2024-2025学年高中化学课时提升作业二十电解原理含解析新人教版选修4

PAGE9-电解原理 (40分钟70分)一、选择题(本题包括11小题,每小题5分,共55分)1.下列有关电解池说法正确的是 ()A.可将电能完全转化为化学能B.接电源正极的电极确定是阳极C.阴极上发生的是氧化反应D.阳极上可能会生成金属单质【解析】选B。A中电解池的能量转化低于100%。C中阴极是得到电子发生还原反应。D中阳极发生氧化反应,错误。2.(2024·汕头高二检测)某同学为了使反应2HCl+2Ag2AgCl+H2↑能进行,设计了下列四个试验,如图所示,你认为可行的方案是 ()【解析】选C。此反应为非自发的氧化还原反应,需设计成电解池,且Ag失电子作阳极,电解质溶液中的H+得电子生成H2。3.某溶液中含有Cu2+、Fe2+、K+、Cl-、NO3-,用石墨作电极进行电解时,A.Cl2 B.K C.Cu D.H2【解析】选B。在阴极上,溶液中的H+的得电子实力强于K+而弱于Cu2+,所以阴极上无法得到单质K但可以得到铜和氢气。阳极上Cl-失电子实力强于溶液中的OH-,所以可以得到氯气。4.500mLNaNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO3-)=6mol·L-1,用石墨作电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到气体22.4L(标准状况下),假定电解后溶液体积仍为500A.原混合溶液中c(Na+)=6mol·L-1B.电解后溶液中c(H+)=4mol·L-1C.上述电解过程中共转移8mol电子D.电解后得到的Cu的物质的量为2mol【解析】选B。经过计算,c(Cu2+)=2mol·L-1,由电荷守恒可知,原混合溶液中c(Na+)为6mol·L-1-2mol·L-1×2=2mol·L-1,故A错误;B.电解后溶液中c(H+)为4mol-2mol0.5L=4mol·L-1,故B正确;C.由上述分析可知,电解过程中转移电子总数为4NA,故C错误;【方法规律】推断电解质溶液离子浓度的改变(1)若阴极为H+放电,则阴极区c(OH-)增大;(2)若阳极为OH-放电,则阳极区c(H+)增大;(3)若阴、阳两极同时有H+、OH-放电,相当于电解水,溶质离子的浓度增大。5.(2024·青岛高二检测)将始终流电源的正、负极(电极材料为Pt),用玻璃片分别压在一张用食盐水、碘化钾、淀粉溶液和石蕊试液浸透的滤纸上,经过一段时间后,两极旁边滤纸的颜色分别是 ()ABCD阳极蓝白红蓝阴极白蓝蓝蓝【解析】选D。阳极上I-放电生成I2,使淀粉变蓝,阴极上H+放电后,使溶液中的c(H+)<c(OH-),呈碱性,使石蕊显蓝色,故D正确。6.(2024·南阳高二检测)O2、Cl2、H2、Cu、NaOH五种物质是练习题中出现频率较高的电解产物,下列有关它们的说法中正确的是 ()A.O2、Cl2在阴极上生成B.H2、NaOH在阴极(区)上生成C.Cu可以在阳极上生成D.生成O2、Cu时的反应类型相同【解析】选B。O2、Cl2一般在阳极上生成,Cu、H2、NaOH一般在阴极(区)上生成,A、C错误,B正确;铜单质通常是由Cu2+得电子形成的,O2是由氧元素失去电子形成的,反应类型不同,D错误。7.(2024·武汉高二检测)关于如图装置的说法中正确的是 世纪金榜导学号()A.装置①中,盐桥中的K+移向ZnSO4溶液B.装置②工作一段时间后,加适量的Cu(OH)2可能复原原溶液浓度C.装置②工作一段时间后,b极旁边溶液的pH增大D.刚起先时装置①②中的溶液内的H+都在铜电极上被还原,有气泡产生【解析】选B。装置①中是原电池装置,金属锌是负极,Cu是正极,盐桥中的K+移向正极,即硫酸溶液,A错误;装置②是电解池,石墨是阳极,在阳极上产生氧气,在阴极上产生的是金属铜,电解池复原的方法:出什么加什么,加适量的Cu(OH)2可能复原原溶液浓度,B正确;装置②是电解池,石墨是阳极,在阳极上产生氧气,消耗氢氧根离子,所以b极旁边溶液的pH减小,C错误;刚起先时,装置①中的溶液内的H+在铜电极上被还原,装置②中的溶液内的Cu2+在铜电极上被还原,D错误。8.(2024·南平高二检测)用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积比为1∶3的CuSO4和NaCl的混合溶液,可能发生的反应有 ()①2Cu2++2H2O2Cu+4H++O2↑②Cu2++2Cl-Cu+Cl2↑③2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑④2H2O2H2↑+O2↑A.①②③ B.①②④ C.②③④ D.仅②④【解析】选C。混合溶液中CuSO4和NaCl的物质的量之比为1∶3,即发生电解的溶质离子Cu2+和Cl-的物质的量之比为1∶3。第一阶段电解CuCl2溶液,其次阶段电解NaCl溶液,第三阶段电解NaOH、Na2SO4混合溶液(相当于电解水)。9.将等物质的量浓度的CuSO4和NaCl等体积混合后,用石墨电极进行电解,电解过程中,溶液pH随时间t改变的曲线如图所示,则下列说法错误的是 ()A.阳极先析出Cl2,后析出O2,阴极先产生Cu,后析出H2B.AB段阳极只产生Cl2,阴极只产生CuC.BC段表示在阴极上是H+放电产生了H2D.CD段相当于电解水【解析】选C。由于两种溶液的体积相等,物质的量浓度也相等,即溶质的物质的量相等,设CuSO4和NaCl的物质的量各1mol,电解分3个阶段:【第一阶段】阳极:1mol氯离子失1mol电子,阴极:0.5mol铜离子得1mol电子,因为铜离子水解使溶液显酸性,随着电解的进行,铜离子的浓度降低,酸性减弱,pH将增大。【其次阶段】阳极:1mol氢氧根离子失1mol电子(来源于水的电离),阴极:0.5mol铜离子再得1mol电子,因为氢氧根离子消耗,使水溶液中氢离子浓度增大,pH快速减小。【第三阶段】阳极:氢氧根离子失电子,阴极:氢离子得电子,它们都来源于水的电离,实质是电解水,导致溶液的体积减小,使溶液中氢离子浓度增大,pH接着减小。【补偿训练】关于如图所示各装置的叙述中,正确的是 ()A.装置①是原电池,总反应是Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+B.装置①中,铁作负极,负极反应式为Fe3++e-Fe2+C.装置②通电一段时间后石墨Ⅱ电极旁边溶液红褐色加深D.若用装置③精炼铜,则d极为粗铜,c极为纯铜,电解质溶液为CuSO4溶液【解析】选C。Fe比Cu活泼,总反应为Fe+2Fe3+3Fe2+,Fe电极反应式为Fe-2e-Fe2+,A、B错误;Fe(OH)3胶体粒子带正电荷,在电场作用下向阴极移动,C正确;依据电流方向可知,a为直流电源的正极,电解精炼铜时,c极为粗铜,d极为纯铜,D错误。10.用惰性电极电解下列各组物质的水溶液时,发生的电极反应完全相同的是 ()A.NaOH、H2SO4 B.CuCl2、Cu(NO3)2C.Na2SO4、NaCl D.KNO3、AgNO3【解析】选A。用惰性电极电解NaOH、H2SO4的水溶液时实质均为电解水,电极反应均相同,A正确;电解B、C两组溶液时,阳极反应不同,阴极反应相同,B、C错误;电解KNO3、AgNO3溶液,阳极反应相同,阴极反应不同,D错误。11.如图装置,通电后,发觉Cu极旁边溶液蓝色加深。下列说法正确的是 世纪金榜导学号()A.A极为负极,Cu为阳极B.左烧杯溶液和右烧杯溶液的pH都变小C.左烧杯溶液浓度变大,右烧杯溶液浓度不变D.左烧杯Pt极和右烧杯Fe极的电解产物物质的量之比为1∶1【解析】选C。通电后,发觉Cu极旁边溶液蓝色加深,说明铜电极失电子生成铜离子进入溶液,则铜电极是阳极,A是正极,A错误;左烧杯中,相当于电解水,故pH减小;右烧杯中,阳极上铜失电子发生氧化反应,阴极上铜离子放电,pH基本不变,B错误;左烧杯中,事实上电解的是水,溶质的物质的量不变,溶剂的物质的量削减,所以溶液浓度增大,右烧杯中,属于电镀,所以溶液中浓度不变,C正确;左烧杯中铂丝上氢氧根离子放电,右烧杯中铁电极上铜离子放电,当转移相同电子时,电解产物物质的量之比为1∶2,D错误。二、非选择题(本题包括1小题,共15分)12.如图X是直流电源。Y槽中c、d为石墨棒,Z槽中e、f是质量相同的铜棒。接通电路后,发觉d旁边显红色。 世纪金榜导学号(1)①电源上b为________极(用“正”“负”“阴”或“阳”填空)。

②Z槽中e为________极(用“正”“负”“阴”或“阳”填空)。

③连接Y、Z槽线路中,电子流淌的方向是d________e(用“”或“”填空)。

(2)①写出c极上反应的电极反应式:________________________________。

②写出Y槽中总反应的化学方程式:________________________________。

③写出Z槽中e极上反应的电极反应式:________________________________。

【解析】d极旁边显红色,说明d为阴极,电极反应式为2H++2e-H2↑,c为阳极,电极反应式为2Cl--2e-Cl2↑,Y槽电解NaCl溶液的总反应方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑;直流电源中a为正极,b为负极,Z槽中f为阴极,e为阳极,电极反应式为Cu-2e-Cu2+,电子流淌方向由e→d。答案:(1)①负②阳③←(2)①2Cl--2e-Cl2↑②2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑③Cu-2e-Cu2+ (20分钟30分)一、选择题(本题包括3小题,每小题6分,共18分)1.按如图甲装置进行试验,若乙中横坐标x表示流入电极的电子的物质的量,下列叙述不正确的是 ()A.E表示生成铜的物质的量B.E表示反应消耗水的物质的量C.F表示反应生成氧气的物质的量D.F表示生成硫酸的物质的量【解析】选D。由电子与生成物的物质的量的关系可知E表示反应生成铜的物质的量,A正确;由总反应结合电子与生成物的物质的量的关系可知,则E表示消耗水的物质的量,B正确;由电子与生成物的物质的量的关系可知F表示反应生成氧气的物质的量,C正确;由总反应结合电子与反应物的物质的量的关系可知,F不能表示反应生成硫酸的物质的量,D错误。2.(2024·珠海高二检测)一种脱除废水中NH4+的电化学装置如图所示,A.该装置将化学能转变为电能B.该装置工作时,Cl-向阴极移动C.NH4+在阴极上被还原为N2,阴极四周溶液的D.阳极的电极反应式为Cl-+H2O-2e-ClO-+2H+【解析】选D。A中本装置是一个电解池,是将电能转变为化学能,故A错。B中,电解池工作时,阴离子Cl-向阳极移动。C中NH4+被ClO-氧化为N2。D中由图看出,氯离子在阳极放电转化为ClO-3.(2024·信宜高二检测)如下图所示,甲池的总反应式为N2H4+O2N2+2H2O,下列关于该电池工作时的说法正确的是 世纪金榜导学号()A.该装置工作时,Ag电极上有气体生成B.甲池和乙池中的溶液的pH均减小C.甲池中负极反应为N2H4-4e-N2+4H+D.当甲池中消耗0.1molN2H4时,乙池中理论上最多产生6.4【解析】选B。由示意图可知,甲池为原电池,通入N2H4一极为负极,通入O2一极为正极,所以Ag电极为阴极,石墨电极为阳极。A中Ag电极反应式为Cu2++2e-Cu,故无气体生成,错误。B中甲池中因反应生成了水会使溶液的pH减小,乙池中因反应生成了酸也会使溶液的pH减小,B正确。C中在碱性介质电极反应式不行能形成氢离子,错误。D中因为1molN2H4～4mole-～2molCu,当消耗0.1molN2H4时,乙池中理论上最多产生12.8g固体铜。二、非选择题(本题包括1小题,共12分)4.(2024·烟台高二检测)某爱好小组的同学用下图所示装置探讨有关电化学的问题(甲、乙、丙三池中溶质足量),当闭合该装置的电键K时,视察到电流计的指针发生了偏转。请回答下列问题: 世纪金榜导学号(1)甲池为______(填“原电池”“电解池”或“电镀池”),A电极的电极反应式为______。

(2)丙池中F电极为______(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”),该池的总反应方程式为______。

(3)当乙池中C极质量减轻10.8g时,甲池中B电极理论上消耗O2的体积为______mL(标准状况)。

(4)一段时间后,断开电键K,下列物质能使乙池复原到反应前浓度的是______(填选项字母)。

A.Cu B.CuOC.Cu(OH)2 D.Cu2(OH)2CO3【解析】(1)甲池能自发进行氧化还原反应为原电池,燃料电池中,燃料失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水,电极反应式为CH3OH+8OH--6e-CO3+6H2O。(2)F连接原电池负极,所以为阴极,阳极上氢氧根离子放电,阴极上铜离