第四章　第二节　第1课时　电解原理

第二节电解池第1课时电解原理课后·训练提升基础巩固1.下列说法错误的是()。A.电解质溶液的导电过程是化学变化,而金属的导电是物理变化B.电解质溶液导电的过程,就是电解质溶液的电解过程C.电解质在任何条件下均可以导电D.电解质溶液导电过程中一定有新物质生成答案:C解析:电解质溶液导电的过程就是被电解的过程,在电解过程中发生氧化还原反应,一定有新物质生成,所以是化学变化。金属导电是靠自由电子的定向移动,无新物质生成,是物理变化。A、B、D项正确。电解质要导电只有在电离的条件下,存在自由移动的离子时才能导电,所以C项错误。2.有关甲、乙、丙、丁四个图示的叙述正确的是()。A.甲中负极反应式为2H++2e-H2↑B.乙中阳极反应式为Ag++e-AgC.丙中H+向石墨棒方向移动D.丁中电解开始时阳极产生黄绿色气体答案:C解析:由图知,甲、丙为原电池,甲中Zn为负极,负极反应式为Zn-2e-Zn2+,A项错误;丙中Fe为负极,石墨为正极,H+向正极移动,C项正确;乙、丁为电解池,乙中Ag作阳极,本身失电子,B项错误;丁中放电顺序:I->Cl-,开始时产生I2,D项错误。3.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.该装置可看作是锌铜原电池,电解质溶液是稀硫酸答案:A解析:若该装置为电解池,则a、b两电极的材料可以都为Zn,A项错误;在保证阳极为Zn时,该电解池的电解质溶液可以为稀盐酸,B项正确;在保证其中一电极的材料为Zn时,用活动性比锌弱的导电性材料作另一电极,该原电池的电解质溶液为稀盐酸或稀硫酸都可以,C、D两项正确。4.某同学将电解池工作时电子、离子迁移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答案:B解析: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离子是阳离子,P离子是阴离子,B项正确。5.用惰性电极电解H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl的混合溶液,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.Cu和Cl2C.H2和O2 D.Cu和O2答案:B解析:由题意知,溶液中存在H+、Cu2+、Na+、SO42-、NO3-、Cl-、OH-,根据离子的放电顺序,阳离子为Cu2+>H+>Na+,阴离子为Cl->OH->SO42-、NO3-,则最初一段时间,阴极发生反应Cu2++2e-Cu,阳极发生反应6.用石墨作电极,电解1mol·L-1下列物质的溶液,溶液的pH保持不变的是()。A.HCl B.NaOHC.Na2SO4 D.NaCl答案:C解析:电解HCl溶液,阴极析出H2,阳极析出Cl2,溶液pH增大;电解NaOH溶液,相当于电解水,溶液pH增大;电解Na2SO4溶液,相当于电解水,溶液pH不变;电解NaCl溶液,阴极析出H2,阳极析出Cl2,溶液pH增大。7.用Pt电极电解物质的量均为0.1mol的Cu2+和X3+的混合溶液,阴极析出固体物质的质量m(g)与导线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排列正确的是()。A.Cu2+>X3+>H+ B.H+>X3+>Cu2+C.Cu2+>H+>X3+ D.X3+>H+>Cu2+答案:C解析:根据图像,通电开始就有固体析出,且通过0.2mol电子后,不再析出固体,则为Cu2+放电的结果,X3+不放电。8.用铂电极电解一定浓度的下列物质的水溶液,在电解后的电解质溶液中加适量水,就能使溶液浓度恢复到电解前浓度的是()。A.NaCl B.Na2CO3C.CuSO4 D.K2S答案:B解析:电解NaCl溶液时阳极和阴极分别为Cl-和H+放电,相当于电解HCl,恢复原浓度需通入适量HCl气体,A项错误;电解Na2CO3溶液时阳极和阴极分别为OH-和H+放电,相当于电解水,恢复原浓度需加入适量H2O,B项正确;电解CuSO4溶液时阳极和阴极分别为OH-和Cu2+放电,恢复原浓度需加入适量CuO或CuCO3等,C项错误;电解K2S溶液时阳极和阴极分别为S2-和H+放电,恢复原浓度需通入适量H2S气体,D项错误。9.下列有关用惰性电极电解AgNO3溶液一段时间后的说法,正确的是()。A.电解过程中阳极的质量不断增加B.电解过程中溶液的pH不断增大C.此时向溶液中加入适量的Ag2O固体可使溶液恢复到电解前的状况D.电解后两极产生的气体体积比为2∶1答案:C解析:用惰性电极电解AgNO3溶液,总反应为4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3,阴极上析出Ag,阳极上放出O2,A、D两项错误;由于生成HNO3,溶液的pH减小,B项错误;要使溶液恢复到电解前的状态要加入的物质应是4Ag+O2,即应加入Ag2O,C项正确。10.由于Fe(OH)2极易被氧化,所以实验室很难用亚铁盐溶液与碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。某化学社团用下图所示装置探究白色纯净的Fe(OH)2沉淀的制取,两电极的材料分别为石墨和铁。(1)a电极材料应为,电解液d可以是(填序号)。

①纯水②NaOH溶液③NaCl溶液④CuCl2溶液(2)c为植物油,其作用是,在加入植物油之前,对d溶液所采取的简单处理方法及目的是

。

若用其他试剂来代替植物油,试剂应具备的物理性质为。(3)为了在较短时间内看到白色沉淀,可采取的措施是。

A.改用稀硫酸作电解液B.适当增大电源的电压C.适当减小两电极间的距离D.适当降低电解质溶液的浓度(4)若d改为Na2SO4溶液,当电解一段时间,看到白色沉淀后,再反接电源,继续电解,除了电极上看到气泡外,另一明显的现象为

。

答案:(1)Fe②③(2)隔绝空气,防止生成的Fe(OH)2被空气氧化成Fe(OH)3加热煮沸d,除去其中溶解的O2试剂不溶于水、密度比d的密度小(3)BC(4)白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变成红褐色解析:(1)要得到Fe(OH)2沉淀,必须产生Fe2+,所以Fe作阳极。纯水导电性极差;使用CuCl2溶液,则阴极Cu2+放电,不能产生OH-,不会生成Fe(OH)2沉淀。可选用NaOH溶液或NaCl溶液。(2)植物油可有效隔绝空气,生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色,不被氧化。处理d溶液,目的是除去其中溶解的O2,可加热煮沸。代替植物油的试剂应具有与植物油相似的物理性质,如不溶于水,密度比d的密度小等。(3)要在较短时间内看到白色沉淀,应增大电解液中Fe2+和OH-的浓度,可通过增大电压提高电解速率实现;不能用稀硫酸,因为它能溶解Fe(OH)2沉淀;缩小两极板间的距离,可缩短离子扩散时间,即缩短Fe2+与OH-生成Fe(OH)2沉淀的时间。(4)当电解一段时间后将电源反接,则铁作阴极,石墨作阳极,溶液中的H+和OH-放电,相当于电解水:2H2O2H2↑+O2↑,阳极生成的O2将Fe(OH)2氧化为Fe(OH)3,沉淀由白色迅速变为灰绿色,最终变成红褐色。11.如图X是直流电源。Y池中c、d为石墨棒,Z池中e、f是质量相同的铜棒。接通电路后,发现d附近显红色。(1)①b为电源的(填“正”“负”“阴”或“阳”,下同)极,Z池中e为极。②连接Y、Z池线路,电子流动的方向是d(填“”或“”)e。

(2)①写出c极上发生的电极反应式:。

②写出Y池中总反应的化学方程式:

。

③写出Z池中e极上发生的电极反应式:。

答案:(1)①负阳②(2)①2Cl--2e-Cl2↑②2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑③Cu-2e-Cu2+解析:d极附近显红色,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池电解饱和NaCl溶液的总反应方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑;直流电源中a为正极,b为负极,Z池中f为阴极,e为阳极,电极反应式分别为Cu2++2e-Cu,Cu-2e-Cu2+,电子流动方向由de。能力提升1.利用如图所示装置(电极均为惰性电极)可吸收SO2,并用阴极排出的溶液吸收NO2。下列说法正确的是()。A.b为直流电源的正极B.将装置中的阳离子交换膜换成阴离子交换膜,电极反应式不变C.阳极的电极反应式为SO2+2H2O-2e-SO42-D.电解时,H+由阴极室通过阳离子交换膜到阳极室答案:C解析:二氧化硫被氧化为硫酸根离子,所以二氧化硫所在的区为阳极区,阳极与电源正极相连,则b为电源负极,A项错误;将装置中的阳离子交换膜换成阴离子交换膜,电极反应式发生改变,B项错误;阳极的电极反应式为SO2+2H2O-2e-SO42-+4H+,C项正确;电解时,阳离子移向阴极,所以H+由阳极室通过阳离子交换膜到阴极室2.载人空间站的生态系统中,要求分离人呼出的二氧化碳,同时需要提供氧气。某电化学装置利用太阳能转化的电能可以实现上述要求,同时还有燃料一氧化碳生成,该电化学装置中得电子的电极发生的反应是2CO2+2H2O+4e-2CO+4OH-。下列判断错误的是()。A.上述电化学装置相当于电解池B.上述装置进行的总反应为2CO22CO+O2C.反应结束后该电化学装置中的电解质溶液碱性增强D.失电子的电极发生的反应是4OH--4e-2H2O+O2↑答案:C解析:该电池是将电能转化为化学能,符合电解池原理,所以题述电化学装置相当于电解池,A项正确;该电池中,阴极的电极反应式为2CO2+2H2O+4e-2CO+4OH-,阳极上OH-失电子生成氧气,反应为4OH--4e-2H2O+O2↑,将两个电极反应式相加即得电池总反应式:2CO22CO+O2,所以反应结束后该电化学装置中的电解质溶液的碱性不变,C项错误,B、D两项正确。3.如图是CO2经电催化还原为CH4的装置示意图。下列说法不正确的是()。A.该过程是电能转化为化学能的过程B.铜电极的电极反应式为CO2+8HCO3-+8e-CH4+8CO32C.一段时间后,①池中n(KHCO3)不变D.一段时间后,②池中溶液的pH一定下降答案:C解析:该装置连接有电源,则该过程是电能转化为化学能的过程,A项正确;二氧化碳转化为甲烷的反应过程中,碳元素的化合价降低,在铜电极上发生还原反应,电极反应式为CO2+8HCO3-+8e-CH4+8CO32-+2H2O,B项正确;由于①池溶液中的碳酸氢根离子被消耗,故一段时间后,碳酸氢钾的物质的量减少,C项错误;①池中的铜电极为阴极,发生还原反应,②池中的铂电极为阳极,发生氧化反应,电极反应式为4OH--4e-O2↑+2H2O,该过程中有H+生成,故溶液的pH4.将一直流电源的正、负极(电极材料为Pt),用玻璃片分别压在一张用食盐水、碘化钾、淀粉溶液和石蕊溶液浸透的滤纸上,经过一段时间后,两极附近滤纸的颜色分别是()。选项ABCD阳极蓝白红蓝阴极白蓝蓝蓝答案:D解析:阳极上I-放电生成I2,淀粉遇I2变蓝,阴极上H+放电后,使溶液中的c(H+)<c(OH-),呈碱性,使石蕊溶液显蓝色,D项正确。5.用惰性电极电解含0.2molCuSO4的溶液一段时间后,阳极上生成标准状况下4.48L气体,欲使电解质溶液恢复到电解前的状态,应加入()。A.0.2molCuSO4 B.0.2molCuOC.0.2molCu(OH)2 D.0.2molCuCO3答案:C解析:根据阳极产生0.2molO2,可知溶液中有0.8molOH-发生反应转移电子0.8mol,0.2molCu2+得到0.4mol电子生成0.2molCu,则有0.4molH+发生反应生成0.2molH2。复原物质应加0.2molCuO和0.2molH2O即0.2molCu(OH)2。6.A、B、C为三种强电解质,它们在水中电离出的离子如下表所示:阳离子Na+、K+、Cu2+阴离子SO42图1所示装置中,甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的A溶液、足量的B溶液、足量的C溶液,电极均为石墨电极。图1图2接通电源,经过一段时间后,测得乙中c电极质量增大。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系如图2所示。据此回答下列问题。(1)M为电源的(填“正”或“负”)极,电极b上发生的电极反应为。

(2)写出乙烧杯中的电池反应方程式:

。

(3)如果电解过程中B溶液中的金属离子全部析出,此时电解能否继续进行,为什么?

。

(4)若经过这一段时间后,要使丙恢复到原来的状态,需要进行的操作是。

答案:(1)负4OH--4e-2H2O+O2↑(2)2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4(3)能,因为硫酸铜溶液已转变为H2SO4溶液,反应变为电解水的反应(4)向丙烧杯中加入一定量水解析:(1)乙中c电极质量增大,则c处发生的电极反应为Cu2++2e-Cu,即c电极为阴极,由此可推出b为阳极,a为阴极,M为负极,N为正极。而Cu2+只能与SO42-结合,可以确定B为硫酸铜;由常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系图,可以确定A为KOH或NaOH,C为Na2SO4或K2SO4。甲中为KOH或NaOH溶液,相当于电解H2O,阳极b处为阴离子OH-放电,即4OH--4e-2H2O+O2↑。(2)乙烧杯中是电解CuSO4溶液,电池反应方程式为2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4。(3)乙中铜全部析出后,电解质变为H2SO4,所以电解反应仍能继续进行。过关检测卷一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45分。每小题只有一个选项符合题意)1.下列说法正确的是()。A.原电池中,负极上发生的反应是还原反应B.原电池中,电流的方向是负极导线正极C.原电池中的盐桥是为了连通电路,所以也可以用金属导线代替D.在原电池中,阳离子移向正极,阴离子移向负极答案:D解析:原电池中,负极上发生的反应是氧化反应,A项错误;电流的方向是正极导线负极,B项错误;双液原电池中的盐桥是为了连通电路,但不能用金属代替,C项错误;电解质溶液中的阳离子移向正极,阴离子移向负极,D项正确。2.下列有关叙述正确的是()。A.碱性锌锰电池中,MnO2是催化剂B.锌银纽扣电池工作时,Ag2O被还原为AgC.放电时,铅蓄电池中H2SO4浓度不断增大D.电镀时,待镀的金属制品表面发生氧化反应答案:B解析:由碱性锌锰电池的总反应Zn+2MnO2+2H2O2MnO(OH)+Zn(OH)2可知,正极MnO2得电子被还原,A项错误;锌银纽扣电池由Zn粉(作负极)、Ag2O(作正极)和KOH溶液构成,电池工作时的反应原理为Zn+Ag2O+H2OZn(OH)2+2Ag,电池工作过程中,正极上Ag2O得电子发生还原反应,生成Ag,B项正确;铅蓄电池放电时,发生的反应是PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O,H2SO4不断被消耗,浓度不断减小,C项错误;电镀时,待镀的金属制品作阴极,在阴极上发生还原反应,D项错误。3.化学用语是学习化学的重要工具,下列用来表示物质变化的化学用语中,正确的是()。A.电解饱和食盐水时,阳极的电极反应为2Cl--2e-Cl2↑B.酸性氢氧燃料电池的正极电极反应为2H2O+O2+4e-4OH-C.粗铜精炼时,与电源正极相连的是纯铜,电极反应为Cu-2e-Cu2+D.钢铁发生吸氧腐蚀时,铁作负极被氧化:Fe-3e-Fe3+答案:A解析:电解饱和食盐水阳极的电极反应为2Cl--2e-Cl2↑,A项正确;酸性氢氧燃料电池的正极反应式为O2+4H++4e-2H2O,B项不正确;粗铜精炼时粗铜接电源正极,C项不正确;钢铁发生吸氧腐蚀的正极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,负极反应式为Fe-2e-Fe2+,D项不正确。4.下列有关电化学装置完全正确的是()。答案:B解析:A项,铁片镀锌时铁作阴极,锌作阳极,电解质溶液应为含Zn2+的溶液;B项,吸氧腐蚀的电解质溶液为极弱的酸性、中性或碱性;C项,锌铜原电池中电解质溶液不能为ZnSO4溶液,可以是CuSO4溶液或稀硫酸等;D项,电解食盐水制氯气时阳极应为惰性电极。5.实验发现,25℃时,在FeCl3酸性溶液中加少量锌粒后,Fe3+立即被还原成Fe2+。某夏令营兴趣小组根据该实验事实设计了如图所示原电池装置。下列有关说法正确的是()。A.该原电池的正极反应是Zn-2e-Zn2+B.左侧烧杯中溶液的红色逐渐褪去C.该电池铂电极上立即有气泡出现D.该电池总反应为3Zn+2Fe3+2Fe+3Zn2+答案:B解析:该电池的总反应为Zn+2Fe3+2Fe2++Zn2+,所以左侧烧杯中Pt为正极,电极反应为Fe3++e-Fe2+,右侧烧杯中Zn为负极,电极反应为Zn-2e-Zn2+;由于左侧烧杯中的Fe3+被还原为Fe2+,所以左侧烧杯中溶液的红色逐渐褪去。6.如图所示,铜片、锌片和石墨棒用导线连接后插入番茄里,电流计中有电流通过,下列说法正确的是()。A.锌片是负极B.两个铜片上都发生氧化反应C.石墨是阴极D.两个番茄都形成原电池答案:A解析:左侧Cu、Zn与番茄汁构成原电池,锌片是负极,发生氧化反应,铜片是正极,发生还原反应,A项正确、B项错误;右侧为电解池,Cu为阴极,石墨为阳极,C、D项错误。7.观察下列几个装置示意图,有关叙述正确的是()。A.装置①中阳极上析出红色固体B.装置②的待镀铁制品应与电源正极相连C.装置③闭合开关后,外电路电子由a极流向b极D.装置④的阳离子交换膜允许阳离子、阴离子、水分子自由通过答案:C解析:装置①中阳极反应为2Cl--2e-Cl2↑,A项错误;装置②中待镀铁制品应作阴极,与电源负极相连,B项错误;装置③中a极是原电池的负极,H2失电子,电子经导线流向b极,C项正确;装置④中的阳离子交换膜不允许阴离子自由通过,D项错误。8.下列叙述中正确的是()。A.纯锌与稀硫酸反应时,加入少量CuSO4溶液,可使反应加快B.甲醇和氧气以及KOH溶液构成的新型燃料电池中,其负极上发生的反应为CH3OH+6OH-+6e-CO2+5H2OC.在铁件上镀铜时,金属铜作阴极D.电解精炼铜时,电解质溶液中铜离子浓度保持不变答案:A解析:锌置换出少量铜后形成锌铜原电池,使反应加快,A项正确;负极上应发生失去电子的氧化反应,并且CO2在碱性环境中要生成CO32-,B项错误;电镀池中,镀层金属作阳极,C项错误;电解精炼铜时,9.某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H+,其基本结构如图所示,电池总反应可表示为2H2+O22H2O。下列有关说法正确的是()。A.电子通过外电路从b极流向a极B.b极上的电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-C.每转移0.1mol电子,消耗1.12LH2D.H+由a极通过固体酸膜电解质传递到b极答案:D解析:燃料电池中,通入H2的一极为负极,通入O2的一极为正极,故a为负极、b为正极,电子应该是通过外电路由a极流向b极,A项错误;b极上的电极反应式为O2+4H++4e-2H2O,B项错误;C项没有明确是否处于标准状况,无法计算气体的体积,C项错误;原电池中阳离子移向正极,D项正确。10.我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象,在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀,防护原理如图所示。下列说法错误的是()。A.通电时,锌环是阳极,发生氧化反应B.通电时,阴极上的电极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-C.断电时,锌环上的电极反应为Zn2++2e-ZnD.断电时,仍能防止铁帽被腐蚀答案:C解析:通电时,锌环连接电源正极,作阳极,发生氧化反应,A项正确;阴极为溶液中H+得电子,电极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-,B项正确;断电时发生原电池反应,锌环失电子作负极,电极反应为Zn-2e-Zn2+,C项错误;断电时锌作负极保护铁,属于牺牲阳极法,D项正确。11.研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。有关说法正确的是()。A.锌片发生氧化反应作阴极B.电子从铁片经过导线流向锌片C.铁片上电极反应为2H++2e-H2↑D.该装置可用于研究牺牲阳极法答案:D解析:锌比铁活泼,所以腐蚀锌,锌是负极,而不是阴极,A项错误;电子从负极沿导线流向正极,所以电子从锌片经过导线流向铁片,B项错误;铁为正极,发生吸氧腐蚀,电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,C项错误;该装置可用于研究牺牲阳极法,D项正确。12.常温下用惰性电极电解NaHSO4溶液,电解一段时间后,下列有关电解质溶液变化的说法正确的是()。A.电解质溶液的浓度增大,pH减小B.电解质溶液的浓度增大,pH增大C.电解质溶液的浓度减小,pH减小D.电解质溶液的浓度不变,pH不变答案:A解析:NaHSO4Na++H++SO42-,溶液呈酸性,常温下用惰性电极电解NaHSO4溶液的实质是电解水,因此NaHSO4溶液的浓度增大,c(H+)增大,pH减小,故13.将Al、Cu片用导线相连,一组插入浓硝酸中,一组插入稀NaOH溶液中,分别构成原电池,则在这两个原电池中,正极分别为()。A.Al片、Cu片 B.Cu片、Al片C.Al片、Al片 D.Cu片、Cu片答案:A解析:将Al片和Cu片用导线相连,插入浓硝酸中,此时Al在浓硝酸中钝化,不能继续反应,而Cu却能与浓硝酸继续反应,则Cu为负极;插入稀NaOH溶液中,Al能与NaOH溶液反应,此时Al失去电子被氧化,则Al为负极。14.如图为以Pt为电极的氢氧燃料电池的工作原理示意图,稀硫酸为电解质溶液。下列有关说法不正确的是()。A.a极为负极,电子由a极经外电路流向b极B.a极的电极反应式:H2-2e-2H+C.电池工作一段时间后,装置中c(H2SO4)增大D.若将H2改为CH4,消耗等物质的量的CH4时,O2的用量增多答案:C解析:a极通入的H2发生氧化反应,为负极,电子由a极经外电路流向b极,以稀硫酸为电解质溶液时,负极的H2被氧化为H+,总反应为2H2+O22H2O,电池工作一段时间后,装置中c(H2SO4)减小,则C项错误;根据电池总反应:2H2+O22H2O,CH4+2O2CO2+2H2O,可知等物质的量的CH4消耗O2较多。15.如图,装置中a、b、c、d均为Pt电极。电解过程中,电极b和d上没有气体逸出,但质量均增大,且增大的质量为b>d。符合上述实验结果的盐溶液是()。选项XYAMgSO4CuSO4BAgNO3Pb(NO3)2CFeSO4Al2(SO4)3DCuSO4AgNO3答案:B解析:当X为MgSO4时,b极上生成H2,电极质量不变,A项错误;当Y为Al2(SO4)3时,d极上产生气体,电极质量不变,C项错误;当b极上析出2molAg时,d极上析出1molPb,b极增大的质量为216g,d极增大的质量为207g,B项正确;当b极上析出1molCu时,d极上析出2molAg,d极增大的质量为216g,b极增大的质量为64g,D项错误。二、非选择题(本题共5小题,共55分)16.(10分)如图是以铂为电极电解含一定CaCl2水溶液的装置。电解一段时间后,将CO2缓慢持续通入电解质溶液中。(1)电解时,F极发生(填“氧化”或“还原”)反应,电极反应式为;E极发生(填“氧化”或“还原”)反应,电极反应式为,电解总反应式为。

(2)通电后E极处溶液呈色,原因是。

(3)缓慢持续通入CO2发生的现象是。

答案:(1)氧化2Cl--2e-Cl2↑还原2H2O+2e-H2↑+2OH-CaCl2+2H2OCa(OH)2+H2↑+Cl2↑(2)红E极上发生反应2H2O+2e-H2↑+2OH-,溶液呈碱性(3)先出现白色沉淀,继续通CO2,沉淀又消失解析:溶液中含有Ca2+、H+、Cl-、OH-,通电时,Ca2+、H+移向阴极,由于H+放电能力比Ca2+强,在E极上发生反应:2H2O+2e-H2↑+2OH-;Cl-、OH-移向阳极,Cl-在阳极放电:2Cl--2e-Cl2↑,电解后,溶液中OH-浓度增大,通入CO2后会有CaCO3沉淀生成,继续通入CO2,沉淀又消失。17.(10分)下图中电极a、b分别为Ag电极和Pt电极,电极c、d都是石墨电极。通电一段时间后,在c、d两极上共收集到336mL(标准状况)气体。请回答下列问题。(1)直流电源中,M为极。

(2)Pt电极上生成的物质是,其质量为g。

(3)电源输出电子的物质的量与电极b、c、d上生成物的物质的量之比为2∶∶∶。

(4)AgNO3溶液的浓度(填“增大”“减小”或“不变”,下同),H2SO4溶液的pH。

(5)若H2SO4溶液的质量分数由5.00%变为5.02%,则原有5.00%的H2SO4溶液为g。

答案:(1)正(2)Ag2.16(3)20.51(4)不变减小(5)45.18解析:(1)因为用惰性电极电解稀硫酸,就是电解水,在阴极产生H2,在阳极产生O2,且两者的体积比为2∶1,根据图中收集到气体体积大小,可知d处收集的是H2,c处收集的是O2,所以d是阴极,c是阳极;与电极d相连的N极是电源的负极,M是电源的正极。生成气体的总物质的量为336mL22400mL·mol-1=0.015mol,所以n(O2)=13×0.015mol=0.005mol,电极上转移电子的物质的量为n(e(2)a极的电极反应:Ag-e-Ag+,b极的电极反应:Ag++e-Ag;所以Pt电极生成的物质是Ag,根据(1)转移的电子的物质的量可知m(Ag)=108g·mol-1×0.02mol=2.16g。(3)a、b、c、d极上的反应分别为Ag-e-Ag+,Ag++e-Ag,2H2O-4e-O2↑+4H+,2H++2e-H2↑,所以电源输出电子的物质的量与电极b、c、d生成物的物质的量之比为2∶2∶0.5∶1。(4)左边装置相当于在Pt上镀银,溶液中AgNO3浓度不变;右边装置相当于电解水,使H2SO4浓度增大,pH减小。(5)2H2O2H2↑+O2↑,根据c、d两极生成的气体的体积336mL,可知电解的水的物质的量:n(H2O)=2n(O2)=2×0.005mol=0.01mol,则m(H2O)=0.01mol×18g·mol-1=0.18g。设原有5.00%的H2SO4溶液的质量为m,则根据溶质守恒得:5.00%×m=(m-0.18g)×5.02%,解之得:m=45.18g。18.(11分)(1)科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池,其效率更高,可用于航天航空。如图1所示装置中,以稀土金属材料作惰性电极,在两极上分别通入CH4和空气,其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体,它在高温下能传导阳极生成的O2-(O2+4e-2O2-)。图1图2c电极的名称为,d电极上的电极反应式为。

(2)如图2所示用惰性电极电解100mL0.5mol·L-1CuSO4溶液,a电极上的电极反应式为;若a电极产生56mL(标准状况)气体,则所得溶液的pH=(不考虑溶液体积变化);若要使电解质溶液恢复到电解前的状态,可加入(填字母)。

A.CuO B.Cu(OH)2C.CuCO3 D.Cu2(OH)2CO3答案:(1)正极CH4+4O2--8e-CO2+2H2O(2)4OH--4e-2H2O+O2↑1AC解析:(1)原电池中电流的方向是从正极流向负极,故c电极为正极,d电极为负极,通入的气体B为甲烷,d电极反应式为CH4+4O2--8e-CO2+2H2O。(2)用惰性电极电解CuSO4溶液时,阳极(a电极)反应式:4OH--4e-2H2O+O2↑;阴极反应式:2Cu2++4e-2Cu,n(O2)=0.056L22.4L·mol