2019-2020年高中化學(xué) 第4章 電化學(xué)基礎(chǔ) 第3節(jié) 電解池（第1課時）電解原理習(xí)題 新人教版選修4一、選擇題1下列敘述正確的是()電解池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置原電池是將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置金屬和石墨導(dǎo)電均為物理變化，電解質(zhì)溶液導(dǎo)電是化學(xué)變化電解池兩個電極材料可以相同A B C D解析：電解質(zhì)溶液導(dǎo)電發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，是化學(xué)變化；金屬導(dǎo)電僅是電子的定向移動，是物理變化。電解池的兩極只要能導(dǎo)電即可。答案：B2如圖所示的裝置能夠組成電解池的是()解析：電解池要有外接電源，形成閉合回路。答案：D3(xx杭州高二檢測)用石墨作電極，電解1 mol/L下列物質(zhì)的溶液，溶液的pH保持不變的是()AHCl BNaOHCNa2SO4 DNaCl解析：由陰、陽離子的放電順序知，電解HCl溶液實(shí)質(zhì)是電解HCl，使pH增大，電解NaOH、Na2SO4溶液的實(shí)質(zhì)是電解水；電解質(zhì)溶液的濃度增大，故NaOH溶液pH增大，但Na2SO4溶液的pH不變，電解NaCl生成NaOH，使溶液pH增大。答案：C4如圖為直流電源電解稀Na2SO4水溶液的裝置。通電后在石墨電極a和b附近分別滴加一滴石蕊溶液。下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中正確的是()A逸出氣體的體積，a電極的小于b電極的B一電極逸出無味氣體，另一電極逸出刺激性氣味氣體Ca電極附近呈紅色，b電極附近呈藍(lán)色Da電極附近呈藍(lán)色，b電極附近呈紅色解析：a、b電極分別為電解池的陰極和陽極，其電極反應(yīng)分別是4H4e=2H2和4OH4e=O22H2O；即a極氣體體積比b極大。a極和b極溶液分別顯堿性和酸性，故可以看到a電極附近呈藍(lán)色，b電極附近呈紅色。答案：D5(xx運(yùn)城高二檢測)如圖所示裝置中，a、b都是惰性電極，通電一段時間后，b極附近溶液呈藍(lán)色。下列說法中不正確的是()Ax是正極，y是負(fù)極Ba極產(chǎn)生氫氣，b極生成I2Ca極和Pt電極都有氣泡產(chǎn)生DU形管中溶液的堿性增強(qiáng)解析：淀粉遇碘變藍(lán)b極生I2，即確定b極發(fā)生反應(yīng)2I2e=I2，則b極是陽極，x是負(fù)極，y是正極，a極H放電，發(fā)生反應(yīng)2H2e=H2，產(chǎn)生氫氣，U形管中總反應(yīng)式為2KI2H2O2KOHH2I2，溶液的堿性增強(qiáng)，故A錯誤，B、D正確；石墨為陰極，鉑為陽極，電極反應(yīng)分別是Cu22e=Cu,4OH4e=2H2OO2，C正確。答案：A6現(xiàn)用Pt電極電解1 L濃度均為0.1 mol/L的HCl、CuSO4的混合溶液，裝置如圖，下列說法正確的是()A電解開始時陰極有H2放出B電解開始時陽極上發(fā)生：Cu22e=CuC當(dāng)電路中通過電子的量超過0.1 mol時，此時陰極放電的離子發(fā)生了變化D整個電解過程中，SO不參與電極反應(yīng)解析：依據(jù)放電順序陰極先放電的是Cu2，故陰極開始析出的是Cu，陽極先放電的是Cl，故陽極開始產(chǎn)生的是Cl2，答案A、B錯；由陰極反應(yīng)Cu22e=Cu，n(Cu2)0.1 mol，當(dāng)電路中通過電子的量達(dá)到0.2 mol時，此時Cu2消耗完畢，陰極放電離子變?yōu)镠。所以C錯；陽極先是Cl放電，當(dāng)Cl消耗完畢。此時H2O電離產(chǎn)生的OH開始在陽極放電，SO不參與電極反應(yīng)。答案：D7某小組為研究電化學(xué)原理，設(shè)計(jì)下圖裝置，下列敘述不正確的是()Aa和b不連接時，鐵片上會有金屬銅析出Ba和b用導(dǎo)線連接時，銅片上發(fā)生的反應(yīng)為：Cu22e=CuC無論a和b是否連接，鐵片均會溶解，溶液均從藍(lán)色逐漸變成淺綠色Da和b分別連接直流電源正、負(fù)極，電壓足夠大時，Cu2向銅電極移動解析：a和b不連接時，鐵片與Cu2直接發(fā)生置換反應(yīng)，有金屬銅析出，A項(xiàng)正確。a和b用導(dǎo)線連接時該裝置形成原電池，銅片作正極，鐵片作負(fù)極失去電子形成Fe2，因此無論a和b是否連接。鐵片均會溶解，溶液均從藍(lán)色逐漸變成淺綠色，所以B、C項(xiàng)正確。若a和b分別連接直流電源正、負(fù)極，a作陽極，銅片失去電子生成Cu2，Cu2向鐵電極移動。答案：D8(xx濟(jì)寧模擬)如圖X為電源，Y為浸透飽和食鹽水和酚酞試液的濾紙，濾紙中央滴有一滴KMnO4溶液，通電后Y中央的紫紅色色斑向d端擴(kuò)散。下列判斷正確的是()A濾紙上c點(diǎn)附近會變紅色BCu電極質(zhì)量減小，Pt電極質(zhì)量增大C燒杯中溶液的pH增大D燒杯中SO向Cu電極定向移動解析：本題考查電解原理，意在考查考生對電化學(xué)基礎(chǔ)知識融會貫通及正確復(fù)述、再現(xiàn)、辨認(rèn)的能力。由圖可知，該裝置為電解裝置，由通電后Y中央的紫紅色色斑向d端擴(kuò)散知，d為陽極(MnO向陽極移動)，b為電源的正極，a為電源的負(fù)極。Y為浸透飽和食鹽水和酚酞試液的濾紙，c點(diǎn)H放電，則OH濃度增大，所以濾紙上c點(diǎn)附近會變紅色，故A項(xiàng)正確；Cu電極上Cu2得到電子生成Cu，Pt電極上OH失去電子，故Cu電極質(zhì)量增大，Pt電極質(zhì)量不變，B項(xiàng)錯誤；Pt電極上OH失去電子，故燒杯中溶液的pH減小，C項(xiàng)錯誤；Cu電極為陰極，Pt電極為陽極，燒杯中SO向Pt電極定向移動，D項(xiàng)錯誤。答案：A9(xx河南洛陽統(tǒng)考)CuI是一種不溶于水的白色固體，它可由反應(yīng)：2Cu24I=2CuII2而得到?，F(xiàn)以石墨為陰極，以Cu為陽極電解KI溶液，通電前向電解液中加入少量酚酞試液和淀粉溶液。電解開始不久陰極區(qū)溶液呈紅色，而陽極區(qū)溶液呈藍(lán)色，對這個現(xiàn)象的正確解釋是()陰極：2H2e=H2使c(OH)>c(H)陽極：2Cu4I4e=2CuII2，I2遇淀粉變藍(lán)陽極：Cu2e=Cu2，Cu2顯藍(lán)色陽極：2I2e=I2，I2遇淀粉變藍(lán)A BC D解析：通電后，溶液中的H、K移向陰極，而H的氧化性強(qiáng)于K，所以H得電子被還原，破壞了水的電離平衡，使c(OH)>c(H)，酚酞試液變紅；I和OH移向陽極，而失電子能力Cu>I>OH，故Cu失電子產(chǎn)生Cu2。又據(jù)信息，Cu2與I能反應(yīng)產(chǎn)生I2，I2遇淀粉變藍(lán)。答案：A10用Pt電極電解各含有0.1 mol的Cu2和X3的溶液，陰極析出固體物質(zhì)的質(zhì)量m(g)與溶液中通過電子的物質(zhì)的量n(mol)的關(guān)系見右圖所示。則離子的氧化能力由大到小排列正確的是()ACu2>X3>H BH>X3>Cu2CX3>H>Cu2 DCu2>H>X3解析：有些學(xué)生沒認(rèn)真分析，就將X3與Fe3聯(lián)系起來，選擇C答案。這其實(shí)是簡單記憶陽離子放電順序?qū)е滤季S定勢造成的結(jié)果。本題的解題信息在圖像中：一通電就有固體析出，且通過0.2 mol電子后，再沒有固體析出了，說明是Cu2放電的結(jié)果。X3不放電，故答案應(yīng)為D。答案：D二、非選擇題11從NO、SO、H、Cu2、Ba2、Ag、Cl等離子中選出適當(dāng)?shù)碾x子組成電解質(zhì)，采用惰性電極對其溶液進(jìn)行電解。(1)兩極分別放出H2和O2時，電解質(zhì)的化學(xué)式可能是_。(2)若陰極析出金屬，陽極放出O2，電解質(zhì)的化學(xué)式可能是_。(3)兩極分別放出氣體，且體積比為11，電解質(zhì)的化學(xué)式可能是_。解析：(1)組為電解水型，即陽極OH放電，陰極H放電；(2)組陽極OH放電，陰極排在H后的金屬陽離子放電；(3)組氣體體積比為11，不是電解水型，經(jīng)分析可得相應(yīng)答案。答案：(1)H2SO4、HNO3、Ba(NO3)2(2)AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4(3)HCl、BaCl212(xx南昌高二月考)如圖X是直流電源。Y槽中c、d為石墨棒，Z槽中e、f是質(zhì)量相同的銅棒。接通電路后，發(fā)現(xiàn)d附近顯紅色。(1)電源上b為_極(用“正”、“負(fù)”、“陰”或“陽”填空)。Z槽中e為極_(用“正”、“負(fù)”、“陰”或“陽”填空)。連接Y、Z槽線路中，電子流動的方向是d_e(用“”或“”填空)。(2)寫出c極上反應(yīng)的電極反應(yīng)式： _。寫出Y槽中總反應(yīng)的化學(xué)方程式： _。寫出Z槽中e極上反應(yīng)的電極反應(yīng)式： _。解析：d極附近顯紅色，說明d為陰極，電極反應(yīng)式為2H2e=H2，c為陽極，電極反應(yīng)式為2Cl2e=Cl2，Y槽電解NaCl溶液的總反應(yīng)方程式為2NaCl2H2O2NaOHCl2H2；直流電源中a為正極，b為負(fù)極，Z槽中f為陰極，e為陽極，電極反應(yīng)式為Cu2e=Cu2，電子流動方向由ed。答案：(1)負(fù)陽(2)2Cl2e=Cl22NaCl2H2O2NaOHH2Cl2Cu2e=Cu213如下圖所示裝置中，甲、乙、丙三個燒杯依次分別盛放100 g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100 g 10.00%的K2SO4溶液，電極均為石墨電極。(1)接通電源，經(jīng)過一段時間后，測得丙中K2SO4濃度為10.47%，乙中c電極質(zhì)量增加，據(jù)此回答問題：電源的N端為_極；電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)為：_；列式計(jì)算電極b上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積：_；電極c的質(zhì)量變化是_g；電解前后各溶液的酸、堿性大小是否發(fā)生變化？簡述其原因：甲溶液_；乙溶液_；丙溶液_。(2)如果電解過程中銅全部析出，此時電解能否繼續(xù)進(jìn)行？為什么？解析：(1)乙中c電極質(zhì)量增加，則c處發(fā)生的反應(yīng)為Cu22e=Cu，即c為陰極，由此可推出b為陽極，a為陰極，M為負(fù)極，N為正極。丙中為K2SO4溶液，相當(dāng)于電解水，設(shè)電解的水的質(zhì)量為x，由電解前后溶質(zhì)質(zhì)量相等有：100 g10.00%(100 gx)10.47%，得x4.5 g，故為0.25 mol，整個反應(yīng)中轉(zhuǎn)移0.5 mol電子，而整個電路是串聯(lián)的，故每個燒杯中的電極上轉(zhuǎn)移電子數(shù)是相等的。甲中相當(dāng)于電解H2O，陽極b處為陰離子OH放電，即4OH4e=2H2OO2。轉(zhuǎn)移0.5 mol電子。則生成O2的物質(zhì)的量為0.5 mol40.125 mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為0.125 mol22.4 Lmol12.8 L。Cu22e=Cu，轉(zhuǎn)移0.5 mol電子，則生成m(Cu)64 gmol116 g。甲中相當(dāng)于電解水，故NaOH的濃度增大，pH變大；乙中陰極為Cu2放電，陽極為OH放電，所以H增多，故pH減??；丙中為電解水，對于K2SO4而言，其pH幾乎不變。(2)銅全部析出后，可以繼續(xù)電解水。答案：(1)正4OH4e=2H2OO2水減少的質(zhì)量為：100 g(1)4.5 g，生成O2 的體積為：22.4 Lmol12.8 L16堿性增大，因?yàn)殡娊夂螅繙p少，溶液中NaOH濃度增大酸性增大，因?yàn)殛枠O上OH生成O2，溶液中H濃度增加酸堿性大小沒有變化，因?yàn)镵2SO4是強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽，濃度增加不影響溶液的酸堿性(2)能繼續(xù)進(jìn)行，因?yàn)镃uSO4溶液已轉(zhuǎn)變?yōu)镠2SO4溶液，反應(yīng)也就變?yōu)樗碾娊夥磻?yīng)。14某溫度下，取一定質(zhì)量的硫酸銅溶液，用石墨作電極進(jìn)行電解，當(dāng)陽極產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體1.12 L時，CuSO4恰好被完全電解，得到密度為1.2 gcm3的溶液200 mL。求：(1)陰極的電極反應(yīng)式為_。總反應(yīng)的離子方程式為_。(2)電解后所得溶液的pH為_。(3)電解前所取CuSO4溶液的質(zhì)量為_g。(4)若要使電解后所得溶液恢復(fù)至電解前的原狀態(tài)，需要加入何種物質(zhì)(只要求寫出一種)，其化學(xué)式為_，加入物質(zhì)的質(zhì)量為_g。解析：(2)由n(O2)0.05 mol可知通過的電子n(e)0.2 mol，產(chǎn)生的n(H)0.2 mol，原CuSO4的物質(zhì)的量為n(CuSO4)0.1 mol，電解消耗的H2O為0.1 mol即1.8 g。c(H)1 molL1，pH0。(3)電解后的溶液質(zhì)量為240 g，溶液減少的質(zhì)量為0.1 mol CuO的質(zhì)量，所以原CuSO4溶液的質(zhì)量是240 g8 g248 g。(4)電解產(chǎn)物是0.1 mol Cu和0.05 mol O2，加入0.1 mol CuO或0.1 mol CuCO3均可使溶液恢復(fù)到原狀態(tài)。答案：(1)Cu22e=Cu2Cu22H2O2CuO24H(2)0(3)248(4)CuO8(或CuCO312.4)