课时作业3：4.3.1 电解原理

第三节电解池
第1课时电解原理
40分钟课时作业
[基础过关]
一、电解池的电极名称的判断
1．关于原电池、电解池的电极名称，下列说法错误的是()
A．原电池中失去电子的一极为负极
B．电解池中与直流电源负极相连的一极为阴极
C．原电池中相对活泼的一极为正极
D．电解池中发生氧化反应的一极为阳极
答案 C
解析根据两池的结构与反应原理可确定，原电池中相对活泼的一极为负极。

2．电解池中，阳极的电极材料一定()
A．发生氧化反应B．与电源正极相连
C．是铂电极D．得电子
答案 B
解析阳极材料若为活泼金属将直接发生氧化反应；若为惰性电极，则最易失电子的阴离子发生氧化反应。

3．若某装置发生如下反应：Cu＋2H＋===Cu2＋＋H2↑，关于该装置的有关说法正确的是() A．该装置一定为原电池
B．该装置为电解池
C．若为原电池，Cu为正极
D．电解质溶液可能是硝酸溶液
答案 B
解析已知反应为非自发的氧化还原反应，故该装置应为电解池，而非原电池，但电解质不能为HNO3，否则得电子的为NO－3，而非H＋得电子放出H2。

二、电极反应式、电解方程式的书写
4．有关甲、乙、丙、丁四个图示的叙述正确的是()
A ．甲中负极反应式为2H ＋
＋2e －
===H 2↑ B ．乙中阳极反应式为Ag ＋
＋e －
===Ag C ．丙中H ＋
向碳棒方向移动
D ．丁中电解开始时阳极产生黄绿色气体 答案 C
解析 由图知，甲、丙为原电池，甲中Zn 为负极，负极反应式为Zn －2e －
===Zn 2＋
，A 错；丙中Fe 为负极，C 为正极，H ＋
向正极移动，C 正确；乙、丁为电解池，乙中Ag 作阳极，本身失电子，B 错；D 中放电顺序：I －
>Cl －
，开始产生I 2，D 错。

5．下面列出了电解不同物质的电极反应式，其中错误的是( ) A ．电解饱和食盐水 阴极：Na ＋
＋e －===Na B ．电解CuSO 4溶液 阴极：Cu 2＋
＋2e －
===Cu C ．电解熔融NaCl 阴极：Na ＋
＋e －===Na
D ．电解NaOH 溶液 阳极：4OH －
－4e －
===2H 2O ＋O 2↑ 答案 A
解析 本题考查了电极反应式的书写和电极产物的判断。

A 中电解饱和食盐水时，阴极应是H 2O 电离出的H ＋
得电子放出H 2。

6．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=====电解
2Cu ＋4H ＋
＋O 2↑ ②Cu 2＋
＋2Cl －
=====电解
Cu ＋Cl 2↑ ③2Cl －
＋2H ＋
=====电解
H 2↑＋Cl 2↑ ④2H 2O=====电解
2H 2↑＋O 2↑
A ．①②③
B ．①②④
C ．②③④
D ．②④ 答案 D
解析 由n (CuSO 4)∶n (NaCl)＝1∶3得n (Cu 2＋
)∶n (Cl －
)＝1∶3，根据放电顺序，阴离子：Cl
－
>OH －>SO 2－4，阳离子：Cu 2
＋>H ＋>Na ＋
，知该电解过程分为3个阶段：
第一阶段：电解CuCl 2溶液：Cu 2＋＋2Cl －
=====电解
Cu ＋Cl 2↑；
第二阶段：电解NaCl 溶液：阴极：2H ＋
＋2e －
===H 2↑，阳极：2Cl －
－2e －
===Cl 2↑，两式相加得到总反应式2Cl －
＋2H ＋
=====电解
H 2↑＋Cl 2↑，忽略了H ＋
来自于水，书写总反应式时不能将两式简单相加，而应将H ＋
改写成H 2O 而生成OH －
，即2Cl －
＋2H 2O=====电解
2OH －
＋H 2↑＋Cl 2↑； 第三阶段：电解H 2O ：2H 2O=====电解
2H 2↑＋O 2↑。

三、酸、碱、盐溶液的电解规律
7．用惰性电极电解某溶液时，发现两极只有H 2和O 2生成，则电解一段时间后，下列有关该溶液(与电解前同温度)的说法中正确的有( ) ①该溶液的pH 可能增大；②该溶液的pH 可能减小； ③该溶液的pH 可能不变；④该溶液的浓度可能增大； ⑤该溶液的浓度可能不变；⑥该溶液的浓度可能减小 A ．①②③
B ．①②③④
C ．①②③④⑤
D ．全部
答案 C
解析 用惰性电极电解时两极只有H 2和O 2，则实质上电解的是水，电解质不参与反应。

该电解质有3种可能，如电解H 2SO 4溶液时，水被电解，H 2SO 4浓度变大，pH 减小；电解NaOH 溶液时，水被电解，NaOH 浓度变大，pH 增大；电解Na 2SO 4溶液时，水被电解，Na 2SO 4浓度变大，pH 不变，但若NaOH 溶液、Na 2SO 4溶液是饱和溶液则浓度不变，故①、②、③、④、⑤正确，⑥不可能。

8.
Cu 2O 是一种半导体材料，基于绿色化学理论设计的制取Cu 2O 的电解池示意图如右，电解总反应为2Cu ＋H 2O=====电解
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 Cu 2O 生成 答案 A
解析 由电解总反应式可知，Cu 参加了反应，所以Cu 作电解池的阳极，发生氧化反应，B 选项错误；石墨作阴极，电极反应为2H ＋
＋2e －
===H 2↑，A 选项正确；阳极与电源的正极相
连，C选项错误；阳极反应为2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O，当有0.1 mol电子转移时，有0.05 mol Cu2O生成，D选项错误。

9．下图中X、Y分别是直流电源的两极，通电后发现a电极质量增加，b电极处有无色无味气体放出。

符合这一情况的是表中的()
a b X 溶液
A 锌石墨负极CuSO4
B 石墨石墨负极NaOH
C 银铁正极AgNO3
D 铜石墨负极CuCl2
答案 A
解析由a电极质量增加，知溶液中阳离子在a电极析出，则a为阴极，X为负极；因B中a电极不析出金属，C中X为正极可否定，又由b电极有无色无味气体放出，否定D。

[能力提升]
10．从H＋、Cu2＋、Na＋、SO2－4、Cl－五种离子中选择并恰当地组成电解质，按下列要求进行电解：
(1)以石墨为电极，使电解质质量减少，水质量不变，进行电解，则可采用的电解质是____________。

(2)以石墨为电极，使电解质质量不变，水质量减少，进行电解，则可采用的电解质是__________。

(3)以石墨为阳极，铁棒为阴极，使电解质和水的质量都减少，进行电解，则可采用的电解质是____________。

(4)以石墨为电极进行电解，若阴极析出金属，阳极放出O2时，电解质的化学式可能是____________。

(5)以石墨为电极进行电解，两极分别放出气体，且体积比为1∶1时，电解质的化学式可能是__________。

答案(1)HCl、CuCl2(2)H2SO4、Na2SO4、NaHSO4
(3)CuSO4、NaCl(4)CuSO4(5)HCl、NaCl
11．如下图所示，当线路接通时，发现M(用石蕊溶液浸润过的滤纸)a端显蓝色，b端显红色，且知甲中电极材料是锌、银，乙中电极材料是铂、铜，且乙中两极不发生变化。

回答下列问题：
(1)装置名称：甲是__________，乙是____________。

(2)电极名称及电极材料：
A__________，__________；B__________，__________；C__________，__________；D__________，__________。

答案(1)原电池电解池
(2)负极Zn正极Ag阳极Pt阴极Cu
解析甲中可自发的发生氧化还原反应，而乙不能，因此甲为原电池，乙为电解池。

a端显蓝色，说明H＋反应余OH－，则a为电解池阴极。

则A为原电池负极，B为正极，C为阳极，D为阴极。

乙中两极不发生变化，则阳极为Pt，阴极为Cu。

12．下图是一个电化学过程的示意图。

已知甲池的总反应式为2CH3OH＋3O2＋2K2CO3＋6H2O。

4KOH放电
充电
(1)请回答图中甲、乙两池的名称：
甲池是__________装置，乙池是__________装置。

(2)请回答下列电极的名称：
通入CH3OH的电极名称是__________，B(石墨)电极的名称是____________。

(3)写出电极反应式：通入O2的电极反应式是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

A(Fe)电极的电极反应式为________________________________________________________________________。

(4)乙池中反应的化学方程式为________________________________________________________________________。

答案(1)原电池电解池(2)负极阳极
(3)O2＋4e－＋2H2O===4OH－4Ag＋＋4e－===4Ag
(4)4AgNO 3＋2H 2O=====电解
4Ag ＋O 2↑＋4HNO 3
解析 根据题意，甲池是一个燃料电池，则乙池为电解池，在甲池中CH 3OH 发生氧化反应，为原电池的负极，O 2发生还原反应，为原电池的正极，A 与CH 3OH 极相连，为电解池的阴极，B 为阳极，电极反应式为
甲池：负极：2CH 3OH －12e －
＋16OH －
===2CO 2－
3＋12H 2O 正极：3O 2＋12e －
＋6H 2O===12OH －
乙池：阳极：4OH －
－4e －
===2H 2O ＋O 2↑ 阴极：4Ag ＋
＋4e －===4Ag
总反应：4AgNO 3＋2H 2O=====电解
4Ag ＋O 2↑＋4HNO 3
13．下图中电极a 、b 分别为Ag 电极和Pt 电极，电极c 、d 都是石墨电极。

通电一段时间后，在c 、d 两极上共收集到 336 mL (标准状态)气体。

回答下列问题：
(1)直流电源中，M 为__________极。

(2)Pt 电极上生成的物质是______，其质量为______g 。

(3)电源输出的电子，其物质的量与电极b 、c 、d 分别生成的物质的物质的量之比为2∶______∶______∶________________________________________________________________________。

(4)AgNO 3溶液的浓度________(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，AgNO 3溶液的pH______，硫酸的浓度
____________，硫酸的pH________。

(5)若硫酸的质量分数由5.00%变为5.02%，则原有5.00%的硫酸________g 。

答案 (1)正 (2)Ag 2.16 (3)2 12 1
(4)不变 不变 增大 减小 (5)45.18
解析 (1)电解 5.00%的稀硫酸，实际上是电解其中的水。

因此在该电解池中发生反应：2H 2O=====电解
2H 2↑＋O 2↑，V (H 2)∶V (O 2)＝2∶1。

据此可确定d 极为阴极，则电源的N 极为负极，M 极为正极。

(2)在 336 mL 气体中，V (H 2)＝2
3×336 mL ＝224 mL ，为0.01 mol ；V (O 2)
＝1
3×336 mL ＝112 mL ，为0.005 mol 。

说明电路上有0.02 mol 电子移动，因此在b 极(Pt 、阴极)产生Ag ：0.02 mol ×108 g·mol －
1＝2.16 g ，即0.02 mol 的Ag 。

(3)n (e －
)∶n (Ag)∶n (O 2)∶n (H 2)
＝0.02∶0.02∶0.005∶0.01＝2∶2∶1
2∶1。

(4)由Ag(阳)电极、Pt(阴)电极和AgNO 3溶液组成
的电镀池，在通电一定时间后，在Pt 电极上放电所消耗溶液中Ag ＋
的物质的量等于Ag 电极被氧化给溶液补充的Ag ＋
的物质的量，因此AgNO 3溶液的浓度不变，溶液的pH 也不变。

电解5.00%的硫酸溶液，由于其中的水发生电解，因此硫酸浓度增大，由于H ＋
的浓度增大，故溶液的pH 减小。

(5)设原5.00%的硫酸为x g ，电解时消耗水0.01 mol ×18 g·mol －
1＝0.18 g ，则：5.00%x ＝5.02%(x －0.18)，解得x ＝45.18 g 。

[拓展探究]
14．高氯酸铵(AP)受高温和猛烈撞击能引起爆炸，可用作火箭推进剂。

目前制备高氯酸铵的流程如下：
⎦
⎥⎤
Cl 2
NaOH 溶液―
→混合物A ――→水蒸气HClO ――→电解HClO 3――→电解HClO 4――→NH 3·H 2O NH 4ClO 4 (1)写出Cl 2和NaOH 溶液反应的离子方程式：
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(2)将HClO 3加入到电解槽中，电解产生H 2和O 3，产生H 2的电极名称为______，写出产生O 3
的
电
极
反
应
式
：
________________________________________________________________________。

(3)O 3与ClO －
3反应生成ClO －
4，O 3与ClO －
3反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为__________。

答案 (1)Cl 2＋2OH －
===Cl －
＋ClO －
＋H 2O (2)阴极 6OH －
－6e －===O 3↑＋3H 2O (3)1∶3
解析 从化合价的变化情况分析，H 2是还原产物，因此必在电解池的阴极产生，O 3是氧化产物，在阳极产生，阳极上阴离子放电，只有溶液中的OH －
放电，由此可写出电极反应式。

O 3与ClO －
3反应生成ClO －
4时，氧化产物已明确，在酸性条件下O 3的还原产物必为H 2O ，故根据得失电子守恒可得两者物质的量之比。