色物质析出,后有气泡产生B.b电极上发生的反应为4OH--4e-2H2O+O2↑C.曲线OP段表示H2的体积变化D.Q点收集到的混合气体中H2和O2的体积比为1∶1题组三电解液的复原7.(2020江苏海安月考,)用惰性电极电解硫酸铜溶液,整个过程转移电子的物质的量与产生气体总体积的关系如图所示(气体体积均在相同状况下测定)。Q点时欲使溶液恢复到起始状态,可向溶液中加入()A.0.1molCuO B.0.1molCuCO3C.0.075molCu(OH)2 D.0.05molCu2(OH)2CO38.(2020黑龙江哈尔滨六中月考,)某小组用如图装置进行实验,下列说法正确的是(深度解析)A.盐桥中的电解质可以用KClB.闭合K,外电路电流方向为Fe电极→石墨电极C.闭合K,石墨电极上只生成铜D.导线中通过0.15mole-时,加入5.55gCu2(OH)2CO3,③中溶液可复原题组四电解规律的实际应用9.(2020湖南师大附中高三上月考,)以H2、O2、熔融Na2CO3组成燃料电池,采用电解法制备Fe(OH)2,装置如下图所示,其中电解池两极材料分别为铁和石墨,通电一段时间后,右侧玻璃管中产生大量的白色沉淀。则下列说法正确的是()A.石墨电极Ⅱ处的电极反应式为O2+4e-2O2-B.X是铁电极C.电解池中的电解液最好用蒸馏水D.若将燃料电池两极所通气体互换,X、Y两极材料也互换,实验方案更合理10.(2020辽宁凌海统考,)如下图是某课题组设计的一种利用电解原理制取H2O2并用来处理工业废氨水的装置。为了不影响H2O2的产量,常温下需向废氨水中加入适量硝酸,调节溶液的pH约为5。下列说法正确的是()A.阴极的电极反应式为2H2O-4e-4H++O2↑B.阳极的电极反应式为O2+2H++2e-H2O2C.处理废氨水的过程中所发生的反应为3H2O2+2NH3·H2O8H2O+N2↑D.电解过程中阳极附近溶液的pH逐渐增大11.(2020浙江诸暨中学高二阶段性考试,)用石墨电极电解铬酸钠(Na2CrO4)溶液,可制取重铬酸钠(Na2Cr2O7)(已知:2CrO42-+2H+Cr2O72(1)电极b连接电源的(填“正”或“负”)极,b极发生的电极反应:。

(2)电解一段时间后,测得阳极区溶液中Na+物质的量由amol变为bmol,则理论上生成重铬酸钠的物质的量是mol。

12.()A、B、C为三种强电解质,它们在水中电离出的离子如下表所示:阳离子Na+、K+、Cu2+阴离子SO42图1所示装置中,甲、乙、丙三个烧杯分别盛放足量的A溶液、足量的B溶液、足量的C溶液,电极均为石墨电极。接通电源,经过一段时间后,测得乙中c电极质量增加。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系如图2所示。据此回答下列问题:(1)M为电源的(填“正”或“负”)极,电极b上发生的电极反应为。

(2)写出乙烧杯中的总反应方程式:。

(3)如果电解过程中B溶液中的金属离子全部析出,此时电解能否继续进行,为什么?。

(4)若经过一段时间后,要使丙恢复到原来的状态,需要进行的操作是。

答案全解全析基础过关练1.D2.C3.B4.B5.D6.D1.D①电解是将电能转化成化学能的过程,故①正确,②错误;③电解质溶液导电时,发生氧化还原反应,金属导电只是自由电子的定向移动,不存在电子得失,没有新物质产生,是物理变化,故③正确;④电解过程中电源提供电能,可使某些不能自发进行的氧化还原反应得以进行,故④正确;⑤电解时发生电子的转移,一定发生氧化还原反应,故⑤正确。2.C该装置为电解池,可以将电能转变为化学能,A错误;与电源正极相连的一极称为阳极,B错误;铁电极为阴极,Na+在阴极上得到电子被还原为金属钠,C正确;装置中两个电极互换,也可形成电解池,D错误。3.B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,Q离子为阳离子,故选B。4.B溶液中有Cu2+、K+、H+、Cl-及OH-五种离子,一般情况下,得电子能力:Cu2+>H+>K+,失电子能力:Cl->OH-,所以电解初期,阴极的电极反应式为Cu2++2e-Cu,阳极的电极反应式为2Cl--2e-Cl2↑,故选B。5.D电解稀Na2SO4溶液,实质是电解水,b极为阳极,电极反应式为4OH--4e-2H2O+O2↑,a极为阴极,电极反应式为4H++4e-2H2↑。a极逸出氢气,b极逸出氧气,二者都是无色无味的气体,且相同条件下a极产生氢气的体积是b极产生氧气体积的2倍,A、B均错误;a极上H+得电子,a极附近c(OH-)增大,使紫色石蕊溶液变蓝色;b极上OH-放电,b极附近c(H+)增大,使紫色石蕊溶液变红色,C错误,D正确。6.D四个装置均为电解池。A项,溶液中氢氧根离子在阳极上发生氧化反应,生成氧气,溶液中的氢离子在阴极上发生还原反应,生成氢气,溶液质量减少;B项,电解过程中氯离子在阳极上失电子生成氯气,溶液中铜离子在阴极上得到电子生成铜,溶液质量减少;C项,铜作阳极,铜失电子发生氧化反应生成铜离子,铁作阴极,铜离子在阴极上得到电子生成铜,溶液质量不变;D项,银作阳极,银失电子生成银离子,铁作阴极,电解初期铜离子得电子,阴极上析出铜单质,电解反应为2Ag+Cu2+Cu+2Ag+,溶液质量增加,电解一段时间后,银离子得电子,阴极上析出银单质,溶液质量不再改变。特别提醒做电解题一定要注意查看阳极材料,若活性电极作阳极,电极自身放电。7.答案(1)H2SO42H++2e-H2↑(2)AgNO34OH--4e-O2↑+2H2O(或2H2O-4e-O2↑+4H+)(3)NaCl+H2ONaClO+H2↑解析(1)一般情况下阳离子放电顺序为Ag+>H+>Na+,阴离子的放电顺序为Cl->OH->最高价含氧酸根离子。若阴极放出H2,阳极放出O2,本质上是电解水,由于每种离子只能选用一次,电解质溶液可能为H2SO4、Na2SO4;电解后溶液的pH变小的电解质的化学式为H2SO4;阴极的电极反应式为2H++2e-H2↑。(2)若阴极析出金属,阳极放出O2,所选电解质为不活泼金属的含氧酸盐,则所选电解质的化学式为AgNO3。在阳极OH-放电,阳极电极反应式为4OH--4e-O2↑+2H2O(或2H2O-4e-O2↑+4H+)。(3)由于每种离子只能选用一次,则第三种电解质的饱和溶液为饱和NaCl溶液,在电解池中Fe为阴极,阴极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-;石墨为阳极,阳极反应式为2Cl--2e-Cl2↑,电解总反应为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,阳极生成的Cl2与阴极生成的NaOH发生反应:Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O,将上述两反应相加得电解池中发生反应的总化学方程式:NaCl+H2ONaClO+H2↑。能力提升练1.D2.D3.A4.C5.C6.C7.D8.D9.D10.C1.D钛电极与电源负极相连,作阴极,氢离子在钛电极上发生还原反应,A项错误;根据题给总反应可得阳极反应式为2Cu-2e-+2OH-Cu2O+H2O,消耗OH-,则阳极附近溶液的pH减小,B项错误,D项正确;阳极反应式为2Cu-2e-+2OH-Cu2O+H2O,则应采用阴离子交换膜,C项错误。2.Da和b不连接时,铁和硫酸铜发生置换反应,铁片上有铜析出,故A正确;a和b连接时,该装置构成原电池,铁作负极,铜作正极,正极上铜离子得电子发生还原反应,电极反应式为Cu2++2e-Cu,故B正确;无论a和b是否连接,铁都失电子发生氧化反应,溶液从蓝色逐渐变成浅绿色,故C正确;a和b分别连接直流电源正、负极,形成电解池,在电解池中阳离子向阴极移动,则铜离子向铁电极移动,故D错误。3.A由题图可知,①和②构成原电池,③是电解池。A项,电子移动方向:电极Ⅰ→→电极Ⅳ,电流方向与电子移动方向相反,正确;B项,电极Ⅰ为原电池负极,发生氧化反应,错误;C项,铜离子在电极Ⅱ上得电子,生成铜单质,该电极质量逐渐增大,错误;D项,电解池中阳极为非惰性电极时,电极本身失电子,形成离子进入溶液中,因为电极Ⅱ为正极,所以电极Ⅲ为电解池的阳极,其电极反应式为Cu-2e-Cu2+,错误。4.CBa2++SO42-BaSO4↓,Ag++Cl-AgCl↓,则反应后为NaNO3和KNO3的混合溶液,电解NaNO3和KNO3的混合溶液实质上是电解水,电解总反应为2H2O2H2↑+O2↑,氧化产物为O2,还原产物为H2,则在两个电极区析出的氧化产物与还原产物的质量之比为32∶4=8∶1。5.CA项,太阳能电池是将太阳能转化为电能的装置,错误;B项,分析题意及题图可知,N电极为阴极,M电极为阳极,错误;C项,M电极为阳极,阳极上SO32-失去电子,发生氧化反应生成SO42-,电极反应式为SO32-+2OH--2e6.Ca电极为阴极,溶液中的Cu2+在a电极上得电子生成Cu,则a电极表面先有红色物质析出,后有H+得电子生成氢气,有气泡产生,A正确;b电极为阳极,溶液中的OH-失电子生成氧气,电极反应式为4OH--4e-2H2O+O2↑,B正确;电解前期,阳极生成氧气,阴极生成Cu,曲线OP段表示O2的体积变化,C错误;Q点收集到的混合气体中,H2和O2在标准状况下的体积均为2.24L,体积比为1∶1,D正确。7.D用惰性电极电解硫酸铜溶液时,先发生反应2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4,当铜离子完全析出时,发生反应2H2O2H2↑+O2↑,根据题给图像可知,转移0.2mol电子时生成的气体只有氧气,发生反应2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4,实际上相当于析出氧化铜,根据铜和转移电子之间的关系得n(Cu)=0.2mol2=0.1mol,所以相当于析出0.1molCuO;继续电解发生的反应为2H2O2H2↑+O2↑,实际上是电解水,根据水和转移电子之间的关系得n(H2O)=0.3-0.22mol=0.05mol,所以电解水的物质的量是0.05mol,根据“析出什么加入什么”的原则知,要使溶液恢复原状,应该加入0.1mol氧化铜和0.05mol水。只加氧化铜不加水不能使溶液恢复原状,故A错误;加入碳酸铜时,碳酸铜和硫酸反应生成硫酸铜、H2O和二氧化碳,相当于加入氧化铜,没有加入水,不能使溶液恢复原状,故B错误;加入0.075molCu(OH)2相当于加入0.075molCuO和0.075molH2O,所以不能恢复原状,故C错误;加入0.05molCu8.D由于KCl能和AgNO3反应产生沉淀,故盐桥中的电解质不能用KCl,A错误;闭合K,铁为负极,与铁相连的石墨为阴极,所以外电路电流方向为石墨电极→Fe电极,B错误;闭合K,与铁相连的石墨作阴极,在石墨电极上先发生反应Cu2++2e-Cu,析出Cu,后发生反应2H++2e-H2↑,放出氢气,C错误;K闭合前③中n(Cu2+)=0.05mol,Cu2+完全反应时转移电子的物质的量为0.1mol,导线中通过0.15mole-说明水也参与了电解,因此需要补充0.05molCuO,电解水的反应为2H2O2H2↑+O2↑,转移电子的物质的量为0.05mol,因此消耗0.025mol的H2O,Cu2(OH)2CO3可写为2CuO·H2O·CO2,所以加入0.025mol即5.55gCu2(OH)2CO3,③中溶液可复原,D正确。方法点拨涉及电化学的计算时,一般采用得失电子守恒的思想解决。随着电解的进行,电解液的浓度改变,或是电解液中溶质的种类改变,或是两者均改变。为了恢复到原溶液的组成,既要考虑“质”的守恒,又要考虑“量”的守恒。9.D通入氧气的石墨电极Ⅱ是正极,电极反应式为O2+4e-+2CO22CO32-,A错误;X是阴极、Y是阳极,阴极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-10.C