高中化学第一章化学反应与能量转化第二节电能转化为化学能——电解(第1课时)作业鲁科版选修4

第二节电能转化为化学能——电解

第1课时电解的原理

1．下列装置中属于电解池的是( )

解析：选C A项装置是原电池；B项装置既不能构成原电池(两电极相同)也不能构成电解池(无直流电源)；C项装置是电解池；D项装置不能形成闭合回路，故不能构成原电池。

2．电解池中，阳极一定( )

A．发生氧化反应B．与电源正极相连

C．是铂电极D．得电子

解析：选B 阳极材料若为活泼金属则直接发生氧化反应；若为惰性电极，则最易失电子的阴离子发生氧化反应。

3．电解CuCl2和NaCl的混合溶液，阴极和阳极上首先析出的物质分别是( )

A．Cu和Cl2B．H2和Cl2

C．H2和O2D．Cu和O2

解析：选A 在CuCl2和NaCl溶液中，Cu2＋、Na＋、H＋向阴极移动，因Cu2＋氧化性最强，则阴极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，而Cl－、OH－向阳极移动，因Cl－的还原性比OH－强，所以阳极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，故电解时阴极、阳极首先析出的物质分别为Cu和Cl2。

4．某同学欲完成2HCl＋2Ag===2AgCl＋H2↑反应，设计了下列四个实验，你认为可行的是( )

解析：选C 银在金属活动性顺序中位于氢之后，因此Ag不能直接与盐酸反应，可利用电解的方式使反应得以进行。根据元素化合价的变化，Ag须失电子成为Ag＋，因此Ag为阳极。

5．用石墨电极电解某酸溶液时，在相同条件下，阴、阳两极收集到的气体的体积之比是2∶1，则下列结论正确的是( )

A．阴极上一定产生H2，阳极上一定产生O2

B．该酸可能是盐酸

C．电解后溶液的酸性减弱

D．阳极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑

解析：选A 电解酸溶液时，H＋在阴极上放电产生H2，又因阴、阳两极收集到的气体的体积之比是2∶1，可知阳极上一定产生O2，故该酸为含氧酸，电解该酸溶液的实质是电解水，则电解后溶液的酸性增强。

6.如图为直流电源电解稀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(标准状况下)，a电极的小于b电极的

B．一电极逸出无味气体，另一电极逸出有刺激性气味气体

C．a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色

D．a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色

解析：选D 由图可知a为阴极，b为阳极，由于电极为石墨，且在溶液中存在的微粒为Na＋、SO2－4、H＋和OH－，故电极反应为阳极4OH－－4e－===O2↑＋2H2O；阴极4H＋＋4e－===2H2↑，两极均产生无色、无味气体，且阳极气体比阴极气体少；由于阳极附近

OH－减少，故溶液呈酸性，由于阴极附近H＋减少，故溶液呈碱性，故滴入石蕊溶液，阳极附近显红色，阴极附近显蓝色。

7．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、CuCl2、Ba(OH)2

B．NaOH、CuSO4、H2SO4

C．NaOH、H2SO4、Ba(OH)2

D．NaBr、H2SO4、Ba(OH)2

解析：选C 电解时只生成氢气和氧气，则电解质所含的阳离子在H＋之后放电，阴离子

应该在OH －之后放电。电解HCl 溶液的方程式为2HCl=====通电Cl 2↑＋H 2↑，A 项错误；电解CuSO 4

溶液的方程式为2CuSO 4＋2H 2O=====通电2Cu ＋2H 2SO 4＋O 2↑，B 项错误；电解NaBr 溶液的方程式为

2NaBr ＋2H 2O=====通电2NaOH ＋H 2↑＋Br 2，D 项错误。

8．以石墨为电极，电解KI 溶液(其中含有少量酚酞和淀粉)。下列说法错误的是( )

A ．阴极附近溶液呈红色

B ．阴极逸出气体

C ．阳极附近溶液呈蓝色

D ．溶液的pH 变小

解析：选D 以石墨为电极，电解KI 溶液时，阴离子在阳极的放电能力I －>OH －

，阳离

子在阴极的放电能力H ＋>K ＋，所以该电解反应为2KI ＋2H 2O=====通电I 2＋H 2↑＋2KOH 。由于在溶液

中含有少量酚酞和淀粉，所以在阳极附近碘单质遇淀粉，溶液变为蓝色；在阴极由于产生氢气，溶液显碱性，遇酚酞，溶液变为红色。因为产生了碱，溶液碱性增强，所以溶液的pH 变大。

9．如下图装置中，a 、b 都是惰性电极，通电一段时间后，a 极附近溶液呈红色。

(1)电源的负极是________，B 中的阳极是________。

(2)电极质量增加的是________，A 溶液的pH______________________________________(填“增大”“减小”或“不变”)。

(3)B 装置用U 形管的原因是______________________________________________。 解析：题给装置是电解装置，根据现象推断，a 、b 为惰性电极，a 附近溶液显红色，即a 附近溶液呈碱性。则a 极析出H 2，发生还原反应，是阴极。故电源X 是负极，Y 是正极。在A 装置中，铂极是阴极，铜极是阳极。阳极活性电极本身放电，阴极是Cu 2＋

放电，即阳极：Cu －2e －===Cu 2＋(氧化反应)，阴极：Cu 2＋＋2e －===Cu(还原反应)，故A 装置是典型的电镀装置，pH 无变化，各离子浓度也无变化。B 用U 形管是为了让H 2和Cl 2分开，防止爆炸。电解

方程式：2NaCl ＋2H 2O=====通电 2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑。

答案：(1)X b (2)Pt 不变 (3)防止H 2、Cl 2混合后发生爆炸

10．用惰性电极电解下列电解质溶液：①硫酸；②盐酸；③NaOH 溶液；④Na 2SO 4溶液；⑤CuCl 2溶液；⑥NaCl 溶液；⑦CuSO 4溶液。

请依据所学知识回答下列问题(填序号)：

(1)阴极反应与①相同的有________，与⑤相同的有________。

(2)阳极反应与①相同的有________，与②相同的有________。

(3)写出电解下列溶液的化学方程式：

③_____________________________________________________________________； ⑥_____________________________________________________________________； ⑦_____________________________________________________________________。

(4)只有水被电解的是________，只有电解质本身被电解的是________，电解质和水都被电解的是________。

(5)电解后溶液的pH 显著增大的是________，减小的是________。

(6)欲使溶液⑥电解后复原需______________，欲使电解后的⑦复原需加入________。 答案：(1)②③④⑥ ⑦ (2)③④⑦ ⑤⑥

(3)2H 2O=====通电2H 2↑＋O 2↑

2NaCl ＋2H 2O=====通电2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑

2CuSO 4＋2H 2O=====通电2H 2SO 4＋2Cu ＋O 2↑

(4)①③④ ②⑤ ⑥⑦ (5)②③⑥ ①⑦

(6)通入HCl 气体 CuO

1．同温、同压下，用惰性电极在U 形管中电解下列物质的水溶液，消耗相同的电量，生成气体体积最大的是( )

A ．饱和食盐水

B ．CuCl 2溶液

C ．CuSO 4溶液

D ．NaOH 溶液

解析：选A 电解饱和食盐水，两极分别产生氢气和氯气，假设转移2 mol 电子，生成氢气和氯气各1 mol ，共2 mol ；而电解CuCl 2溶液产生的气体只有氯气，转移2 mol 电子，生成氯气1 mol ；电解CuSO 4溶液，产生的气体只有氧气，转移2 mol 电子，生成氧气0.5 mol ；电解NaOH 溶液，两极分别产生氢气和氧气，转移2 mol 电子，生成氢气1 mol 、氧气0.5 mol ，共1.5 mol 。

2．下列有关水的电解实验的说法中不正确的是( )

A ．为提高水的电解速率，可以在水中加入少量的氯化钠

B ．若在水中加入少量的硫酸钠，电解结束后溶液的pH 将会保持不变

C ．电解过程中，阴极区附近溶液的pH 会增大

D ．当电解产生氧气1.12 L(标准状况)时，转移电子的物质的量为0.2 mol

解析：选A 氯化钠是电解质，加入少量的氯化钠后，电解速率加快，但是电解时氯离子要失电子，阳极得到氯气；加入少量的硫酸钠，实为电解水，硫酸钠浓度增大，但溶液的pH 将会保持不变；电解过程中，阴极区氢离子得电子，氢氧根离子浓度增大，溶液的pH 增

大；产生1 mol 氧气转移4 mol e －

，故产生氧气1.12 L(标准状况)时，转移电子的物质的量为0.2 mol 。

3.某同学按右图所示的装置进行电解实验。下列说法错误的是( )

A ．电解初期，石墨电极上有H 2产生

B ．整个电解过程中，H ＋的浓度不断增大

C ．电解一定时间后，石墨电极上有铜析出

D ．电解初期，总反应方程式为Cu ＋H 2SO 4=====电解CuSO 4＋H 2↑

解析：选B 电解初期，阳极发生的电极反应为Cu －2e －===Cu 2＋；阴极发生的电极反应为2H ＋＋2e －===H 2↑。电解一段时间后，成为电镀铜，溶液中离子浓度及pH 等不再 变化。

4．按图甲所示装置进行实验，若乙中横坐标x 表示通过电极的电子的物质的量，则下列叙述正确的是( )

A ．F 表示反应生成Cu 的物质的量

B ．E 表示反应消耗H 2O 的物质的量

C ．E 表示反应生成O 2的物质的量

D ．F 表示反应生成H 2SO 4的物质的量

解析：选B 题图甲装置中发生的反应为2CuSO 4＋2H 2O=====通电2Cu ＋O 2↑＋2H 2SO 4，当转移

4 mol 电子时，消耗H 2O 2 mol ，生成的Cu 、O 2和H 2SO 4的物质的量分别为2 mol 、1 mol 、2 mol 。

5．下图所示的电解池Ⅰ和Ⅱ中，a 、b 、c 和d 均为Pt 电极。电解过程中，电极b 和d 上没有气体逸出，但质量均增大，且增重b

解析：选D

在金属活动顺序表中(H)以后，只有D符合题意。

6．将含有KCl、CuBr2、Na2SO4三种物质的水溶液用铂电极进行电解，且电解时间足够长。有以下结论：①溶液中几乎没有Br－；②电解质溶液为无色；③最终溶液显碱性；

④K＋、Na＋和SO2－4的浓度几乎没有变化。正确的是(设Cl2、Br2全部从溶液中逸出)( )

A．①②③ B．仅③

C．①④ D．均正确

解析：选A 溶液中存在的阴离子有：Cl－、Br－、SO2－4、OH－，阳离子有：K＋、

Cu2＋、Na＋、H＋。因用惰性电极电解足够长时间，阴离子首先放电的是Br－：2Br－－2e－===Br2，其次是Cl－：2Cl－－2e－===Cl2↑，最后是OH－：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，SO2－4在溶液中不放电，阳离子首先放电的是Cu2＋：Cu2＋＋2e－===Cu，其次是H＋：2H＋＋2e－===H2↑。所以先电解CuBr2，阳极生成Br2，阴极析出Cu，当CuBr2电解完毕时，相当于继续电解HCl(H＋来源于水)，当Cl－消耗尽时，则继续电解水。由于Cu2＋转化为Cu，电解液变为无色；Cl－放电时，水电离出的H＋放电，使溶液中的OH－浓度增大；由于电解足够长时间，水被消耗，K＋、Na＋、SO2－4浓度会增大。

7．如下图所示，x、y分别是直流电源的两极，通电后发现a极极板质量增加，b极极板处有无色无味的气体放出，符合这一情况的是( )

解析：选A x为电源的负极，y 为电源正极。A选项中a极板为阴极，b极板为阳极，参考各个选项知，A项符合，电解时，a极有Cu附着，b极有O2放出；B项不符合，电解时a极无质量变化；C项阳极为Fe，为活性电极，电解时Fe在阳极放电溶解，无气体生成，故C项不符合；D项电解时，Cl－在阳极放电生成Cl2，Cl2为黄绿色有刺激气味的气体，与题意不符合。

8．将0.2 mol AgNO3、0.4 mol Cu(NO3)2、0.6 mol KCl溶于水，配成100 mL溶液，用

惰性电极电解一段时间后，若在一极析出0.3 mol Cu ，此时在另一极上产生的气体体积(标准状况)为( )

A ．4.48 L

B ．5.6 L

C ．6.72 L

D ．7.84 L

解析：选B AgNO 3和KCl 反应后，溶液中能发生放电的离子为0.4 mol Cu 2＋、0.4 mol Cl －及H ＋和OH －；阴极生成0.3 mol Cu 时，转移电子0.6 mol 。阳极先发生反应2Cl －－2e －===Cl 2↑，0.4 mol Cl －放电消耗 0.4 mol 电子，生成0.2 mol Cl 2；再发生反应4OH －－4e －===2H 2O ＋O 2↑，消耗0.2 mol 电子，生成0.05 mol O 2，故阳极共生成气体0.25 mol ，体积为5.6 L(标准状况)。

9.如图为持续电解含有一定量CaCl 2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t 1后，将CO 2连续通入电解液中。

(1)电解时，F 极发生________反应，电极反应式为

__________________，E 极发生________反应，电极反应式为

________________，电解总反应式为____________________________________________。

(2)电解池中产生的现象：

①_______________________________________________________________________。 ②_______________________________________________________________________。 ③_______________________________________________________________________。 解析：溶液中含有Ca 2＋、H ＋、Cl －、OH －，通电时，Ca 2＋、H ＋移向阴极，H ＋

放电能力比Ca 2＋强，在E 极上发生反应：2H ＋＋2e －===H 2↑，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 －－2e －===Cl 2↑，总反应方程式为

2Cl －＋2H 2O=====通电2OH －＋H 2↑＋Cl 2↑，通电一段时间后，溶液碱性增强，通入CO 2后，生成CaCO 3

沉淀，继续通入CO 2沉淀消失，生成易溶于水的Ca(HCO 3)2。

答案：(1)氧化 2Cl －－2e －===Cl 2↑ 还原 2H ＋＋2e －===H 2↑ 2Cl －＋2H 2O=====通电2OH

－＋H 2↑＋Cl 2↑

(2)①通电后E 极处溶液呈红色 ②通电时，E 极、F 极均有气体生成 ③通入CO 2时，溶液中先出现白色沉淀，继续通入CO 2沉淀又消失。

10.如图所示，甲烧杯中盛有100 mL 0.50 mol·L －1 AgNO

3溶液，

乙烧杯中盛有100 mL 0.25 mol·L －1 CuCl 2溶液，A 、B 、C 、D 均为

质量相同的石墨电极，如果电解一段时间后，发现A 极比C 极重1.9

g ，则

(1)电源E 为________极，F 为________极。

(2)A 极的电极反应式为________________________________________________， 析出物质________mol 。

(3)B 极的电极反应式为________________________________________________， 析出气体________mL(标准状况)。

(4)C 极的电极反应式为____________________________________________________， 析出物质________mol 。

解析：由电解一段时间后A 极比C 极重，可知A 极上有Ag 析出，C 极上有Cu 析出，若

A 极上析出银的物质的量为n (Ag)，则C 极上析出Cu 的物质的量为12

n (Ag)，有关系式108 g·mol －1·n (Ag)－64 g·mol －1·n (Ag)×12

＝1.9 g ，n (Ag)＝0.025 mol 。由此可知，两电解池内的电解质均是足量的，故两池电极反应式分别为：A 极：Ag ＋＋e －===Ag ；B 极：4OH

－－4e －===2H 2O ＋O 2↑；C 极：Cu 2＋＋2e －===Cu ；D 极：2Cl －－2e －===Cl 2↑。A 、C 两极析出物质的量分别为0.025 mol 和0.012 5 mol ，B 极析出O 2的体积为：0.006 25 mol×22.4 L·mol －1＝0.14 L ＝140 mL 。

答案：(1)负 正 (2)4Ag ＋＋4e －

===4Ag 0.025

(3)4OH －－4e －===2H 2O ＋O 2↑ 140

(4)Cu 2＋＋2e －===Cu 0.012 5