1、课时作业20电解原理时间:45分钟满分:100分一、选择题(每小题4分,共48分)1用石墨作电极,电解下列溶液,阴、阳两极均产生气体,其体积比为21,且电解后溶液的pH增大的是(B)AKClBNaOHCNa2SO4DH2SO4解析:已知电极为惰性电极,可以通过判断溶液中离子的放电能力进行判断。A项中,电解产物分别为H2和Cl2,且体积比为11,不符合题意。B项中,电解产物为H2和O2,且体积比为21,由于实际电解的是水,故OH浓度增大,pH增大。在C、D中,电解产物也分别是H2和O2,实际电解的是水,但C项为中性溶液,pH不发生变化,D项为酸性溶液,pH减小。2根据金属活动性顺序表,Cu不能发
2、生:Cu2H2O=Cu(OH)2H2的反应,但选择恰当的电极材料和电解质溶液进行电解,这个反应就能实现。下列四组电极和电解质溶液中,能实现该反应最为恰当的一组是(B)ABCD阳极石墨棒CuCuCu阴极石墨棒石墨棒FePt电解质溶液CuSO4溶液Na2SO4溶液H2SO4溶液CuSO4溶液解析:分析所给的化学方程式可知Cu为阳极:Cu2e=Cu2;2H2O2e=H22OH为阴极反应;C项电解质溶液H2SO4会与生成的Cu(OH)2中和,实际上不会生成Cu(OH)2;D项在Pt上镀铜,不会生成Cu(OH)2;而B项中Na2SO4溶液起增强导电性作用,可以发生电解反应Cu2H2OCu(OH)2H2。
3、3用如图装置(X、Y是直流电源的两极)分别进行下列各组实验,则下表中所列各项对应关系均正确的一组是(C)解析:X为正极,电解Na2SO4溶液时,实质是电解水,a管中电极为阳极,OH放电,a管中c(H)c(OH),滴加酚酞试液不变色,A错误;X为正极,电解AgNO3溶液时,b管中电极为阴极,电极反应式为Age=Ag,B错误;Fe(OH)3胶体粒子带有正电荷,X为负极时,Fe(OH)3胶体粒子向a管移动,a管中液体颜色加深,D错误。4下图所示装置中,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(C)AX是负极,Y是正极BPt是阴极,Cu是阳极CCuSO4溶液的pH逐渐
4、减小DCuSO4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,CuSO4溶液的pH减小。5如图所示,a、b、c、d均为铂电极。要满足的条件:工作一段时间后,甲槽电解液pH上升,而乙槽电解液pH下降;b、c两极放电离子的物质的量相等。则应选用的电解液是(C)组ABCD甲槽NaOHCu(NO3)2KClNa2SO4乙槽CuSO4NaClAgNO3Na
5、NO3解析:甲槽是电解水,氢氧化钠溶液pH增大,b电极是阳极,电极反应为4OH4e=2H2OO2;乙槽电解硫酸铜溶液,溶液pH减小,c电极为阴极,电极反应为Cu22e=Cu,依据电子守恒可知,b、c两极上反应的离子的物质的量不相等,A错误。甲槽是电解硝酸铜溶液,溶液pH减小,b电极是阳极,电极反应为4OH4e=2H2OO2;乙槽电解氯化钠溶液,溶液pH增大,c电极是阴极,电极反应为2H2e=H2,依据电子守恒可知,b、c两极上反应的离子的物质的量相等,B错误。甲槽是电解氯化钾溶液,溶液pH增大,b电极是阳极,电极反应为2Cl2e=Cl2;乙槽电解硝酸银溶液,溶液pH减小,c电极为阴极,电解反应
6、为2Ag2e=2Ag, 依据电子守恒可知,b、c两极上反应的离子的物质的量相等,C正确。甲槽是电解水,溶液pH不变;乙槽电解水,溶液pH不变,D错误。6用石墨作电极电解0.1 molL1的CuSO4溶液,当有0.4 mol电子通过电路时,发现阴极增重6.4 g,则要使电解后的溶液恢复到电解前状态,则可向电解后的溶液中加入(A)A0.1 mol Cu(OH)2B0.1 mol CuOC0.2 mol CuOD0.1 mol CuO和0.2 mol H2O解析:该过程转移0.4 mol电子,则阳极应该生成0.1 mol氧气,理论上阴极应该生成0.2 mol铜,但实际上阴极生成的铜为0.1 mol,
7、故铜离子不足,阴极生成0.1 mol铜后,氢离子继续放电,生成氢气0.1 mol。因此应该补充0.1 mol CuO和0.1 mol H2O,或补充0.1 mol Cu(OH)2,A项正确。7如下图所示,将两烧杯用导线相连,Pt、Cu、Zn、石墨棒分别为四个电极,当闭合开关后,下列叙述正确的是(A)ACu极附近OH浓度增大BCu极为电解池阳极C电子由石墨棒流向Pt极D当石墨棒上有4 mol电子转移时,Pt极上有1 mol O2生成解析:闭合开关后,右侧装置中有自发发生的氧化还原反应,是原电池,Zn作原电池的负极,石墨棒作正极,左侧装置是电解池,Cu作阴极,Pt作阳极,B错误;Cu极的电极反应为
8、2H2e=H2,OH浓度增大,A正确;电子由电解池的阳极Pt流向原电池的正极石墨棒,C错误;Pt极的电极反应为2Cl2e=Cl2,当有4 mol电子转移时,Pt极上有2 mol Cl2生成,D错误。8如图所示装置中,a、b都是惰性电极,通电一段时间后,b极附近溶液呈红色。下列说法中不正确的是(B)AX是正极,Y是负极BX是负极,Y是正极CCuSO4溶液的pH逐渐变小DNaCl溶液的pH逐渐变大解析:根据实验现象知,b极是电解池的阴极,则Y是负极,X是正极;烧杯内电解CuSO4溶液,产物为Cu、O2和H2SO4,一段时间后溶液的酸性增强,U形管电解NaCl溶液,产物为Cl2、H2和NaOH,一段
9、时间后溶液的碱性增强。9甲中盛有0.1 mol/L稀硫酸,乙中盛有0.1 mol/L CuCl2溶液(两种溶液均足量),装置如图所示,下列说法不正确的是(B)A甲为原电池,乙为电解池B甲为电解池,乙为原电池C当甲中产生0.1 mol气体时,乙中产生气体的物质的量也为0.1 molD一段时间后,甲中溶液的pH增大解析:构成甲装置的是活动性不同的两个电极、电解质溶液且两极形成了闭合回路,显然甲装置为原电池,且甲为乙的电解提供电能。电极反应分别如下:甲中2H2e=H2(正极),Fe2e=Fe2(负极);乙中Cu22e=Cu(阴极),2Cl2e=Cl2(阳极),综上,B错误。10.取一张用饱和NaCl
10、溶液浸湿的pH试纸,两根铅笔芯作电极,接通直流电源,一段时间后,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。则下列说法错误的是(D)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:电解饱和NaCl溶液,阳极生成Cl2,Cl2与水反应生成HClO和HCl,盐酸具有酸性,可使pH试纸变红,HClO具有漂白性,又可将红色漂白,故内圆为白色,外圆为浅红色,可推出a为阳极,A正确;a为阳极与电源正极相连,B正确;电解过程中,H2O得电子,为氧化剂,C正确;b电极附近有OH生成,pH增大,D错。11.某学生设计了一个“黑笔写红字”的
11、趣味实验。如图所示,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,下列叙述正确的是(D)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铅笔端有少量氯气产生Da点是负极,b点是正极解析:铅笔端出现红色字迹,说明在铅笔端生成了氢氧化钠,所以该极应该是阴极,与此相连的a点是电源的负极;则铂片是阳极,与此相连的b点是电源的正极。12Cu2O是一种半导体材料,基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如右,电解总反应为:2CuH2OCu2OH2。下列说法正确的是(A)A石墨电极上产生氢气B铜电极发生还原反应C铜电极接直
12、流电源的负极D当有0.1 mol电子转移时,有0.1 mol Cu2O生成解析:由总反应知失电子的为Cu,得电子的是 H2O中的H。因此Cu极为电解池的阳极,接电源的正极,石墨为阴极,接电源的负极。当有0.1 mol电子转移时,应有0.05 mol Cu2O生成。故选A。二、非选择题(52分)13(14分)用如图所示的装置进行电解。通电一段时间后,发现湿润的淀粉KI试纸的C端变为蓝色。(1)E为电源的负极,F为电源的正极。(2)A中发生反应的化学方程式为4AgNO32H2O 4Ag4HNO3O2。(3)在B中观察到的现象是铜片溶解,石墨电极上有气体生成,溶液中有蓝色沉淀生成。(4)D端的电极反
13、应式为2H2e=H2。解析:本题实质上是三个电解装置串联,首先判断电源的正、负极,E为负极,F为正极。A中以Pt为阳极、Fe为阴极电解AgNO3溶液。B中Cu为阳极,发生的电极反应为Cu2e=Cu2,石墨为阴极,发生的电极反应为2H2e=H2,由于水电离出的H放电,所以溶液中的c(OH)c(H),故溶液中有氢氧化铜蓝色沉淀生成。D端为阴极,发生的电极反应为2H2e=H2。14(14分)金属铜不溶于稀硫酸,可溶于铁盐溶液生成铜盐与亚铁盐。现将一定量的铜片加入到稀硫酸和硫酸铁溶液组成的100 mL混合溶液中,铜片完全溶解。(1)写出铜溶于上述混合溶液的离子方程式:Cu2Fe3=Cu22Fe2。(2
14、)若在如图1所示的装置中发生了(1)中的反应,则X电极是负极(填“正极”或“负极”),电极反应式是Cu2e=Cu2。(3)铜片完全溶解时,所得溶液中Fe3、Cu2、H的浓度均为0.2 molL1(假设溶液体积不变),现用电解方法回收铜,装置如图2所示。电解开始阶段,阳极的电极反应式为2H2O4e=O24H,阴极的电极反应式为Fe3e=Fe2。判断溶液中的Cu2已完全析出的现象是阴极(或铜片)表面开始有气泡生成。当Cu2恰好完全析出时,转移电子的物质的量为0.06_mol。解析:图1装置为原电池装置,X电极应为铜电极,作负极,Y电极作正极,铜失去电子转化为铜离子,铁离子在Y电极上得到电子转化为亚
15、铁离子。图2装置为电解池装置,若回收铜,铜离子应该在铜电极上得到电子发生还原反应,则铜片作阴极,石墨作阳极,故在阳极上水失去电子发生氧化反应生成氧气,在阴极上铁离子先放电,得到电子被还原成亚铁离子,而后铜离子放电,得到电子转化为铜单质附着在铜片上。若铜离子反应完全,则在铜片上H得到电子生成氢气。当Cu2恰好完全析出时,铁离子转化为亚铁离子的过程中转移的电子为0.02 mol,铜离子转化为铜单质的过程中转移的电子为0.04 mol,共转移电子0.06 mol。15(10分)25 时,用石墨电极电解2.0 L 0.5 molL1 CuSO4溶液。5 min后,在一个石墨电极上有6.4 g Cu生成
16、。试回答下列问题:(1)发生氧化反应的是阳极,电极反应为4OH4e=2H2OO2。(2)若电解后溶液的体积不变,则电解后溶液的pH为1。(3)若将溶液恢复到与电解前一样,则需加入0.1 mol的CuO。(4)若用等质量的两块铜片代替石墨作电极,电解后两铜片的质量相差12.8 g,电解液的pH不变(填“变小”、“变大”或“不变”)。解析:(1)n(CuSO4)2.0 L0.5 molL11.0 mol,而在阴极析出的Cu的物质的量为0.1 mol,故CuSO4未完全电解,阳极发生氧化反应,电极反应为4OH4e=2H2OO2。(2)总反应:(3)电解后生成的0.1 mol Cu和0.05 mol
17、O2脱离该体系,即相当于0.1 mol CuO,因此若将溶液复原,则应加入0.1 mol CuO。(4)此时为电镀池,阳极反应为Cu2e=Cu2,阴极反应为Cu22e=Cu,因此若阴极上析出6.4 g铜,则阳极溶解6.4 g铜,电解后两铜片质量差为6.4 g6.4 g12.8 g,而电解液的pH不变。16(14分)(1)根据下图回答下列问题:打开K2,闭合K1。A极可观察到的现象是锌不断溶解;B极的电极反应为Cu22e=Cu。打开K1,闭合K2。A极可观察到的现象是A极上镀上了一层红色的铜;B极的电极反应为Cu2e=Cu2。(2)根据下图回答下列问题:将较纯净的CuSO4溶液放入如图所示的装置中进行电解,石墨电极上的电极反应为4OH4e=2H2OO2,电解反应的离子方程式为2Cu22H2O2CuO24H。实验完成后,铜电极增重a g,石墨电极产生气体的体积为 L(标准状况)。解析:(1)此时为原电池,A极(锌)为负极,不断溶解,B极为正极,电极反应为Cu22e=Cu。此时为电解池,A极为阴极,电极反应为Cu22e=Cu,故A极上镀上了一层红色的铜,B极为阳极,电极反应为Cu2e=Cu2。(2)此时为惰性电极电解CuSO4溶液,石墨电极上的电极反应为4OH4e=2H2OO2,总反应的离子方程式为2Cu22H2O2CuO24H。V(O2)22.4 L/mol L L。