1、课时训练21电解原理一、电解池的判断1.如图所示装置中,属于电解池的是()解析:判断某装置是否为电解池,要以构成电解池的三个基本条件为标准。构成电解池的三个条件:有与直流电源相连的两个电极;有电解质溶液或熔融态电解质;能形成闭合回路。答案:C2.下列叙述正确的是()电解池是将化学能转变成电能的装置原电池是将电能转变成化学能的装置金属和石墨导电均为物理变化,电解质溶液导电是化学变化电解池两个电极材料可以相同A.B.C.D.答案:B3.下列关于电解池的叙述中正确的是()A.与电源正极相连的是电解池的阴极B.与电源负极相连的是电解池的负极C.电解池的阳极发生还原反应D.电子从电源的负极沿导线流入电解
2、池的阴极解析:电解池中,与直流电源正极相连的电极为阳极,与负极相连的为阴极;阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应;电子从电源的负极经导线流入电解池的阴极。答案:D二、电解原理4.如图是电解CuCl2溶液的装置,其中c、d为石墨电极,则下列有关判断正确的是()A.a为负极,b为正极B.a为阳极,b为阴极C.电解过程中,d电极质量增加D.电解过程中,氯离子浓度不变解析:根据图示电流方向,先确定a是电源正极,b是电源负极;则c是电解池的阳极,电极反应为2Cl-2e-Cl2,溶液中氯离子不断减少;d是电解池的阴极,电极反应为Cu2+2e-Cu,d电极质量不断增加。答案:C5.用惰性电极电解AgNO3溶液
3、,说法不正确的是()A.电解过程中阴极质量不断增加B.电解过程中溶液的pH不断降低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21解析:解决有关电解问题首先应注意电极材料,在此基础上写出电极反应和总的电解反应式,根据总的电解反应式来分析电解前后的物质变化和溶液浓度变化,分析溶液的pH变化必须注意原溶液的pH情况。用惰性电极电解AgNO3溶液,总的电极反应式为4AgNO3+2H2O4Ag+O2+4HNO3。可知:阴极上析出Ag,阳极上放出O2,故A项正确、D项错误;由于生成HNO3溶液,pH应不断降低,B项正确;要使溶液恢复电解前的状况要看加入
4、的物质在溶液中的反应:2Ag2O+4HNO34AgNO3+2H2O;得到的物质恰好是反应掉的物质,可以使溶液恢复电解前的状况,C项正确。答案:D6.用惰性电极电解稀硫酸、Cu(NO3)2、NaCl的混合液,最初一段时间阴极和阳极上分别析出的物质分别是()A.H2和Cl2B.Cu和Cl2C.H2和O2D.Cu和O2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:Cu2+H+Na+,阴离子:Cl-OH-SO42-、NO3-,则阴极:Cu2+2e-Cu,阳极:2Cl-2e-Cl2。答案:B7.如图所示,在一U形管中装入含有紫色石蕊的
5、Na2SO4溶液,通直流电,一段时间后U形管内会形成一个倒立的三角“彩虹”,从左到右的颜色顺序是()A.蓝、紫、红B.红、蓝、紫C.红、紫、蓝D.紫、红、蓝解析:用惰性电极电解Na2SO4溶液,实际上就是电解水,其两极反应为:阴极:4H+4e-2H2阳极:4OH-4e-2H2O+O2故阴极区域富集OH-,溶液呈碱性,使石蕊溶液变蓝;阳极区域富集H+,溶液中c(H+)增大,使石蕊溶液变红。答案:C8.如图所示,下列叙述中正确的是()A.Y为阴极,发生还原反应B.X为正极,发生氧化反应C.Y与滤纸接触处有氧气生成D.X与滤纸接触处变红解析:图中左边装置是以Zn、Cu为电极的原电池装置,该电池中,Z
6、n极为负极,Cu极为正极。而右边为电解池,根据连接情况可以推知,X与Cu极相连为阳极,发生氧化反应;Y与Zn极相连为阴极,发生还原反应。两极的电极反应为X:4OH-4e-2H2O+O2;Y:4H+4e-2H2,从而可得出答案应为A。答案:A9.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纯净物(括号内物质),不能使溶液恢复到原来的成分和浓度的是()A.AgNO3(Ag2O)B.NaOH(H2O)C.KCl(盐酸)D.CuSO4(CuO)解析:A中4AgNO3+2H2O4Ag+O2+4HNO3,脱离反应体系的物质是4Ag+O2,相当于2Ag2O,故应当加入适量Ag2O才能复原,若加入AgN
7、O3,会使NO3-的量增加。B中2H2O2H2+O2,脱离反应体系的是2H2+O2,相当于2H2O,故加入适量水可以复原。C中2KCl+2H2O2KOH+H2+Cl2,脱离反应体系的是H2+Cl2,相当于2HCl,故应通入适量HCl气体才能复原,若加入盐酸,同时又增加了水。D中2CuSO4+2H2O2H2SO4+2Cu+O2,脱离体系的是2Cu+O2,相当于2CuO,故加入适量CuO可以复原。答案:C三、电极反应式的书写10.用惰性电极电解下列电解质溶液,请你分析下列问题(注意得失电子的顺序)。(1)CuCl2溶液。阴极:;阳极:;总方程式:。(2)MgCl2溶液。阴极:;阳极:;总方程式:。
8、(3)CuSO4溶液。阴极:;阳极:;总方程式:。答案:(1)Cu2+2e-Cu2Cl-2e-Cl2CuCl2Cu+Cl2(2)2H+2e-H22Cl-2e-Cl2MgCl2+2H2OMg(OH)2+H2+Cl2(3)Cu2+2e-Cu4OH-4e-O2+2H2O2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2四、关于电解的有关计算11.用惰性电极电解CuSO4溶液。若阴极上析出Cu的质量为3.2 g,则阳极上产生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:用惰性电极电解CuSO4溶液时,阳极:4OH-4e-O2+2H2O,阴极:Cu2+2e-Cu,
9、根据电子守恒,n(O2)=12n(Cu)=123.2 g64 gmol-1=0.025 mol,所以标准状况下V(O2)=0.56 L;根据反应2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4,电解后溶液中n(H+)=4n(O2)=0.1 mol,所以c(H+)=0.1 mol/L,pH=1。答案:0.56 L1(建议用时:30分钟)1.下列关于电解池的叙述中正确的是()A.电解池中的闭合回路仅是由电子的定向移动形成的B.金属导线中,电子从电源的负极流向电解池的阳极,从电解池的阴极流向电源的正极C.在电解质溶液中,阴离子向阴极运动,阳离子向阳极运动D.相同时间内,阳离子在阴极上得到的电子与阴离
10、子在阳极上失去的电子数相等解析:在电解池中,外电路上是靠电子的定向移动形成电流,而电解质溶液中是靠阴、阳离子的定向移动而形成电流,因此A项错误。在电解池中,电子由电源的负极流向电解池的阴极,由电解池的阳极流向电源的正极;在电解质溶液中,阴离子向着阳极移动,阳离子向着阴极移动,因此B、C两项都错误,只有D项正确。答案:D2.能用电解原理说明的问题是()电解是把电能转变成化学能电解是化学能转变成电能电解质溶液导电是化学变化,金属导电是物理变化不能自发进行的氧化还原反应,通过电解的原理可以实现任何溶液被电解时,必然导致氧化还原反应的发生A.B.C.D.解析:从能量角度看,电解是把电能转变成化学能的过
11、程,故对,错;电解质溶液的导电过程,必将伴随着两个电极上氧化还原反应的发生,同时生成新的物质,故对;某些不能自发进行的氧化还原反应,通过电解的原理供给电能也可以实现,故对。所以D项符合题意。答案:D3.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、CuCl2两种溶液参加反应的物质是相同的解析:与负极相连的是阴极;电解氯化铜溶液时阳极上有氯气生成,阴极上有铜析出;电解NaCl溶液时水参加了反应,而电解CuCl2溶液时水没有参加反应。答案:B4.下图为直流电源电解
12、稀Na2SO4水溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液,下列实验现象中正确的是()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电极附近溶液呈红色,b电极附近溶液呈蓝色D.a电极附近溶液呈蓝色,b电极附近溶液呈红色解析:a为阴极:4H+4e-2H2,b为阳极:4OH-4e-O2+2H2O。对照分析A、B两项不正确;a极附近溶液由于H+放电呈碱性,石蕊溶液显蓝色,b极附近溶液由于OH-放电呈酸性,石蕊溶液显红色,故C项错误,D项正确。答案:D5.若某电能与化学能的转化装置(电解池或原电池)中发生的总反应的离子方程式是Cu+2H
13、+Cu2+H2,则下列关于该装置的有关说法中正确的是()A.该装置可能是原电池,也可能是电解池B.该装置只能是原电池,且电解质溶液为硝酸C.该装置只能是电解池,且金属铜为该电解池的阳极D.该装置只能是原电池,电解质溶液不可能是盐酸解析:原电池是将化学能转化为电能的装置,电解池是将电能转化为化学能的装置。由题给总方程式知,Cu失电子,H+得电子。如果是原电池,Cu是负极,它的金属活动性排在氢之后,不可能发生反应,所以只能是电解池。答案:C6.某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿,然后平铺在一块铂片上,接通电源后,用铅笔在滤纸上写字,会出现红色字迹。据此,
14、下列叙述中正确的是()A.铅笔端作阳极,发生还原反应B.铂片端作阴极,发生氧化反应C.铅笔端有少量的氯气产生D.a点是负极,b点是正极解析:铅笔在滤纸上写字,出现红色字迹,说明铅笔端产生OH-,则铅笔端为阴极,H+放电发生还原反应生成H2,故A项错误;铂片作阳极发生氧化反应,故B项错误;铅笔端产生H2而不是Cl2,故C项错误。答案:D7.用惰性电极分别电解下列各物质的水溶液,一段时间后,向剩余电解质溶液中加入适量水能使溶液恢复到电解前的浓度的是()A.AgNO3B.Na2SO4C.CuCl2D.HCl解析:既然电解一段时间后,向剩余溶液中加水,就能使溶液恢复到电解前的浓度,这说明电解过程中消耗
15、的是水,那么,在两个电极上放电的离子分别是H+和OH-,即溶液中阳离子的放电能力只能小于H+;溶液中阴离子的放电能力也只能小于OH-。常见的这样的物质有强碱、含氧酸和强碱对应的最高价含氧酸盐。答案:B8.关于下图所示、两个装置的叙述,正确的是()A.装置名称:是原电池,是电解池B.硫酸浓度变化:增大,减小C.电极反应式:中阳极:4OH-4e-2H2O+O2中正极:Zn-2e-Zn2+D.离子移动方向:中H+向阴极方向移动,中H+向负极方向移动解析:中有外加电源为电解池,为原电池,A项错误;中电解水,硫酸浓度增大,中负极材料消耗硫酸,硫酸浓度减小,B项正确;中正极反应为2H+2e-H2,C项错误
16、;中H+向正极移动,D项错误。答案:B9.电解CuCl2溶液时,如果阴极上有1.6 g铜析出,则阳极上产生气体的体积(标准状况)约为()A.0.28 LB.0.56 LC.0.14 LD.11.2 L解析:阴极反应式:Cu2+2e-Cu,阳极反应式:2Cl-2e-Cl2,生成Cu的物质的量:1.6 g64 g/mol=0.025 mol,生成Cl2的体积:0.025 mol22.4 L/mol=0.56 L。答案:B10.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(CO32-)的比值变大C.溶液浓度变大,有晶体析出D.溶液浓度不变
17、,有晶体析出解析: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(CO32-)不变,故选D。答案:D11.从NO3-、SO42-、H+、Cu2+、Ba2+、Ag+、Cl-等离子中选出适当的离子组成电解质,采用惰性电极对其溶液进行电解。(1)若两极分别放出H2和O2,电解质的化学式是。(2)若阴极析出金属,阳极放出氧气,电解质的化学式为。(3)若两极分别放出气体,且体积比为11,电解质的化学式为。解析:题中提供的电解质离子有七种,这些离子放电的顺序是:阳极:Cl-OH-(水电离出的)(
18、NO3-、SO42-),阴极:Ag+Cu2+H+Ba2+。(1)两极分别放出H2和O2,即H+和OH-放电,实质是电解H2O,水中的溶质应是起导电作用,它可以是HNO3、H2SO4、Ba(NO3)2中的任意一种,但不能是BaSO4。(2)阴极析出金属,即Ag+或Cu2+放电;阳极放出O2,即OH-放电。水中的溶质可以是AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4中的任意一种。(3)两极都生成气体,且气体体积比为11,则放电的离子应是Cl-和H+。水中的溶质可以是HCl、BaCl2中的任意一种。答案:(1)HNO3、H2SO4、Ba(NO3)2中的任意一种(2)AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO
19、4中的任意一种(3)HCl或BaCl212.如图为持续电解含有一定量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连续通入电解质溶液中。(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:。解析:溶液中含有:Ca2+、H+、Cl-、OH-,通电时,Ca2+、H+移向阴极,H+放电能力比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-+2H2OCl2+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:Ca2+2OH-+CO2CaCO3+H2O,继续通入CO2:CaCO3+CO2+H2OCa(HCO3)2。答案:(1)氧化2Cl-2e-Cl2还原2H+2e-H22Cl-+2H2O2OH-+H2+Cl2(2)通电后E极处溶液呈红色通电时,E极、F极均有气体生成通入CO2时,溶液中先出现白色沉淀,继续通入CO2沉淀又消失
