2019高中化学 第1章第2节 电能转化为化学能——电解 第1课时 电解的原理作业2 鲁科版选修4

第1课时 电解的原理

知能演练 轻松闯关[学生用书单独成册]

[基础温故]

1．下列叙述中正确的是( )

①电解池是既能将化学能转变成电能又能将电能转变成化学能的装置 ②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 ③不能自发进行的氧化还原反应，通过电解有可能实现

A ．①②③

B ．只有②③

C ．只有①③

D ．只有③

解析：选B 。电解池是只能将电能转化为化学能的装置，①错；金属和石墨导电是自由电子在电场作用下定向移动，电解质溶液导电时两极上均有离子放电，是化学变化，②对；电解可强制氧化还原反应发生，③对。

2．某同学为了使反应2HCl ＋2Ag===2AgCl ＋H 2↑能进行，设计了如图所示的四个实验，你认为可行的方案是( )

解析：选C 。根据金属的活动性顺序，Ag 不能置换盐酸中的氢，因此要实现2Ag ＋2HCl===2AgCl ＋H 2↑，应用电解法，在上述反应中，Ag 失电子发生氧化反应，故Ag 做阳极，与电源的正极相连，结合四个装置，其可行的方案是C 。

3．如图所示为某学生设计的一个“黑笔写红字”的趣味实验。滤纸先用硫酸钠、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“嫦娥奔月”，会出现红色字迹。据此，下列叙述正确的是( )

A ．铅笔端做阴极，铂片端发生还原反应

B ．铅笔端有少量钠生成

C ．硫酸钠溶液不可以用硝酸钾溶液代替

D ．铂片端发生电极反应：4OH －－4e －===2H 2O ＋O 2↑

解析：选D 。根据图示知，铅笔端为阴极，铂片端为阳极，发生氧化反应。在硫酸钠溶

液中存在电离反应式：Na 2SO 4===2Na ＋＋SO 2－4，H 2O H ＋＋OH －，在阳极(铂片端)，失电子

能力：OH －>SO 2－4，电极反应式：4OH －－4e －===2H 2O ＋O 2↑；阴极(铅笔端)，得电子能力：H ＋>Na ＋，电极反应式：4H ＋＋4e －===2H 2↑，铅笔端OH －浓度增大，呈碱性，使含酚酞的滤纸变红色。此反应实质是电解水，硫酸钠溶液可以用硝酸钠、硝酸钾溶液代替。

4．用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积比为1∶3的CuSO 4和NaCl 的混合溶液，可能发生的反应有( )

①2Cu 2＋＋2H 2O=====通电2Cu ＋4H ＋＋O 2↑

②Cu 2＋＋2Cl －=====通电Cu ＋Cl 2↑

③2Cl －＋2H 2O=====通电2OH －＋H 2↑＋Cl 2↑

④2H 2O=====通电2H 2↑＋O 2↑

A ．①②③

B ．①②④

C ．②③④

D ．②④

解析：选C 。阴极阳离子的放电先后顺序为Cu 2＋、H ＋，阳极阴离子放电的先后顺序为

Cl －、OH －，通电时首先发生的反应为Cu 2＋＋2Cl －=====通电Cu ＋Cl 2↑，Cu 2＋全部还原后，Cl －还有

剩余，此时阴极放电的离子是H 2O 电离产生的H ＋，因此反应为2Cl －＋2H 2O=====通电2OH －＋H 2↑＋

Cl 2↑，当Cl －全部氧化后，溶液中的溶质为Na 2SO 4、NaOH ，继续通电实质是电解水：2H 2O=====

通电2H 2↑＋O 2↑，故正确选项为C 。

5．惰性电极电解下列物质的溶液，电解一段时间，阴极质量增加，电解液的pH 下降的是( )

A ．CuSO 4

B ．NaCl

C ．NaOH

D ．H 2SO 4

解析：选A 。根据电解规律和题干信息，电解的是不活泼金属的含氧酸盐溶液，故A 正确。

6.如图用石墨电极电解CuCl

2溶液。下列分析正确的是( )

A ．a 端是直流电源的负极

B ．通电使CuCl 2发生电离

C ．阳极上发生的反应：Cu 2＋＋2e －===Cu

D ．通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体

解析：选A 。A.铜离子应移向阴极，则a 为负极。B.CuCl 2发生电

离是在水分子的作用下完成的，并非通电才能发生。C.反应Cu 2＋＋2e

－===Cu 应在阴极上发生，阳极上发生的反应应为2Cl －－2e －===Cl 2↑。

D.通电一段时间后，应在阳极附近观察到黄绿色气体。

7．用指定材料做电极来电解一定物质的量浓度的甲一段时间后，然后加入物质乙能使溶液复原。则合适的组合是( )

阴极 阳极 溶液甲 物质乙

A ．Pt Pt NaOH NaOH 固体

B ．Pt Pt H 2SO 4 H 2O

C ．C Pt NaCl 盐酸

D ．Fe Cu CuSO 4 Cu(OH)2

解析：选B 。电解NaOH 、H 2SO 4溶液，都是电解水，所以加水就可复原，A 项错误、B 项正确；电解NaCl 溶液后应通入氯化氢气体使之复原，如果加盐酸，会使NaCl 溶液的物质的

量浓度减小，C 项错误；D 项，阳极反应为Cu －2e －===Cu 2＋，阴极反应为Cu 2＋＋2e －===Cu ，

电解质溶液没有变化，不用加任何物质。

8．某同学按如图所示的装置进行电解实验。下列说法不正确的是( )

A ．电解过程中，铜电极上有O 2产生

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

C ．电解一定时间后，石墨电极上有铜析出

D ．整个电解过程中，H ＋的浓度先减小后不变

解析：选A 。金属铜做阳极，阳极发生反应为Cu －2e －===Cu 2＋，电解初期阴极溶液中的

H ＋放电：2H ＋＋2e －===H 2↑，溶液中的[H ＋]减小，总反应方程式为Cu ＋H 2SO 4=====通电CuSO 4＋H 2↑，

随着反应进行，溶液中Cu 2＋数目增多，此时阴极上溶液中的Cu 2＋得电子：Cu 2＋＋2e －===Cu ，

此时，该装置为电镀铜，溶液中的[H ＋]保持不变。

9．KIO 3可用电解的方法制得，原理是以石墨为阳极，以不锈钢为阴极，在一定温度和

碱性条件下电解KI 溶液。总反应方程式为KI ＋3H 2O=====通电KIO 3＋3H 2↑，则阳极的电极反应式

为__________________________________；阴极的电极反应式为__________________，附近pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)。如果把上述电解质溶液换成酸性溶液，则阳极的电极反应为________________________________________________________________________。

答案：I －＋6OH －－6e －===IO －3＋3H 2O 2H ＋＋2e －===H 2↑ 增大 I －＋3H 2O －6e －===IO －3＋

6H ＋

10．用碳棒做电极，在Na ＋、Cu 2＋、Cl －、SO 2－4等离子中选出适当离子组成电解质，电解

其溶液，写出符合条件的一种电解质的化学式：

(1)当阴极放出H 2，阳极放出O 2时，电解质是________。

(2)当阴极析出金属，阳极放出O 2时，电解质是________。

(3)当阴极放出H 2，阳极放出Cl 2时，电解质是________。

(4)通过电子的物质的量、阴极析出的金属的物质的量、阳极放出的气体的物质的量之比为4∶2∶1时，电解质的化学式是________。

解析：(1)实质为电解水型。(2)中为不活泼金属离子与OH －放电。(3)为H ＋与Cl －放电。

(4)电子的物质的量、阴极析出的金属的物质的量、阳极放出的气体的物质的量之比为4∶2∶1，则可推断金属离子为＋2价，阳极生成1 mol 气体会失去4 mol 电子。

答案：(1)Na 2SO 4 (2)CuSO 4 (3)NaCl (4)CuSO 4

[能力提升]

11．如图为实验室电解Na 2SO 4溶液装置，下列叙述错误的是( )

A ．阴极：2H ＋＋2e －===H 2↑(还原反应)

阳极：4OH －－4e －===2H 2O ＋O 2↑(氧化反应)

B ．电解一段时间后，阴极区显碱性，阳极区显酸性

C ．电解过程中，Na ＋、H ＋向阴极定向移动，进入阴极区；SO 2－4、OH －向阳极定向移动，

进入阳极区

D ．电解后，撤掉阴离子交换膜充分混合，Na 2SO 4溶液的浓度比电解前增大

解析：选C 。通电时，阴极H ＋得电子被还原，阳极OH －失电子被氧化，A 正确；由于H

＋在阴极上放电，阴极区[OH －]增大，OH －在阳极上放电，阳极区[H ＋]增大，B 正确；由于是

阴离子交换膜，所以Na ＋、H ＋不能通过，C 错误；从两电极反应看，该电解反应相当于电解

水，最终Na 2SO 4溶液浓度增大，D 正确。

12．某溶液中含有两种溶质NaCl 和H 2SO 4，它们的物质的量之比为3∶1。用石墨做电极电解该混合溶液时，根据电极产物，可明显分为三个阶段。下列叙述不正确的是( )

A ．阴极自始至终只放出H 2

B ．阳极先放出Cl 2，后放出O 2

C ．电解最后阶段为电解水

D ．溶液pH 不断增大，最后为7

解析：选D 。由题意知，n (H ＋)∶n (Cl －)＝2∶3，在阴极放电的是H ＋，在阳极放电的是

Cl －、OH －，Cl －先放电OH －后放电，因此反应开始在两极放电的是H ＋、Cl －

，相当于电解盐

酸。由H 2SO 4电离出的H ＋放完电后，在两极放电的是由水电离出的H ＋和剩余的Cl －，相当于

电解NaCl 溶液。Cl －放完电后，在两极放电的是由水电离出的H ＋和OH －，相当于电解水。

故A 、B 、C 均正确。溶液pH 的变化是不断增大，但最后溶质是NaOH 和Na 2SO 4，pH 不会为7。

13．电解84.75 mL 16%的NaOH 溶液(ρ＝1.18 g·cm －3)，用石墨做电极经过一段时间

后溶液浓度为19.5%, 这是因为( )

A ．溶质增加了3.5 g

B ．放出22.4 L H 2和11.2 L O 2

C ．NaOH 比水消耗少

D ．消耗18 g 水

解析：选D 。由电解规律知，电解NaOH 溶液的实质是水被电解，则A 、C 错误；由于没指明条件无法计算气体的体积，B 错误。

14．用石墨做电极电解3 mol·L －1 KCl 和0.5 mol·L －1Al 2(SO 4)3的等体积混合溶液时，

下列图像合理的是( )

解析：选A 。根据离子的放电顺序可知，在电解过程中，溶液中的阴离子有Cl －、OH －、

SO 2－4，在阳极Cl －先放电，生成氯气，然后是OH －放电生成氧气；在阴极是H ＋放电生成氢气。

2KCl ＋2H 2O=====通电2KOH ＋H 2↑＋Cl 2↑，Al 2(SO 4)3＋6KOH===2Al(OH)3↓＋3K 2SO 4，从两种溶液的

浓度看，电解生成的氢氧化钾刚好把溶液中的硫酸铝沉淀完全，因为生成的氯气有少部分会溶解在溶液中，所以pH 小于7。

15．某实验小组的同学采用如图所示装置来进行有关化学实验，请回答下列问题。

(1)若U 形管中盛有硫酸钠溶液，X 、Y 电极分别为石墨和铁棒，电解过程中出现的现象是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。 U 形管中加入的少量植物油作用是___________________________________________。

(2)电解一段时间后，某同学将电源反接，此时出现的现象是________________________________________________________________________。

有关的化学方程式为________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

解析：铁做阳极时，铁失电子发生氧化反应，生成亚铁离子：Fe －2e －===Fe 2＋，阴极发

生还原反应：2H ＋＋2e －===H 2↑。阳极生成的亚铁离子向阴极扩散，而阴极产生的氢氧根离

子向阳极扩散，二者在U 形管中间相遇结合成氢氧化亚铁白色沉淀。氢氧化亚铁极易被空气中的氧气氧化，故U 形管中加入少量植物油以隔绝空气。当反接电源时，为电解水，X 、Y 极分别生成氧气和氢气，氧气将氢氧化亚铁氧化为氢氧化铁。

答案：(1)X 极有气泡冒出，Y 极附近溶液渐变浅绿色，U 形管下部中间位置出现白色沉淀 隔绝空气(防止白色沉淀被氧化变质)

(2)X 、Y 两极都有气泡冒出，且白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色 2H 2O=====

通电2H 2↑＋O 2↑，

4Fe(OH)2＋O 2＋2H 2O===4Fe(OH)3

16．如图所示，溶液体积均为200 mL ，若电解5 min 时铜电极质量增加2.16 g ，溶液体积均不变，试回答：

(1)电源电极X 名称为________。

(2)pH 变化：B 池________，C 池________。(填“增大”、“减小”或“不变”)

(3)通电5 min 时，B 中共收集224 mL 气体(标准状况)，则通电前硫酸铜溶液的物质的量浓度为_____________________________________________________。

(4)写出A 池中发生反应的化学方程式：_______________________________________。 解析：(1)铜电极上析出银，是阴极，则X 电极为负极。

n (Ag)＝ 2.16 g 108 g·mol

－1＝0.02 mol 。 (2)B 池是用惰性电极电解CuSO 4溶液：2CuSO 4＋2H 2O=====通电2Cu ＋O 2↑＋2H 2SO 4，所以pH 减

小，C 池中银电极溶解，Ag －e －===Ag ＋，AgNO 3溶液浓度不变，pH 不变。

(3)B 池中阳极反应为4OH －－4e －===O 2↑＋2H 2O ，通电5 min 时转移电子0.02 mol ，由

电子守恒得n (O 2)＝0.02 mol 4

＝0.005 mol ，小于0.01 mol ，据此可知B 池中阴极上反应为Cu 2＋＋2e －===Cu,2H ＋＋2e －===H 2↑，则n (H 2)＝0.224 L 22.4 L·mol

－1－n (O 2)＝0.01 mol －0.005 mol ＝0.005 mol ，根据电子守恒列式2n (Cu 2＋)＋0.005×2 mol＝0.02 mol ，解得n (Cu 2＋)＝0.005

mol ，则[CuSO 4]＝0.005 mol 0.2 L

＝0.025 mol·L －1。 答案：(1)负极 (2)减小 不变

(3)0.025 mol·L －1

(4)2KCl ＋2H 2O=====通电2KOH ＋Cl 2↑＋H 2↑