化学鲁科版选修4同步课时分层作业3 电解的原理(含解析)

课时分层作业(三) 电解的原理(建议用时：45分钟)[基础达标练]1．下列叙述正确的是( )A ．电解池的阴极上发生失电子的氧化反应B ．用惰性电极电解Na 2SO 4溶液，阴、阳两极产物的物质的量之比为1∶2C ．用惰性电极电解饱和NaCl 溶液，若有1 mol 电子发生转移，则生成1 mol NaOHD ．酸溶液、碱溶液、盐溶液电解后，溶液的pH 都增大C [电解池的阳极上发生失电子的氧化反应，A 项错误；电解Na 2SO 4溶液，实际上是电解水，阴极产生H 2，阳极产生O 2，二者物质的量之比为2∶1，B 项错误；电解饱和NaCl 溶液：2NaCl ＋2H 2O=====电解2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑，每转移1 mol 电子，则生成1 mol NaOH ，C 项正确；电解H 2SO 4溶液、NaOH 溶液、Na 2SO 4溶液后，溶液的pH 分别会减小、增大、不变，D 项错误。

]2．用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积比为3∶1的CuSO 4溶液和NaCl 溶液的混合溶液，不可能发生的反应是( )【导学号：41722025】A ．2Cu 2＋＋2H 2O=====通电2Cu ＋4H ＋＋O 2↑B ．Cu 2＋＋2Cl －=====通电Cu ＋Cl 2↑C ．2Cl －＋2H 2O=====通电2OH －＋H 2↑＋Cl 2↑ D ．2H 2O=====通电2H 2↑＋O 2↑C [由n (CuSO 4)∶n (NaCl)＝3∶1得n (Cu 2＋)∶n (Cl －)＝3∶1，由于阴离子的放电顺序为Cl －＞OH －＞SO 2－4，阳离子的放电顺序为Cu 2＋＞H ＋＞Na ＋，故该电解过程分为三个阶段。

第一阶段，电解CuCl 2溶液：Cu 2＋＋2Cl －=====通电Cu ＋Cl 2↑；第二阶段，电解CuSO 4溶液：2Cu 2＋＋2H 2O=====通电2Cu ＋4H ＋＋O 2↑；第三阶段，电解H 2SO 4和Na 2SO 4溶液：2H 2O=====通电2H 2↑＋O 2↑。

]3．在100 mL H 2SO 4和CuSO 4的混合液中，用石墨作电极进行电解，两极上均收集到2.24 L 气体(标准状况下)，则原混合液中，Cu 2＋的物质的量浓度为 ( )A ．1 mol·L －1B ．2 mol·L －1C ．3 mol·L －1D ．4 mol·L －1A [分析电解H 2SO 4、CuSO 4的混合液时阴、阳两极的电极反应可知，两极产生的气体分别为H 2、O 2各0.1 mol ，O 2是由OH －失去0.4 mol 电子而得到，H 2是由H ＋得到0.2 mol电子而生成。

由电子得失守恒知，还有0.2 mol 电子是Cu 2＋得到的，故Cu 2＋的物质的量是0.1 mol ，则Cu 2＋的物质的量浓度为0.1 mol 100×10－3L＝1 mol·L －1。

] 4．用含有少量银和锌的粗铜作阳极，纯铜片作阴极，CuSO 4溶液作电解液，电解一段时间后，阳极减少的Cu 的质量为m g ，则( )A ．电解液质量增加m gB ．阴极质量增加a g ，a ＞mC ．阴极质量增加m gD ．阴极质量增加b g ，b ＜mB [阳极溶解的金属有Zn 、Cu ，阴极只析出Cu 。

因为阴、阳两极转移的电子数相等，故可判断阳极溶解的Cu 的质量(质量减少)比阴极析出的Cu 的质量(质量增加)小。

]5．用铂作电极电解某种溶液，通电一段时间后，溶液的pH 变小，并且在阳极得到0.56 L 气体，阴极得到 1.12 L 气体(两种气体均在相同条件下测定)。

由此可知溶液可能是 ( )A ．稀盐酸B ．KNO 3溶液C ．CuSO 4溶液D ．稀硫酸D [阳极与阴极产生的气体体积之比为0.56 L 1.12 L ＝12，相当于电解水，pH 变小说明电解了含氧酸的水溶液。

]6．如图为直流电源电解稀Na 2SO 4水溶液的装置，通电后在石墨电极a 和b 附近分别滴加几滴石蕊溶液。

下列实验现象中正确的是( )【导学号：41722026】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D [电解稀Na 2SO 4水溶液，其实质是电解水，b 极为阳极：4OH －－4e －===2H 2O ＋O 2↑，a 极为阴极：4H ＋＋4e －===2H 2↑。

a 极逸出氢气，b 极逸出氧气，二者都是无色无味的气体，且a 极氢气的体积是b 极氧气体积的2倍，A 、B 均错误；a 极H ＋得电子，使a 极附近c (OH－)增大，遇石蕊溶液变蓝色；b 极OH －放电，致使b 极附近c (H ＋)增大，遇石蕊试液变红色，C 错误。

]7．如图所示，a 、b 是石墨电极，通电一段时间后，b 极附近溶液显红色。

下列说法正确的是( )A ．X 极是电源负极，Y 极是电源正极B ．a 极上的电极反应是2Cl －－2e －===Cl 2↑ C ．电解过程中CuSO 4溶液的pH 逐渐增大D ．b 极上产生2.24 L(标准状况下)气体时，Pt 极上有6.4 g Cu 析出B [b 极附近溶液显红色，所以b 极上的电极反应为2H ＋＋2e －===H 2↑，a 极上的电极反应为2Cl －－2e －===Cl 2↑，则Y 为电源负极，X 为电源正极，Pt 为阳极，Cu 为阴极，a 为阳极，b 为阴极，A 项错误，B 项正确；2CuSO 4＋2H 2O=====通电2Cu ＋O 2↑＋2H 2SO 4，电解过程中CuSO 4溶液的pH 逐渐变小，C 项错误；Pt 极上发生氧化反应，不会有Cu 析出，D 项错误。

]8．如图所示，四支电极均为铂电极，供选择的四组电解质溶液如表：甲 乙要满足的条件是：①工作一段时间后，甲槽电解液pH 增大，而乙槽电解液pH 减小；②b 、c 两极放电离子的物质的量相等。

则：【导学号：41722027】(1)应选用的电解液是________组。

(2)甲槽的电解方程式为_____________________________________； 乙槽的电解方程式为______________________________________。

[解析] 根据电解规律，电解后电解液的pH 升高的有NaOH 溶液和NaCl 溶液；pH 降低的有CuSO 4溶液、AgNO 3溶液和H 2SO 4溶液；pH 基本不变的有CuCl 2溶液。

由条件①排除B 、C ，又因为甲、乙两槽是串联的，故b 为阳极、c 为阴极，A 、D 组电解液的电极反应式分别为A 组 b 极：4OH －－4e －===O 2↑＋2H 2O c 极：2Cu 2＋＋4e －===2CuD 组 b 极：2Cl －－2e －===Cl 2↑ c 极：2Ag ＋＋2e －===2Ag 由条件②排除A 。

[答案] (1)D(2)2NaCl ＋2H 2O=====通电2NaOH ＋Cl 2↑＋H 2↑ 4AgNO 3＋2H 2O=====通电4Ag ＋O 2↑＋4HNO 39．如图是两种溶液进行电解的装置。

电极A 是由金属M 制成的，M 的硝酸盐的化学式为M(NO 3)2，B 、C 、D 都是铂电极，P 、Q 是电池的两极，电路接通后，试回答下列问题：【导学号：41722028】0．5 mol/L M(NO 3)2 0.5 mol/L Na 2SO 4甲 乙(1)电极B 上有金属M 沉淀出来：电极反应式为______________，同时电极C 产生________，电极反应式为________________，电极D 产生________，电极反应式为________________。

(2)电池中P 是________极，Q 是________极。

(3)A 极上电极反应式为______________________________________。

[解析] 电极B 上有金属M 沉淀出来说明B 是阴极，A 是阳极，而乙池中电极C 是阳极，D 是阴极；对应的电极P 是正极，电极Q 是负极；乙中的电解质溶液为硫酸钠溶液，所以在C 电极上有氧气产生，D 电极上有氢气产生。

[答案] (1)M 2＋＋2e －===M 氧气 4OH －－4e －===2H 2O ＋O 2↑ 氢气 2H ＋＋2e－===H 2↑(2)正 负 (3)M －2e －===M 2＋[能力提升练]10．某实验小组模拟“人工树叶”的电化学实验装置如图所示，该装置能将H 2O 和CO 2转化为O 2和某种燃料(C 3H 8O)。

下列说法正确的是( )A ．该装置将化学能转化为光能和电能B ．该装置工作时，H ＋从b 极区向a 极区迁移 C ．每生成1 mol O 2，有44 g CO 2被还原D ．a 电极上的电极反应式为3CO 2＋18H ＋－18e －===C 3H 8O ＋5H 2OB [由装置图可知，该装置为电解池，A 项错误；b 电极连接电源的正极，作阳极，在电解池中H ＋向a 极(阴极)区移动，B 项正确；b 电极上发生的是H 2O→O 2的氧化反应，每生成1 mol O 2转移4 mol 电子，a 电极上发生反应CO 2→C 3H 8O ，C 3H 8O 中碳元素的化合价是－2，每消耗3 mol CO 2转移18 mol 电子，故生成1 mol O 2消耗23mol CO 2，C 项错误；a 电极上发生还原反应3CO 2＋18H ＋＋18e －===C 3H 8O ＋5H 2O ，D 项错误。

]11．如图所示，用Pt 作电极，电解100 mL 0.4 mol·L－1的NaCl 溶液和100 mL 0.1 mol·L－1的稀硫酸，标准状况下产生0.224 L Cl 2时停止电解，取出电极，将两烧杯中的溶液混合并冷却至室温，所得溶液的pH 为(设气体产物全部逸出，混合溶液的总体积为200 mL)( )A ．5B ．6C ．7D ．13C [在NaCl 溶液中，电解前NaCl 溶液中含0.04 mol Cl －，电解后，当阳极上产生0.224 L(0.01 mol)Cl 2(消耗0.02 mol Cl －)时，在阴极上恰好有0.02 mol H ＋被还原，则最终NaCl 溶液中还有0.02 mol Cl －、0.02 mol OH －；电解稀硫酸实际上是电解水，溶液中硫酸的物质的量不变，则n (H ＋)＝0.1 mL×0.1 mol·L －1×2＝0.02 mol 。