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    化学选择性必修1第二节 电解池精品随堂练习题

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    这是一份化学选择性必修1第二节 电解池精品随堂练习题

    第26讲电解池的原理知识导航知识精讲实验探究——电解CuCl2溶液一、电解、电解池、放电1.电解:使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而引起氧化还原反应的过程叫做电解。2.电解池:把电能转化为化学能的装置,叫做电解池,也叫电解槽。3. 放电:当离子到达电极时,失去/获得电子,发生氧化/还原反应的过程,称为放电。二、电解池的基本规律【答案】正极氧化负极还原阳极阴极负阴阳正三、阴、阳极的放电顺序1. 阳极放电顺序(1)若是活性电极做阳极,则活性电极首先失电子,发生氧化反应;(2)若是 Pt、Au、C等惰性电极作阳极,则仅是溶液中的阴离子放电。即:活泼金属>S2->I->Br->Cl->OH->SO42-等(含氧酸根离子)>F-。2. 阴极放电顺序(1)阴极上放电的总是溶液(或熔融电解质)中的阳离子,与电极材料无关;(2)氧化性强的离子先放电,放电顺序如下:Ag+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。四、电极方程式的书写1. 写出溶液中存在的离子并比较放电顺序2. 根据氧化还原或题目信息,判断产物并写出电极反应五、常见电解类型的电解规律【答案】对点训练题型一:放电顺序与放电产物的判断【变2】(2019·福建·泉州第十六中学高二月考)采用惰性电极从、、Cl-、Cu2+、Ba2+、Ag+、H+选出适当离子组成的电解质(非熔融态下),并电解,(1)若两极分别放出H2和O2,电解质可能为___。(2)若阴极析出金属,阳极放出O2,电解质可能为___。(3)若两极分别放出气体,且体积比为1:1,电解质可能为___。(4)若既无O2也无H2放出,则电解质可能为___。【答案】Ba(NO3)2、H2SO4、HNO3AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4HCl、BaCl2CuCl2【分析】阴极上阳离子放电顺序为Ag+>Cu2+>H+>Ba+,阳极上阴离子放电顺序为Cl->OH->、,根据电极产物判断阴阳极放电的离子,从而确定溶液中的电解质。【详解】阴极上阳离子放电顺序为Ag+>Cu2+>H+>Ba2+,阳极上阴离子放电顺序为Cl−>OH−>含氧酸根,(1)当阴极放出H2,阳极放出O2时,则阴极H+放电,阳极OH−放电,则溶液中的阴离子为硫酸根或硝酸根,阳离子是H+或Ba2+,BaSO4为沉淀,所以电解质是Ba(NO3)2、H2SO4、HNO3;故答案为Ba(NO3)2、H2SO4、HNO3;(2)当阴极析出金属时,阴极为Cu2+或Ag+放电,阳极放出O2,阳极为OH−放电,则溶液中的阴离子为硫酸根或硝酸根,电解质是AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4,故答案为AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4;(3)若两极分别放出气体,且体积比为1:1,则阴极放出H2,阳极放出Cl2,阴极为H+放电,溶液中的阳离子为H+或Ba2+,阴离子为Cl−放电,溶液中的阴离子为Cl−,所以电解质为HCl、BaCl2;故答案为HCl、BaCl2;(4)电解过程中既无O2也无H2放出,则阴极上析出金属,阴极为Cu2+或Ag+放电,阳极上产生氯气,阴离子为Cl−放电,AgCl为沉淀,则电解质应为CuCl2;故答案为CuCl2。【点睛】电解池中阴阳极放电顺序的判断方法:(1)阴极:阴极上放电的总是溶液中的阳离子,与电极材料无关。金属活动性顺序表中越排在后面的,其离子的氧化性越强,越易得到电子(注意Fe3+在Cu2+后面)而放电,其放电顺序为:K+Ca2+Na+Al3+(水中)H+Zn2+Fe2+Sn4+Pb2+H+Cu2+Fe3+Ag+。(2)阳极:若为活性电极做阳极,则活性电极首先失电子,发生氧化反应;若为惰性电极做阳极,则仅是溶液中的阴离子放电,其常见的放电顺序为:F-含氧酸根离子OH-Cl-Br-I-S2-。如本题中溶液中的阳离子有H+和Na+,阴极上H+优先放电,得电子得到氢气,氢离子来自水,则同时生成氢氧化钠;溶液中的阴离子有Cl-和OH-,阳极上Cl-优先放电,失电子得到氯气。题型二:电极方程式的书写【例3】(2021·宁夏·银川市第六中学高二月考)用情性电极电解下列溶液(1)电解KNO3溶液阳极反应___________(2)电解CuCl2溶液阴极反应___________(3)电解氢氧化钠溶液的总反应___________(4)电解CuSO4与NaCl混合溶液开始时阳极反应___________,阴极反应___________【答案】(1)4OH--4e-=O2↑+2H2O或2H2O-4e-=O2↑+4H+(2)Cu2++2e-=Cu(3)2H2OO2↑+2H2↑(4)2Cl--2e-=Cl2↑Cu2++2e-=Cu【解析】(1)惰性电极电解硝酸银溶液时,阳极为水电离出的氢氧根放电生成氧气,电极方程式为4OH--4e-=O2↑+2H2O或2H2O-4e-=O2↑+4H+;(2)惰性电极电解CuCl2溶液时,阴极铜离子放电生成铜单质,电极方程式为Cu2++2e-=Cu;(3)惰性电极电解NaOH溶液时,阳极氢氧根放电生成氢气,阴极水电离出的氢离子放电生成氢气,实质上是电解水,总反应为2H2OO2↑+2H2↑;(4)惰性电极电解CuSO4与NaCl混合溶液开始时阳极氯离子放电生成氯气:2Cl--2e-=Cl2↑,阴极为铜离子放电生成铜单质:Cu2++2e-=Cu。题型三:电解池中的计算【例4】(2019·陕西·渭南市三贤中学高二期中)如图所示的A、B两个电解池中的电极均为铂,在A池中加入0.05 mol·L−1的CuCl2溶液,B池中加入0.1 mol·L−1的AgNO3溶液,进行电解。a、b、c、d四个电极上所析出的物质的物质的量之比是A.2∶2∶4∶1 B.1∶1∶2∶1C.2∶1∶1∶1 D.2∶1∶2∶1【答案】A【详解】a为阴极,铜离子得到电子生成铜,电极反应为Cu2++2e-=Cu;b为阳极,氯离子失去电子生成氯气,电极反应为2Cl--2e-=Cl2↑;c为阴极,银离子得到电子生成银,电极反应为Ag++e-=Ag;d为阳极,氢氧根离子失去电子生成氧气,电极反应为4OH- -4e-=O2↑+2H2O;根据电子守恒,四种物质的物质的量关系为2:2:4:1。故选A。【点睛】掌握串联电路中电流相同,所以通过电子物质的量相等。题型四:电解池的基本原理【例6】(2021·陕西金台·高二期末)在如图所示的装置中,若通直流电5min时,铜电极质量增加2.16g。请回答下列问题:(1)Y电极为直流电源的___________极。(2)B中阳极的电极反应式为___________。(3)C中pH变化:___________(填“增大”、“减小”或“不变”)。(4)A中反应的方程式为___________。若A中KCl溶液的体积是200mL,电解后,溶液的pH为___________(设电解前后溶液体积不变)。【答案】正极2H2O-4e-=O2↑+4H+不变2KCl+2H2OCl2↑+H2↑+2KOH13【分析】用通直流电5min时,铜电极质量增加2.16g,则Cu电极为阴极,因此X为电源的负极,Y电极为直流电源的正极。A为用惰性电极电解氯化钾溶液,生成氯气、氢气和氢氧化钾;B为用惰性电极电解硫酸铜溶液,生成铜Cu、O2和H2SO4;C中的Ag电极为阳极,银本身放电,据此分析解答。【详解】(1)铜电极的质量增加,发生的反应为Ag++e-═Ag,则Cu电极为阴极,Ag为阳极,因此Y为直流电源的正极,X为直流电源的负极,故答案为:正;(2)B中的阳极上OH-放电,电极反应式为4OH--4e-═2H2O+O2↑(或2H2O-4e-=O2↑+4H+),故答案为:4OH--4e-═2H2O+O2↑(或2H2O-4e-=O2↑+4H+);(3) C中的Ag电极为阳极,银本身放电,故电极反应为:Ag-e-═Ag+,C中阴极反应为Ag++e-═Ag,因此溶液pH不变,故答案为:不变;(4)A为电解KCl溶液,生成KOH、Cl2和H2,电解的方程式为2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-(或2KCl+2H2OCl2↑+H2↑+2KOH);通电5 min时,铜电极的反应式为Ag++e-═Ag,n(Ag)==0.02mol,电路中通过0.02 mol电子。A中放出0.01 mol H2,溶液中生成0.02 mol KOH,c(OH-)==0.1 mol•L-1,则c(H+)=10-13 mol•L-1,因此pH=-lg c(H+)=13,故答案为:2KCl+2H2OCl2↑+H2↑+2KOH(或2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-);13。【点睛】明确Cu电极的质量增加是解答本题的突破口。本题的易错点为(4),要注意溶液pH的计算方法的理解和应用。题型五:电解池的分段电解【变9-2】(2021·黑龙江实验中学高二期中)400 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)=0.6 mol·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2.24 L气体(标准状况下),假定电解后溶液体积仍为400 mL,下列说法正确的是A.原混合溶液中c(K+)为0.1 mol·L-1B.上述电解过程中共转移0.2 mol电子C.电解得到的Cu的物质的量为0.05 molD.电解后溶液中c(H+)为0.2 mol·L-1【答案】A【分析】电解硝酸钾和硝酸铜混合溶液时,阳极上氢氧根离子放电生成氧气:4OH--4e-=2H2O+O2↑,阴极上先铜离子放电生成铜单质:Cu2++2e-=Cu,当铜离子完全析出时,氢离子放电生成氢气:2H++2e-=H2↑,两极均收集到2.24 L气体(标准状况下),气体的物质的量是0.1mol,每生成1mol氧气转移4mol电子,每生成1mol氢气转移2mol电子,每生成1mol铜转移2mol电子,所以根据转移电子守恒得铜的物质的量是0.1mol,则铜离子的物质的量浓度=0.1mol/0.4L=0.25mol/L,根据电荷守恒得钾离子浓度=0.6mol/L-0.25mol/L2=0.1mol/L,据此分析解答。【详解】A.据分析可知原混合溶液中c(K+)为0.1 mol·L-1,A正确;B.上述电解过程中共转移0.4 mol电子,B错误;C.电解得到的Cu的物质的量为0.1 mol,C错误;D.当电解硝酸铜时溶液中生成H+,当电解硝酸钾溶液时,实际上是电解水,所以电解后H+的物质的量为氧气的4倍,c(H+)==1mol·L-1,D错误;故答案选A。题型六:电解质溶液的复原【变10-2】(2020·江西南昌·高二期中)用惰性电极电解硫酸铜溶液,整个过程转移电子的物质的量与产生气体总体积的关系如图所示(气体体积均在相同状况下测定)。欲使溶液恢复到起始状态,向溶液中加入(  )A.0.1 mol CuO B.0.1 mol CuCO3C.0.075 mol Cu(OH)2 D.0.05 mol Cu2(OH)2CO3【答案】D【分析】电解CuSO4溶液时,开始发生反应:2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4,一段时间后,气体体积增大,说明发生反应:2H2O2H2↑+O2↑。结合图象数据分析解答。【详解】电解CuSO4溶液时,开始发生反应:2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4,一段时间后,转移相同电子时得到气体体积增大,说明发生反应:2H2O2H2↑+O2↑。由图可知,第一阶段析出Cu为=0.1mol,放出的氧气为0.05mol,则需要加入0.1molCuO,第二阶段消耗的水为=0.05mol,因此恢复为电解前的浓度需要加入0.1molCuO和0.05molH2O。由于CuCO3反应生成二氧化碳,0.1 mol CuCO3相当于加入0.1 mol CuO,不能恢复为电解前的浓度;Cu(OH)2可以改写为CuO·H2O,0.075 mol Cu(OH)2相当于加入0.075 mol CuO和0.075 molH2O,也不能恢复为电解前的浓度;Cu2(OH)2CO3可以改写为2CuO·H2O·CO2,0.05 mol Cu2(OH)2CO3等效为加入0.1molCuO、0.05molH2O,溶液可恢复为电解前的浓度,故选D。题型七:原电池与电解池串联【例11】(2021·福建三明·高二期中)液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图甲所示,该电池用空气中的氧气作为氧化剂,KOH溶液作为电解质溶液。以该燃料电池为电源电解足量饱和CuCl2溶液的装置如图乙所示。下列说法错误的是A.甲中b电极为正极B.理论上当燃料电池消耗0.15molO2时,乙中c电极增重19.2gC.a电极的电极反应式为:N2H4-4e−+4OH−=N2+4H2OD.燃料电池甲中OH−通过阴离子交换膜向a电极方向移动【答案】B【分析】甲为燃料电池,负极上燃料失电子发生氧化反应,则左侧a电极为负极,电极反应式为:N2H4+4OH--4e-=N2↑+4H2O,正极上氧气得电子发生还原反应,右侧b电极为正极,电极反应式为:O2+2H2O+4e-=4OH-,乙为电解池,与a电极相连的d电极为阴极,铜离子得电子发生还原反应,与b电极相连的c电极为阳极,氯离子失电子发生氧化反应,结合离子的移动方向、转移电子数相等分析解答。【详解】A.根据以上分析,甲中b电极称为正极,故A正确;B.乙为电解池,与a电极相连的d电极为阴极,铜离子得电子发生还原反应析出铜,根据转移电子数相等,当燃料电池消耗0.15molO2时,乙中d电极增重0.15×2×64=19.2g,故B错误;C.根据分析可知甲为燃料电池,负极上燃料失电子发生氧化反应,则左侧a电极为负极,电极反应式为:N2H4+4OH--4e-=N2↑+4H2O,故C正确;D.原电池中阴离子移向负极,故OH−通过阴离子交换膜向a电极方向移动,故D正确;故答案为B。提分特训【题1】(2021·全国·高二)用惰性电极电解稀H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl的混合液,最初一段时间阴极和阳极上析出的物质分别是A.H2和Cl2 B.H2和O2 C.Cu和Cl2 D.Cu和O2【答案】C【详解】稀H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl的混合液,阳离子的放电顺序:Cu2+>H+>Na+,阴离子的放电顺序:Cl->OH->酸根离子,因此用惰性电极电解稀H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl的混合液,阳极Cl-先失电子生成Cl2,阴极Cu2+先得电子生成Cu,即最初一段时间阴极和阳极上析出的物质分别是Cu和Cl2,C满足题意;答案选C。【题2】(2021·山东·高二期末)如图所示电解池Ⅰ和Ⅱ中,a、b、c、d均为铂电极,在电解过程中b电极有气体逸出,d电极质量增大。符合上述实验结果的一项是A.A B.B C.C D.D【答案】D【分析】首先,根据电源正负极可知a、c为阳极,b、d为阴极,然后再根据惰性电极电解时离子的放电顺序,阳离子放电顺序:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(指酸电离的)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+阴离子的放电顺序是惰性电极时:S2->I->Br->Cl->OH->> (含氧酸根离子)是活性电极时:电极本身溶解放电,即可判断。【详解】A.X溶液为AgNO3时,b极为阴极,根据放电顺序可知,是Ag+放电生成固体银,不产生气体,A错误;B.X溶液为Cu(NO3)2时,b极为阴极,根据放电顺序可知,是Cu2+放电生成固体铜,不产生气体,B错误;C.Y溶液为Al2(SO4)3时,d极为阴极,根据放电顺序可知,H+放电产生氢气,电极质量不增加,C错误;D.X溶液为MgSO4时,b极为阴极,根据放电顺序可知,H+放电产生氢气,Y溶液为CuSO4时,d极为阴极,根据放电顺序可知,是Cu2+放电生成固体铜,电极质量增加,D正确;【点睛】电解时阴阳离子的放电顺序的准确记忆是解决这种题目的关键。【题3】(2021·河南南阳·高二期中)用惰性电极电解下列各组中的三种溶液,电解过程中,溶液中pH依次为减小、不变、增大的是A.HCl、HNO3、K2SO4 B.AgNO3、CuCl2、 Cu(NO3)2C.CaCl2、 KOH、NaNO3 D.CuSO4、Na2SO4、KCl【答案】D【详解】A.电解HCl生成氯气和氢气,电解本身,电解HNO3时生成氢气和氧气,即电解水型的,电解K2SO4时,时生成氢气和氧气,即电解水型的,溶液的pH依次为升高,降低,不变,故A错误;B.电解AgNO3会生成硝酸、银和氧气,溶液的pH降低;氯化铜溶液呈酸性,电解CuCl2会生成铜和氯气,电解后浓度减小,铜离子水解程度减弱,溶液的pH增大;电解Cu(NO3)2时会生成铜、硝酸和氧气,溶液的pH降低,故B错误;C.电解CaCl2时生成氢氧化钙、氯气和氢气,电解KOH时生成氢气和氧气,即电解水型的,电解NaNO3时,生成氢气和氧气,即电解水型的,溶液的pH依次为升高,升高,不变,故C错误;D.电解CuSO4时,生成铜和氧气以及硫酸,电解Na2SO4生成氢气和氧气,即电解水型的,电解KCl时会生成氢气、氯气单质和氢氧化钾,溶液中c(H+)依次为升高,不变,降低,pH依次为减小、不变、增大,故D正确;故选:D。【题4】(2020·云南·会泽县第一中学校高二期末)用石墨电极完成下列电解实验。下列对实验现象的解释或推测不合理的是A.a为电解池的阴极 B.b处有氯气生成,且与水反应生成了盐酸和次氯酸C.c处发生了反应:Fe-3e-= Fe3+ D.d处:2H2O+2e-=H2↑+2OH-【答案】C【详解】A.a处试纸变蓝,为阴极,生成OH-,电极方程式为2H2O+2e-═H2↑+2OH-,故A正确;B.b处变红,局部褪色,是因为Cl2+H2O=HCl+HClO,HCl的酸性使溶液变红,HClO的漂白性使局部褪色,故B正确;C.Fe为c阳极,处发生了反应:Fe-2e-= Fe2+,故C错误;D.d处试纸变蓝,为阴极,生成OH-,电极方程式为2H2O+2e-═H2↑+2OH-,故D正确;答案为C。【点睛】注意把握电极的判断以及电极反应,为解答该题的关键,实验中a、d处试纸变蓝,说明生成OH-,为电解池的阴极,b处变红,局部褪色,为电解池的阳极,生成氯气,c处无明显变化,铁丝左侧为阳极,右侧为阴极。【题5】(2021·黑龙江·哈师大附中高一期末)在100 mL H2SO4和CuSO4的混合液中,用石墨作电极进行电解,两极上均收集到2.24 L气体(标准状况下),则原混合液中Cu2+的物质的量浓度为A.0.1 mol·L-1 B.0.2 mol·L-1 C.1 mol·L-1 D.2 mol·L-1【答案】C【详解】电解0.1LH2SO4和CuSO4的混合溶液,阳极发生的反应为:4OH-→2H2O+O2↑+4e-,阴极上发生的电极反应为:Cu2++2e-→Cu,2H++2e-→H2↑,两极均收集到2.24L(标况)气体,即均生成0.1mol的气体,阳极生成0.1mol氧气说明转移了0.4mol电子,而阴极上生成的0.1molH2只得到了0.2mol电子,所以剩余0.2mol电子由铜离子获得,且溶液中有0.1mol铜离子,据c=得到铜离子的浓度为:=1mol/L,故选C。【题6】(2021·宁夏·固原一中高三月考)用图甲装置电解一定量的CuSO4溶液,M、N为惰性电极。电解过程实验数据如图乙所示。横轴表示电解过程中转移电子的物质的量,纵轴表示电解过程产生气体的总体积。下列说法不正确的是A.P点所得溶液只需加入一定量的CuO固体就可恢复到起始状态B.电解过程中N电极表面始终有红色物质生成,无气泡产生C.P-Q电解过程为电解水,N极产生H2,M极产生O2D.若M电极材料换成Cu,则电解过程中CuSO4溶液的浓度不变【答案】B【详解】A.CuSO4溶液中含有的阳离子是:Cu2+、H+,阴离子是OH-、SO,惰性材料作电极,OH-的放电顺序大于SO,OH-放电,即阳极电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O,Cu2+放电顺序大于H+,Cu2+先放电,即阴极电极反应式为Cu2++2e-=Cu,P点后,气体体积突然增加,说明P点Cu2+消耗完全,所以此过程中阳极产物为O2,阴极产物为Cu,所以只需加入一定量的CuO固体就可恢复到起始状态,A正确;B.N极接电源的负极,N极作阴极,根据选项A的分析,先有红色铜析出,然后出现气体,B错误;C.根据A选项可知P点时Cu2+完全反应,所以P-Q电解过程中,阳极反应为4OH--4e-=2H2O+O2↑,阴极反应为2H++2e-=H2↑,实质上就是电解水,N极即阴极产生氢气,M极即阳极产生氧气,C正确;D.若M电极换成Cu作电极,阳极上发生Cu-2e-=Cu2+,阴极反应式Cu2++2e-=Cu,因此电解过程中CuSO4溶液的浓度不变,D正确;综上所述答案为B。【题7】(2018·黑龙江·伊美区第二中学高二期末)如图所示,A、B、C三个装置的烧杯中分别盛有足量的CuCl2溶液。(1)A、B、C三个装置中属于电解池的是__。(2)A池中Zn是__极,Cu极的电极反应式为__。(3)B池中Pt棒上的电极反应为__。B池中的总反应化学方程式为__。(4)C池中Cu极电极反应式为__。【答案】BC负Cu2++2e-=Cu2Cl--2e-=Cl2↑CuCl2Cu+Cl2↑Cu-2e-=Cu2+【详解】(1)A中有自发的氧化还原反应:Zn+CuCl2=ZnCl2+Cu,所以为原电池,B、C均有外接电源,为电解池;(2)A池中总反应为Zn+CuCl2=ZnCl2+Cu,所以Zn电极失电子发生氧化反应为负极;Cu电极上铜离子得电子生成Cu,电极反应式为Cu2++2e-=Cu;(3)B中Pt电极与电源的正极相连为阳极,溶液中氯离子在阳极失电子被氧化,电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑;B中C电极为阴极,铜离子得电子被还原生成铜单质,所以总反应为CuCl2Cu+Cl2↑;(4)C中铜电极与电源正极相连为阳极,铜失电子被氧化成铜离子,电极反应式为Cu-2e-=Cu2+。【题9】(2021·福建·三明一中高二开学考试)回答下列问题(1)请你将反应设计成原电池,并回答下列问题:①该电池的正极材料可以是___________,也可选用___________等代替。②画出你所设计的双液原电池的装置图,并标注出电极材料和电解质溶液。___________③写出电极反应式:负极___________,正极___________。④该电池负极材料质量减重3.2g,则电路中通过的电子的数目为___________。(2)从、、Na+、Cu2+、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。(注意:请填写满足条件的所有电解质的化学式)①若两极分别放出H2和O2时,电解质可能为___________(填化学式,下同)。②若阴极析出金属,阳极放出气体,电解质可能为___________。③若两极分别放出气体,且气体体积比为1∶1时,电解质只能为___________。【答案】(1)Ag石墨(C)或Pt或(2)、、、、NaCl【分析】(1)①由可知,Cu失电子发生氧化反应作负极、不如Cu活泼的金属或导电的非金属作正极,FeCl3溶液为电解质溶液,则该电池的正极材料可以是Ag,也可选用石墨(C)或Pt;答案为Ag;石墨(C)或Pt。②由可知,Cu作负极,C棒作正极,电解质溶液为FeCl3溶液和CuSO4溶液,用盐桥相连接成闭合回路,双液原电池的装置图为;答案为。③由可知,该原电池中,负极的电极反应式为,正极的电极反应式为;答案为;。④该电池负极材料质量减重3.2g,则反应的Cu的物质的量为n(Cu)==0.05mol,由负极的电极反应式为可知,电路中通过的电子的数目为0.05×2×NA=0.1NA或0.05×2×6.02×1023=6.02×1022;答案为0.1NA或6.02×1022。(2)阴极上阳离子放电顺序为Ag+>Cu2+>H+>Na+,阳极上阴离子放电顺序为Cl->OH->、①若两极分别放出H2和O2时,溶液中的电解质不放电,溶液中阳离子为Na+,阴离子为、,所以电解质是或中的任意一种;答案为、。②当阴极析出金属,则金属离子为Cu2+或Ag+,阳极放出气体时,阴离子为Cl-、或,所以电解质是或或或中的任意一种;答案为、、、。③当阴极放出H2,则阴极为水中H+放电,溶液中的阳离子为Na+,阳极放出Cl2,阴离子为Cl-放电,满足气体体积比为1:1,所以电解质为NaCl;答案为NaCl。提分作业【练1】(2020·全国·高二课时练习)用惰性电极电解CuSO4和NaCl 的混合溶液,开始时阴极和阳极上分别析出的物质是A.H2和Cl2 B.Cu和Cl2 C.H2和O2 D.Cu和O2【答案】B【详解】根据电解原理,阳离子放电顺序是Cu2+>H+>Na+,阴离子放电顺序是Cl->OH->SO,所以开始时阴极反应式Cu2++2e-=Cu,阳极反应式:2Cl--2e-=Cl2↑,故选项B正确。【练2】(2021·全国·高二课时练习)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都是石墨电极 D.M是阴极,N是阳极【答案】B【详解】A.电解稀硫酸溶液,阳极发生氧化反应,质量会减少,即M极质量减小;阴极发生还原反应放出氢气,N极质量不变,故A不符合题意;B.由题意可知,M电极溶解,则发生氧化反应,为阳极;N电极质量增加,溶液中的金属阳离子得电子在N电极上析出,发生还原反应,N为阴极,故B符合题意;C.如果M和N均是石墨电极,M极质量不会减小,故C不符合题意;D.由题意可知,M电极溶解,则发生氧化反应,为阳极;N电极质量增加,溶液中的金属阳离子得电子在N电极上析出,发生还原反应,N为阴极,故D不符合题意;答案选B。【练3】(2019·山西阳泉·高二期末)用石墨电极电解稀硫酸的过程中,溶液pH的变化情况为A.逐渐减小 B.逐渐增大 C.不改变 D.先减小,后增大【答案】A【详解】用石墨电极电解稀硫酸,阳极为氢氧根离子失电子发生氧化反应,阴极为氢离子得电子发生还原反应,其实质为电解水,所以电解过程中,硫酸硫酸浓度越来越大,则溶液pH的变化情况为逐渐减小,故选:A。【练4】(2017·贵州凯里·高二期末)用惰性电极电解饱和食盐水,下列说法正确的是A.电解过程中,Cl-向阳极方向移动,发生还原反应B.电解一段时间后,阴极附近溶液pH增大C.电解池中的总反应为:2H++2Cl-=H2↑+Cl2↑D.欲使电解池中的溶液恢复到电解前状态,应加入适量浓盐酸【答案】B【解析】试题分析:A.电解过程中,Cl-向阳极方向移动,发生氧化反应,A错误;B.电解一段时间后,阴极氢离子放电,产生氢氧根,阴极附近溶液pH增大,B正确;C.电解池中的总反应为:2H2O+2Cl-H2↑+Cl2↑+2OH-,C错误;D.欲使电解池中的溶液恢复到电解前状态,应通入适量氯化氢气体,D错误,答案选B。考点:考查电解饱和食盐水的有关判断【练5】(2017·湖北·高二月考)用石墨作电极完全电解含1 mol溶质X的溶液后,向溶液中加入一定量的物质Y能使电解液恢复到起始状态是A.A B.B C.C D.D【答案】D【解析】A.电解氯化铜,在两极上分别产生金属铜和氯气,电解质复原加入氯化铜即可,故A错误;B.电解氢氧化钾的实质是电解水,所以电解质复原加入水即可,故B错误;C.电解硫酸钠的实质是电解水,所以电解质复原加入水即可,故C错误;D.电解硝酸银两极上产生的是金属银和氧气,所以电解质复原加氧化银即可,电解含1mol溶质硝酸银的溶液,会析出金属银1mol,根据银元素守恒,所以加入0.5mol Ag2O后即可复原,故D正确;故选D。点睛:理解电解池的工作原理以及电解质复原的方法是解题关键,根据电解原确定电解后析出的金属或是放出的气体,根据:出什么加什么,出多少加多少的原理确定电解质复原加入的物质以及量的多少。【练6】(2021·陕西省黄陵县中学高二期末)如图所示,A、B、C三个装置的烧杯中分别盛有足量的CuCl2溶液。(1)A、B、C三个装置中属于电解池的是_______。(2)A池中Zn是_______极,Cu极的电极反应式为_______。(3)B池中的总反应化学方程式为_______,若将B池的溶液换成饱和的食盐水,当电路中通过1mol电子时两极共产生的气体体积为_______(标准状况)。(4)C池中Cu极电极反应式为_______。(5)某化学学习小组在学完原电池后,以Zn+Fe2+=Zn2++Fe为电池总反应设计电池,该电池的正极反应式为_______。【答案】BC负Cu2++2e-=CuCuCl2Cu+Cl2↑22.4LCu-2e-=Cu2+Fe2++2e-=Fe【详解】(1)A没有外接电源,属于原电池,BC装置都有外接电源,所以是把电能转化为化学能的装置,属于电解池,故答案为:BC;(2)铜、锌、氯化铜原电池中,锌作负极,负极上锌失电子发生氧化反应,电极反应式为:Zn−2e−=Zn2+,铜离子在正极得电子生成Cu单质,电极反应为:Cu2++2e-=Cu,故答案为:负;Cu2++2e-=Cu;(3)该装置是电解池,且阳极是惰性电极,C连接电源负极,所以是阴极,阴极上铜离子得电子发生还原反应,电极反应式为:Cu2++2e−=Cu,铂连接电源正极,所以铂在阳极,阳极上氯离子失电子发生氧化反应,电极反应式为:2Cl−−2e−=Cl2↑,所以其电池反应式为:CuCl2Cu+Cl2↑,若将B池的溶液换成饱和的食盐水,则电解的总反应为:,由反应可知转移2mol电子时生成1mol氢气和1mol氯气,则通过1mol电子时两极共产生的气体的物质的量为1mol,标况下的体积为22.4L,故答案为:CuCl2Cu+Cl2↑;22.4L;(4)该装置是电解池,铜是阳极,阳极上铜失电子发生氧化反应,电极反应式为:Cu−2e−=Cu2+,故答案为:Cu−2e−=Cu2+;(5)以Zn+Fe2+=Zn2++Fe为电池总反应设计电池,Zn失电子作负极,Fe2+得电子在正极发生反应,电极反应为:Fe2++2e-=Fe,故答案为:Fe2++2e-=Fe;【练7】(2021·河北·唐山一中高二期中)某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时。观察到电流表的指针发生了偏转。请回答下列问题:(1)甲池为___________(填“原电池”、“电解池”或“电镀池”),通入电极的电极反应式为___________。(2)乙池中A(石墨)电极的名称为___________(填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”)。总反应的离子方程式为___________。(3)当乙池中B极质量增加21.6g时,甲池中理论上消耗的体积为___________mL(标准状况下),丙池中___________极析出___________g铜。(4)若丙池中电极不变,将其溶液换成溶液,电键闭合一段时向后。甲中溶液的pH将___________(填“增大”“减小”或“不变”);丙中溶液的pH将___________(填“增大”、“减小”或“不变”)。【答案】(1)原电池(2)阳极(3)1120D6.4(4)减小不变【分析】由图可知,甲池为燃料电池,通入甲醇的的Pt电极为负极,碱性条件下,甲醇在负极失去电子发生氧化反应生成碳酸根离子和水,通入氧气的Pt电极为正极,碱性条件下,氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子;乙池为电解池,A电极为电解池的阳极,水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气,B电极为阴极,银离子在阴极得到电子发生还原反应生成银;丙池为电解池,C电极为阳极,氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气,D电极为阴极,铜离子在阴极得到电子发生还原反应生成铜。(1)由分析可知,甲池为原电池;通入甲醇的的Pt电极为负极,碱性条件下,甲醇在负极失去电子发生氧化反应生成碳酸根离子和水,电极反应式为;(2)乙池为电解池,A电极为电解池的阳极,水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气,B电极为阴极,银离子在阴极得到电子发生还原反应生成银,总反应的离子方程式为;(3)21.6g银的物质的量为,由得失电子数目守恒可知,甲池中理论上消耗氧气的体积为0.2mol××22.4L/mol×1000=1120mL,丙池中D极析出铜的质量为0.2mol××64g/mol=6.4g;(4)若丙池中电极不变,将其溶液换成溶液,电键闭合一段时间后,甲池中的总反应为2CH3OH+3O2+4OH-=2CO+6H2O,反应中消耗氢氧根离子,溶液的pH将减小;丙池中电解溶液的方程式为,丙中溶液的pH不变。 实验操作实验现象实验分析电流表指针发生偏转电解质溶液导电,形成闭合回路b极上逐渐覆盖了一层红色物质析出金属铜,Cu2++ 2e-===Cua极上产生刺激性气味的气体,使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝产生了氯气,2Cl-- 2e-===Cl2↑电解CuCl2溶液的总反应:CuCl2eq \o(=====,\s\up7(电解))Cu + Cl2↑构成条件①直流电源;②两个电极;③闭合回路;④电解质溶液或熔融电解质电极阳极与电源_______相连,发生_______反应阴极与电源_______相连,发生_______反应离子流向阴离子移向______;阳离子移向______电子流向电源____极流向电解池____极;电解池____极流向电源____极类型电解质反应式溶液pH复原方法电解水型H2SO4阴极:_________________________阳极:_________________________总反应:___________________________________NaOH______Na2SO4______电解电解质型CuCl2阴极:_________________________阳极:_________________________总反应:___________________________________放H2生碱型NaCl阴极:_________________________阳极:_________________________总反应:___________________________________放O2生酸型CuSO4阴极:_________________________阳极:_________________________总反应:___________________________________类型电解质反应式溶液pH复原方法电解水型H2SO4阴极:4H++ 4e-=== 2H2↑ 阳极:4OH-- 4e-=== 2H2O + O2↑ 总反应:2H2O eq \o(=====,\s\up7(通电)) 2H2↑+ O2↑变小加适量水NaOH变大Na2SO4不变电解电解质型CuCl2阴极:Cu2++ 2e-=== Cu 阳极:2Cl-- 2e-=== Cl2↑ 总反应:CuCl2eq \o(=====,\s\up7(通电)) Cu + Cl2↑变大加CuCl2放H2生碱型NaCl阴极:2H++ 2e-=== H2↑ 阳极:2Cl-- 2e-=== Cl2↑ 总反应:2NaCl + 2H2O eq \o(=====,\s\up7(通电)) 2NaOH + H2↑+ Cl2↑变大通HCl气体放O2生酸型CuSO4阴极:2Cu2++ 4e-=== 2Cu 阳极:4OH-- 4e-=== 2H2O + O2↑ 总反应:2CuSO4 + 2H2O eq \o(=====,\s\up7(通电)) 2Cu + 2H2SO4 + O2↑变小加CuOXYAAgNO3Na2CO3BCu(NO3)2Pb(NO3)2CFeSO4Al2(SO4)3DMgSO4CuSO4实验装置实验现象a处试纸变蓝;b处变红,局部褪色;c处无明显变化;d处试纸变蓝选项X溶液物质YACuCl21 mol Cu(OH)2BKOH1 mol KOHCNa2SO41 mol H2SO4DAgNO30.5 mol Ag2O
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