人教版化学选修4课时跟踪检测(十八)电解原理

课时跟踪检测（二十一）电解原理1．下列装置能构成电解池的是()
解析：选D电解池是将电能转化为化学能的装置，必须有外接电源，同时闭合电路，A装置没有形成闭合电路，B和C没有外接电源，D的装置满足电解池的结构，故答案为D。

2．用铂电极电解下列溶液时，阴极和阳极上的主要产物分别为H2和O2的是() A．稀HCl溶液B．稀Na2SO4溶液
C．CuCl2溶液D．酸性AgNO3溶液
解析：选B A项，电解稀HCl溶液，阴极产物为H2，阳极产物为Cl2，错误；B项，电解Na2SO4溶液，实际上是电解水，阴极产物为H2，阳极产物为O2，正确；C项，电解CuCl2溶液，阴极产物为Cu，阳极产物为Cl2，错误；D项，电解酸性AgNO3溶液，阴极产物为Ag，阳极产物为O2和HNO3，错误。

3．电解某溶液时，某一电极上有一种刺激性气味的气体产生，下列有关此电解反应的说法不正确的是()
A．产生这种气体的电极一定是阳极
B．若另一极上也有气体产生一定是氢气
C．产生刺激性气味的气体的电极反应是氧化反应
D．不能判断是哪一极
解析：选D阴极只可能产生氢气这一种气体，所以产生刺激性气味气体的电极一定是阳极，此气体是氧化反应产物。

4.利用如图装置电解硫酸铜溶液，下列说法正确的是()
A．b电极上发生氧化反应
B．该装置能将化学能转变成电能
C．电解质溶液中Cu2＋从b电极向a电极迁移
D．若a为铜，则a的电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋
解析：选D b与电源负极相连，b为阴极，阴极上发生还原反应，A项错误；该装置是电解池，将电能转化为化学能，B项错误；电解池中，阳离子(Cu2＋)向阴极(b极)移动，C项错误；a为阳极，若a为Cu，属于活性电极，则阳极反应为Cu－2e－===Cu2＋，D项正确。

5．用阳极X和阴极Y电解Z的水溶液，电解一段时间后，再加入W，能使溶液恢复到电解前的状态，则下列符合题意的一组是()
解析：选C A项，阳极为惰性电极，在阳极是Cl－放电，2Cl－－2e－===Cl2↑，在阴极是H＋放电，2H＋＋2e－===H2↑，通入HCl(g)能使溶液恢复到原状态，A项不符合题意；B项，阳极为惰性电极，在阳极是OH－放电，4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，在阴极是Cu2＋放电，2Cu2＋＋4e－===2Cu，加入CuO(s)能使溶液恢复到原状态，B项不符合题意，C项，两电极均为惰性电极，在阴极是H＋放电，在阳极是OH－放电，其实质是电解水，加适量水可使溶液恢复到原状态，C项符合题意；D项，Ag作阳极，为活性电极，电极反应为Ag ＋e－===Ag＋，阴极反应为Ag＋－e－===Ag，AgNO3溶液浓度不变。

6．在pH＝a的某电解质溶液中，插入两支惰性电极通直流电一段时间后，溶液的pH>a，则该电解质可能是()
A．NaOH B．H2SO4
C．AgNO3D．Na2SO4
解析：选A电解NaOH溶液相当于电解水，NaOH溶液浓度增大，使溶液的pH升高，A项正确；电解H2SO4溶液和电解Na2SO4溶液相似，都使溶液浓度增大，所以溶液的pH分别减小、不变，B、D两项均不正确；电解AgNO3溶液生成HNO3，溶液的pH减小，C项不正确。

7.在下图所示的装置中，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 极极板处有无色无臭气体放出，符合这一情况的是( ) 选项
a 极板
b 极板 x 电极 z 溶液 A
锌 石墨 负极 CuSO 4 B
石墨 石墨 负极 NaOH C
银 铁 正极 AgNO 3 D
铜 石墨 负极 CuCl 2
解析：选A 本题突破口是“a 极极板质量增加”，据此判断a 极一定是阴极，则b 极一定是阳极。

A 是惰性阳极电解CuSO 4，符合题意；B 的实质是电解水，两极都产生气体，不符合题意；C 的阳极是铁，是活性电极，不符合题意；D 的阳极生成氯气，是有刺激性气味的气体，不符合题意。

8．按图甲装置进行实验，若图乙中横坐标X 表示通过电极的电子的物质的量，下列叙述正确的是( )
A ．F 表示反应生成Cu 的物质的量
B ．F 表示反应生成H 2SO 4的物质的量
C ．E 表示反应生成O 2的物质的量
D ．
E 表示反应消耗H 2O 的物质的量
解析：选D 由甲图可得Cu 为阴极，C 为阳极，电解质溶液为CuSO 4溶液，电解总反应为2CuSO 4＋2H 2O=====电解
2Cu ＋2H 2SO 4＋O 2↑，各物质及电子转移关系为：2H 2O ～2Cu ～2H 2SO 4～O 2～4e －，再根据乙图，所以E 可以表示H 2O 、Cu 和H 2SO 4的物质的量，F 表示O 2的物质的量。

9．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：
(1)电极B 上金属M 沉淀出来：电极反应为__________________________，同时电极C 产生________，电极反应为______________________，电极D 产生________，电极反应为____________________________。

(2)电池中P 是________极，Q 是________极。

(3)A 极上电极反应为_________________________________。

解析：电极B 上金属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；而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 电极上有氧气产生。

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＋
10．下图是一套电解装置，两U 形管中均盛有50.0 mL 电解质溶液，a 、b 、c 、d 为Pt 电极，通电一段时间后，d 电极上析出金属Ag 2.16 g ，没有气体产生，同时在b 、c 两极收集到标准状况下相同体积的气体。

请回答：
(1)c 为________极，写出c 电极上的电极反应式：________________________，c 极收集到的气体体积在标准状况下为____________L 。

(2)b 为______极，写出b 电极上的电极反应式：开始时是____________，后来________________________________________________________________________。

(3)原CuCl 2溶液中溶质的物质的量浓度为________mol·L －
1。

解析：(1)连接电源负极的电极作阴极，连接电源正极的电极作阳极，则c 作阳极，阴离子在阳极失电子，放电能力OH －>NO －3，
则OH －先失电子，反应式为4OH －－4e －===2H 2O ＋O 2↑或2H 2O －4e －===4H ＋＋O 2↑，d 极作阴极，其反应式为Ag ＋＋e －===Ag ，析出金属
2.16 g 银单质，整个电路转移电子0.02 mol ，故产生氧气14×0.02 mol ＝0.005 mol ，其在标准
状况下的体积V (O 2)＝0.005 mol ×22.4 L·mol －1＝0.112 L 。

(2)b 作阴极，阳离子在阴极上放电，Cu 2＋先得电子，其反应式：Cu 2＋＋2e －===Cu ，根据题目信息，此电极有气体产生，应是H ＋得电子，其反应式：2H ＋＋2e －===H 2↑或2H 2O ＋2e －===H 2↑＋2OH －。

(3)bc 两极产生气体体积相等，即产生氢气的物质的量为0.005 mol ，需得到电子0.01 mol ，但整个电路共通过0.02 mol 电子，推得n (Cu 2＋)＝0.01/2 mol ＝0.005 mol ，故c (CuCl 2)＝0.005/(50×10－3)mol·L －1＝0.10 mol·L －1。

答案：(1)阳 4OH －－4e －
===2H 2O ＋O 2↑ 0.112
(2)阴 Cu 2＋＋2e －===Cu 2H ＋＋2e －===H 2↑或2H 2O ＋2e －===H 2↑＋2OH － (3)0.10
1．用石墨电极电解CuCl 2和KCl 混合溶液，电解初期阴极和阳极分别析出的物质是
( )
A ．H 2、Cl 2
B ．Cu 、Cl 2
C ．H 2、O 2
D ．Cu 、O 2
解析：选B 电解前溶液中的阳离子有Cu 2＋、K ＋、H ＋，阴离子有Cl －、OH －，阳离子放电顺序Cu 2＋>H ＋>K ＋，阴离子放电顺序Cl －>OH －，则电解初期阴极产物为Cu ，阳极产物为Cl 2。

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( )
A ．2Cu 2＋＋2H 2O=====电解
2Cu ＋4H ＋＋O 2↑ B ．Cu 2＋＋2Cl －=====电解
Cu ＋Cl 2↑ C ．2Cl －＋2H 2O=====电解
2OH －
＋H 2↑＋Cl 2↑ D ．2H 2O=====电解
2H 2↑＋O 2↑ 解析：选C 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，设溶液体积为4 L ，硫酸铜浓度为1 mol·L －1，氯化钠浓度为1 mol·L －1，则n (CuSO 4)＝n (Cu 2＋)＝3 mol ，n (NaCl)＝n (Cl －)＝1 mol 。

根据转移电子守恒，第一阶段：阳极上Cl －放电，阴极上Cu 2＋放电，转移1 mol 电子时析出0.5 mol Cu 2＋，所以Cu 2＋还剩余2.5 mol ，则此时发生的电池总反应为B 项；第二阶段：阴极上Cu 2＋放电，阳极上OH －
放电，当Cu2＋完全析出前，发生的电池总反应为A项；第三阶段：阴极上H＋放电生成氢气，阳极上OH－放电生成氧气，发生的电池总反应为D项。

3．高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途，用镍(Ni)、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸盐Na2FeO4的装置如图所示。

下列说法合理的是()
A．镍电极上的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
B．铁是阳极，电极反应式为Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2
C．若隔膜为阴离子交换膜，则OH－自右向左移动
D．电解时阳极区pH降低、阴极区pH升高，最终溶液pH不变
解析：选A用镍(Ni)、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸钠(Na2FeO4)，铁失电子生成高铁酸钠，则铁作阳极，镍作阴极，溶液中的H＋在阴极放电生成氢气，则电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故A正确；根据分析，铁是阳极，电极反应式为Fe＋8OH－－6e－===FeO2－4＋4H2O，故B错误；若隔膜为阴离子交换膜，则OH－自左(阴极区)向右(阳极区)移动，故C错误；电解时，阳极区的电极反应式为Fe＋8OH－－6e－===FeO2－4＋4H2O，pH降低，阴极区电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，pH升高，电池的总反应式为Fe＋2H2O＋2OH－===FeO2－4＋3H2↑，最终溶液pH降低，故D错误。

4.海水中含有丰富的锂资源，研究人员开发了一种只能让锂离子通过的特殊交换膜，并运用电解实现从海水中提取高浓度的锂盐，其工作原理如图所示。

下列说法不正确的是()
A．a连接电源的正极
B．Li＋的移动方向是从海水进入到盐酸中
C．一段时间后，b电极附近溶液的pH降低
D．电解过程中还可能获得有经济价值的副产物氢气和氯气
解析：选C A 项，a 是电解池的阳极，连接电源的正极，正确；B 项，电解时阳离子向阴极移动，故Li ＋的移动方向是从海水进入到盐酸中，正确；C 项，b 电极附近溶液中的H ＋得电子被还原，促进水的电离，使c (OH －)>c (H ＋)，阴极区溶液pH 增大，不正确；D 项，整个电解过程中阴极得到氢气，阳极得到氯气，正确。

5．根据金属活动性顺序表，Cu 不能发生Cu ＋2H 2O===Cu(OH)2↓＋H 2↑的反应。

但选择恰当电极材料和电解液进行电解，这个反应就能变为现实。

下列四组电极和电解液中，能实现该反应最为恰当的是( ) 选项
A B C D 阳极
石墨棒 Cu Cu Cu 阴极
石墨棒 石墨棒 Fe Pt 电解液 CuSO 4溶液 Na 2SO 4溶液 H 2SO 4溶液 H 2O
解析：选B 本题考查一些不能自发进行的氧化还原反应实现的条件，可以用电解方法，Cu 作阳极时，自身失电子，电极反应为Cu －2e －===Cu 2＋，阴极反应为2H ＋＋2e －===H 2↑，A 项不符合；B 项， Na 2SO 4溶液起增强导电性作用，电解总反应为Cu ＋2H 2O=====电解
Cu(OH)2＋H 2↑，符合题意；C 项，电解液H 2SO 4会与生成的Cu(OH)2发生中和反应，实际上不会生成Cu(OH)2，不符合；D 项，H 2O 导电能力不强，不符合。

6.电-Fenton 法是用于水体中有机污染物降解的高级氧化技术，其反应原理如图所示。

其中电解产生的H 2O 2与Fe 2＋发生Fenton 反应：H 2O 2＋Fe 2＋===Fe 3＋＋OH －＋·OH ，生成的羟基自由基(·OH)能氧化降解有机污染物。

下列说法中正确的是( )
A ．电源的X 极为正极，Y 极为负极
B ．阴极的电极反应式为Fe 2＋－e －===Fe 3＋
C ．阳极的电极反应式为H 2O －e －===H ＋＋·OH
D ．每消耗1 mol O 2，整个电解池中理论上可产生2 mol·OH
解析：选C 由反应原理示意图可知，左边电极区Fe 3＋和O 2得电子，则可知左边电极为阴极，所以电源的X 极为负极，Y 极为正极，故A 错误；阴极反应式为Fe 3＋＋e －===Fe 2
＋，O2＋2e－＋2H＋===H2O2，故B错误；根据图示，阳极的电极反应式为H2O－e－===H＋＋·OH，故C正确；每消耗1 mol O2，生成1 mol H2O2，H2O2发生反应H2O2＋Fe2＋===Fe3＋＋OH－＋·OH，则在阴极生成1 mol·OH需3 mol电子，发生3 mol e－转移时，阳极生成3 mol·OH，整个装置共产生4 mol·OH，故D错误。

7.将等物质的量浓度的CuSO4溶液和NaCl溶液等体积混合后，用石墨电极进行电解，电解过程中，溶液pH随时间t变化的曲线如图，则下列说法正确的是()
A．阳极产物一定是Cl2，阴极产物一定是Cu
B．BC段表示在阴极上是H＋放电产生了H2
C．AB、BC段阴极反应式都为Cu2＋＋2e－===Cu
D．CD段表示阳极上OH－放电破坏了水的电离平衡，产生了H＋
解析：选C设CuSO4和NaCl各n mol，电解分3个阶段：AB段，阳极上n mol Cl －失n mol电子，阴极上12n mol Cu2＋得n mol电子，由于Cu2＋水解使溶液呈酸性，当Cu2＋浓度减小时，溶液pH逐渐增大；BC段，阳极上n mol OH－失n mol电子(来源于水的电离)，阴极上1
－，溶液中H＋浓度增大，溶液的2n mol铜离子再得n mol电子，由于消耗OH
pH迅速减小；CD段，阳极上OH－失去电子，阴极上H＋得到电子，实质是电解水，溶液中H＋浓度逐渐增大，pH减小。

电解过程中，阳极先发生反应2Cl－－2e－===Cl2↑，后发生反应4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极先发生反应Cu2＋＋2e－===Cu，后发生反应2H＋＋2e－===H2↑，故A错误；BC段阴极发生的电极反应是Cu2＋＋2e－===Cu，故B错误；AB、BC段阴极反应都为Cu2＋＋2e－===Cu，故C正确；CD段发生反应4H＋＋4e－===2H2↑、4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，即CD段电解的物质是水，无H＋产生，故D错误。

8．25 ℃时，用石墨电极电解2.0 L 0.5 mol·L－1CuSO4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”)。

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 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)总反应为
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 ＝－lg 0.1＝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：Cu －2e －===Cu 2＋，阴极：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
9．A 、B 、C 三种强电解质，它们在水中电离出的离子为Na ＋、Ag ＋、NO －3、SO 2－4、Cl －，在如图1所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯分别盛放足量的A 、B 、C 三种溶液，电极均为石墨电极。

接通电源，经过一段时间后，测得乙烧杯中c 电极质量增加了10.8 g 。

常温下各烧杯中溶液的pH 与电解时间t 的关系如图2所示。

据此回答下列问题：
(1)M 为电源的______极(填“正”或“负”)，甲、乙两个烧杯中的电解质分别为________、________(填写化学式)。

(2)计算电极f 上生成的气体在标准状况下体积为________L 。

(3)写出乙烧杯中的电解反应方程式：_________________________________________ ________________________________________________________________________。

(4)常温下，若电解后甲中A 溶液的体积为10 L ，则该溶液的pH 为________。

解析：(1)经过一段时间后，测得乙烧杯中c 电极质量增加了10.8 g ，说明c 电极为阴极，且乙烧杯中的电解质B 为AgNO 3，则M 是负极，N 是正极，a 是阴极，b 是阳极，d 为阳极，e 是阴极，f 是阳极。

电解后，甲溶液的pH 变大，说明甲为NaCl 溶液，丙溶液的pH 不变，说明丙中溶液为Na 2SO 4溶液。

(2)c 电极质量增加10.8 g ，则n (Ag)＝10.8 g 108 g·mol
－1＝0.1 mol ，n (e －)＝n (Ag)＝0.1 mol ，丙中溶液为Na 2SO 4溶液，电解该溶液相当于电解水，f 极(阳极)上析出O 2，且n (O 2)＝14
n (e －)＝0.025 mol ，V (O 2
)＝0.025 mol ×22.4 L·mol －1＝0.56 L 。

(3)电解AgNO 3溶液的反应方程式为4AgNO 3＋2H 2O=====电解
4Ag ＋4HNO 3＋O 2↑。

(4)2NaCl ＋2H 2O=====电解
2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑，转移0.1 mol e －，生成n (NaOH)＝0.1 mol ，则c (OH －)＝0.1 mol 10 L ＝0.01 mol·L －1，c (H ＋)＝10－1410－2 mol·L －1＝10－12 mol·L －1，pH ＝12。

答案：(1)负 NaCl AgNO 3 (2)0.56
(3)4AgNO 3＋2H 2O=====电解
4Ag ＋4HNO 3＋O 2↑ (4)12。