人教版高中化学选择性必修1化学反应原理第四章第二节第1课时电解原理习题含答案

第二节　电解池

第1课时　电解原理

A级 必备知识基础练

1.关于原电池、电解池的电极名称,下列说法错误的是(　　)

A.原电池中失去电子的一极为负极

B.电解池中与直流电源负极相连的一极为阴极

C.原电池中相对活泼的一极为正极

D.电解池中发生氧化反应的一极为阳极

2.用惰性电极电解下列溶液,随着电解的进行,其中溶液pH逐渐减小的是(　　)

①氯化钠溶液　②硫酸铜溶液　③氢氧化钠溶液　④稀硫酸　⑤稀盐酸　⑥硫酸钠溶液

A.只有①③⑤ B.只有②④⑤

C.只有②④ D.只有②④⑥

3.用惰性电极电解下列溶液一段时间后再加入一定量的某种物质(方括号内物质),能够使溶液恢复到原来的成分和浓度的是(　　)

A.AgNO3[AgNO3] B.NaOH[H2O]

C.KCl[KCl] D.CuSO4[Cu(OH)2]

4.用铂为电极电解某种溶液,通电一段时间后,溶液的pH变小,并且在阳极得到0.56 L气体,阴极得到1.12 L气体(两种气体均在相同条件下测定)。由此可知溶液可能是(　　)

A.稀盐酸 B.KNO3溶液

C.CuSO4溶液 D.稀硫酸

5.用惰性电极电解足量的Cu(NO3)2溶液,下列说法不正确的是(　　)

A.阴极发生的电极反应式为Cu2++2e-Cu

B.阳极发生的电极反应式为2H2O-4e-O2↑+4H+

C.若有6.4 g金属Cu析出,放出的O2的物质的量为0.05 mol

D.恰好电解完全时,加入一定量的Cu(NO3)2溶液可恢复到原溶液的浓度

6.用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积比为3∶1的硫酸铜和氯化钠的混合溶液,不可能发生的反应有(　　)

A.2Cu2++2H2O2Cu+4H++O2↑

B.Cu2++2Cl-Cu+Cl2↑

C.2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑

D.2H2O2H2↑+O2↑

7.将0.1 L含有0.02 mol CuSO4和0.01 mol NaCl的水溶液用惰性电极电解。通电一段时间后,一个电极上得到0.01 mol Cu,另一电极析出的气体(　　)

A.只有Cl2 B.只有O2

C.既有Cl2又有O2 D.只有H2

8.下图为以惰性电极进行电解的装置:

(1)写出A、B、C、D各电极上的电极反应式和总反应方程式:

A: 　                                                                                                       , 

B: 　                                                                                                       , 

总反应方程式:　                                                                                  

C: 　                                                                                                       , 

D: 　                                                                                                       , 

总反应方程式: 　                                                                                                       ; 

(2)在A、B、C、D各电极上析出生成物的物质的量之比为　　　　　　　。 

B级 关键能力提升练

以下选择题中有一个或两个选项符合题目要求

9.将如图所示实验装置的K闭合,下列判断正确的是(　　)

A.Cu电极上发生还原反应

B.电子沿Zn→a→b→Cu路径流动

C.片刻后甲池中c(S)增大

D.片刻后可观察到滤纸a点处变红色

10.将两个铂电极插入500 mL CuSO4溶液中进行电解,通电一定时间后,某一电极增重0.064 g(设电解时该电极无氢气析出,且不考虑水解和溶液体积变化),此时溶液中氢离子浓度约为(　　)

A.4×10-3 mol·L-1

B.2×10-3 mol·L-1

C.1×10-3 mol·L-1

D.1×10-7 mol·L-1

11.如图所示,甲池的总反应式为N2H4+O2N2+2H2O。下列说法正确的是(　　)

A.甲池中负极上发生的电极反应式为N2H4-4e-+4OH-N2+4H2O

B.乙池中石墨电极上发生的反应为2H2O-4e-O2↑+4H+

C.甲池溶液pH增大,乙池溶液pH减小

D.甲池中每消耗0.1 mol N2H4,乙池电极上则会析出6.4 g固体

12.化学在环境保护中起着十分重要的作用,电化学降解N的原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A.A为电源的正极

B.溶液中H+从阳极向阴极迁移

C.Ag-Pt电极的电极反应式为2N+12H++10e-N2↑+6H2O

D.电解过程中,每转移2 mol电子,则左侧电极就产生32 g O2

13.如图是CO2经电催化还原为CH4的装置示意图。下列说法不正确的是(　　)

A.该过程是电能转化为化学能的过程

B.铜电极的电极反应式为CO2+8HC+8e-CH4+8C+2H2O

C.一段时间后,①池中n(KHCO3)不变

D.一段时间后,②池中溶液的pH一定降低

C级 学科素养拔高练

14.A、B、C为三种强电解质,它们在水中电离出的离子如表所示:

图1所示装置中,甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的A溶液、足量的B溶液、足量的C溶液,电极均为石墨。

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上发生的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)写出乙烧杯中的反应方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(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)若经过这一段时间后,要使丙恢复到原来的状态,需要进行的操作是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

第1课时　电解原理

1.C　根据原电池原理可知,原电池中相对活泼的一极为负极,C说法错误。

2.C　电解NaCl溶液生成NaOH,pH增大,①不符合题意;电解CuSO4溶液生成H2SO4,pH减小,②符合题意;电解NaOH溶液实质是电解水,溶液pH增大,③不符合题意;电解稀硫酸,实质是电解水,硫酸浓度增大,pH减小,④符合题意;电解稀盐酸,盐酸浓度减小,pH增大,⑤不符合题意;电解Na2SO4溶液实质是电解水,pH不变,⑥不符合题意;因此答案选C。

3.B　A中溶液复原可加入Ag2O,A错误,B正确;C中溶液复原应加入HCl,C错误;D中溶液复原应加入CuO,D错误。

4.D　阳极与阴极产生的气体体积之比为,相当于电解水,pH变小说明电解了含氧酸的水溶液,故答案选D。

5.D　用惰性电极电解足量的Cu(NO3)2溶液,阴极Cu2+放电生成Cu,A正确;阳极水电离产生的OH-放电生成O2,B正确;有6.4 g金属Cu析出时,n(Cu)=0.1 mol,则反应中转移电子0.2 mol,产生O2为0.05 mol,C正确;要使溶液复原,应加入CuO,D错误。

6.C　根据题意,混合溶液中CuSO4和NaCl的物质的量之比为3∶1,设溶液中硫酸铜和氯化钠的物质的量分别为3 mol和1 mol,根据转移电子守恒,第一阶段:阳极上Cl-放电,阴极上Cu2+放电,电解的方程式是Cu2++2Cl-Cu+Cl2↑,1 mol Cl-完全反应时,剩余2.5 mol Cu2+;第二阶段:阳极上OH-放电,阴极上Cu2+放电,电解的方程式是2Cu2++2H2O2Cu+4H++O2↑;第三阶段:阳极上OH-放电,阴极上H+放电,电解的方程式是2H2O2H2↑+O2↑,故答案选C。

7.C　用惰性电极电解,阴极上得到铜,电极反应式为Cu2++2e-Cu,当有0.01 mol Cu析出时,转移0.02 mol电子;阳极上首先是Cl-放电,电极反应式为2Cl--2e-Cl2↑,0.01 mol Cl-全部放电结束只失去0.01 mol电子,故溶液中OH-接着放电,电极反应为2H2O-4e-O2↑+4H+,则另一电极析出的气体为Cl2和O2。

8.答案 (1)Cu2++2e-Cu　2Cl--2e-Cl2↑　CuCl2Cu+Cl2↑　4Ag++4e-4Ag　2H2O-4e-O2↑+4H+　4AgNO3+2H2O4Ag+4HNO3+O2↑

(2)2∶2∶4∶1

解析 A、B、C、D电极分别发生如下反应:Cu2++2e-Cu,2Cl--2e-Cl2↑,4Ag++4e-4Ag,2H2O-4e-O2↑+4H+;由电子守恒可知,在四个电极依次析出物质的物质的量之比为n(Cu)∶n(Cl2)∶n(Ag)∶n(O2)=2∶2∶4∶1。

9.AD　K闭合后,Zn为原电池的负极,Cu为原电池的正极,Cu电极上发生还原反应,A项正确;电子流向为Zn→a、b→Cu,a、b之间无电子流动,B项错误;反应过程中乙池中的S很难通过盐桥进入甲池,甲池中S浓度基本保持不变,C项错误;滤纸a点附近是阴极,H+放电,溶液中OH-浓度增大,显碱性,故滤纸a点处变红色,D项正确。

10.A　根据电解规律可知,阴极电极反应式:Cu2++2e-Cu,增重0.064 g,应是Cu的质量,则反应生成的Cu的物质的量为0.001 mol。根据总反应方程式:

2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+

 2 mol 4 mol

 0.001 mol x

解得x=0.002 mol,

c(H+)==4×10-3 mol·L-1。

11.AB　分析题图可知甲是燃料电池,乙是电解池,甲池中电解质溶液为氢氧化钾溶液,通入N2H4的电极为负极,负极的电极反应式是N2H4-4e-+4OH-N2+4H2O,A项正确;甲池中通入O2的电极为正极,则乙池中石墨电极是阳极,发生氧化反应,B项正确;根据甲池总反应式可知生成了水,则氢氧化钾溶液的浓度变小,pH减小;乙池中铁电极为阴极,阴极析出铜:Cu2++2e-Cu,阳极水电离出的OH-放电:2H2O-4e-O2↑+4H+,乙池的溶液pH减小,C项错误;根据各个电极通过的电量相等可知N2H4~2Cu,则甲池中消耗0.1 mol N2H4时乙池电极上会析出12.8 g 铜,D项错误。

12.D　根据题给电解装置图可知,Ag-Pt电极上N转化为N2,发生还原反应:2N+12H++10e-N2↑+6H2O,则Ag-Pt电极为阴极,B为电源的负极,故A为电源的正极,A、C项正确;在电解池中阳离子向阴极移动,所以溶液中H+从阳极向阴极迁移,B项正确;左侧电极为阳极,电极反应式为2H2O-4e-O2↑+4H+,则每转移2 mol电子,左侧电极产生16 g O2,D项错误。

13.C　该装置连接有电源,则该过程是电能转化为化学能的过程,A项正确;二氧化碳转化为甲烷的反应过程中,碳元素的化合价降低,在铜电极上发生还原反应,电极反应式为CO2+8HC+8e-CH4+8C+2H2O,B项正确;由于①池溶液中的碳酸氢根离子被消耗,故一段时间后,碳酸氢钾的物质的量减少,C项错误;①池中的铜电极为阴极,发生还原反应,②池中的铂电极为阳极,发生氧化反应,电极反应式为2H2O-4e-O2↑+4H+,该过程中有H+生成,故溶液的pH降低,D项正确。

14.答案 (1)负　4OH--4e-2H2O+O2↑

(2)2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4

(3)能,因为硫酸铜溶液已转变为硫酸溶液,反应可继续进行

(4)向丙烧杯中加入一定量水

解析 (1)乙中c电极质量增加,则c处发生的电极反应式为Cu2++2e-Cu,即c电极为阴极,由此可推出b为阳极,a为阴极,M为负极,N为正极。而Cu2+只能和S结合,可以确定B为硫酸铜;由常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系图,可以确定A为KOH或NaOH,C为Na2SO4或K2SO4。甲中为KOH或NaOH溶液,相当于电解H2O,阳极b处为阴离子OH-放电,则电极反应式为4OH--4e-2H2O+O2↑。(2)乙烧杯中是电解CuSO4溶液,反应方程式为2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4。(3)乙中铜全部析出后,电解质变为硫酸,所以电解反应仍能继续进行。