高中化学鲁科版 (2019)选择性必修1第3节 电能转化为化学能——电解第1课时习题

课时分层作业(五)　电解的原理

(建议用时：40分钟)

[合格过关练]

1．如图所示装置中，属于电解池的是(　　)

A　　　B　　　C　　　　　D

C　[构成电解池时要有与外直流电源相连的电极，A、B错误；电极插入电解质溶液或熔化的电解质中，且要形成闭合回路，C正确、D错误。]

2．下列有关电解及电解池的说法中错误的是(　　)

A．电解过程中，一定伴随着电子的转移

B．电解质溶液导电的实质是某电解质被电解的过程

C．电解池的阳极一定与直流电源的正极相连

D．电解池的阴极上一定发生失去电子的反应

D　[电解池的阴极上阳离子放电，发生还原反应，得到电子。]

3．某同学将电解池工作时电子、离子流动方向及电极种类等信息表示在如图中，下列有关分析完全正确的是(　　)

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。]

4．如图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是(　　)

A．逸出气体的体积(标准状况下)，a电极的小于b电极的

B．一电极逸出无味气体，另一电极逸出有刺激性气味气体

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

D　[解题时首先分析阴、阳极反应，写出电极反应式再进行判断。由图可知a为阴极，b为阳极，由于电极为石墨，且在溶液中存在的微观粒子为Na＋、SO、H＋和OH－，故电极反应为阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O；阴极：4H＋＋4e－===2H2↑，两极均产生无色、无味气体，且阳极气体比阴极气体少；由于阳极附近OH－减少，故溶液呈酸性，由于阴极附近H＋减少，故溶液呈碱性，故滴入石蕊溶液，阳极附近显红色，阴极附近显蓝色。]

5．利用如图装置电解硫酸铜溶液，下列说法正确的是(　　)

A．b电极上发生氧化反应

B．该装置能将化学能转化为电能

C．电解质溶液中Cu2＋从b电极向a电极迁移

D．若a为铜，则a的电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋

D　[b与电源负极相连，b为阴极，阴极上发生还原反应，A项错误；该装置是电解池，将电能转化为化学能，B项错误；电解池中，阳离子(Cu2＋)向阴极(b极)移动，C项错误；a为阳极，若a为Cu，属于活性电极，则阳极反应为Cu－2e－===Cu2＋，D项正确。]

6．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)2

C．Na2SO4、NaCl D．KNO3、AgNO3

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、AgNO3两组溶液，阳极反应相同，阴极反应不同，D错误。]

7．(双选)用惰性电极电解下列溶液，通电一段时间后，阴极质量增加，电解液的pH下降的是(　　)

A．CuSO4   B．AgNO3

C．BaCl2 D．H2SO4

AB　[CuSO4、AgNO3属于放O2生酸型的电解质。]

8．用惰性电极电解足量的Cu(NO3)2溶液，下列说法中不正确的是(　　)

A．阴极发生的电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu

B．阳极发生的电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑

C．若有6.4 g金属Cu析出，放出的O2为0.05 mol

D．恰好电解完时，加入一定量的Cu(NO3)2溶液可恢复到原溶液的浓度

[答案]　D

9．用铂作电极电解某种溶液，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

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。]

10．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

C　[用惰性电极电解，阴极上得到铜，电极反应为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，电极反应为

2Cl－－2e－===Cl2↑，0.01 mol Cl－放电完只失0.01 mol电子，故溶液中OH－接着放电，电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，则另一电极析出的气体为Cl2和O2。]

11．如图所示，四支电极均为铂电极，供选择的四组电解质溶液如表：

　　　　　　              甲　　　　　乙

要满足的条件是：①工作一段时间后，甲槽电解液pH增大，而乙槽电解液pH减小；②b、c两极放电离子的物质的量相等。则：

(1)应选用的电解液是________组。

(2)甲槽的电解方程式为___________________________________________；

乙槽的电解方程式为_____________________________________________。

[解析]　根据电解规律，电解后电解液的pH升高的有NaOH溶液和NaCl溶液；pH降低的有CuSO4溶液、AgNO3溶液和H2SO4溶液；pH基本不变的有CuCl2溶液。由条件①排除B、C，又因为甲、乙两槽是串联的，故b为阳极、c为阴极，A、D组电解液的电极反应式分别为

A组　

b极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O

c极：2Cu2＋＋4e－===2Cu

D组　

b极：2Cl－－2e－===Cl2↑

c极：2Ag＋＋2e－===2Ag

由条件②排除A。

[答案]　(1)D

(2)2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑

4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3

12．从H＋、Cu2＋、Na＋、SO、Cl－五种离子中选取某些离子恰当地组成电解质，按下列要求电解。

(1)以碳棒为电极，使电解质质量减少，水量不变进行电解则采用的电解质是________________。

(2)以碳棒为电极，使电解质质量不变，水量减少进行电解，则采用的电解质是______________。

(3)以碳棒为阳极，铁棒为阴极，使电解质和水量都减少进行电解，则采用的电解质是________________。

[解析]　首先把阴、阳离子两两组合成物质，根据离子放电顺序判断：(1)为电解电解质型；(2)为电解水型；(3)为放氧生酸型和放氢生碱型。

[答案]　(1)HCl、CuCl2　(2)H2SO4、Na2SO4、NaHSO4　

(3)CuSO4、NaCl

13．如图是两种溶液进行电解的装置。电极A是由金属M制成的，M的硝酸盐的化学式为M(NO3)2，B、C、D都是铂电极，P、Q是电池的两极，电路接通后，试回答下列问题：

0．5 mol·L－1 M(NO3)2　0.5 mol·L－1 Na2SO4

　　　　　　　　          甲　　　　　乙

(1)电极B上有金属M沉淀出来：电极反应式为________________________，同时电极C产生________，电极反应式为___________________________，电极D产生________，电极反应式为______________________________________。

(2)电池中P是________极，Q是________极。

(3)A极上电极反应式为__________________________________________。

[解析]　电极B上有金属M沉淀出来说明B是阴极，A是阳极，而乙池中电极C是阳极，D是阴极；对应的电极P是正极，电极Q是负极；乙中的电解质溶液为硫酸钠溶液，所以在C电极上有氧气产生，D电极上有氢气产生。

[答案]　(1)M2＋＋2e－===M　氧气　4OH－－4e－===2H2O＋O2↑　氢气　2H＋＋2e－===H2↑

(2)正　负

(3)M－2e－===M2＋

[素养培优练]

14．某实验小组模拟“人工树叶”的电化学实验装置如图所示，该装置能将H2O和CO2转化为O2和某种燃料(C3H8O)。下列说法正确的是(　　)

A．该装置将化学能转化为光能和电能

B．该装置工作时，H＋从b极区向a极区迁移

C．每生成1 mol O2，有44 g CO2被还原

D．a电极上的电极反应式为3CO2＋18H＋－18e－===C3H8O＋5H2O

B　[由装置图可知，该装置为电解池，A项错误；b电极连接电源的正极，作阳极，在电解池中H＋向a极(阴极)区移动，B项正确；b电极上发生的是H2O→O2的氧化反应，每生成1 mol O2转移4 mol电子，a电极上发生反应CO2→C3H8O，C3H8O中碳元素的化合价是－2，每消耗3 mol CO2转移18 mol电子，故生成1 mol O2消耗 mol CO2，C项错误；a电极上发生还原反应3CO2＋

18H＋＋18e－===C3H8O＋5H2O，D项错误。]

15．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

A　[根据电解规律可知，阴极反应：Cu2＋＋2e－===Cu，增重0.064 g，应是Cu的质量，根据总反应方程式：

2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋

　　　　　    　2×64 g　　  4 mol

　　　　　    　0.064 g　　  x

解得x＝0.002 mol，

c平(H＋)＝＝4×10－3 mol·L－1。]

16．如图所示，甲池的总反应式为N2H4＋O2===N2＋2H2O。下列说法正确的是(　　)

　　　　　　　             甲池　　　乙池

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4OH－－4e－===2H2O＋O2↑

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

B　[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 mol N2H4时乙池电极上会析出12.8 g铜，D项错误。]

17．化学在环境保护中起着十分重要的作用，电化学降解NO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2NO＋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

D　[根据题给电解装置图可知，Ag－Pt电极上NO转化为N2，发生还原反应：2NO＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O，则Ag－Pt电极作阴极，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。]

18．电解装置如图所示。图中B装置中为1 L 2 mol·L－1 Na2SO4溶液，A装置中为1 L 2 mol·L－1 AgNO3溶液。通电后，润湿的淀粉­KI试纸的C端变蓝色。通电一段时间后，试回答：

(1)A中发生反应的化学方程式：____________________________________

________________________________________________________________。

(2)在B中观察到的现象是__________________________________________

________________________________________________________________。

(3)室温下，若从通电开始到时间为t时，A、B装置中共收集到0.168 L(标准状况)气体。若通电过程中无其他副反应发生，且溶液体积变化忽略不计，则在t时，A溶液的pH为________。

[解析]　C端变蓝说明发生了2I－－2e－===I2使淀粉变蓝，故C端为阳极，D端为阴极，据此亦可确定电源的正、负极及A、B的阴、阳极。B石墨电极为阴极，发生2H＋＋2e－===H2↑并产生OH－，而Cu为阳极，故不断溶解。A中Fe为阴极，有Ag析出，Pt为阳极，有O2产生。由于产生的O2为H2的，故O2的物质的量：×＝0.002 5 mol，同时会使A中H＋变为4×0.002 5 mol＝0.01 mol，所以A中c(H＋)＝0.01 mol·L－1，pH＝2。

[答案]　(1)4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3

(2)石墨电极表面有气泡产生，铜电极周围溶液变成蓝色，一段时间后U形管下部有蓝色沉淀产生　(3)2