2、电能转化为化学能——电解

电解池的课时作业
1.某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl 2被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图所示的装置，以下对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是( )
A ．a 为正极，b 为负极；NaClO 和NaCl
B ．a 为负极，b 为正极；NaClO 和NaCl
C ．a 为阳极，b 为阴极；HClO 和NaCl
D ．a 为阴极，b 为阳极；HClO 和NaCl
2. 将Al 片和Cu 片用导线相连，一组插入浓HNO 3溶液中，一组插入稀NaOH 溶液中，分别形成了原电池，则在这两个原电池中，正极分别为( )
A ．Al 片、Cu 片
B ．Cu 片、Al 片
C ．Al 片、Al 片
D ．Cu 片、Cu 片
3. 若某池(电解池或原电池)的总反应离子方程式是Cu ＋2H ＋===Cu 2＋＋H 2↑，关于此池
的有关说法正确的是
A ．该池只能是电解池，且金属铜为该电解池的阳极
B ．该池只能是原电池，且电解质溶液为硝酸
C ．该池可能是原电池，也可能是电解池
D ．该池只能是电解池，电解质溶液可以是硫酸铜
4. 关于电解NaCl 水溶液，下列叙述正确的是( )
A ．电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠
B ．若在阳极附近的溶液中滴入KI 溶液，溶液呈棕色
C ．若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色
D ．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性
5. 某同学按下图所示的装置进行电解实验。

下列说法正确的是( )
A ．电解过程中，铜电极上有H 2产生
B ．电解初期，总反应方程式为：Cu ＋H 2SO 4电解,CuSO 4＋H 2↑
C ．电解一定时间后，石墨电极上有气体放出
D ．整个电解过程中，H ＋的浓度不断增大
6. 甲、乙两个容器中，分别加入0.1 mol·L －1的NaCl 溶液与0.1 mol·L －1的AgNO 3溶液
后，以Pt 为电极进行电解时，在A 、B 、C 、D 各电极上生成物的物质的量之比为( )
A ．2∶2∶4∶1
B ．2∶3∶4∶1
C ．1∶4∶2∶2
D ．1∶1∶1∶1
7．电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样的电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。

下列有关电池的叙述正确的是( )
A ．锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细
B ．氢氧燃料电池可将热能直接转化为电能
C ．氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化
D ．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅
8．理论上不能用于设计成原电池的反应是( )
A ．HCl ＋NaOH===NaCl ＋H 2O ΔH ＜0
B ．2CH 3OH(l)＋3O 2(g)点燃――→2CO 2(g)＋4H 2O(l) ΔH ＜0
C ．4Fe(OH)2(s)＋2H 2O(l)＋O 2(g)===4Fe(OH)3(s) ΔH ＜0
D ．2H 2(g)＋O 2(g)===2H 2O(l) ΔH ＜0
9．生物体中细胞膜内的葡萄糖，细胞膜外的富氧液体及细胞膜构成微型的生物原电池，下列有关判断正确的是()
A．正极的电极反应式可能是O2＋4e－===2O2－
B．负极的电极反应式可能是O2＋4e－＋2H2O===4OH－
－
C．正极反应主要是C6H12O6生成CO2或HCO3
－
D．负极反应主要是C6H12O6生成CO2或HCO3
10．实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取Cl2，已知铅蓄电池放电时发生如下反应：负极：Pb＋SO42-－2e－===PbSO4
正极：PbO2＋4H＋＋SO42-＋2e－===PbSO4＋2H2O
今欲制得Cl2 0.050 mol，这时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是()
A．0.025 mol B．0.050 mol C．0.10 mol D．0.20 mol
11．用Pt电极电解含有Cu2＋和X3＋均为0.1 mol的溶液，阴极析出金属的质量m与溶液中通过电子的物质的量n关系如图，则离子的氧化能力由大到小排列正确的是()
A．Cu2＋>X3＋>H＋B．H＋>X3＋>Cu2＋C．X3＋>H＋>Cu2＋D．Cu2＋>H＋>X3＋
12. 有一硝酸盐晶体，其化学式表示为M(NO3)x·n H2O，经测定其摩尔质量为242 g·mol －1。

取1.21 g该晶体溶于水配成100 mL溶液。

将此溶液倒入下图所示装置中，用石墨作电极进行电解。

当有0.01 mol电子通过电极时，溶液中的金属阳离子全部析出，在A极得到金属0.32 g。

回答：
(1)金属M的摩尔质量为______________，x＝______________________________，
n＝________________。

(2)C极为________极。

答案(1)64 g·mol－123(2)负
13．铝和氢氧化钾都是重要的工业产品。

请回答：
(1)工业冶炼铝的化学方程式是______________________________________________。

(2)铝与氢氧化钾溶液反应的离子方程式是____________________________________
____________________。

(3)工业级氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯。

电解槽内装有阳离子交换膜(只允许阳离子通过)，其工作原理如下图所示。

①该电解槽的阳极反应式是_______________________________________________。

②通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因
________________________________________________________________________
______________________________。

③ 除去杂质后的氢氧化钾溶液从液体出口______(填写“A”或“B”)导出。

14. 如图，X 和Y 均为石墨电极。

(1)若电解液为滴有酚酞的饱和食盐水，电解反应的离子方程式为______________； 电解过程中______极(填“阴”或“阳”)附近会出现红色。

(2)若电解液为500 mL 含A 溶质的某蓝色溶液，电解一段时间，观察到X 电极表面有红色的固态物质生成，Y 电极有无色气体生成；溶液中原有溶质完全电解后，停止电解，取出X 电极，洗涤、干燥、称量，电极增重1.6 g 。

①电解后溶液的pH 为________；要使电解后溶液恢复到电解前的状态，需加入一定量的____________(填加入物质的化学式)。

(假设电解前后溶液的体积不变)
②Y 电极产生气体的体积为______L(标准状况下)。

④ 请你推测原溶液中所含的酸根离子可能是____________________；并设计实验验证
你的推测，写出实验的操作步骤、现象和结论：____________________________ ________________________________________________________________________。

15．从H ＋、Cu 2＋、Na ＋、SO 42－、Cl －五种离子中选取某些离子恰当地组成电解质，按下列
要求电解。

(1)以碳棒为电极，使电解质质量减少，水量不变进行电解，则采用的电解质是
________________________________________________________________________。

(2)以碳棒为电极，使电解质质量不变，水量减少进行电解，则采用的电解质是
________________________________________________________________________。

(2) 以碳棒为阳极，铁棒为阴极，使电解质质量和水量都减少进行电解，则采用的电解
质是________________________________________________________________。

16．某高二化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列
(1)实验
(2)实验3中的电极反应式：负极______________________，正极________________， 电池总反应方程式______________________。

(3)实验4中Al 作________极，其电极反应式是____________________________，判断电极的依据是______________________________。

(4)解释实验5中电流计指针偏向Al 的原因。

17．电解原理在化学工业中有广泛的应用。

上图表示一个电解池，装有电解液a ；X 、Y 是两块电极板，通过导线与直流电源相连。

请回答以下问题：
(1)若X 、Y 都是惰性电极，a 是饱和NaCl 溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则：
①电解池中X 极上的电极反应式为____________________，在X 极附近观察到的现象是________________________________________________________________________
________________。

电解液中向X 极方向移动的离子是____________。

① Y 电极上的电极反应式为______________________________________________， 检验该电极反应产物的方法是_______________________________________________。

(2)如要用电解方法精炼粗铜，电解液a 选用CuSO 4溶液，则：
①X 电极的材料是________，电极反应式为____________。

② Y 电极的材料是________，电极反应式为_________________________________ ____________。

③溶液中的c (Cu 2＋)与电解前相比________(填“变大”、“变小”或“不变”)。

(3)如利用该装置实现铁上镀锌，电极X 上发生的反应为________________________，电解池盛放的电镀液可以是________或________(只要求填两种电解质溶液)。

参考答案
1.答案 B
解析 电解饱和食盐水的方程式为2NaCl ＋2H 2O 电解,2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑，NaOH 在阴极区生成，Cl 2在阳极区生成。

按照该学生制作的竖直的家用环保型消毒装置，若将阳极置于上方，则氯气一生成即逸出，不能完全与NaOH 反应。

显然，应将阳极置于下方，阴极置于上方，下方阳极生成的氯气通过溶液时即可很好地被阴极生成的NaOH 吸收。

反应为Cl 2＋2NaOH===NaCl ＋NaClO ＋H 2O 。

还应注意的是图中电极a 、b 是电源的电极而非电解池的电极。

与电解装置上方阴极相连的a 为电源的负极，则b 为正极。

2.解析 将Al 片和Cu 片用导线相连，插入浓HNO 3溶液中，此时Al 在浓硝酸中钝化，不能继续反应，而Cu 却能与浓硝酸持续反应。

也就是说，在这种情况下，Cu 易失去电子而Al 却表现相对“惰性”，“相对活泼”的Cu 为负极；插入稀NaOH 溶液中，Al 能与NaOH 溶液反应，此时Al 失去电子被氧化，也就是Al 为负极。

答案 A
3.答案 A
解析 铜与H ＋不反应，因此不可能是原电池，只能是电解池。

在该电解池中，铜失去电子
被氧化，因此铜作电解池的阳极，A 正确，B 、C 错误；D 选项中若电解质溶液是硫酸铜溶液，则相当于电镀铜，与题给离子方程式不符，故D 错误。

4.解析 电解食盐水时发生的反应：阳极：2Cl －－2e －===Cl 2↑
阴极：2H 2O ＋2e －===H 2↑＋2OH －
总反应式：2NaCl ＋2H 2O 电解=====2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑
对照分析选项，A 错误；阳极附近的溶液中会溶有少量的Cl 2，滴加KI 溶液后发生反
应：Cl 2＋2I －===I 2＋2Cl －，溶液呈棕色，B 正确；阴极附近产生大量的OH －，滴加酚酞后变
红色，C 错误；电解后生成NaOH ，溶液呈碱性，D 错误。

答案 B
5答案 B
解析 由题目所给图示可知：活泼金属铜作阳极，发生反应：Cu －2e －===Cu 2＋，电解初
期，溶液中的H ＋在阴极石墨上发生反应：2H ＋＋2e －===H 2↑，电池反应式为Cu ＋H 2SO 4电解
=====CuSO 4＋H 2↑，所以A 、D 选项不正确，B 选项正确；随着电解过程不断进行，溶液中的Cu 2＋浓度不断增大，一定时间后即当Cu 2＋移动到阴极附近时，由于Cu 2＋的氧化性大于H ＋，
故此时阴极发生反应：Cu 2＋＋2e －===Cu ，故C 选项不正确。

6解析 此装置相当于两个电解槽串联到一起，在整个电路中电子转移总数相等，首先判断各极的产物，即A 极产物H 2，B 极产物Cl 2，C 极产物Ag ，D 极产物O 2，若整个电路
中有4 mol 电子转移，有2H 2～2Cl 2～4Ag ～O 2～4e －，则A 、B 、C 、D 各电极上生成物的物
质的量之比为2∶2∶4∶1。

答案 A
7答案 C
解析 因为锌锰干电池中锌棒为负极，锌棒变细，碳棒不变，所以A 错；原电池是将化
学能直接转化为电能，所以B 错；氢氧燃料电池负极反应式为H 2－2e －===2H ＋，所以C 对；
太阳能电池采用硅材料制作，所以D 错。

8答案 D
解析 在生物体内葡萄糖贮存的化学能是通过与O 2的氧化还原反应释放出来的。

反应中
葡萄糖中的碳元素失电子，首先被氧化为CO 2分子，然后再与血液中的OH －反应转化为
HCO 3-，因此，在正极上发生的是O 2得电子的还原反应：O 2＋4e －＋2H 2O===4OH －；负极上
发生的反应是C 6H 12O 6失电子的氧化反应，生成CO 2或HCO 3-。

9答案 A
解析 本题考查原电池形成条件。

只有能自发进行的氧化还原反应才可能用于设计原电池，非氧化还原反应因没有电子转移所以不能设计成原电池，题中只有A 项不是氧化还原反应。

10答案 C
解析 要求得硫酸的量，需首先找出铅蓄电池的总反应。

将上述两个电极反应式合并可得：Pb ＋PbO 2＋2H 2SO 4===2PbSO 4＋2H 2O 。

而在制取Cl 2时，每生成1 mol Cl 2，电子转移2 mol ，现需要转移电子0.050 mol ×2＝0.10 mol 。

由铅蓄电池总反应式可知，每转移0.10 mol 电子，将消耗0.10 mol 硫酸。

11答案 D
解析 此题有些学生一看，立即想到X 3＋是Fe 3＋，不加以仔细分析，即选答案C 。

先分
析图中变化：一开始通电，阴极就有固体析出，且通过0.2 mol 电子后，质量不再增加。

根
据离子放电规律，是Cu 2＋先放电，再是H ＋放电，X 3＋在溶液中不放电。

12解析 (1)n (硝酸盐)＝242 g ·mol －11.21 g ＝0.005 mol ，则金属M 也为0.005 mol 。

M 的摩
尔质量＝0.005 mol 0.32 g ＝64 g·mol －1。

M x ＋＋x e －===M
0.01x ＝0.0051 解得：x ＝2
188＋18n ＝242，n ＝3。

(2)因为金属在A 极析出，所以A 极是电解池的阴极，则C 极是电源的负极。

13答案 (1)2Al 2O 3(熔融)电解=====4Al ＋3O 2↑
(2)2Al ＋2OH －＋2H 2O===2AlO 2－＋3H 2↑
(3)①4OH －－4e －===2H 2O ＋O 2↑
②H ＋放电，促进水的电离，OH －浓度增大
③B
解析 本题主要考查学生对电解原理的理解和掌握，注重考查学生用所学知识解释、解决实际问题的能力。

(1)、(2)问主要考查教材的基础知识，应该属于得分的问题，(3)中根据
电解原理，阳极应是OH －失电子，所以电极反应式为4OH －－4e －===2H 2O ＋O 2↑，而阴极
为H ＋放电，促进水的电离，使OH －浓度增大，所以pH 增大，根据阳离子交换膜的特点，K ＋可从阳极区进入阴极区和OH －组成KOH ，从而可在阴极区得到纯的KOH 溶液，故液体应从B 口导出。

14答案 (1)2Cl －＋2H 2O 电解=====2OH －＋Cl 2↑＋H 2↑ 阴
(2)①1 CuO 或CuCO 3(仅答1种即可)
②0.28
③硫酸根离子 取少量待测液于试管中，滴加盐酸无明显现象，继续加入氯化钡溶液，若有白色沉淀产生，则证明是硫酸根离子(或：硝酸根离子 取少量待测液于试管中，加热浓缩后滴加浓硫酸和铜粉，若有红棕色气体产生，则证明是硝酸根离子)
解析 (1)电解饱和食盐水的离子方程式：2Cl －＋2H 2O 电解=====2OH －＋Cl 2↑＋H 2↑，在阴
极区生成NaOH ，使酚酞溶液变红。

(2)蓝色溶液中可能含有Cu 2＋
，并且在电解过程中析出红色固体，进一步验证析出的是
铜；Y 电极上析出无色气体，应该是O 2，电解离子方程式：2Cu 2＋＋2H 2O 电解=====2Cu ＋O 2↑
＋4H ＋。

①根据电解离子方程式得：n (H ＋)＝2n (Cu 2＋)＝2×64 g·mol －11.6 g ＝0.05 mol ，故溶液中c (H ＋)＝
＝0.1 mol·L －
1，溶液的pH ＝1。

要使溶液恢复到以前，可以加入CuO 或CuCO 3。

②根据电解离子方程式得：n (O 2)＝21×n (Cu)＝0.012 5mol ，在标准状况下的体积V (O 2)
＝22.4 L·mol －1×0.012 5 mol ＝0.28 L 。

③溶液中存在的必须是含氧酸根离子，可以是SO 42－或NO 3－；然后利用实验进行检验。

15答案 (1)HCl 、CuCl 2 (2)H 2SO 4、Na 2SO 4、NaHSO 4 (3)CuSO 4、NaCl
解析 首先把阴、阳离子两两组合成物质，根据离子放电顺序判断(1)为分解电解质型；
(2)为电解水型；(3)为放氧生酸型和放氢生碱型。

16答案 (1)否
(2)Al －3e －===Al 3＋ 2H ＋＋2e －===H 2↑
2Al ＋6H ＋===2Al 3＋＋3H 2↑
(3)负 Al ＋4OH －－3e －===AlO 2－＋2H 2O
因为Al 能与NaOH 溶液反应，而Mg 不反应
(4)实验5中由于Al 在浓硝酸中发生钝化，所以Zn 为负极
解析 一般情况下，较活泼的金属作原电池的负极，根据实验1、2的结果，可得出1中Al 作正极，2中Al 作负极，但在NaOH 溶液中，Al 反应，Mg 不反应，Al 作负极，在浓硝酸中由于Al 发生钝化，Zn 作负极。

17答案 (1)①2H ＋＋2e －===H 2↑ 有气体放出，溶液变红 Na ＋、H ＋
②2Cl －－2e －===Cl 2↑ 把湿润的淀粉碘化钾试纸放在Y 电极附近，试纸变蓝色，说明生成了Cl 2
(2)①纯铜 Cu 2＋＋2e －===Cu
②粗铜 Cu －2e －===Cu 2＋ ③变小
(3)Zn 2＋＋2e －===Zn ZnCl 2 ZnSO 4(答案不惟一，合理即可)
2.答案 (1)阳 2Cl －－2e －===Cl 2↑ Fe 用湿润的淀粉碘化钾试纸放在X 极附近，若试纸
变蓝，说明生成了Cl 2
(2)Fe(OH)2 铁作阳极时被氧化为Fe 2＋，纠正错误后，这一端又变为阴极，2H ＋＋2e －
===H 2↑，生成的OH －与Fe 2＋结合成Fe(OH)2 先变灰绿色，后变红褐色
(3)防止H 2与Cl 2混合发生爆炸，防止Cl 2与NaOH 反应生成NaClO ，使NaOH 不纯 饱
和食盐水 纯水(或NaOH 稀溶液) Na ＋
解析 与电源正极相接的为电解池的阳极，与电源负极相接的为电解池的阴极，若接反则金属Fe 失去电子而产生Fe(OH)2沉淀。