高中化学 4.3.1 电解原理课时作业 新人教版选修4-新人教版高二选修4化学试题

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．下图为电解饱和食盐水的简易装置，下列有关说法正确的是( )
A．电解一段时间后，往蛋壳中的溶液中滴加几滴酚酞，呈红色
B．蛋壳表面缠绕的铁丝发生氧化反应
C．铁丝表面生成的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
D．蛋壳可阻止生成的氯气与氢气、氢氧化钠溶液接触
1．解析：由题图可知，蛋壳表面的铁丝为阴极，发生反应：2H＋＋2e－===H2↑，石墨棒为阳极，发生反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，故往蛋壳中滴加酚酞，溶液不会变红。

铁丝为阴极，受到保护，附近H＋发生还原反应，故选D。

答案：D
2．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( )
A．KCl B．NaOH
C．Na2SO4D．H2SO4
2．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。

答案：B
3．根据金属活动性顺序表，Cu不能发生：Cu＋2H2O===Cu(OH)2＋H2↑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( )
A B C D 阳极 石墨棒 Cu Cu Cu 阴极 石墨棒 石墨棒 Fe Pt 电解质 溶液
CuSO 4 溶液
Na 2SO 4 溶液
H 2SO 4 溶液
CuSO 4 溶液
3. 解析：分析所给的化学方程式可知Cu 为阳极：Cu －2e －
===Cu 2＋
；2H 2O ＋2e －
===H 2↑＋2OH －
为阴极反应；C 项电解质溶液H 2SO 4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Na 2SO 4溶液起增强导电性作用，可以发生电
解反应Cu ＋2H 2O=====电解
Cu(OH)2＋H 2↑。

答案：B
4．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( )
选项
电源
X 极
实验前U 形管中液体 通电后现象及结论
A
正极
Na 2SO 4溶液
U 形管两端滴入酚酞试液后，a 管中呈
红色
B
正极
AgNO 3溶液
b 管中电极反应式是4OH －
－4e －
===2H 2O
＋O 2↑
C
负极
KCl 和CuCl 2混合溶液
相同条件下，a 、b 两管中产生的气体总
体积可能相等
D
负极
Fe(OH)3胶体和导电液
b 管中液体颜色加深
4. 解析：X 为正极，电解Na 2SO 4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AgNO 3溶液时，b 管中电极为阴极，电极反应式为Ag ＋
＋e －
===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。

答案：C
5．在100 mL H 2SO 4和CuSO 4的混合液中，用石墨作电极电解，两极上均收集到2.24 L 气体(标准状况)，则原混合液中Cu 2＋物质的量浓度为( )
A ．1 mol·L －1
B ．2 mol·L －1
C ．3 mol·L －1
D ．4 mol·L －1
5．解析：电解开始时，只有Cu 和O 2生成。

当CuSO 4溶液电解完全时，实质为电解H 2SO 4
溶液，由电解过程可知，实质为电解水，生成H 2和O 2。

在生成这两种气体时，H 2和O 2的体积比为21。

由电极反应式：4OH －
－4e －
===2H 2O ＋O 2↑，Cu 2＋
＋2e －
===Cu,2H ＋
＋2e －
===H 2↑，知Cu 2＋
得电子数和H ＋
得电子数之和等于OH －
失电子数，应有如下关系：
2.24 L 22.4 L·mol －1×4＝ 2.24 L 22.4 L·mol
－1×2＋2n (Cu
2＋
) 解得：n (Cu 2＋)＝0.1 mol ，c (Cu 2＋)＝0.1 mol 0.1 L ＝1 mol·L －1。

答案：A 6.
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，内圆为白色，外圆呈浅红色。

则下列说法错误的是( )
A ．b 电极是阴极
B ．a 电极与电源的正极相连接
C ．电解过程中，水是氧化剂
D ．b 电极附近溶液的pH 变小
6．解析：电解饱和NaCl 溶液，阳极生成Cl 2，Cl 2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，H 2O 得电子，为氧化剂，C 正确；b 电极附近有OH －
生成，pH 增大，D 错。

答案：D 7.
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，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
D ．a 点是负极，b 点是正极
7．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。

答案：D
8．Cu 2O 是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu 2O 的电解池示意图如下，
电解总反应为：2Cu ＋H 2O=====通电
Cu 2O ＋H 2↑。

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电子转移时，有0.1 mol Cu2O生成
8．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。

答案：A
9．用石墨电极电解1 L含硝酸铜和氯化钠各0.1 mol的混合溶液，当阳极上生成2.24 L(标准状况)气体时，假设溶液的体积不变，下列说法正确的是( )
A．电解过程中溶液中有蓝色沉淀生成
B．阴极也产生2.24 L(标准状况)气体
C．阴极增重6.4 g
D．所得溶液的pH大于7
9．解析：含硝酸铜和氯化钠各0.1 mol的混合溶液中，各离子的物质的量分别为Cu2＋ 0.1 mol, Na＋ 0.1 mol、Cl－ 0.1 mol、NO－3 0.2 mol。

阳极Cl－先放电：2Cl－－2e－===Cl2↑，由于Cl－仅0.1 mol，故电子转移了0.1 mol，标准状况下放出Cl2 0.05 mol，即1.12 L。

根据题意知，阳极生成2.24 L(标准状况)气体，故OH－继续放电：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，放出O2的体积为2.24 L－1.12 L＝1.12 L，此时电子转移了0.2 mol，消耗OH－ 0.2 mol，即在电解过程中共转移0.3 mol电子。

阴极上发生还原反应：Cu2＋＋2e－===Cu，A项错误；因溶液中含Cu2＋0.1 mol，故阴极析出铜6.4 g，C项正确；此时消耗了0.2 mol电子，还有0.1 mol 电子由H＋消耗：2H＋＋2e－===H2↑，故标准状况下放出H2 0.05 mol，即1.12 L，B项错误；需H＋ 0.1 mol，故消耗OH－的物质的量大于H＋的，所得溶液的pH小于7，D项错误。

答案：C
10．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．Cu极附近OH－浓度增大
B．Cu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
10．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2H＋＋2e－===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2Cl－－2e－===Cl2↑，当有4 mol电子转移时，Pt极上有2 mol Cl2生成，D错误。

答案：A
11．如下图所示装置中，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( )
A．X是正极，Y是负极
B．X是负极，Y是正极
C．CuSO4溶液的pH逐渐变小
D．NaCl溶液的pH逐渐变大
11．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。

答案：B
12．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)，装置如下图所示，下列说法不正确的是( )
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 mol
D．一段时间后，甲中溶液的pH增大
12．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2H＋＋2e－===H2↑(正极)，Fe－2e－===Fe2＋(负极)；乙中Cu2＋＋2e－===Cu(阴极)，2Cl－－2e－===Cl2↑(阳极)，综上，B错误。

答案：B
二、非选择题(52分)
13．(16分)如图所示，A、B、C三个装置中的烧杯分别盛有足量的CuCl2溶液。

(1)A、B、C三个装置中属于原电池的是________(填标号，下同)，属于电解池的是________。

(2)A池中Zn是____极，发生______反应(填“氧化”或“还原”，下同)，电极反应式为________；Cu是________极，发生________反应，电极反应式为______________________，A中总反应的化学方程式为________________________。

(3)B 池中C 是____极，发生__________反应，电极反应为________；Pt 是____极，发生__________反应，电极反应为________。

B 池中总反应的化学方程式为________________________________。

(4)C 池中Zn 是____极，发生__________反应，电极反应为________________；Cu 是____极，发生________反应，电极反应为__________________。

反应过程中，溶液浓度________(填“变大”“变小”或“不变”)。

13．解析：判断装置是原电池还是电解池，关键是看它有没有外接直流电源，有则为电解池，无则为原电池。

由此可知A 为原电池，B 和C 为电解池，且C 较为特殊，实际为电镀铜的装置。

原电池中电极分为正极、负极，相对活泼的金属作负极失去电子发生氧化反应，相对较不活泼的金属作正极。

所以A 中Zn 作负极失去电子被氧化，发生反应为Zn －2e －
===Zn 2＋
；Cu 为正极，电解液中阳离子在正极上得电子被还原，发生反应为Cu 2＋
＋2e －
===Cu 。

A 池中总反应为上述两个半反应的和，即Zn ＋Cu 2＋
===Cu ＋Zn 2＋。

电解池中规定与直流电源负极相连的电极为阴极，与直流电源正极相连的电极为阳极。

在外电场的作用下，溶液中的H ＋
和Cu 2＋均移向阴极C 棒，但因盐溶液中阳离子得电子能力Cu 2＋
>H ＋
，因而发生还原反应Cu 2＋
＋2e －
===Cu 。

同时溶液中失电子能力较强的Cl －
在阳极Pt
表面被氧化，电极反应为2Cl －
－2e －
===Cl 2↑。

总反应方程式为CuCl 2=====电解
Cu ＋Cl 2↑。

装置C 中阳极为活性电极Cu ，当阳极不是惰性电极时，电极本身会被强迫失电子而发生氧化反应Cu －2e －
===Cu 2＋
，生成离子进入溶液，此时溶液中阴离子不能失电子。

而阴极上发生还原反应Cu 2＋
＋2e －
===Cu ，两极反应速率相等，溶液中其他离子不发生反应，因而溶液浓度保持不变。

答案：(1)A BC
(2)负 氧化 Zn －2e －
===Zn 2＋
正 还原 Cu 2＋
＋2e －
===Cu Zn ＋Cu 2＋
===Cu ＋Zn 2＋
(3)阴 还原 Cu 2＋
＋2e －
===Cu 阳 氧化 2Cl －
－2e －
===Cl 2↑ CuCl 2=====电解
Cu ＋Cl 2↑ (4)阴 还原 Cu 2＋
＋2e －
===Cu 阳 氧化 Cu －2e －
===Cu 2＋
不变
14.(10分)25 ℃时，用石墨电极电解2.0 L 0.5 mol·L －1
CuSO 4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”)。

14．解析：(1)n (CuSO 4)＝2.0 L×0.5 mol·L －1
＝1.0 mol ，而在阴极析出的Cu 的物质的量为 6.4 g 64 g·mol －1＝0.1 mol ，故CuSO 4未完全电解，阳极发生氧化反应，电极反应为4OH
－
－4e －
===2H 2O ＋O 2↑。

(2)总反应：
2CuSO 4 ＋ 2H 2O=====电解
2Cu ＋ O 2↑ ＋ 2H 2SO 4 2 2 2 1 2 0.1 mol 0.1 mol 0.1 mol 0.05 mol 0.1 mol 所以电解后c (H ＋)＝0.1 mol×22.0 L ＝0.1 mol·L －1。

故pH ＝－lg0.1＝1。

(3)电解后生成的0.1 mol Cu 和0.05 mol O 2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Cu －2e －
===Cu 2＋
，阴极反应为Cu 2＋
＋2e －
===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 g ＋6.4 g ＝12.8 g ，而电解液的pH 不变。

答案：(1)阳 4OH －
－4e －
===2H 2O ＋O 2↑ (2)1 (3)0.1 CuO (4)12.8 不变
15．(12分)下图所示装置为相互串联的甲、乙两电解池。

试回答下列问题：
(1)甲池若为用电解原理精炼铜的装置，A 是________极，材料是________，电极反应为
____________________；B是________极，材料是________，主要电极反应为________________；电解质溶液为________。

(2)乙池中若滴入少量酚酞溶液，电解一段时间后Fe极附近呈________色。

(3)若甲池中阴极增重12.8 g，则乙池中阳极放出的气体在标准状况下的体积为________。

若此时乙池剩余液体为400 mL，则电解后得到碱液的物质的量浓度为________，pH为________。

15．解析：(1)甲为电解精炼铜的装置，A是阴极，材料为纯铜，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu；B是阳极，材料是粗铜，主要电极反应为Cu－2e－===Cu2＋，电解质溶液为CuSO4溶液或CuCl2溶液。

(2)乙池为电解NaCl溶液的装置，其中铁作阴极，H＋放电，相当于生成了OH－，使酚酞溶液变红色。

(3)若甲池阴极增重12.8 g，即生成了0.2 mol纯铜，转移了0.4 mol电子，根据串联电路中转移电子数相等，由乙池中阳极上发生反应2Cl－－2e－===Cl2↑知，产生0.2 mol Cl2，标准状况下的体积为4.48 L；由阴极上的电极反应2H＋＋2e－===H2↑知，溶液中剩余0.4 mol OH－，若乙池中剩余液体为400 mL，则电解后得到OH－的物质的量浓度为1.0 mol/L，pH为14。

答案：(1)阴纯铜Cu2＋＋2e－===Cu 阳粗铜
Cu－2e－===Cu2＋CuSO4溶液(其他合理答案也可)
(2)红(3)4.48 L 1.0 mol/L 14
16．(14分)(1)根据下图回答下列问题：
①打开K2，闭合K1。

A极可观察到的现象是________；B极的电极反应为_______________________________。

②打开K1，闭合K2。

A极可观察到的现象是________；B极的电极反应为_____________________________________。

(2)根据下图回答下列问题：
.
专业.
③将较纯净的CuSO 4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______________________________________________。

④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)。

16．解析：(1)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Cu 2＋＋2e －===Cu 。

②此时为电解池，A 极为阴极，电极反应为Cu 2＋＋2e －
===Cu ，故A 极上镀上了一层红色的铜，B 极为阳极，电极反应为Cu －2e －===Cu 2＋。

(2)③此时为惰性电极电解CuSO 4溶液，石墨电极上的电极反应为4OH －－4e －===2H 2O ＋
O 2↑，总反应的离子方程式为2Cu 2＋＋2H 2O=====电解
2Cu ＋O 2↑＋4H ＋。

④V (O 2)＝a g 64 g/mol ×12×22.4 L/mol＝22.4a 128 L ＝7a 40
L 。

答案：(1)①锌不断溶解 Cu 2＋＋2e －
===Cu
②A 极上镀上了一层红色的铜 Cu －2e －===Cu 2＋
(2)③4OH －－4e －===2H 2O ＋O 2↑
2Cu 2＋＋2H 2O=====电解2Cu ＋O 2↑＋4H ＋ ④7a 40。