2019高中化学第四章课下能力提升（二十）电解原理（含解析）新人教版选修4.docx

电解原理一、选择题1下列有关电解池的说法正确的是()A在电解池中与外接电源负极相连的电极是阳极B电解任何物质阳极上失电子数与阴极上得电子数相等C电解氯化铜溶液时在阴极上有气体生成D电解NaCl、CuCl2两种溶液参加反应的物质是相同的解析：选B在电解池中，与负极相连的是阴极，A项错误；电解氯化铜时阳极上有氯气生成，阴极上有铜析出，C项错误；电解NaCl溶液时水参加了反应，而电解CuCl2溶液水没有参加反应，D项错误。2关于如图所示、两个装置的叙述，正确的是()A装置名称：是原电池，是电解池B硫酸浓度变化：增大，减小C电极反应式：中阳极：4OH4e=2H2OO2中正极：Zn2e=Zn2D离子移动方向：中H向阴极方向移动，中H向负极方向移动解析：选B中有外加电源为电解池，为原电池，A错误；中电解水，硫酸浓度增大，中负极材料消耗硫酸，硫酸浓度减小，B正确；中正极反应为2H2e=H2，C错误；中H向正极移动，D错误。3.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，a电极的小于b电极的B一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体Ca电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色Da电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色解析：选Da为阴极：4H4e=2H2，b为阳极：4OH4e=O22H2O。对照分析A、B错误；a极周围由于H放电呈碱性，石蕊溶液显蓝色，b极周围由于OH放电呈酸性，石蕊溶液显红色，故C错误，D正确。4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图中，下列有关分析完全正确的是()选项ABCDa电极阳极阴极阳极阴极d电极正极正极负极负极Q离子阳离子阳离子阴离子阴离子解析：选B根据题图知，该装置有外接电源，所以属于电解池，根据电子流向知，c是负极，d是正极，a是阴极，b是阳极，电解时，电解质溶液中阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，则Q是阳离子，P是阴离子，故B正确。5.如图装置中发生反应的离子方程式为Zn2H=Zn2H2，下列说法错误的是()Aa、b不可能是同种材料的电极B该装置可能是电解池，电解质溶液为稀盐酸C该装置可能是原电池，电解质溶液为稀盐酸D该装置可看作是铜锌原电池，电解质溶液是稀硫酸解析：选AA项，若两电极材料均为Zn，电解饱和NaCl溶液即可发生该反应；B项，以Zn作阳极即可；C项，以Zn作负极，不活泼金属或惰性电极作正极即可；D项，Zn为负极，Cu为正极，Cu电极上H放电。6用惰性电极电解饱和Na2CO3溶液，若保持温度不变，则一段时间后()A溶液的pH变大Bc(Na)与c(CO)的比值变大C溶液浓度变大，有晶体析出D溶液浓度不变，有晶体析出解析：选D用惰性电极电解饱和Na2CO3溶液，实际是电解水，故Na2CO3会结晶析出，若保持温度不变，则仍为原温度下的饱和溶液，故溶液浓度不变，pH不变，c(Na)c(CO)不变。7.某同学按如图所示的装置进行电解实验。下列说法错误的是()A电解过程中，铜电极上有H2产生B电解初期，反应的化学方程式为CuH2SO4CuSO4H2C电解一定时间后，石墨电极上有铜析出D整个电解过程中，H的浓度先不断减小，后基本不变解析：选A由题图装置可看出，Cu接电源正极作阳极，石墨接电源负极作阴极。则阳极反应：Cu2e=Cu2，阴极反应：2H2e=H2(起始)，随着电解的进行，阳极产生的Cu2浓度增大，在电场的作用下向阴极移动，由于Cu2的氧化性强于H的，因此Cu2也会在阴极放电生成单质铜。在整个电解过程中，起始时H的浓度不断减小，随后基本保持不变。8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()AH2和Cl2BCu和Cl2CH2和O2 DCu和O2解析：选B由题意知，溶液中存在H、Cu2、Na、SO、NO、Cl、OH，根据离子的放电顺序：阳离子：Cu2HNa，阴离子：ClOHSO、NO，则电极反应式阴极：Cu22e=Cu，阳极：2Cl2e=Cl2。9如图所示，X、Y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b极板处有无色无味气体放出，符合这一情况的是()选项a电极b电极X电极溶液A锌石墨负极CuSO4B石墨石墨负极NaOHC银铁正极AgNO3D铜石墨负极CuCl2解析：选A由a极板质量增加，知溶液中阳离子在a极板析出，则a为阴极，X为负极；因B中a极板不析出金属，C中X为正极可否定，又由b极板有无色无味气体放出，知D项不正确。10.用Pt电极电解含有0.1 mol Cu2和0.1 mol X3的溶液，阴极析出固体物质的质量m(g)与电路中通过电子的物质的量n(mol)的关系如图所示。则离子的氧化能力由大到小的排列正确的是()ACu2X3HBHX3Cu2CX3HCu2 DCu2HX3解析：选D本题的解题信息在图像中，开始通电就有固体析出，且通过0.2 mol电子后，就再没有固体析出了，说明是Cu2放电的结果，X3不放电。二、非选择题11用石墨棒作电极，在Na、Cu2、Cl、SO等离子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的金属的物质的量、阳极放出的气体的物质的量之比为421时，电解质的化学式是_。解析：惰性电极电解电解质溶液的类型有电解水型、电解电解质型、放氢气生碱型和放氧气生酸型。再根据阴阳离子在电极的放电顺序判断。(1)阴极有H2生成，阳极有O2生成，实质为电解水，故电解质是活泼金属的含氧酸盐，即Na2SO4。(2)实质为放氧气生酸型，即电解质为不活泼金属的含氧酸盐，即CuSO4。(3)实质为放氢气生碱型(或电解盐酸，此处无H不合理)，即电解质为活泼金属的无氧酸盐，即NaCl。(4)由阳极生成气体和转移电子的量为14，知阳极产生的气体为O2，生成1 mol O2 转移4 mol e，金属与电子的物质的量之比为12，故金属为2价，即Cu2，即为CuSO4。答案：(1)Na2SO4(2)CuSO4(3)NaCl(4)CuSO412如图所示，X是直流电源。Y槽中c、d为石墨棒，Z槽中e、f是质量相同的铜棒。接通电路后，发现d附近显红色。(1)电源上b为_极(用“正”“负”“阴”或“阳”填空)。Z槽中e为_极(同上)。连接Y、Z槽线路中，电子流动的方向是d_e(用“”或“”填空)。(2)写出c极上反应的电极反应式：_。写出Y槽中总反应的化学方程式：_。写出Z槽中e极上反应的电极反应式：_。解析：d极附近显红色，说明d为阴极，电极反应式为2H2e=H2，c为阳极，电极反应式为2Cl2e=Cl2，Y槽电解NaCl溶液的总反应方程式为2NaCl2H2O电解,2NaOHCl2H2；直流电源中a为正极，b为负极，Z槽中f为阴极，e为阳极，电极反应式为Cu2e=Cu2，电子流动方向由ed。答案：(1)负阳(2)2Cl2e=Cl22NaCl2H2O2NaOHH2Cl2Cu2e=Cu213如图为持续电解含有一定量CaCl2水溶液(含酚酞)的装置(以铂为电极)，A为电流表。电解一段时间t1后，将CO2连续通入电解液中。(1)电解时，F极发生_反应，电极反应为_，E极发生_反应，电极反应为_，电解总反应为_。(2)电解池中产生的现象：_。_。_。解析：溶液中含有Ca2、H、Cl、OH，通电时，Ca2、H移向阴极，H放电能力比Ca2强，在E极上发生反应：2H2e=H2，H2O电离出的H放电，OH富集在阴极(E极)，则使阴极区溶液变红；Cl、OH移向阳极，Cl在阳极放电，2Cl=Cl22e，总反应方程式：2Cl2H2O电解,Cl2H22OH；电解一段时间t1后，溶液中OH浓度增大，相当于Ca(OH)2、CaCl2的混合溶液，通入CO2发生反应：Ca22OHCO2=CaCO3H2O，继续通入CO2发生反应：CaCO3CO2H2O=Ca(HCO3)2。答案：(1)氧化2Cl2e=Cl2还原2H2e=H22Cl2H2O2OHH2Cl2(2)通电后E极处溶液呈红色通电时，E极、F极均有气体生成通入CO2时，溶液中先出现白色沉淀，继续通入CO2沉淀又消失能力提升14如图所示，E为沾有Na2SO4溶液的滤纸，并加入几滴酚酞。A、B分别为Pt片，压在滤纸两端，R、S为电池的电极。M、N是用多微孔的Ni作电极材料，它在碱溶液中可以视为惰性电极。G为电流计，K为开关。C、D和电解池中都充满浓KOH溶液。若在滤纸中央点上一滴紫色的KMnO4溶液，K打开，接通电源一段时间后，C、D中有气体产生。(1)外电源的正、负极分别是R为_，S为_。(2)A附近溶液的现象是_，B附近发生的电极反应式为_。(3)滤纸上的紫色点向哪方移动：_(填“A”或“B”)。(4)当C、D里的气体产生到一定量时，切断外电源并接通开关K，经过一段时间，C、D中气体逐渐减少，C中的电极为_(填“正”或“负”)极，有关的电极反应式为_。解析：(1)C、D产生气体的体积是不相同的，由此可以判断C端的气体是氢气，D端产生的气体是氧气，所以确定R为负极，S端是正极。(2)因为D端放出氧气，N端为阳极，A端为阴极，吸引阳离子，阳离子放电2H2e=H2，因为电解破坏了水的电离平衡，所以，此处OH浓度增大，溶液显红色。而在B端OH放电，其反应为：4OH4e=2H2OO2。(3)因为B端是阳极，所以MnO向B端移动，而显示紫色。(4)当C、D里的气体产生到一定量时，切断外电源并接通开关K，此时装置变为燃料电池。经过一段时间，C、D中气体逐渐减少，H2和O2反应生成水，在碱性条件下，C中H2发生氧化反应，电极方程式为：2H24OH4e=4H2O。答案：(1)负极正极(2)A附近的溶液变为红色(或颜色变浅)4OH4e=2H2OO2 (3)B(4)负2H24OH4e=4H2O15.如图所示，X和Y均为石墨电极：(1)若电解液为滴有酚酞的饱和食盐水，电解反应的离子方程式为_。电解过程中_极(填“阴”或“阳”)附近会出现红色。(2)若电解液为500 mL含A溶质的某蓝色溶液，电解一段时间，观察到X电极表面有红色固体物质生成，Y电极有无色气体生成。当溶液中原有溶质完全电解后，取出X电极，洗涤、干燥、称量，电极增重1.6 g。电解后溶液的c(H)_。要使电解后溶液恢复到电解前的状态，需加入一定量的_(填物质的化学式)(假设电解前后溶液的体积不变)。请推测原溶液中所含的酸根离子可能是_。设计实验验证推测，写出实验的操作步骤、现象和结论_。解析：(1)电解饱和食盐水，阳极Cl放电生成Cl2，阴极水中的H放电生成H2，同时生成OH，阴极附近会出现红色。(2)蓝色溶液，说明是可溶性铜盐溶液，X极有红色固体物质生成，说明溶液中的Cu2放电，X极是阴极，Y极是阳极，有无色气体生成，说明是溶液中的OH放电，阴离子为含氧酸