高中化学电化学基础 第3节 电解池课后素养演练版

电解池电解池 基基 础础 巩巩 固固 1如图所示的装置能够组成电解池的是( D ) 导学号 68732738 解析：电解池要有外接电源，形成闭合回路。 2用石墨作电极，电解 1 mol/L 下列物质的溶液，溶液的 pH 保持不变的是 ( C ) 导学号 68732739 AHCl BNaOH CNa2SO4 DNaCl 解析：由阴、阳离子的放电顺序知，电解 HCl 溶液实质是电解 HCl，使 pH 增大，电解 NaOH、Na2SO4溶液的实质是电解水；电解质溶液的浓度增大，故 NaOH 溶液 pH 增大，但 Na2SO4溶液的 pH 不变，电解 NaCl 生成 NaOH，使溶液 pH 增大。 3如图 X 为电源，Y 为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸，滤纸中 央滴有一滴 KMnO4溶液，通电后 Y 中央的紫红色色斑向 d 端扩散。下列 判断正确的是( A ) 导学号 68732740 A滤纸上 c 点附近会变红色 BCu 电极质量减小，Pt 电极质量增大 C烧杯中溶液的 pH 增大 D烧杯中 SO向 Cu 电极定向移动 24 解析：由图可知，该装置为电解装置，由通电后 Y 中央的紫红色色斑向 d 端扩散知， d 为阳极(MnO向阳极移动)，b 为电源的正极，a 为电源的负极。Y 为浸透饱和食盐水和 4 酚酞试液的滤纸，c 点 H放电，则 OH浓度增大，所以滤纸上 c 点附近会变红色，故 A 项 正确；Cu 电极上 Cu2得到电子生成 Cu，Pt 电极上 OH失去电子，故 Cu 电极质量增大，Pt 电极质量不变，B 项错误；Pt 电极上 OH失去电子，故烧杯中溶液的 pH 减小，C 项错误； Cu 电极为阴极，Pt 电极为阳极，烧杯中 SO向 Pt 电极定向移动，D 项错误。 24 4如图，四种装置中所盛的溶液体积均为 200 mL，浓度为 0.6 molL1，工作一段 时间后，测得导线上均通过了 0.2 mol 电子，此时溶液中的 pH 由大到小的顺序是 ( C ) 导学号 68732741 A B C D 解析：若 H放电，pH 增大，若 OH放电，pH 减小。中 Zn 电极参与反应，电解质溶 液 pH 基本不变。中阳极上 H放电，溶液渐渐成碱性。正极上 H放电，导线上通过 0.2 mol 电子时，溶液中减少了 H的物质的量为 0.2 mol，根据原溶液体积和浓度，H的 物质的量减少为 0.04 mol，浓度变为 0.2 mol/L。中由于 OH放电，当导线上通过 0.2 mol 电子时，溶液中 OH减少 0.2 mol，即 H物质的量增加 0.2 mol，溶液体积为 0.2 L， 浓度为 1 mol/L。故 pH 大小顺序符合 C 项。 5在水中加入等物质的量的 Ag、Pb2、Na、SO、NO、Cl，该溶液放在用惰 24 3 性材料作电极的电解槽中，通电片刻，则氧化产物与还原产物的质量之比为 ( C ) 导学号 68732742 A35.5108 B16207 C81 D10835.5 解析：所得溶液为 NaNO3的水溶液，通电后，水电离产生的 OH、H在两极上反应， 氧化产物为 O2，还原产物为 H2，其质量之比为 32(22)81。 6将两个铂电极插入 500 mL CuSO4(aq)中进行电解，通电一段时间后，某一电极上 增重 0.064 g(设电解时无 H2放出，且不考虑水解和溶液体积的变化)，此时溶液中氢离子 的物质的量浓度约为( B ) 导学号 68732743 A1103 molL1 B4103 molL1 C2103 molL1 D1107 molL1 解析：由于最后溶液的 H主要由电解 CuSO4溶液产生，所以要计算c(H)，可依据电 解的离子方程式 2Cu22H2O2CuO24H进行解题。题中电极增重 = 通电 0.064 g 必为阴极反应生成 Cu 所致，即n(Cu)0.064 g64 gmol10.001 0 mol，然 后依据离子方程式中各物质之间的化学计量数之比，求出生成的c(H)。 2Cu22H2O2CuO24H = 通电 2 mol 4 mol 0001 0 mol c(H)0.50 L c(H)4.0103 molL1。 4 mol 0.001 0 mol 2 mol 0.50 L 7用如图所示装置除去含 CN、Cl废水中的 CN时，控制溶液 pH 为 910，阳极产 生的 ClO将 CN氧化为两种无污染的气体。下列说法不正确的是( D ) 导学号 68732744 A用石墨作阳极，铁作阴极 B阳极的电极反应式：Cl2OH 2e=ClOH2O C阴极的电极反应式：2H2O2e=H22OH D除去 CN的反应：2CN5ClO2H=N22CO25ClH2O 解析：A阳极要产生 ClO，则铁只能作阴极，不能作阳极，否则就是铁失电子，A 正确；B阳极是 Cl失电子产生 ClO，电极反应式为 ：Cl2OH2e=ClOH2O，B 正确；C阴极是 H产生 H2，碱性溶液，故阴极的电 极反应式为：2H2O2e=H22OH，C 正确；D溶液为碱性，方程式应为 2CN5ClOH2O=N22CO25Cl2OH。选 D。 8某课外活动小组的同学用如图装置进行实验，C、D、E、F 均为石墨电极，一段时 间后在 C 电极表面有铜析出，试回答下列问题。导学号 68732745 (1)A 为电源的_负_极； (2)E 的电极反应式为：_2H2e=H2_； (3)若甲、乙装置中的 C、D、E、F 电极均只有一种单质生成时，对应单质的物质的量 之比为_2122_； (4)在常温下，现用丙装置给铁镀铜，则 H 电极材料应该是_铜_，当丙中铁表面析出 铜的质量为 3.2 g 时，乙中溶液的c(OH)为_0.1_molL1_(假设溶液体积为 1 L，且 饱和食盐水足量)； (5)已知甲中硫酸铜溶液足量，在电解一段时间后向甲中加入适量_CuO 或 CuCO3固体 _可以使溶液恢复到原来的浓度。 解析：(1)由已知 C 电极表面有铜析出，则 C 电极发生的电极反应为： Cu22e=Cu，则 C 为阴极，从而得知：A 为负极，B 为正极，D、F 均为阳极，E 为阴极。 (2)由(1)可得知 E 为阴极，又知乙装置中的溶液为饱和食盐水，溶液中存在 Na、Cl、H和 OH，由放电顺序可知 E 的电极反应为：2H2e=H2。 (3)由前面分析可知 D 为阳极，则其电极反应式为：4OH4e=O22H2O；F 为阳 极，其电极反应式为：2Cl2e=Cl2，装置为三个电解池串联，因此各个电极上得失 电子数目与线路中转移电子数均相同。假设线路中转移了 2 mol 电子，则由以上电极反应 式可知 C、D、E、F 电极上分别会产生 1 mol 铜、0.5 mol 氧气、1 mol 氢气、1 mol 氯气， 其物质的量之比为：2122。 (4)H 电极与电源的正极相连，则 H 为电镀池的阳极，其电极材料应为镀层金属，即为 铜；3.2 g 铜的物质的量为 0.05 mol，又知丙中铁表面发生的反应为：Cu22e=Cu， 则得到 0.05 mol 铜需 0.1 mol 电子，又知 E 的电极反应为：2H2e=H2，得到的电 子也为 0.1 mol，可得以下关系： 2H 2e 2 OH， 0.1 mol 0.1 mol 所以反应后乙中溶液c(OH)0.1 molL1。 (5)由题可知甲中的电池反应为 2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2。则 = 通电 应加入适量的 CuO 或 CuCO3固体。 素素 能能 拓拓 展展 1用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得溶液中加入 0.1 mol Cu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度和 pH。则电解过程中转移的电子的物质的量为 ( D ) 导学号 68732746 A0.1 mol B0.2 mol C0.3 mol D0.4 mol 解析：由电解 CuSO4溶液的化学方程式 2CuSO42H2O2CuO22H2SO4知，电解过程中只析出 Cu 和放出 O2，故 = 电解 电解后加入 CuO 就可以复原。但本题提示加入 0.1 mol Cu(OH)2可以复原，说明电解过程 中不仅有 CuSO4被电解，还有 H2O 被电解。0.1 mol Cu(OH)2相当于 0.1 mol CuO 和 0.1 mol H2O，由电子守恒 0.1 mol CuO0.1 mol Cu0.2 mol e，0.1 mol H2O0.1 mol H20.2 mol e，即共计 0.4 mol e。 2关于下列四个装置图的说法，正确的是( D ) 导学号 68732747 A装置中阴极处产生的气体能够使湿润的淀粉 KI 试纸变蓝 B装置中待镀铁制品应与电源正极相连 C装置中电子由 b 极流向 a 极 D装置中的离子交换膜可以避免生成的 Cl2与 NaOH 溶液反应 解析：A 项，电极反应式分别为阳极：2Cl2e=Cl2，阴极：Cu22e=Cu， 阳极产生的 Cl2能使湿润的淀粉 KI 试纸变蓝；B 项，电镀装置中待镀铁制品(镀件)应与电 源负极相连接；C 项，氢氧燃料电池工作时，负极上通入的 H2失电子，电子由 a 极流向 b 极；D 项，氯碱工业中阳极产生 Cl2，阴极附近溶液中生成 NaOH，为防止 Cl2与 NaOH 发生 反应 Cl22NaOH=NaClNaClOH2O，工业上常采用离子交换膜法电解装置。 3按图所示实验，若 x 轴表示流入阴极的电子的物质的量，则 y 轴可表示 ( D ) 导学号 68732748 c(Ag) c(NO) a 棒的质量 b 棒的质量 溶液的 pH 3 A B C D 解析：本题考查电镀知识，阳极：Age=Ag，b 棒质量减小；阴极： Age=Ag，a 棒质量增大，电解质溶液浓度不变，故选 D。 4某同学组装了如图所示的电化学装置，电极为 Al，其他均为 Cu，则 ( A ) 导学号 68732749 A电流方向：电极电极 B电极发生还原反应 C电极逐渐溶解 D电极的电极反应：Cu22e=Cu 解析：首先应根据图示判断左边两池通过盐桥构成原电池，产生电流对右边硫酸铜溶 液进行电解(相当于精炼铜)。电极为负极，电极为正极，所以电流方向：电极 电极(电流方向与电子流动方向相反)，A 正确。电极上铝失电子发生氧化反 应，B 错。电极上有铜析出，C 错。电极的电极反应：Cu2e=Cu2，D 错。 5Cu2O 是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取 Cu2O 的电解池示意图如图 所示，电解总反应为 2CuH2OCu2OH2。 = 电解 下列说法正确的是( A ) 导学号 68732750 A石墨电极上产生氢气 B铜电极发生还原反应 C铜电极接直流电源的负极 D当有 0.1 mol 电子转移时，有 0.1 mol Cu2O 生成 解析：石墨作阴极，阴极上是溶液中的 H反应，电极反应为 2H2e=H2，A 选 项正确；由电解总反应可知，Cu 参加了反应，所以 Cu 作电解池的阳极，发生氧化反应，B 选项错误；阳极与电源的正极相连，C 选项错误；阳极反应为 2Cu2OH2e=Cu2OH2O，当有 0.1 mol 电子转移时，有 0.05 mol Cu2O 生成，D 选项 错误。 6某溶液中含有溶质 NaCl 和 H2SO4，它们的物质的量之比为 31。用石墨作电极电 解溶液时，根据电极产物，可明显分为三个阶段。下列叙述不正确的是( 导学号 68732751 D ) A阴极只析出 H2B阳极先析出 Cl2，后析出 O2 C电解最后阶段为电解水D溶液 pH 不断增大，最后为 7 解析：电解质溶液中，n(Na)n(Cl)n(SO)331，开始电解产生 H2和 24 Cl2，同时生成 OH中和 H2SO4，且生成 OH多，最后相当于电解水，因而 pH7，阴极只生 成 H2。三个阶段分别为电解 HCl、NaCl、H2O。 7某兴趣小组设计如图实验装置。实验时，先断开 K2，闭合 K1，两极均有气泡产生； 一段时间后，断开 K1，闭合 K2，发现电流表指针偏转。下列有关描述正确的是 ( D ) 导学号 68732752 A断开 K2，闭合 K1时，铜电极为阳极 B断开 K2，闭合 K1时，石墨电极附近溶液变红 C断开 K1，闭合 K2时，铜电极发生还原反应 D断开 K1，闭合 K2时，石墨电极作正极 解析：由题意断开 K2，闭合 K1时，两极均有气泡生成，确定电源左侧为正极，右侧为 负极，石墨为阳极，Cu 为阴极，阳极的电极反应为 2Cl2e=Cl2，不能使酚酞变红， 故 A、B 选项都错；断开 K1，闭合 K2时，形成原电池，Cu 为负极，发生氧化反应， H22e2OH=2H2O，石墨为正极，发生还原反应，Cl22e=2Cl，故 C 项错误，D 项正确。 8最新研究发现，用隔膜电解法处理高浓度乙醛废水具有工艺流程简单、电耗较低等 优点，其原理是使乙醛分别在阴、阳极发生反应，转化为乙醇和乙酸，总反应为 2CH3CHOH2OCH3CH2OHCH3COOH。实验室中，以一定浓度的乙醛Na2SO4 = 电解 溶液为电解质溶液，模拟乙醛废水的处理过程，其装置示意图如图所示。导学号 68732753 (1)若以甲烷燃料电池为直流电源，则燃料电池中 b 极应通入_CH4_(填化学式)气体。 (2)电解过程中，两极除分别生成乙酸和乙醇外，均产生