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    (人教版2019选择性必修第一册)化学同步精品讲义 4.2.1 电解原理(原卷版+解析)
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    高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册2 全反射当堂检测题

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    这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册2 全反射当堂检测题,共36页。试卷主要包含了电极名称,电解池的构成条件,电子和离子移动方向,下图为以惰性电极进行电解的装置等内容,欢迎下载使用。


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    第二节 电解池
    第1课时 电解原理
    1.会描述电解池的工作原理,以变化观念书写电解池的电极反应式和总反应方程式。
    2.熟悉电解规律和电解产物的判断方法,培养科学探究与创新意识。
    一、 实验探究
    1.【实验4-2】按下图所示装置完成实验,并填写下表。
    2.实验原理分析
    (1)通电时,在电场的作用下,溶液中的离子作 ,即 向a极迁移, 向b极迁移。
    (2)a极电极反应式是 ,b极电极反应式是 ,总反应式是 。
    (3)结论:在外接电源存在的条件下,借助电解池将 剂的电子转移给 剂。
    二、电解原理
    1.电解是使电流通过 或熔融电解质而在两个电极上引起 反应的过程。
    2.电解池是将 转化为 的装置。
    3.电极名称
    (1)阴极:与电源 相连的电极,发生 反应;
    (2)阳极:与电源 相连的电极,发生 反应。
    4.电解池的构成条件:具有与 相连接的两个电极(阴极、阳极),插入 溶液或熔融 中,形成 。
    5.电子和离子移动方向
    (1)电子:从电源 极流向电解池的 极,从电解池的 极流向电源的 极。
    (2)离子:阳离子移向电解池的 极;阴离子移向电解池的 极。
    探究任务一 电解时电极产物的判断
    1.电解池阴、阳极的判断
    2.电极产物的判断
    (1)阳极产物的判断:
    首先看电极,如果是活性电极,则电极材料失去电子,被溶解,溶液中的阴离子不失去电子。如果是惰性电极,则要看溶液中阴离子的失电子能力,根据阴离子的放电顺序加以判断。
    阴离子的放电顺序: S2- >I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-。
    (2)阴极产物的判断:
    直接根据阳离子放电顺序进行判断。阳离子放电顺序:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(浓度大时)>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(浓度小时)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。
    3. 解答有关电解问题的步骤
    (1)首先要判定是否为电解池,有外接直流电源则为电解池,否则不是电解池。
    (2)对于电解池,首先要考虑阳极材料,若为惰性电极,溶液中的阴离子被氧化;若为活泼金属电极,则被氧化的是电极本身。
    (3)若溶液中的阴、阳离子有多种,则要根据离子放电顺序判定什么离子先放电,什么离子后放电,并写出电极反应式。
    (4)根据电极反应式解答相关问题。
    【典例1】现用Pt作电极电解1 L浓度均为0.1 ml·L-1的HCl、CuSO4的混合溶液,装置如图,下列说法正确的是( )
    A.电解开始时阴极有H2放出
    B.电解开始时阳极上发生:Cu2++2e-=Cu
    C.当电路中通过电子的量超过0.1 ml时,此时阴极放电的离子发生了变化
    D.整个电解过程中, SO42-不参与电极反应
    【变式训练1】 (2023·湖南师大附中高二月考)某同学按如图所示的装置进行电解实验。下列说法不正确的是( )
    A.电解过程中,铜电极上有H2产生
    B.电解初期,总反应方程式为Cu+H2SO4CuSO4+H2↑
    C.电解一段时间后,石墨电极上有铜析出
    D.电解过程中,H+的浓度减小
    探究任务二 使用惰性电极电解电解质溶液的基本类型
    1.用惰性电极电解电解质溶液的基本类型
    2. 判断电极产物时的注意事项
    (1)对阳极,首先看阳极材料是否为活性电极,若为活性电极,则阳极材料被溶解;若为惰性电极,则依据阴离子的放电顺序判断谁先放电,且注意溶液中OH-的存在。
    (2)对阴极,不论阴极材料是什么,均按照阳离子的放电顺序判断谁先放电,且注意溶液中H+的存在。
    【典例2】从NOeq \\al(-,3)、SOeq \\al(2-,4)、H+、Cu2+、Ba2+、Ag+、Cl-等离子中选出适当的离子组成电解质,采用惰性电极对其溶液进行电解。
    (1)两极分别放出H2和O2时,电解质的化学式可能是________________________。
    (2)若阴极析出金属,阳极放出O2,电解质的化学式可能是__________________。
    (3)两极分别放出气体,且体积比为1∶1,电解质的化学式可能是__________________。
    【变式训练2】(2023·广东中山纪念中学高二检测)用惰性电极进行电解,下列说法正确的是( )
    A.电解稀硫酸,实质上是电解水,故溶液pH不变
    B.电解稀氢氧化钠溶液,要消耗OH-,故溶液pH减小
    C.电解硫酸钠溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2
    D.电解氯化铜溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1
    1.如下图所示装置中,属于电解池的是( )
    2.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
    3.下列关于电解池的叙述中,不正确的是( )
    A.与电源正极相连的是电解池的阴极
    B.电解池是电能转化为化学能的装置
    C.溶液中的阳离子移向阴极
    D.在电解池的阳极发生氧化反应
    4.某校化学兴趣小组的同学在一次活动中做了一个“彩虹”实验。其装置如右图所示,在一U形管中装入含有紫色石蕊溶液的Na2SO4溶液,通直流电,一段时间后U形管内会形成一个倒立的三色“彩虹”,从左到右颜色的次序是( )
    A.蓝、紫、红
    B.红、蓝、紫
    C.红、紫、蓝
    D.紫、红、蓝
    5.下图中能验证用惰性电极电解饱和氯化钠溶液(含酚酞)的电解产物的装置是( )
    6.用石墨棒作电极,在Na+、Cu2+、Cl-、SO42-中选出适当离子组成电解质,电解其溶液,写出符合条件的一种电解质的化学式:
    (1)当阴极放出H2,阳极放出O2时,电解质是 。
    (2)当阴极析出金属,阳极放出O2时,电解质是 。
    (3)当阴极放出H2,阳极放出Cl2时,电解质是 。
    (4)通过电子的物质的量与阴极析出金属的物质的量、阳极放出气体的物质的量之比为4∶2∶1时,电解质的化学式是 。
    1.把等物质的量的Na2SO4、NaCl、AgNO3的混合物放入足量水中,经充分搅拌后,将所得溶液用石墨作为电极进行电解,阳极生成的物质是( )
    A.H2 B.AgC.Cl2 D.O2
    2.用惰性电极电解下列溶液,其中随着电解的进行,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.①③⑤B.②④⑤
    C.②④D.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.在某电解质溶液里,用M和N作电极,通电一段时间后,发现M极质量减小,N极质量增大,符合这一情况的是( )
    A.电解质溶液是稀硫酸
    B.金属M是阳极,金属N是阴极
    C.M和N是石墨电极
    D.M是阴极,N是阳极
    5. (2023·安徽合肥六校高二上学期期末)下列各组中,每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是( )
    A.HCl、CuCl2、Ba(OH)2
    B.NaOH、CuSO4、H2SO4
    C.NaOH、H2SO4、Ba(OH)2
    D.NaBr、H2SO4、Ba(OH)2
    6.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.装置中电解质溶液一定含有Cu2+
    B.该装置一定是化学能转化为电能
    C.a、b可能是同种电极材料
    D.a极上一定发生还原反应
    7.用惰性电极电解某溶液时,发现两极只有H2和O2生成,则电解一段时间后,下列有关该溶液(与电解前同温度)的说法中正确的有( )
    ①该溶液的pH可能增大 ②该溶液的pH可能减小 ③该溶液的pH可能不变 ④该溶液的浓度可能增大 ⑤该溶液的浓度可能不变 ⑥该溶液的浓度可能减小
    A.只有①②③
    B.只有①②③④
    C.只有①②③④⑤
    D.①②③④⑤⑥
    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 。
    9. (2023·福建厦门外国语学校高二检测)如下图所示,甲池的总反应式为N2H4+O2==N2+2H2O。下列说法正确的是( )
    A.甲池中负极上发生的反应为N2H4-4e-==N2+4H+
    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 ml N2H4乙池电极上则会析出6.4 g固体
    10.将等物质的量浓度的CuSO4和NaCl溶液等体积混合后,用石墨电极进行电解,电解过程中溶液pH随时间t变化的曲线正确的是(不考虑Cl2的溶解)( )
    11. (2023·山东昌邑文山中学高二检测)下图所示装置中,a、b都是惰性电极,通电一段时间后,b电极附近溶液呈红色。下列说法正确的是( )
    A.X是负极,Y是正极
    B.Pt是阴极,Cu是阳极
    C.CuSO4溶液的pH逐渐减小
    D.CuSO4溶液的pH不变
    12.将含有KCl、CuBr2、Na2SO4三种物质的水溶液用铂电极进行电解,且电解时间足够长。有以下结论:①溶液中几乎没有Br-;②电解质溶液为无色;③最终溶液显碱性;④K+、Na+和SO42-的浓度几乎没有变化。其中正确的是(设Cl2、Br2全部从溶液中逸出)( )
    A.①②③B.②③④
    C.①②④D.①③④
    13.重铬酸钾又名红矾钾,是化学实验室中的一种重要分析试剂。工业上以铬酸钾(K2CrO4)为原料,采用电化学法制备重铬酸钾(K2Cr2O7)。制备装置如图所示(阳离子交换膜只允许阳离子透过):
    制备原理:2CrO42-(黄色)+2H+== Cr2O72- (橙色)+H2O。
    (1)通电后阳极室产生的现象为 ;
    其电极反应式是 。
    (2)该制备过程总反应的离子方程式可表示为4CrO42-+4H2O==2Cr2O72-+4OH-+2H2↑+O2↑,若实验开始时在右室中加入38.8 g K2CrO4,t min后测得右室中K与Cr的物质的量之比为3∶2,则溶液中K2CrO4和K2Cr2O7的物质的量之比为 ;此时电路中转移电子的物质的量为 。
    14.A、B、C三种强电解质,它们在水中电离出的离子如下表所示:
    上图所示装置中,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,电极均为石墨电极。接通电源,经过一段时间后,测得乙中c电极质量增加了16 g。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间(t)的关系图如上。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)计算电极e上生成的气体在标准状况下的体积 。
    (3)写出乙烧杯的电解总反应: 。
    (4)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? 。
    (5)要使丙恢复到原来的状态,操作是 。
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    第二节 电解池
    第1课时 电解原理
    1.会描述电解池的工作原理,以变化观念书写电解池的电极反应式和总反应方程式。
    2.熟悉电解规律和电解产物的判断方法,培养科学探究与创新意识。
    一、 实验探究
    1.【实验4-2】按下图所示装置完成实验,并填写下表。
    2.实验原理分析
    (1)通电时,在电场的作用下,溶液中的离子作 ,即 向a极迁移, 向b极迁移。
    (2)a极电极反应式是 ,b极电极反应式是 ,总反应式是 。
    (3)结论:在外接电源存在的条件下,借助电解池将 剂的电子转移给 剂。
    二、电解原理
    1.电解是使电流通过 或熔融电解质而在两个电极上引起 反应的过程。
    2.电解池是将 转化为 的装置。
    3.电极名称
    (1)阴极:与电源 相连的电极,发生 反应;
    (2)阳极:与电源 相连的电极,发生 反应。
    4.电解池的构成条件:具有与 相连接的两个电极(阴极、阳极),插入 溶液或熔融 中,形成 。
    5.电子和离子移动方向
    (1)电子:从电源 极流向电解池的 极,从电解池的 极流向电源的 极。
    (2)离子:阳离子移向电解池的 极;阴离子移向电解池的 极。
    【新知预习】答案
    一、1. 红色物质 析出金属铜 变蓝 产生了氯气
    2.(1)定向运动 Cl- Cu2+
    (2) 2Cl--2e-===Cl2↑ Cu2++2e-===Cu CuCl2Cu+Cl2↑
    (3)还原 氧化
    二、1.电解质溶液 氧化还原 2.电能 化学能
    3.(1)负极 还原 (2)正极 氧化
    4.直流电源 电解质 电解质 闭合回路
    5.(1)负 阴 阳 正 (2)阴 阳
    探究任务一 电解时电极产物的判断
    1.电解池阴、阳极的判断
    2.电极产物的判断
    (1)阳极产物的判断:
    首先看电极,如果是活性电极,则电极材料失去电子,被溶解,溶液中的阴离子不失去电子。如果是惰性电极,则要看溶液中阴离子的失电子能力,根据阴离子的放电顺序加以判断。
    阴离子的放电顺序: S2- >I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-。
    (2)阴极产物的判断:
    直接根据阳离子放电顺序进行判断。阳离子放电顺序:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(浓度大时)>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(浓度小时)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。
    3. 解答有关电解问题的步骤
    (1)首先要判定是否为电解池,有外接直流电源则为电解池,否则不是电解池。
    (2)对于电解池,首先要考虑阳极材料,若为惰性电极,溶液中的阴离子被氧化;若为活泼金属电极,则被氧化的是电极本身。
    (3)若溶液中的阴、阳离子有多种,则要根据离子放电顺序判定什么离子先放电,什么离子后放电,并写出电极反应式。
    (4)根据电极反应式解答相关问题。
    【典例1】现用Pt作电极电解1 L浓度均为0.1 ml·L-1的HCl、CuSO4的混合溶液,装置如图,下列说法正确的是( )
    A.电解开始时阴极有H2放出
    B.电解开始时阳极上发生:Cu2++2e-=Cu
    C.当电路中通过电子的量超过0.1 ml时,此时阴极放电的离子发生了变化
    D.整个电解过程中, SO42-不参与电极反应
    【答案】D
    【解析】依据放电顺序,阴极先放电的是Cu2+,故阴极开始析出的是Cu,阳极先放电的是Cl-,故阳极开始产生的是Cl2,A、B两项错误。n(Cu2+)=0.1 ml,由阴极反应Cu2++2e-==Cu可知,当电路中通过电子的量达到0.2 ml时,此时Cu2+消耗完毕,阴极放电离子变为H+,所以C项错误;阳极先是Cl-放电,当Cl-消耗完毕,此时H2O电离产生的OH-开始在阳极放电, SO42-不参与电极反应。
    【变式训练1】 (2023·湖南师大附中高二月考)某同学按如图所示的装置进行电解实验。下列说法不正确的是( )
    A.电解过程中,铜电极上有H2产生
    B.电解初期,总反应方程式为Cu+H2SO4CuSO4+H2↑
    C.电解一段时间后,石墨电极上有铜析出
    D.电解过程中,H+的浓度减小
    【答案】A
    【解析】Cu电极为阳极,电极反应式为Cu-2e-==Cu2+,故A项错误。电解初期,阴极反应为2H++2e-==H2↑,总反应方程式为Cu+H2SO4CuSO4+H2↑,溶液中H+的浓度减小,故B、D两项正确。电解一段时间后,溶液中Cu2+的浓度较大,此时阴极反应为Cu2++2e-==Cu,故C项正确。
    探究任务二 使用惰性电极电解电解质溶液的基本类型
    1.用惰性电极电解电解质溶液的基本类型
    2. 判断电极产物时的注意事项
    (1)对阳极,首先看阳极材料是否为活性电极,若为活性电极,则阳极材料被溶解;若为惰性电极,则依据阴离子的放电顺序判断谁先放电,且注意溶液中OH-的存在。
    (2)对阴极,不论阴极材料是什么,均按照阳离子的放电顺序判断谁先放电,且注意溶液中H+的存在。
    【典例2】从NOeq \\al(-,3)、SOeq \\al(2-,4)、H+、Cu2+、Ba2+、Ag+、Cl-等离子中选出适当的离子组成电解质,采用惰性电极对其溶液进行电解。
    (1)两极分别放出H2和O2时,电解质的化学式可能是________________________。
    (2)若阴极析出金属,阳极放出O2,电解质的化学式可能是__________________。
    (3)两极分别放出气体,且体积比为1∶1,电解质的化学式可能是__________________。
    【答案】(1)H2SO4、HNO3、Ba(NO3)2
    (2)AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4 (3)HCl、BaCl2
    【解析】(1)组为电解水型,即阳极OH-放电,阴极H+放电。
    (2)组阳极OH-放电,阴极排在H后的金属阳离子放电。
    (3)组气体体积比为1∶1,不是电解水型,经分析可得相应答案。
    【变式训练2】 (2023·广东中山纪念中学高二检测)用惰性电极进行电解,下列说法正确的是( )
    A.电解稀硫酸,实质上是电解水,故溶液pH不变
    B.电解稀氢氧化钠溶液,要消耗OH-,故溶液pH减小
    C.电解硫酸钠溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2
    D.电解氯化铜溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1
    【答案】D
    【解析】电解稀硫酸实质上是电解水,c(H+)增大,溶液pH减小,A项错误:电解稀氢氧化钠溶液,实质上也是电解水,c(OH-)增大,溶液pH增大,B项错误;电解硫酸钠溶液,在阴极上生成H2,阳极上生成O2,其物质的量之比为2∶1,C项错误。
    1.如下图所示装置中,属于电解池的是( )
    【答案】C
    【解析】判断某装置是否为电解池,要以构成电解池的三个基本条件为标准。构成电解池的三个条件:①有与直流电源相连的两个电极;②有电解质溶液或熔融态电解质;③能形成闭合回路。
    2.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
    【答案】C
    【解析】根据原电池原理可知,原电池中相对活泼的一极为负极。
    3.下列关于电解池的叙述中,不正确的是( )
    A.与电源正极相连的是电解池的阴极
    B.电解池是电能转化为化学能的装置
    C.溶液中的阳离子移向阴极
    D.在电解池的阳极发生氧化反应
    【答案】A
    【解析】与电源正极相连的是电解池的阳极,与电源负极相连的是电解池的阴极。
    4.某校化学兴趣小组的同学在一次活动中做了一个“彩虹”实验。其装置如右图所示,在一U形管中装入含有紫色石蕊溶液的Na2SO4溶液,通直流电,一段时间后U形管内会形成一个倒立的三色“彩虹”,从左到右颜色的次序是( )
    A.蓝、紫、红
    B.红、蓝、紫
    C.红、紫、蓝
    D.紫、红、蓝
    【答案】C
    【解析】阳极电极反应为4OH--4e- ==2H2O+O2↑,阳极区溶液呈酸性,溶液呈红色;阴极电极反应为4H++4e- ==2H2↑,阴极区溶液呈碱性,溶液呈蓝色;中间仍为紫色石蕊溶液。
    5.下图中能验证用惰性电极电解饱和氯化钠溶液(含酚酞)的电解产物的装置是( )
    【答案】D
    【解析】电解饱和食盐水生成H2和Cl2,H2可用向下排空气法收集,Cl2可用碘化钾淀粉溶液检验,排除A、B。生成H2的一极为阴极,与电源负极相连,生成Cl2的一极为阳极,与电源正极相连,据此可知正确的为D项。
    6.用石墨棒作电极,在Na+、Cu2+、Cl-、SO42-中选出适当离子组成电解质,电解其溶液,写出符合条件的一种电解质的化学式:
    (1)当阴极放出H2,阳极放出O2时,电解质是 。
    (2)当阴极析出金属,阳极放出O2时,电解质是 。
    (3)当阴极放出H2,阳极放出Cl2时,电解质是 。
    (4)通过电子的物质的量与阴极析出金属的物质的量、阳极放出气体的物质的量之比为4∶2∶1时,电解质的化学式是 。
    【答案】(1)Na2SO4 (2)CuSO4 (3)NaCl (4)CuSO4
    【解析】(1)当阴极放出H2,阳极放出O2时,则电解时放电离子分别为H+、OH-,实际被电解的物质为H2O,电解质为活泼金属含氧酸盐Na2SO4。
    (2)当阴极析出金属、阳极放出O2时,电解时放电离子为金属离子、OH-,实际被电解的物质为H2O和电解质,应为CuSO4。
    (3)当阴极放出H2,阳极放出Cl2时,放电离子为H+、Cl-,则电解质应为NaCl。
    (4)由题给离子及离子的放电顺序可知,阴极析出的金属应为Cu,阳极放出的气体应为O2,其电极反应为阴极2Cu2++4e-==2Cu,阳极4OH--4e-==2H2O+O2↑,此时阴、阳两极电极产物的物质的量之比为2∶1,符合题意,电解质为CuSO4。
    1.把等物质的量的Na2SO4、NaCl、AgNO3的混合物放入足量水中,经充分搅拌后,将所得溶液用石墨作为电极进行电解,阳极生成的物质是( )
    A.H2 B.AgC.Cl2 D.O2
    【答案】D
    【解析】等物质的量的Na2SO4、NaCl、AgNO3三种物质混合放入水中,经搅拌后,生成AgCl沉淀,溶液中的离子是Na+、SO42-、NO3-,通电时阳极是水电离产生的OH-放电,则阳极生成的物质是氧气。
    2.用惰性电极电解下列溶液,其中随着电解的进行,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.①③⑤B.②④⑤
    C.②④D.②④⑥
    【答案】C
    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]
    【答案】B
    4.在某电解质溶液里,用M和N作电极,通电一段时间后,发现M极质量减小,N极质量增大,符合这一情况的是( )
    A.电解质溶液是稀硫酸
    B.金属M是阳极,金属N是阴极
    C.M和N是石墨电极
    D.M是阴极,N是阳极
    【答案】B
    【解析】由题意可知,M极溶解,发生氧化反应,为阳极,N极质量增加,故有金属单质在N极上析出,发生还原反应,为阴极,电解质溶液应为金属盐溶液,M应为金属电极。
    5. (2023·安徽合肥六校高二上学期期末)下列各组中,每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是( )
    A.HCl、CuCl2、Ba(OH)2
    B.NaOH、CuSO4、H2SO4
    C.NaOH、H2SO4、Ba(OH)2
    D.NaBr、H2SO4、Ba(OH)2
    【答案】C
    【解析】电解盐酸的化学方程式为2HClCl2↑+H2↑,电解CuCl2的化学方程式为CuCl2Cu+Cl2↑,A选项错;电解CuSO4溶液的化学方程式为2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑,B选项错;电解NaBr溶液的化学方程式为2NaBr+2H2O2NaOH+H2↑+Br2,D选项错。
    6.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.装置中电解质溶液一定含有Cu2+
    B.该装置一定是化学能转化为电能
    C.a、b可能是同种电极材料
    D.a极上一定发生还原反应
    【答案】B
    【解析】该装置既可构成原电池,又可构成电解池。当构成原电池时,a极材料可以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极作阳极且必须是铁电极,电解液中含Cu2+。
    7.用惰性电极电解某溶液时,发现两极只有H2和O2生成,则电解一段时间后,下列有关该溶液(与电解前同温度)的说法中正确的有( )
    ①该溶液的pH可能增大 ②该溶液的pH可能减小 ③该溶液的pH可能不变 ④该溶液的浓度可能增大 ⑤该溶液的浓度可能不变 ⑥该溶液的浓度可能减小
    A.只有①②③
    B.只有①②③④
    C.只有①②③④⑤
    D.①②③④⑤⑥
    【答案】C
    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 。
    【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. (2023·福建厦门外国语学校高二检测)如下图所示,甲池的总反应式为N2H4+O2==N2+2H2O。下列说法正确的是( )
    A.甲池中负极上发生的反应为N2H4-4e-==N2+4H+
    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 ml N2H4乙池电极上则会析出6.4 g固体
    【答案】B
    【解析】分析题图知,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,则负极不可能生成H+,应该是N2H4-4e-+4OH-==N2+4H2O,A项错误。乙池中石墨电极是阳极,发生氧化反应,B项正确。根据甲池总反应式知反应中生成了水,则氢氧化钾溶液的浓度变小,pH减小;乙池中阴极析出铜,阳极OH-放电,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知N2H4~2Cu,则甲池中消耗0.1 ml N2H4时乙池电极上会析出12.8 g铜,D项错误。
    10.将等物质的量浓度的CuSO4和NaCl溶液等体积混合后,用石墨电极进行电解,电解过程中溶液pH随时间t变化的曲线正确的是(不考虑Cl2的溶解)( )
    【答案】D
    【解析】电解分为三个阶段。第一阶段(电解CuCl2溶液):阳极反应式为2Cl--2e-==Cl2↑,阴极反应式为Cu2++2e-==Cu,因Cu2+浓度减小,水解产生的H+浓度减小,溶液pH增大;第二阶段(电解CuSO4溶液):阳极反应式为2H2O-4e-==4H++O2↑,阴极反应式为2Cu2++4e-==2Cu,溶液中H+浓度增大,溶液pH减小;第三阶段(相当于电解水):阳极反应式为4OH--4e-==2H2O+O2↑,阴极反应式为4H++4e-==2H2↑,因为水被消耗,使混合溶液酸性增强,溶液pH减小。
    11. (2023·山东昌邑文山中学高二检测)下图所示装置中,a、b都是惰性电极,通电一段时间后,b电极附近溶液呈红色。下列说法正确的是( )
    A.X是负极,Y是正极
    B.Pt是阴极,Cu是阳极
    C.CuSO4溶液的pH逐渐减小
    D.CuSO4溶液的pH不变
    【答案】C
    【解析】b电极附近溶液呈红色,说明b电极处氢离子放电。电解氯化钠溶液时,阳极发生氧化反应产生氯气,阴极发生还原反应产生氢气,同时生成氢氧化钠,因此b电极是阴极,与电源的负极相连,则Y为负极,X为正极;铂电极与电源的正极相连,作阳极,铜电极作阴极;电解硫酸铜溶液时,阳极上氢氧根离子放电,CuSO4溶液的pH减小。
    12.将含有KCl、CuBr2、Na2SO4三种物质的水溶液用铂电极进行电解,且电解时间足够长。有以下结论:①溶液中几乎没有Br-;②电解质溶液为无色;③最终溶液显碱性;④K+、Na+和SO42-的浓度几乎没有变化。其中正确的是(设Cl2、Br2全部从溶液中逸出)( )
    A.①②③B.②③④
    C.①②④D.①③④
    【答案】A
    【解析】溶液中存在的阴离子有:Cl-、Br-、SO42-、OH-,阳离子有:K+、Cu2+、Na+、H+。因用Pt电极电解足够长的时间,阴离子首先放电的是Br-,其次是Cl-,最后是OH-, SO42-在溶液中不放电;阳离子先放电的是Cu2+,其次是H+。所以先电解CuBr2,阳极逸出Br2,阴极析出Cu,当CuBr2电解完毕时,相当于继续电解HCl(H+来自于水),当Cl-被消耗尽时,则继续电解水。由于Cu2+转化为单质铜,电解液变为无色;Cl-在阳极放电时,水电离出的H+在阴极放电,使溶液中的c(OH-)增大;由于最终水被消耗,c(K+)、c(Na+)和c(SO42-)会增大。
    13.重铬酸钾又名红矾钾,是化学实验室中的一种重要分析试剂。工业上以铬酸钾(K2CrO4)为原料,采用电化学法制备重铬酸钾(K2Cr2O7)。制备装置如图所示(阳离子交换膜只允许阳离子透过):
    制备原理:2CrO42-(黄色)+2H+== Cr2O72- (橙色)+H2O。
    (1)通电后阳极室产生的现象为 ;
    其电极反应式是 。
    (2)该制备过程总反应的离子方程式可表示为4CrO42-+4H2O==2Cr2O72-+4OH-+2H2↑+O2↑,若实验开始时在右室中加入38.8 g K2CrO4,t min后测得右室中K与Cr的物质的量之比为3∶2,则溶液中K2CrO4和K2Cr2O7的物质的量之比为 ;此时电路中转移电子的物质的量为 。
    【答案】(1)阳极产生无色气体,溶液由黄色逐渐变为橙色 4OH--4e-==O2↑+2H2O(或2H2O-4e-==O2↑+4H+) (2)2∶1 0.1 ml
    【解析】(1)阳极发生氧化反应,溶液中氢氧根离子失去电子生成氧气和水。(2)直接设K2CrO4和K2Cr2O7物质的量分别为x、y,则钾原子的物质的量为2x+2y,铬原子物质的量为x+2y,依据两原子个数比为3∶2,可求出两物质的物质的量之比为2∶1;根据铬酸钾的质量可求出铬原子总物质的量为0.2 ml,又t min后两物质的物质的量之比为2∶1,则铬酸钾的物质的量为0.1 ml,重铬酸钾的物质的量为0.05 ml,根据化学方程式可知,生成0.05 ml的重铬酸钾,反应中转移电子的物质的量为0.05×2 ml。
    14.A、B、C三种强电解质,它们在水中电离出的离子如下表所示:
    上图所示装置中,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,电极均为石墨电极。接通电源,经过一段时间后,测得乙中c电极质量增加了16 g。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间(t)的关系图如上。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)计算电极e上生成的气体在标准状况下的体积 。
    (3)写出乙烧杯的电解总反应: 。
    (4)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? 。
    (5)要使丙恢复到原来的状态,操作是 。
    【答案】(1)负 4OH--4e-==2H2O+O2↑
    (2)5.6 L
    (3)2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4
    (4)能,因为CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液,反应实质变为电解水的反应
    (5)向丙烧杯中加4.5 g水
    【解析】(1)根据乙中c极质量增加说明乙为硫酸铜溶液,c电极为阴极,M为电源负极,再依据pH的变化情况,可知丙为硫酸钾或者硫酸钠,甲为氢氧化钠或者氢氧化钾,电解池甲、丙都相当于电解水。b为阳极,电极反应式为4OH--4e-==2H2O+O2↑。(2)丙中e电极为阴极,生成的气体为氢气,根据c电极质量增加了16 g,结合电子守恒可以确定,电极e上生成氢气物质的量为0.25 ml,标准状况下为5.6 L。(3)乙中为电解硫酸铜溶液,电解总反应式为2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4。(4)如果电解过程中B溶液中的金属离子全部析出,若继续电解则为电解硫酸溶液,电解反应可继续进行,其实质为电解水。(5)要使丙恢复到原来的状态,需要添加水,其物质的量(等于生成氢气的物质的量)为0.25 ml,质量为4.5 g。
    实验现象
    实验结论
    与负极相连的b极上逐渐覆盖了一层 .

    与正极相连的a极上有刺激性气味的气体产生,能使湿润的碘化钾淀粉试纸 .
    电解质
    及类别
    电极反应式
    电解
    物质
    pH
    变化
    溶液复
    原方法
    H2SO4
    含氧酸
    阳极:4OH--4e-==2H2O+O2↑
    阴极:4H++4e-==2H2↑
    H2O
    减小
    加入
    H2O
    NaOH
    强碱
    增大
    Na2SO4活泼金属的含氧酸盐
    不变
    HCl无氧酸,除HF外
    阳极:2Cl--2e-==Cl2↑
    阴极:2H++2e-==H2↑
    HCl
    增大
    通入
    HCl气体
    CuCl2
    不活泼金属的无氧酸盐,除氟化物外
    阳极:2Cl--2e-==Cl2↑
    阴极:Cu2++2e-==Cu
    CuCl2

    加入
    CuCl2
    NaCl
    活泼金属的无氧酸盐
    阳极:2Cl--2e-==Cl2↑
    阴极:2H2O+2e-==H2↑+2OH-
    NaCl、
    H2O
    增大
    通入HCl
    气体
    CuSO4
    不活泼金属的含氧酸盐
    阳极:2H2O-4e-==O2↑+4H+
    阴极:2Cu2++4e-==2Cu
    CuSO4、
    H2O
    减小
    加入
    CuO或
    CuCO3
    阳离子
    Na+、K+、Cu2+
    阴离子
    SO42-、OH-
    实验现象
    实验结论
    与负极相连的b极上逐渐覆盖了一层 .

    与正极相连的a极上有刺激性气味的气体产生,能使湿润的碘化钾淀粉试纸 .
    电解质
    及类别
    电极反应式
    电解
    物质
    pH
    变化
    溶液复
    原方法
    H2SO4
    含氧酸
    阳极:4OH--4e-==2H2O+O2↑
    阴极:4H++4e-==2H2↑
    H2O
    减小
    加入
    H2O
    NaOH
    强碱
    增大
    Na2SO4活泼金属的含氧酸盐
    不变
    HCl无氧酸,除HF外
    阳极:2Cl--2e-==Cl2↑
    阴极:2H++2e-==H2↑
    HCl
    增大
    通入
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    CuCl2

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    CuCl2
    NaCl
    活泼金属的无氧酸盐
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    阴极:2H2O+2e-==H2↑+2OH-
    NaCl、
    H2O
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