2024-2025学年高中化学第1章化学反应与能量转化第2节第1课时电解的原理作业含解析鲁科版选修4

PAGE7-电解的原理(建议用时：40分钟)1．能用电解的原理说明问题的是()①电解是把电能转化成化学能；②电解是把化学能转化成电能；③电解质溶液导电是化学改变，金属导电是物理改变；④某些不能自发的氧化还原反应，通过电解的原理可以实现；⑤任何溶液被电解时，必需导致氧化还原反应的发生；⑥电解和电离都须要通电。A．①②③④ B．②③⑤C．③④⑥ D．①③④⑤[答案]D2．某同学将电解池工作时电子、离子流淌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()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。]3．下列叙述正确的是()A．电解池的阴极上发生失电子的氧化反应B．用惰性电极电解Na2SO4溶液，阴、阳两极产物的物质的量之比为1∶2C．用惰性电极电解饱和NaCl溶液，若有1mol电子发生转移，则生成1molNaOHD．酸溶液、碱溶液、盐溶液电解后，溶液的pH都增大C[电解池的阳极上发生失电子的氧化反应，A项错误；电解Na2SO4溶液，事实上是电解水，阴极产生H2，阳极产生O2，二者物质的量之比为2∶1，B项错误；电解饱和NaCl溶液：2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up8(通电))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，每转移1mol电子，则生成1molNaOH，C项正确；电解H2SO4溶液、NaOH溶液、Na2SO4溶液后，溶液的pH分别会减小、增大、不变，D项错误。]4．用铂作电极电解下列物质的水溶液，电解方程式正确的是()A．CuSO4溶液：2H2Oeq\o(=,\s\up8(通电))2H2↑＋O2↑B．稀硫酸：2H2Oeq\o(=,\s\up8(通电))2H2↑＋O2↑C．CuCl2溶液：2CuCl2＋2H2Oeq\o(=,\s\up8(通电))2Cu＋O2↑＋4HClD．NaCl溶液：2NaCleq\o(=,\s\up8(通电))2Na＋Cl2↑B[当电解池的电极是惰性电极时，阳极不溶解。A项，正确的电解方程式为2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up8(通电))2Cu＋O2↑＋2H2SO4；B项，实质是电解水，电解方程式正确；C项，正确的电解方程式为CuCl2eq\o(=,\s\up8(通电))Cu＋Cl2↑；D项，电解的是NaCl溶液，而不是熔融的NaCl，正确的电解方程式为2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up8(通电))H2↑＋Cl2↑＋2NaOH。]5．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－=CuB．阳极发生的电极反应为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑C．若有6.4g金属Cu析出，放出的O2为0.05molD．恰好电解完时，加入肯定量的Cu(NO3)2溶液可复原到原溶液的浓度[答案]D6．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0.56L气体，阴极得到1.12L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eq\f(0.56L,1.12L)＝eq\f(1,2)，相当于电解水，pH变小说明电解了含氧酸的水溶液。]7．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旁边分别滴加几滴石蕊溶液。下列试验现象中正确的是()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C．a电极旁边呈红色，b电极旁边呈蓝色D．a电极旁边呈蓝色，b电极旁边呈红色D[电解稀Na2SO4水溶液，其实质是电解水，b极为阳极：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，a极为阴极：4H＋＋4e－=2H2↑。a极逸出氢气，b极逸出氧气，二者都是无色无味的气体，且a极氢气的体积是b极氧气体积的2倍，A、B均错误；a极H＋得电子，使a极旁边c(OH－)增大，遇石蕊溶液变蓝色；b极OH－放电，致使b极旁边c(H＋)增大，遇石蕊试液变红色，C错误。]8．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：组ABCD甲槽NaOH溶液AgNO3溶液H2SO4溶液NaCl溶液乙槽CuSO4溶液CuCl2溶液AgNO3溶液AgNO3溶液甲乙要满意的条件是：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]依据电解规律，电解后电解液的pH上升的有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解除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↑＋2H2Oc极：2Cu2＋＋4e－=2CuD组b极：2Cl－－2e－=Cl2↑c极：2Ag＋＋2e－=2Ag由条件②解除A。[答案](1)D(2)2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up8(通电))2NaOH＋Cl2↑＋H2↑4AgNO3＋2H2Oeq\o(=,\s\up8(通电))4Ag＋O2↑＋4HNO39．用惰性电极电解下列电解质溶液：①硫酸；②盐酸；③NaOH溶液；④Na2SO4溶液；⑤CuCl2溶液；⑥NaCl溶液；⑦CuSO4溶液。请依据所学学问回答下列问题(填序号)：(1)阴极反应与①相同的有________，与⑤相同的有________。(2)阳极反应与①相同的有________，与②相同的有________。(3)写出电解下列溶液的化学方程式：③______________________________________________________________；⑥______________________________________________________________；⑦______________________________________________________________(4)只有水被电解的是________，只有电解质本身被电解的是________，电解质和水都被电解的是________。(5)电解后溶液的pH显著增大的是________，减小的是________。(6)欲使溶液⑥电解后复原需________，欲使电解后的⑦复原需加入________。[答案](1)②③④⑥⑦(2)③④⑦⑤⑥(3)2H2Oeq\o(=,\s\up8(通电))2H2↑＋O2↑2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up8(通电))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up8(通电))2H2SO4＋2Cu＋O2↑(4)①③④②⑤⑥⑦(5)②③⑥①⑦(6)通入HCl气体CuO10．某试验小组模拟“人工树叶”的电化学试验装置如图所示，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1molO2，有44gCO2被还原D．a电极上的电极反应式为3CO2＋18H＋－18e－=C3H8O＋5H2OB[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1molO2转移4mol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3molCO2转移18mol电子，故生成1molO2消耗eq\f(2,3)molCO2，C项错误；a电极上发生还原反应3CO2＋18H＋＋18e－=C3H8O＋5H2O，D项错误。]11．如图所示，用Pt作电极，电解100mL0.4mol·L－1的NaCl溶液和100mL0.1mol·L－1的稀硫酸，标准状况下产生0.224LCl2时停止电解，取出电极，将两烧杯中的溶液混合并冷却至室温，所得溶液的pH为(设气体产物全部逸出，混合溶液的总体积为200mL)()A．5 B．6C．7 D．13C[在NaCl溶液中，电解前NaCl溶液中含0.04molCl－，电解后，当阳极上产生0.224L(0.01mol)Cl2(消耗0.02molCl－)时，在阴极上恰好有0.02molH＋被还原，则最终NaCl溶液中还有0.02molCl－、0.02molOH－；电解稀硫酸事实上是电解水，溶液中硫酸的物质的量不变，则n(H＋)＝0.1L×0.1mol·L－1×2＝0.02mol。两溶液混合后OH－与H＋恰好完全反应，溶液显中性，pH＝7，C项正确。]12．如图所示，甲烧杯中盛有100mL0.50mol·L－1的AgNO3溶液，乙烧杯中盛有100mL0.25mol·L－1的CuCl2溶液，A、B、C、D均为质量相同的石墨电极，假如电解一段时间后，发觉A极比C极重1.9g，则甲乙(1)电源E为________极，F为________极。(2)A极的电极反应式为___________________________________________，析出物质________mol。(3)B极的电极反应式为__________________________________________，析出气体________mL(标准状况)。(4)C极的电极反应式为____________________________________________，析出物质________mol。[解析]由电解一段时间后A极比C极重，可知A极上有Ag析出，C极上有Cu析出，设A极上析出银的物质的量为n(Ag)，则C极上析出Cu的物质的量为eq\f(1,2)n(Ag)，有关系式108g·mol－1·n(Ag)－64g·mol－1·n(Ag)×eq\f(1,2)＝1.9g，n(Ag)＝0.025mol。由此可知，两电解池内的电解质均是足量的，故两池电极反应式分别为A极：4Ag＋＋4e－=4Ag；B极：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑；C极：Cu2＋＋2e－=Cu；D极：2Cl－－2e－=Cl2↑。A、C两极析出Ag和Cu物质的量分别为0.025mol和0.0125mol，B极析出O2的体积为0.00625mol×22.4L·mol－1＝0.14L＝140mL。[答案](1)负正(2)4Ag＋＋4e－=4Ag0.025(3)4OH－－4e－=2H2O＋O2↑140(4)Cu2＋＋2e－=Cu0.012513．如图所示，在用石墨作电极的电解池中，加入500mL含一种溶质的某蓝色溶液进行电解，视察到A电极表面有红色的固态物质生成，B电极上有无色气体生成；当溶液中的原有溶质完全电解后，停止电解，取出A电极，经洗涤、干燥、称量，发觉电极质量增加1.6g。请回答下列问题：(1)写出B电极发生反应的电极反应式：____________________________________________________________________________________________(2)写出电解时总反应的离子方程式：________________________________________________________________________________________________(3)电解后溶液的pH为________，要使电解后的溶液复原到电解前的状态，则可加入________，其质量为__________________。(假设电解前后溶液的体积不变)(4)请你设计试验确定原溶液中可能含有的酸根离子，要求：提出两种可能的假设，分别写出论证这两种假设的操作步骤、试验现象和试验结论。①假设一：____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________②假设二：_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________[解析](1)抓住关键信息“蓝色溶液”“红色的固态物质”“无色气体”，可推知A、B两电极上分别产生Cu与O2，则B电极是阳极，发生反应2H2O－4e－=4H＋＋O2↑。(2)电解总反应的离子方程式为2Cu2＋＋2H2O通电,2Cu＋O2↑＋4H＋。(3)A电极增加的质量即为生成的铜的质量，则依