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()AKCl BNaOH CNa2SO4 DH2SO4B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
2、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 生：Cu 2H2O=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()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B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
3、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 Cu2H2O=电解Cu(OH)2H2。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
4、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()AX 是负极，Y 是正极BPt 是阴极，Cu 是阳极CCuSO4 溶液的 pH 逐渐减小DCuSO4 溶液的 pH 不变C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。
5、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()组ABCD甲槽NaOHCu(NO3)2KClNa2SO4乙槽CuSO4NaClAgNO3NaNO3C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
6、 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
7、解后的溶液中加入()A0.1 mol Cu(OH)2B0.1 mol CuOC0.2 mol CuOD0.1 mol CuO 和 0.2 mol H2OA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6.4 g64 gmol10.1 mol，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
8、为四个电极，当闭合开关后，下列叙述正确的是()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A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 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。
9、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()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B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
10、列说法不正确的是()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B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 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
11、圆为白色，外圆呈浅红色。则下列说法错误的是()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D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，
12、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()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D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：2CuH2O=通电Cu2OH2。下列说法正确的是()A石墨电极上产生氢气B铜电极发生还原反应C铜电极接直流电源的负极D当有 0.1 mol 电
13、子转移时，有 0.1 mol Cu2O 生成A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 为电源的极，F 为电源的极。负正(2)A 中发生反应的化学方程式为。(3)在 B 中观察到的现象是。(4)D 端的电极反应式为。4AgNO32H2O=电解 4Ag4HNO3O2铜片溶解，石墨电极上有气
14、体生成，溶液中有蓝色沉淀生成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
15、合溶液的离子方程式：。Cu2Fe3=Cu22Fe2(2)若在如图 1 所示的装置中发生了(1)中的反应，则 X 电极是(填“正极”或“负极”)，电极反应式是。负极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，阴极的电极反应式为。判断溶液中的 Cu2已完全析出的现象是。当 Cu2恰好完全析出时，转移电子的物质的量为。2H2O4e=O24HFe3e=Fe2阴极(或铜片)表面开始有气泡生成0.06 mol解析：图 1 装置为原电池装置，X 电极应为铜电极，作
16、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
17、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。试回答下列问题：(1)发生氧化反应的是极，电极反应为。(2)若电解后溶液的体积不变，则电解后溶液的 pH 为。(3)若将溶液恢复到与电解前一样，则需加入mol的。(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g，电解液的 pH(填“变小”、“变大”或“不变”)。阳4OH4e=2H2OO210.1CuO12.8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6.4 g64 gmol10.1 mol，故 CuSO
18、4 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 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；B 极的电极反应为。打开 K1，闭
19、合 K2。A 极可观察到的现象是；B 极的电极反应为。锌不断溶解Cu22e=CuA 极上镀上了一层红色的铜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，电解反应的离子方程式为。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)。4OH4e=2H2OO22Cu22H2O=电解 2CuO24H7a40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2Cu22H2O=电解 2CuO24H。V(O2)a g64 g/mol1222.4 L/mol22.4a128 L7a40 L。
