2019-2020学年人教版高中化学选修四同步导练课时作业：电解原理

B．电解过程中.溶液颜色呈现红色→紫色→蓝色的变化
C．电解过程中.Na＋和SO42－的物质的量浓度不变
D．第一阶段中阴、阳两极产生的气体混合引燃后.恰好完全反应得到HCl
解析：可以将溶质看成3 mol NaCl和1 mol H2SO4.再转化一下思想.可以看成2 mol HCl.1 mol Na2SO4.1 mol NaCl.由于1 mol Na2SO4自始至终无法放电.且其溶液pH＝7.暂时可以忽略.电极反应为：
2019-2020学年人教版高中化学选修四同步导练课时作业：电解原理
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基础训练的过程中.溶液的pH依次为升高、不变、降低的是( )
A．AgNO3CuCl2Cu(NO3)2
答案：C
4．用惰性电极电解下列溶液一段时间后.再加入一定量的某种纯净物(括号内物质).不能使溶液恢复到原来的成分和浓度的是( )
A．KCl(HCl)B．H2SO4(H2O)
C．AgNO3(HNO3)D．CuSO4(CuCO3)
解析：电解液复原时要分析电池反应式.看是什么物质脱离了原来的溶液体系(如析出沉淀、气体).少了什么就补什么；电解AgNO3溶液有Ag和O2生成.应补Ag2O.每生成4 mol Ag生成1 mol O2.要恢复原来浓度应加2 mol Ag2O.C项不符合题意。
解析：根据题给电解装置图可知.Ag—Pt电极上NO3－转化为N2.发生还原反应：2NO3－＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O.则Ag—Pt电极作阴极.B为电源的负极.故A为电源的正极.A、C项正确；在电解池中阳离子向阴极移动.所以溶液中H＋从阳极向阴极迁移.B项正确；左侧电极为阳极.电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋.则每转移2 mol电子.左侧电极产生16 g O2.D项错误。
答案：A
13．(20xx年四川德阳三校联考)某化学课外活动小组拟用铅蓄电池为直流电源.进行电絮凝净水的实验探究.设计的实验装置如图所示.下列叙述不正确的是( )
A．X为金属Pb.Y为PbO2
B．电解池阳极上被氧化的还原剂有Al和H2O
C．电解池的总反应为2Al＋6H2O 2Al(OH)3＋3H2↑
D．每消耗103.5 g Pb.理论上电解池阴极上有0.5 mol H2生成
答案：AC
3．(20xx年河北省××市期中)在原电池和电解池的电极上所发生反应的类型相同的是( )
A．原电池的正极和电解池阳极
B．电解池阳极和电解池阴极
C．原电池负极和电解池阳极
D．原电池的正极和原电池负极
解析：原电池正极和电解池阴极上得电子而发生还原反应.原电池负极和电解池阳极上失电子发生氧化反应.所以原电池负极和电解池阳极上反应类型相同、原电池正极和电解池阴极上反应类型相同.故选C。
B．电解过程中N电极表面先有红色物质生成.后有气泡产生
C．Q点时M、N两电极上产生的气体总量在相同条件下体积相同
D．若M电极材料换成Cu作电极.则电解过程中CuSO4溶液的浓度不变
解析：由图可知.电流由正极流向负极.则M为阳极.N为阴极.惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液.发生2CuSO4＋2H2O 2Cu＋O2↑＋2H2SO4.结合图乙可知.通过amol电子时硫酸铜被电解完全.然后电解硫酸溶液.发生2H2O 2H2↑＋O2↑.P到Q点时收集到的混合气体为氢气和氧气。A.从O→P时电解硫酸铜.从P→A电解硫酸.即电解水.所以在A点所得溶液需加入一定量的CuO固体和H2O就可恢复到起始状态.故A错误；B.N为阴极.先发生Cu2＋＋2e－===Cu.后发生2H＋＋2e－===H2↑.N电极表面先有红色物质析出.后有气泡产生.故B正确；C.到Q点时收集到的混合气体为氢气和氧气.P点bL为O2.PQ段3bL气体中.由电解水反应可知氢气和氧气的体积比为2∶1.则生成2bL H2、bLO2.所以Q点收集到的气体中有2bL H2、2bLO2.即二者体积相同.故C正确；D.若M电极材料换成Cu做电极.则阳极Cu失电子生成铜离子.阴极上铜离子得电子生成Cu.所以电解过程中CuSO4溶液的浓度不变.故D正确。
答案：A
15．将两个铂电极插入500 mL CuSO4溶液中进行电解.通电一定时间后.某一电极增重0.064 g(设电解时该电极无氢气析出.且不考虑水解和溶液体积变化).此时溶液中氢离子浓度约为( )
B．KClNa2SO4CuSO4
C．CaCl2KOHNaNO3
D．HClHNO3K2SO4
解析：由电解的工作原理可推知：
类型
化学物质
pH变化
放O2生酸型
CuSO4、AgNO3、
Cu(NO3)2
降低
放H2生碱型
KCl、CaCl2
升高
电解电解质型
CuCl2
不变
HCl
升高
电解H2O型
NaNO3、Na2SO4、K2SO4
解析：铁电极上放氢生碱(2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－).即铁电极上发生得电子的还原反应.铁为电解池的阴极.与阴极相连的X极是铅蓄电池的负极Pb.Y为铅蓄电池的正极PbO2.A项正确。与铅蓄电池正极相连的铝电极为电解池阳极.通过题图可知铝电极上既有铝离子生成.又有氧气放出.说明铝电极上发生的氧化反应有两个：Al－3e－===Al3＋、2H2O－4e－===O2↑＋4H＋.故阳极上铝和水失去电子被氧化.B项正确。由于该电解池阳极存在两个竞争反应.故电解过程中电解池中实际上发生了两个反应：2Al＋6H2O 2Al(OH)3＋3H2↑、2H2O O2↑＋2H2↑.C项错误。Pb的相对原子质量为207.103.5 g Pb的物质的量为0.5 mol.由铅蓄电池负极反应Pb－2e－＋SO42－===PbSO4知.0.5 mol Pb给电路提供1 mol电子的电量.再由电解池的阴极(铁)反应2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－.得出有0.5 mol H2生成.D项正确。
答案：C
5．(20xx年河北省××市模拟)某研究性学习小组欲完成反应：2HCl＋Cu===CuCl2＋H2↑.设计了下列四个实验.你认为可行的是( )
解析：A为电解池.石墨为阳极.阳极生成氯气.故A错误；B为原电池反应.铁为负极被氧化.正极析出氢气.故B错误；C为电解池.铜为阳极被氧化.阴极析出氢气.故C正确；D为非自发进行的氧化还原反应.不能形成原电池.故D错误。
答案：C
6．将0.1 L含有0.02 mol CuSO4和0.01 mol NaCl的水溶液用惰性电极电解。电解一段时间后.一个电极上得到0.01 mol Cu.另一电极析出的气体( )
A．只有Cl2B．只有O2
C．既有Cl2又有O2D．只有H2
解析：用惰性电极电解.阴极上得到铜.电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu.当有0.01 mol Cu析出时.转移0.02 mol电子；阳极上首先是Cl－放电.电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑.0.01 mol Cl－放电完只失0.01 mol电子.故溶液中OH－接着放电.电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑.则另一电极析出的气体为Cl2和O2。
答案：D
11．如图中X、Y分别是直流电源的两极.通电后发现.a极板质量增加.b极板处有无色无味气体放出.符合这一情况的是( )
a极板
b极板
X电极
Z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
解析：a极板质量增加.说明X为负极.排除C。且该电解质溶液中含有不活泼金属离子.又排除B。b极板处有无色无味气体放出.说明溶液中无Cl－.排除D。
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
2 2
2Cl－－2e－===Cl2↑
1 1
4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
阴极：2H＋＋2e－===H2↑
2 2
2H＋＋2e－===H2↑
1 1
2H＋＋2e－===H2↑
则电解过程可先看成电解HCl.再电解NaCl.最后电解水.即2HCl===H2↑＋Cl2↑.2NaCl＋2H2O===2NaOH＋H2↑＋Cl2↑.2H2O===2H2↑＋O2↑.生成的NaOH呈碱性.pH大于7。A.阴极上始终是氢离子得到电子生成氢气.故A正确；B.根据阴极产物分析.开始使石蕊变红色.随氢离子放电减小.溶液变为紫色.电解过程中生成的NaOH显碱性.pH大于7.石蕊试液颜色又变为蓝色.故B正确；C.电解过程中.Na＋和SO42－的物质的量不变.但电解过程中溶剂水减少.所以物质的量浓度增大.故C错误；D.第一阶段电解的是氯化氢.电解过程中阴、阳两极产生的气体是氢气和氯气.依据电子守恒可知.混合引燃后.恰好完全反应得到HCl.故D正确。
(3)电解池 Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑
提高训练
9．(20xx年大庆实验中学第二学期开学考试)某溶液中含有两种溶质NaCl和H2SO4.它们的物质的量之比为3∶1.滴入几滴石蕊溶液后.用石墨做电极电解该混合溶液时.根据电极产物.电解过程明显分为三个阶段。下列叙述不正确的是( )
A．阴极自始至终只析出H2
答案：C
7．如图是电解CuCl2溶液的装置示意图.其中c、d为石墨电极。则下列有关判断正确的是( )
A．a为负极.b为正极
B．a为阳极.b为阴极
C．电解过程中.d电极质量增加
D．电解过程中.氯离子浓度不变
解析：根据电流方向可判断出a为正极.b为负极.c为阳极.d为阴极.则A、B项错误；电解CuCl2溶液的过程中阳极(c极)反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑.c(Cl－)减小.阴极(d极)反应式为Cu2＋＋2e－===Cu.析出的Cu附着在d电极上.使d电极质量增加.故C项正确.D项错误。
答案：C
14．(20xx年湖北省××市部分重点中学高二期末)用图甲装置电解一定量的CuSO4溶液.M、N为惰性电极.电解过程实验数据如图乙所示.X轴表示电解过程中转移电子的物质的量.Y轴表示电解过程产生气体的总体积。则下列说法不正确的是( )
A．A点所得溶液只需加入一定量的CuO固体就可恢复到起始状态
答案：C
8．根据下图.回答下列问题：
(1)闭合S1.装置属于________.锌极作________。
(2)闭合S2.装置属于________.锌极上的反应式为__________。
(3)闭合S3.装置属于________.总反应式为________________。
答案：(1)原电池 负极
(2)电解池 Zn－2e－===Zn2＋
不变
KOH
升高
HNO3
降低
答案：B
2．(双选)(20xx年甘肃省武威期末)如图所示装置中.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值逐渐减小
D．CuSO4溶液的pH值不变
解析：通电电解氯化钠溶液时.b极附近溶液呈红色.说明b连接的Y为电源的负极.则X为正极.故A正确.B错误；通电电解硫酸铜时.总反应为：2CuSO4＋2H2O 2Cu＋2H2SO4＋O2↑.溶液的pH减小.故C正确.D错误。
答案：C
10．(20xx年天津中学月考)化学在环境保护中起着十分重要的作用.电化学降解NO3－的原理如图所示。下列说法不正确的是( )
A．A为电源的正极
B．溶液中H＋从阳极向阴极迁移
C．Ag－Pt电极的电极反应式为2NO3－＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O
D．电解过程中.每转移2 mol电子.则左侧电极就产生32 g O2
答案：A
12．如图装置电解一段时间.当某极析出0.32 g Cu时.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中溶液pH分别为(溶液足量.体积均为100 mL且电解前后溶液体积变化忽略不计)( )
A．13、7、1B.12、7、2
C．1、7、13D．7、13、1
解析：n(Cu)＝0.32 g÷64 g/mol＝0.005 mol.由电极反应Cu2＋＋2e－===Cu可知转移电子为0.01 mol.电解时.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中溶液电极方程式分别为2KCl＋2H2O 2KOH＋H2↑＋Cl2↑、2H2O 2H2↑＋O2↑；2CuSO4＋2H2O 2Cu＋O2↑＋2H2SO4；Ⅰ中生成0.01 mol OH－.c(OH－)＝0.01 mol÷0.1 L＝0.1 mol/L.pH＝13；Ⅱ电解水.溶液仍然呈中性.溶液的pH＝7；Ⅲ中生成0.01 mol H＋.c(H＋)＝0.01 mol÷0.1 L＝0.1 mol/L.pH＝1.故A正确。