1、1第 1 课时 电解原理课后篇巩固提升基础巩固1.(2017 天津理综,3)下列能量转化过程与氧化还原反应无关的是( )A.硅太阳能电池工作时,光能转化成电能B.锂离子电池放电时,化学能转化成电能C.电解质溶液导电时,电能转化成化学能D.葡萄糖为人类生命活动提供能量时,化学能转化成热能解析 B 项、C 项属于电化学反应,一定有电子转移,一定发生氧化还原反应;D 项营养物质为人类提供能量的过程,是被 O2氧化的过程,发生了氧化还原反应;A 项光能转化成电能的过程没有新物质生成,没有发生化学反应,故选 A。答案 A2.关于原电池、电解池的电极名称,下列说法错误的是 ( )A.原电池中失去电子的一极
2、为负极B.电解池中与直流电源负极相连的一极为阴极C.原电池中相对活泼的一极为正极D.电解池中发生氧化反应的一极为阳极解析 根据原电池原理可知,原电池中相对活泼的一极为负极。答案 C3.用惰性电极电解下列溶液一段时间后再加入一定量的某种物质(方括号内物质),能够使溶液恢复到原来的成分和浓度的是( )A.AgNO3AgNO3 B.NaOHH2OC.KClKCl D.CuSO4Cu(OH)2答案 B4.用惰性电极电解某溶液时,发现两极只有 H2和 O2生成,则电解一段时间后,下列有关该溶液(与电解前同温度)的说法中正确的有( )该溶液的 pH 可能增大 该溶液的 pH 可能减小 该溶液的 pH 可能
3、不变 该溶液的浓度可能增大 该溶液的浓度可能不变 该溶液的浓度可能减小A. B.C. D.答案 C5.如下图所示,甲池的总反应式为 N2H4+O2 N2+2H2O。下列说法正确的是( )2A.甲池中负极上发生的反应为 N2H4-4e- N2+4H+B.乙池中石墨电极上发生的反应为 4OH-4e- 2H2O+O2C.甲池溶液 pH 增大,乙池溶液 pH 减小D.甲池中每消耗 0.1 mol N2H4乙池电极上则会析出 6.4 g 固体解析 分析题图知甲是燃料电池,乙是电解池,甲池中电解质溶液为氢氧化钾溶液,则负极不可能生成 H+,应该是 N2H4-4e-+4OH- N2+4H2O,A 项错误。乙
4、池中石墨电极是阳极,发生氧化反应,B 项正确。根据甲池总反应式知生成了水,则氢氧化钾溶液的浓度变小,pH 减小;乙池中阴极析出铜,阳极 OH-放电,乙池的溶液 pH 减小,C 项错误。根据各个电极通过的电量相等知 N2H42Cu,则甲池中消耗 0.1 mol N2H4时乙池电极上会析出 12.8 g 铜,D 项错误。答案 B6.将等物质的量浓度的 CuSO4和 NaCl 溶液等体积混合后,用石墨电极进行电解,电解过程中溶液 pH随时间 t 变化的曲线正确的是(不考虑 Cl2的溶解)( )解析 电解分为三个阶段。第一阶段(电解 CuCl2溶液):阳极反应式为 2Cl-2e- Cl2,阴极反应式为
5、 Cu2+2e- Cu,因 Cu2+浓度减小,水解产生的 H+浓度减小,溶液 pH 增大;第二阶段(电解 CuSO4溶液):阳极反应式为 4OH-4e- 2H2O+O2,阴极反应式为 2Cu2+4e- 2Cu,因电解消耗 OH-而使溶液中 H+浓度增大,溶液 pH 减小;第三阶段(相当于电解水):阳极反应式为 4OH-4e- 2H2O+O2,阴极反应式为 4H+4e- 2H2,因为水被消耗,使混合溶液中 H2SO4浓度增大,溶液 pH 减小。答案 D7.下列各组中,每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是( )A.HCl、CuCl 2、Ba(OH) 23B.NaOH、CuSO 4、H 2SO4
6、C.NaOH、H 2SO4、Ba(OH) 2D.NaBr、H 2SO4、Ba(OH) 2解析 电解盐酸的方程式为 2HCl Cl2+H 2,电解 CuCl2的方程式为 CuCl2 Cu+Cl2,A 选项错;电解 CuSO4溶液的方程式为 2CuSO4+2H2O 2Cu+2H2SO4+O2,B 选项错;电解 NaBr 溶液的方程式为2NaBr+2H2O 2NaOH+H2+Br 2,D 选项错。答案 C8.右图所示装置中,a、b 都是惰性电极,通电一段时间后,b 电极附近溶液呈红色。下列说法正确的是( )A.X 是负极,Y 是正极B.Pt 是阴极,Cu 是阳极C.CuSO4溶液的 pH 逐渐减小D
7、.CuSO4溶液的 pH 不变解析 b 电极附近溶液呈红色,说明 b 电极处氢离子放电。电解氯化钠溶液时,阳极发生氧化反应产生氯气,阴极发生还原反应产生氢气,同时生成氢氧化钠,因此 b 电极是阴极,与电源的负极相连,则Y 为负极,X 为正极;铂电极与电源的正极相连,作阳极,铜电极作阴极;电解硫酸铜溶液时,阳极上氢氧根离子放电,CuSO 4溶液的 pH 减小。答案 C9.右图为以惰性电极进行电解的装置:(1)写出 A、B、C、D 各电极上的电极反应式和总反应方程式:A: , B: , 总反应方程式: ; C: , D: , 4总反应方程式: ; (2)在 A、B、C、D 各电极上析出生成物的物质
8、的量之比为 。 解析 A、B、C、D 分别发生如下反应:Cu 2+2e- Cu;2Cl-2e- Cl2;2Ag +2e- 2Ag;4OH-4e-2H2O+O2; 由电子守恒可知在四个电极依次析出物质的物质的量之比为 n(Cu) n(Cl2) n(Ag)n(O2)=2241。答案 (1)Cu2+2e- Cu 2Cl -2e- Cl2 CuCl 2 Cu+Cl2 Ag +e- Ag 4OH -4e-2H2O+O2 4AgNO3+2H2O 4Ag+4HNO3+O2(2)224110.如图,p、q 为直流电源的两极,A 由+2 价金属单质 X 制成,B、C、D 为铂电极,接通电源,金属 X沉积于 B
9、极,同时 C、D 产生气泡。试回答:(1)p 为 极,A 极发生了 反应。 (2)C 为 极,试管里收集到的气体是 ;D 为 极,试管里收集到的气体是 。(3)C 极的电极反应式是 。 (4)当反应进行一段时间后,A、B 电极附近溶液的 pH (填“增大”“减小”或“不变”)。 (5)当电路中通过 0.004 mol 电子时,B 电极上沉积金属 X 为 0.128 g,则此金属的摩尔质量为 。解析 (1)接通电源,X 沉积于 B 极,说明 B 为阴极,则 A 为阳极,故 q 为负极,p 为正极,A 上发生氧化反应。(2)右电解池中,C 为阳极,C 试管内得 O2,D 为阴极,D 试管内得 H2
10、。(4)A 极:X-2e - X2+,B 极:X 2+2e- X,两极附近 pH 不变。(5)设 X 的摩尔质量为 M gmol-1,则X2+ + 2e - X2 mol M g0.004 mol 0.128 g得 M=64。答案 (1)正 氧化 (2)阳 氧气 阴 氢气5(3)2H2O-4e- 4H+O2(4)不变 (5)64 gmol -1能力提升11.(2017 全国,11)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜,电解质溶液一般为 H2SO4-H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是( )A.待加工铝质工件为阳极B.可选用不锈钢网作为阴极C.阴极的电极反应式为:Al 3+3e
11、- AlD.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动解析 A 项,根据题意“铝表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜”,即铝失去电子发生氧化反应变为氧化铝,因此待加工铝质工件为阳极,A 正确;B 项,阴极上电极材料本身不反应,只传导电流可以选用不锈钢网作为阴极,B 正确;阴极的电极反应式为 2H+2e- H2,C 错误;D 项,电解过程中阴离子移向阳极,即 S 向阳极移动,D 项正确。O2-4答案 C12.将如图所示实验装置中的 K 闭合,下列判断正确的是 ( )A.Cu 电极上发生还原反应B.电子沿 ZnabCu 路径流动C.片刻后甲池中 c(S )增大O2-4D.片刻后可观察到滤纸 b 点变红色解析 A 项
12、,K 闭合后,Zn 作原电池的负极,Cu 作原电池的正极,Cu 电极上发生还原反应;B 项,电子流向是由负极到正极,但 ab 这一环节是溶液中的离子导电,电子并没沿此路径流动;C 项,S 浓度O2-4基本保持不变,只是盐桥中的 Cl-和 K+分别向甲、乙两烧杯中移动;D 项,滤纸 a 点是阴极,H +放电,溶液中 OH-浓度增大,显碱性,则滤纸 a 点变红色,b 点 OH-放电,溶液呈酸性,不会观察到变红色。答案 A13.重铬酸钾又名红矾钾,是化学实验室中的一种重要分析试剂。工业上以铬酸钾(K 2CrO4)为原料,采用电化学法制备重铬酸钾(K 2Cr2O7)。制备装置如图所示(阳离子交换膜只允
13、许阳离子透过):6制备原理:2Cr (黄色)+2H + Cr2 (橙色)+H 2O。O2-4 O2-7(1)通电后阳极室产生的现象为 ; 其电极反应式是 。 (2)该制备过程总反应的离子方程式可表示为 4Cr +4H2O 2Cr2 +4OH-+2H2+O 2,若实验O2-4 O2-7开始时在右室中加入 38.8 g K2CrO4,t min 后测得右室中 K 与 Cr 的物质的量之比为 32,则溶液中K2CrO4和 K2Cr2O7的物质的量之比为 ;此时电路中转移电子的物质的量为 。 解析 (1)阳极发生氧化反应,溶液中氢氧根离子失去电子生成氧气和水。(2)直接设 K2CrO4和K2Cr2O7
14、物质的量分别为 x、 y,则钾原子的物质的量为 2x+2y,铬原子物质的量为 x+2y,依据两原子个数比为 32,可求出两物质的物质的量之比为 21;根据铬酸钾的质量可求出铬原子总物质的量为0.2 mol,又 t min 后两物质的物质的量之比为 21,则铬酸钾为 0.1 mol,重铬酸钾为 0.05 mol,根据化学方程式可知,生成 0.05 mol 的重铬酸钾的反应中转移电子为 0.052 mol。答案 (1)阳极产生无色气体,溶液由黄色逐渐变为橙色 4OH -4e- O2+2H 2O(或 2H2O-4e-O2+4H +) (2)21 0.1 mol14.A、B、C 三种强电解质,它们在水
15、中电离出的离子如下表所示:阳离子 Na+、K +、Cu 2+阴离子 S 、OH -O2-4上图所示装置中,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。接通电源,经过一段时间后,测得乙中 c 电极质量增加了 16 g。常温下各烧杯中溶液的 pH 与电解时间( t)的关系图如上。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)计算电极 e 上生成的气体在标准状况下的体积 。 (3)写出乙烧杯的电解总反应: 。 (4)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
16、么? 。(5)要使丙恢复到原来的状态,操作是 。 7解析 (1)根据乙中 c 极质量增加说明乙为硫酸铜溶液,c 电极为阴极,M 为电源负极,再依据 pH 的变化情况,可知丙为硫酸钾或者硫酸钠,甲为氢氧化钠或者氢氧化钾,甲、丙都是电解水。b 为阳极,电极反应式为 4OH-4e- 2H2O+O2。(2)丙中 e 电极为阴极,生成的气体为氢气,根据 16 g 铜单质,结合电子守恒可以确定氢气物质的量为 0.25 mol,标准状况下为 5.6 L。(3)乙中为电解硫酸铜溶液,电解总反应式为 2CuSO4+2H2O 2Cu+O2+2H 2SO4。(4)如果电解过程中 B 溶液中的金属离子全部析出,若继续电解则为电解硫酸溶液,电解反应可继续进行,其实质为电解水。(5)要使丙恢复到原来的状态,需要添加水,其物质的量(等于氢气的物质的量)为 0.25 mol,质量为 4.5 g。答案 (1)负 4OH -4e- 2H2O+O2(2)5.6 L(3)2CuSO4+2H2O 2Cu+O2+2H 2SO4(4)能,因为 CuSO4溶液已转变为 H2SO4溶液,反应实质变为电解水的反应(5)向丙烧杯中加 4.5 g 水8
