1、1跟踪检测（三十六） 化学能与电能（3）电解原理及应用（过基础）1用铂电极(惰性)电解下列溶液时，阴极和阳极上的主要产物分别是 H2和 O2的是( )A稀 NaOH溶液BHCl 溶液C酸性 MgCl2溶液D酸性 AgNO 3溶液解析：选 A 阳极：4OH 4e =O22H 2O，阴极：2H 2O2e =H22OH ，阴极和阳极上的主要产物分别是 H2 和 O2，故 A正确；阳极：2Cl 2e =Cl2，阴极：2H 2e =H2，阴极和阳极上的主要产物分别是 H2 和 Cl2，故 B、C 错误；阳极：2H2O4e =O24H ，阴极：Ag e =Ag，阴极和阳极上的主要产物分别是 Ag和O2，故
2、 D错误。2用惰性电极电解如下物质可制得对应金属的是( )A电解熔融 AlCl3获取金属铝B电解 MgCl2溶液获取金属镁C电解 CuCl2溶液获取金属铜D电解饱和食盐水来获取金属钠解析：选 C 电解熔融的 Al2O3才能够制备金属铝，A 错误；电解熔融的 MgCl2获取金属镁，B 错误；电解 CuCl2溶液，阴极得到铜，C 正确；电解熔融的 NaCl才能制备钠，而电解饱和食盐水得到 NaOH溶液，D 错误。3.某同学设计如图所示装置，探究氯碱工业原理，下列说法正确的是( )A石墨电极与直流电源负极相连B用湿润 KI 淀粉试纸在铜电极附近检验气体，试纸变蓝色C氢氧化钠在石墨电极附近产生，Na
3、向石墨电极迁移D铜电极的反应式为 2H 2e =H2解析：选 D 设计本装置的目的是探究氯碱工业原理，也就是电解 NaCl溶液，故 Cu电极只能作阴极，连接电源的负极，A 不正确；Cu 电极周围得到的产物是 H2，无法使湿润KI淀粉试纸变蓝色，B 不正确；NaOH 是 Cu电极周围产物，Na 向 Cu电极迁移，C 不正确；Cu电极发生的电极反应为 2H 2e =H2，D 正确。24.用如图所示装置(X、Y 是直流电源的两极)分别进行下列各组实验，则下表中各项所列对应关系均正确的一组是( )选项 X极 实验前 U形管中液体 通电后现象及结论A 正极 Na2SO4溶液 U形管两端滴入酚酞后，a 管
4、中呈红色B 正极 AgNO3溶液 b管中电极反应式是 4OH 4e =O22H 2OC 负极 CuCl2溶液 b管中有气体逸出D 负极 NaOH溶液 溶液 pH降低解析：选 C 电解 Na2SO4溶液时，阳极上是 OH 发生失电子的氧化反应，即 a管中OH 放电，酸性增强，酸遇酚酞不变色，即 a管中呈无色，A 错误；电解 AgNO3溶液时，阴极上是 Ag 发生得电子的还原反应，即 b管中电极反应是析出金属 Ag的反应，B 错误；电解 CuCl2溶液时，阳极上是 Cl 发生失电子的氧化反应，即 b管中 Cl 放电，产生 Cl2，C正确；电解 NaOH溶液时，阴极上是 H 放电，阳极上是 OH 放
5、电，实际上电解的是水，导致 NaOH溶液的浓度增大，碱性增强，pH 升高，D 错误。5用电解法制取 KIO3的方法是以石墨和铁为电极电解 KI溶液，电解反应方程式为KI3H 2O KIO33H 2。下列说法中正确的是( )= = = = =电 解 A电解时石墨作阴极B电解时阳极上产生 H2C电解过程中阴极溶液 pH升高D阴极电极反应式：I 6e 3H 2O=IO 6H 3解析：选 C 电解时，铁作阴极，石墨作阳极，若铁作阳极，则铁放电，A 错误；阳极发生氧化反应，I 失电子被氧化，电极反应为 I 6e 3H 2O=IO 6H ，B、D 两项错3误；阴极水放电，2H 2O2e =H22OH ，溶
6、液的 pH升高，C 项正确。6某同学将电解池工作时电子、离子流动方向及电极种类等信息表示在下图中，下列有关分析完全正确的是( )选项 A B C Da电极 阳极 阴极 阳极 阴极3d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 电子从电源的负极流出，故 a是阴极，d 是正极，溶液中阳离子 Q移向阴极 a。7NaBH 4燃料电池具有电压高、能量密度大等优点。以该燃料电池为电源电解精炼铜的装置如图所示。下列说法不正确的是( )A离子交换膜应为阳离子交换膜，Na 由左极室向右极室迁移B该燃料电池的负极反应式为 BH 8OH 8e =BO 6H 2O4 2C电解池中的
7、电解质溶液可以选择 CuSO 4溶液D每消耗 2.24 L O2(标准状况)时，A 电极的质量减轻 12.8 g解析：选 D 通入 O2发生反应 O24e 2H 2O=4OH ，通入 O2的一极为正极。Na 通过交换膜进入右边得到浓 NaOH溶液，故离子交换膜允许 Na 通过，是阳离子交换膜，选项 A正确；根据图示，负极 BH 转化为 BO ，反应式为4 2BH 8OH 8e =BO 6H 2O，选项 B正确；该电解池用于电解精炼铜，电解质溶液可4 2以选择 CuSO4溶液，选项 C正确；A 极连接原电池的正极，作阳极，每消耗 2.24 L O2(标准状况)时，转移电子 0.4 mol，但阳极
8、上(A 极)为粗铜，不只有 Cu参与放电，还有比 Cu 活泼的金属放电，故减少质量不一定为 12.8 g，选项 D不正确。8.现用 Pt电极电解 1 L浓度均为 0.1 molL1 的 HCl、CuSO 4的混合溶液，装置如图，下列说法正确的是( )A电解开始时阴极有 H2放出B电解开始时阳极上发生：Cu 2 2e =CuC当电路中通过电子的量超过 0.1 mol时，此时阴极放电的离子发生了变化D整个电解过程中，SO 不参与电极反应24解析：选 D 依据放电顺序阴极先放电的是 Cu2 ，故阴极开始析出的是 Cu，阳极先放电的是 Cl ，故阳极开始产生的是 Cl2，故 A、B 错误；由阴极反应
9、Cu2 2e =Cu，n(Cu2 )0.1 mol，当电路中通过电子的量达到 0.2 mol时，此时 Cu2 消耗完毕，阴极放电离子变为 H ，故 C错误；阳极先是 Cl 放电，当 Cl 消耗完毕，此时 H2O电离产生的OH 开始在阳极放电，SO 不参与电极反应，故 D正确。249.取一张用饱和 NaCl溶液浸湿的 pH试纸，两根铅笔芯作电极，接通直流电源，一段4时间后，发现 a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圆为白色，外圆呈浅红色。下列说法错误的是( )Ab 电极是阴极Ba 电极与电源的正极相连接C电解过程中，水是氧化剂Db 电极附近溶液的 pH变小解析：选 D a 电极与试纸接触处出
10、现一个双色同心圆，内圆为白色，外圆呈浅红色，说明 a极附近产生了 Cl2，所以 a极与电源的正极相连，即 a为阳极，电极反应式为2Cl 2e =Cl2，b 为阴极，电极反应式为 2H2O2e =H22OH ，所以水作氧化剂，b极附近溶液的 pH增大。10.如图所示，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和 NaCl溶液的 U形管中。下列分析正确的是( )AK 1闭合，铁棒上发生的反应为 2H 2e =H2BK 1闭合，石墨棒周围溶液 pH逐渐降低CK 2闭合，铁棒不会被腐蚀，属于外加电流的阴极保护法DK 2闭合，电路中通过 0.4NA个电子时，两极共产生 4.48 L气体解析：选 C K 1闭合构成原电池，
11、铁棒是负极，失去电子，铁棒上发生的反应为Fe2e =Fe2 ，A 项错误； K1闭合，构成原电池，石墨棒是正极，正极发生的反应为O24e 2H 2O=4OH ，石墨棒周围溶液 pH逐渐增大，B 项错误；K 2闭合，构成电解池，铁棒作阴极，铁棒不会被腐蚀，属于外加电流的阴极保护法，C 项正确；K 2闭合，构成电解池，电解 NaCl溶液，两极分别生成 H2、Cl 2，电路中通过 0.4NA个电子时，两极共产生 8.96 L(标准状况)气体，D 项错误。11(2016北京高考)用石墨电极完成下列电解实验。实验一 实验二装置现象a、d 处试纸变蓝；b 处变红，局部褪色；c处无明显变化两个石墨电极附近有
12、气泡产生；n 处有气泡产生下列对实验现象的解释或推测不合理的是( )Aa、d 处：2H 2O2e =H22OH Bb 处：2Cl 2e =Cl25Cc 处发生了反应：Fe2e =Fe2D根据实验一的原理，实验二中 m处能析出铜解析：选 B 根据 a、d 处试纸变蓝，可判断 a、d 两点都为电解池的阴极，发生的电极反应为 2H2O2e =H2 2OH ，A 选项正确；b 处变红，局部褪色，说明 b为电解池的阳极，2Cl 2e =Cl2 ，氯气溶于水生成盐酸和次氯酸：Cl 2H 2O=HClHClO，HCl溶液显酸性，HClO 具有漂白性，B 选项不正确；c 处为阳极，铁失去电子生成亚铁离子，发生
13、的电极反应为 Fe2e =Fe2 ，C 选项正确；实验一中 ac形成电解池，db 形成电解池，所以实验二中也形成电解池，铜珠的左端为电解池的阳极，铜失电子生成铜离子，m、n 是铜珠的右端，为电解池的阴极，开始时产生气体，后来铜离子移到 m处，m 处铜离子得到电子生成单质铜，故 D选项正确。12(2019上饶一模)现代工业生产中常用电解氯化亚铁的方法制得氯化铁溶液以吸收有毒的 H2S气体。工艺原理如图所示。下列说法中不正确的是( )AH 从电解池左槽迁移到右槽B左槽中发生的反应为 2Cl 2e =Cl2C右槽的电极反应式为 2H 2e =H2DFeCl 3溶液可以循环利用解析：选 B 由图可知，
14、右槽产生 H2，则右侧惰性电极为阴极，阳离子向阴极移动，则 H 从电解池左槽迁移到右槽，A 正确；左槽惰性电极为阳极，由于还原性：Fe 2 Cl ，则电极反应式为 2Fe2 2e =2Fe3 ，B 错误；右槽惰性电极为阴极，电极产物为 H2，则电极反应式为 2H 2e =H2或 2H2O2e =H22OH ，C 正确；由图可知，左槽电解产生的 FeCl3参与反应吸收 H2S，同时被还原为 FeCl2，再通入左槽重新电解生成 FeCl3，故 FeCl3溶液可以循环利用，D 正确。B 项符合题意。13.电解原理在化学工业中有广泛的应用。如图所示为一电解池装置，U 形管内装有电解液 c，A、B 是两
15、块电极板，通过导线与直流电源相连。(1)若 A、B 都是惰性电极，电解质溶液 c是饱和 NaCl溶液，实验开始时，同时在 U形管两边各滴入几滴酚酞试剂，试判断：6a 电极是_极(填“正”或“负”)，B 电极是_极(填“阴”或“阳”)；A 电极上的电极反应式为_，B 电极上的电极反应式为_；检验 A电极上产物的方法是_。(2)若图示装置为用惰性电极电解 CuSO4溶液的装置，其中阴极上析出 Cu的质量为 3.2 g，则阳极上产生的气体在标准状况下的体积为_；常温下，若将电解后的溶液稀释至 1 L，则溶液的 pH约为_。解析：(1)根据电流的方向可知，a 电极为电源的正极，b 电极为电源的负极。A
16、 电极为阳极，发生氧化反应 2Cl 2e =Cl2，B 电极为阴极，发生还原反应2H2O2e =H22OH 。氯气可用湿润的淀粉碘化钾试纸检验。(2)用惰性电极电解CuSO4溶液时，阳极反应式为 2H2O4e =O24H ，阴极反应式为 Cu2 2e =Cu，根据电子守恒可知， n(O2) n(Cu) 0.025 mol，即标准状况下 V(O2)12 12 3.2 g64 gmol 10.025 mol22.4 Lmol1 0.56 L；根据反应2CuSO42H 2O 2CuO 22H 2SO4可知，电解后溶液中 n(H )4 n(O2)= = = = =电 解 0.1 mol，所以 c(H
17、)0.1 molL 1 ，pH1。答案：(1)正 阴 2Cl 2e =Cl2 2H 2O2e =H22OH 把湿润的淀粉碘化钾试纸放在 A电极附近，试纸变蓝，则证明 A电极上的产物为氯气 (2)0.56 L 114.已知铅蓄电池的工作原理为PbPbO 22H 2SO4 2PbSO42H 2O，现用如图装置进行电解(电解质 放 电 充 电溶液足量)，测得当铅蓄电池中转移 0.4 mol电子时铁电极的质量减少11.2 g。请回答下列问题。(1)A是铅蓄电池的_极，Cu 电极是_极。(2)Ag电极的电极反应式是_，该电极的电极产物共_g。(3)Cu电极的电极反应式是_，CuSO 4溶液的浓度_(填“
18、减小” “增大”或“不变”)。(4)如图表示电解进行过程中某个量(纵坐标 x)随时间的变化曲线，则 x表示_。a各 U形管中产生的气体的体积7b各 U形管中阳极质量的减少量c各 U形管中阴极质量的增加量解析：(1)当铅蓄电池中转移 0.4 mol电子时铁电极的质量减小 11.2 g，说明铁作阳极，银作阴极，阴极连接原电池负极，所以 A是负极，B 是正极，Cu 是阳极，Zn 是阴极。(2)银作阴极，电解稀硫酸时，阴极上 H 放电生成 H2，电极反应式为 2H 2e =H2，生成氢气的质量 mol2 gmol1 0.4 g。(3)Cu 电极的电极反应式是0.42Cu2e =Cu2 ，Zn 电极上的
19、反应式是 Cu2 2e =Cu，Cu 电极溶解的铜和 Zn电极析出的铜相等，CuSO 4溶液的浓度不变。(4)a.右边 U形管不析出气体，左边 U形管析出气体，故错误；b.当转移相等电子时，溶解金属的物质的量相等，铜的摩尔质量大于铁，所以右边 U形管阳极减少的质量大于左边 U形管阳极减少的质量，故正确；c.当转移相等电子时，析出物质的物质的量相等，但左边 U形管析出氢气，阴极质量不变，故错误。答案：(1)负 阳 (2)2H 2e =H2 0.4(3)Cu2e =Cu2 不变 (4)b15.从表的阴、阳离子中选出适当的离子组成三种电解质(每种离子只能选用一次)，用惰性电极对每种电解质溶液进行电解
20、。回答下列问题：阳离子 H 、Na 、Ag 阴离子 Cl 、SO 、NO24 3(1)若阴极放出氢气，阳极放出氧气，且电解后溶液的 pH变小，则所选用的电解质的化学式是_，阴极的电极反应式为_。(2)若阴极析出金属，阳极放出氧气，则所选用的电解质的化学式是_，阳极的电极反应式为_。(3)用如图所示装置电解第三种电解质 M的饱和溶液，写出该电解池中发生反应的总化学方程式：_。解析：(1)由于 AgCl难溶于水、Ag 2SO4微溶于水，Ag 只能与 NO 形成电解质溶液。3阳离子放电顺序为 Ag H Na ，阴离子放电顺序为 Cl OH 含氧酸根。若阴极放出 H2，阳极放出 O2，本质上电解水，电
21、解质溶液不可能为 AgNO3溶液或含有 Cl 的溶液，由于每种离子只能选用一次，电解质溶液可能为 H2SO4、Na 2SO4；而电解后溶液的 pH变小的电解质的化学式为 H2SO4；阴极的电极反应式为 2H 2e =H2。(2)若阴极析出金属，阳极8放出 O2，所选电解质为不活泼金属的含氧酸盐，则所选电解质的化学式为 AgNO3。阳极为H2O放电，阳极电极反应式为 2H2O4e =O24H 。(3)由于每种离子只能选用一次，则第三种电解质溶液为 NaCl溶液，在电解池中 Fe为阴极，电极反应式为2H2O2e =H22OH ；石墨为阳极，阳极电极反应式为 2Cl 2e =Cl2，电解反应为 2N
22、aCl2H 2O 2NaOHH 2Cl 2，阳极生成的 Cl2与阴极= = = = =电 解 生成的 NaOH发生反应 Cl22NaOH= =NaClNaClOH 2O，将两反应相加得电解池中发生反应的总化学方程式为 NaClH 2O NaClOH 2。= = = = =电 解 答案：(1)H 2SO4 2H 2e =H2(2)AgNO3 2H 2O4e =O24H (3)NaClH 2O NaClOH 2= = = = =电 解 16如图所示，E 为蘸有 Na2SO4溶液的滤纸，并滴上几滴酚酞。A、B 分别为 Pt片，压在滤纸两端，R、S 为电源的电极。M、N 是多微孔的 Ni电极，在碱溶液
23、中可以视为惰性电极。G 为电流计，K 为开关。C、D 和电解池中都充满浓 KOH溶液。若在滤纸中央点上一滴紫色的 KMnO4溶液，K 断开，接通电源一段时间后，C、D 中有气体产生。(1)外电源的 R极为_极。(2)A极附近的现象是_，B 极的电极反应式为_。(3)滤纸上的紫色点向_(填“A”或“B”)极移动。(4)当 C、D 里的气体产生到一定量时，切断外电源并接通开关 K，经过一段时间，C、D 中气体逐渐减少，主要因为_；C 极的电极反应式为_。解析：(1)电解 KOH溶液，阴极的电极反应式为 2H2O2e =H22OH ，阳极的电极反应式为 4OH 4e =2H2OO 2，通过相同的电量
24、，阴极上产生气体的体积是阳极上产生气体体积的 2倍，通过题图可知 M为阴极，N 为阳极，根据电解原理，R 为负极，S 为正极。(2)A 接电源的负极，B 接电源的正极，A 为阴极，电极反应式为2H2O2e =H22OH ，因此 A极附近的现象是变红，B 极的电极反应式为4OH 4e =O22H 2O。(3) 根据电解原理，阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动，因此 MnO 移向 B极，即滤纸上的紫色点向 B极移动。(4)切断电源后，H 2、O 2与 KOH溶液构49成氢氧燃料电池，C 为负极，电极反应式为 H22OH 2e =2H2O。答案：(1)负 (2)变红 4OH 4e =O22H 2O(3)B (4)H 2、O 2与 KOH溶液构成氢氧燃料电池 H 22OH 2e =2H2O
