2024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

PAGEPAGE7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、CuCl2两种溶液参与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溶液时水参与了反应，而电解CuCl2溶液水没有参与反应，D项错误。2．关于如图所示①、②两个装置的叙述，正确的是()A．装置名称：①是原电池，②是电解池B．硫酸浓度改变：①增大，②减小C．电极反应式：①中阳极：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑②中正极：Zn－2e－=Zn2＋D．离子移动方向：①中H＋向阴极方向移动，②中H＋向负极方向移动解析：选B①中有外加电源为电解池，②为原电池，A错误；①中电解水，硫酸浓度增大，②中负极材料消耗硫酸，硫酸浓度减小，B正确；②中正极反应为2H＋＋2e－=H2↑，C错误；②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旁边分别滴加一滴石蕊溶液，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电极旁边呈红色解析：选Da为阴极：4H＋＋4e－=2H2↑，b为阳极：4OH－－4e－=O2↑＋2H2O。比照分析A、B错误；a极四周由于H＋放电呈碱性，石蕊溶液显蓝色，b极四周由于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、离子流淌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依据题图知，该装置有外接电源，所以属于电解池，依据电子流向知，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Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑，下列说法错误的是()A．a、b不行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B．c(Na＋)与c(COeq\o\al(2－,3))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(COeq\o\al(2－,3))不变。7.某同学按如图所示的装置进行电解试验。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Cu＋H2SO4eq\o(=,\s\up7(电解))CuSO4＋H2↑C．电解肯定时间后，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：Cu－2e－=Cu2＋，阴极反应：2H＋＋2e－=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()A．H2和Cl2B．Cu和Cl2C．H2和O2D．Cu和O2解析：选B由题意知，溶液中存在H＋、Cu2＋、Na＋、SOeq\o\al(2－,4)、NOeq\o\al(－,3)、Cl－、OH－，依据离子的放电依次：阳离子：Cu2＋＞H＋＞Na＋，阴离子：Cl－＞OH－＞SOeq\o\al(2－,4)、NOeq\o\al(－,3)，则电极反应式阴极：Cu2＋＋2e－=Cu，阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑。9．如图所示，X、Y分别是直流电源的两极，通电后发觉a极板质量增加，b极板处有无色无味气体放出，符合这一状况的是()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0.1molCu2＋和0.1molX3＋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。则离子的氧化实力由大到小的排列正确的是()A．Cu2＋>X3＋>H＋B．H＋>X3＋>Cu2＋C．X3＋>H＋>Cu2＋D．Cu2＋>H＋>X3＋解析：选D本题的解题信息在图像中，起先通电就有固体析出，且通过0.2mol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－、SOeq\o\al(2－,4)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4∶2∶1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。再依据阴阳离子在电极的放电依次推断。(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1∶4，知阳极产生的气体为O2，生成1molO2转移4mole－，金属与电子的物质的量之比为1∶2，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，发觉d旁边显红色。(1)①电源上b为________极(用“正”“负”“阴”或“阳”填空)。②Z槽中e为________极(同上)。③连接Y、Z槽线路中，电子流淌的方向是d_______e(用“→”或“←”填空)。(2)①写出c极上反应的电极反应式：________________________________________________________________________。②写出Y槽中总反应的化学方程式：________________________________________________________________________。③写出Z槽中e极上反应的电极反应式：________________________________________________________________________。解析：d极旁边显红色，说明d为阴极，电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，c为阳极，电极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑，Y槽电解NaCl溶液的总反应方程式为2NaCl＋2H2O电解,2NaOH＋Cl2↑＋H2↑；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Cu－2e－=Cu2＋，电子流淌方向由e→d。答案：(1)①负②阳③←(2)①2Cl－－2e－=Cl2↑②2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解),\s\do5())2NaOH＋H2↑＋Cl2↑③Cu－2e－=Cu2＋13．如图为持续电解含有肯定量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：①________________________________________________________________________。②________________________________________________________________________。③________________________________________________________________________。解析：溶液中含有Ca2＋、H＋、Cl－、OH－，通电时，Ca2＋、H＋移向阴极，H＋放电实力比Ca2＋强，在E极上发生反应：2H＋＋2e－=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－=Cl2↑＋2e－，总反应方程式：2Cl－＋2H2O电解,Cl2↑＋H2↑＋2OH－；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：Ca2＋＋2OH－＋CO2=CaCO3↓＋H2O，接着通入CO2发生反应：CaCO3＋CO2＋H2O=Ca(HCO3)2。答案：(1)氧化2Cl－－2e－=Cl2↑还原2H＋＋2e－=H2↑2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解),\s\do5())2OH－＋H2↑＋Cl2↑(2)①通电后E极处溶液呈红色②通电时，E极、F极均有气体生成③通入CO2时，溶液中先出现白色沉淀，接着通入CO2沉淀又消逝[实力提升]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和电解池中都充溢浓KOH溶液。若在滤纸中心点上一滴紫色的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旁边溶液的现象是______________________________________________________，B旁边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里的气体产生到肯定量时，切断外电源并接通开关K，经过一段时间，C、D中气体渐渐削减，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，由此可以推断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2H＋＋2e－=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：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑。(3)因为B端是阳极，所以MnOeq\o\al(－,4)向B端移动，而显示紫色。(4)当C、D里的气体产生到肯定量时，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中气体渐渐削减，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：2H2＋4OH－－4e－=4H2O。答案：(1)负极正极(2)A旁边的溶液变为红色(或颜色变浅)4OH－－4e－=2H2O＋O2↑(3)B(4)负2H2＋4OH－－4e－=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”)旁边会出现红色。(2)若电解液为500mL含A溶质的某蓝色溶液，电解一段时间，视察到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1.6g。①电解后溶液的c(H＋)＝________。要使电解后溶液复原到电解前的状态，需加入肯定量的________(填物质的化学式)(假设电解前后溶液的体积不变)。②请推想原溶液中所含的酸根离子可能是________。设计试验验证推想，写出试验的操作步