2024高中化學(xué)第四章課下能力提升二十電解原理含解析新人教版選修4

PAGEPAGE7電解原理一、選擇題1．下列有關(guān)電解池的說(shuō)法正確的是()A．在電解池中與外接電源負(fù)極相連的電極是陽(yáng)極B．電解任何物質(zhì)陽(yáng)極上失電子數(shù)與陰極上得電子數(shù)相等C．電解氯化銅溶液時(shí)在陰極上有氣體生成D．電解NaCl、CuCl2兩種溶液參與反應(yīng)的物質(zhì)是相同的解析：選B在電解池中，與負(fù)極相連的是陰極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；電解氯化銅時(shí)陽(yáng)極上有氯氣生成，陰極上有銅析出，C項(xiàng)錯(cuò)誤；電解NaCl溶液時(shí)水參與了反應(yīng)，而電解CuCl2溶液水沒(méi)有參與反應(yīng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。2．關(guān)于如圖所示①、②兩個(gè)裝置的敘述，正確的是()A．裝置名稱：①是原電池，②是電解池B．硫酸濃度改變：①增大，②減小C．電極反應(yīng)式：①中陽(yáng)極：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑②中正極：Zn－2e－=Zn2＋D．離子移動(dòng)方向：①中H＋向陰極方向移動(dòng)，②中H＋向負(fù)極方向移動(dòng)解析：選B①中有外加電源為電解池，②為原電池，A錯(cuò)誤；①中電解水，硫酸濃度增大，②中負(fù)極材料消耗硫酸，硫酸濃度減小，B正確；②中正極反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑，C錯(cuò)誤；②中H＋向正極移動(dòng)，D錯(cuò)誤。3.如圖為直流電源電解稀Na2SO4水溶液的裝置。通電后在石墨電極a和b旁邊分別滴加一滴石蕊溶液，下列試驗(yàn)現(xiàn)象中正確的是()A．逸出氣體的體積，a電極的小于b電極的B．一電極逸出無(wú)味氣體，另一電極逸出刺激性氣味氣體C．a(chǎn)電極旁邊呈紅色，b電極旁邊呈藍(lán)色D．a(chǎn)電極旁邊呈藍(lán)色，b電極旁邊呈紅色解析：選Da為陰極：4H＋＋4e－=2H2↑，b為陽(yáng)極：4OH－－4e－=O2↑＋2H2O。比照分析A、B錯(cuò)誤；a極四周由于H＋放電呈堿性，石蕊溶液顯藍(lán)色，b極四周由于OH－放電呈酸性，石蕊溶液顯紅色，故C錯(cuò)誤，D正確。4．某同學(xué)將電解池工作時(shí)電子、離子流淌方向及電極種類等信息表示在圖中，下列有關(guān)分析完全正確的是()選項(xiàng)ABCDa電極陽(yáng)極陰極陽(yáng)極陰極d電極正極正極負(fù)極負(fù)極Q離子陽(yáng)離子陽(yáng)離子陰離子陰離子解析：選B依據(jù)題圖知，該裝置有外接電源，所以屬于電解池，依據(jù)電子流向知，c是負(fù)極，d是正極，a是陰極，b是陽(yáng)極，電解時(shí)，電解質(zhì)溶液中陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)，則Q是陽(yáng)離子，P是陰離子，故B正確。5.如圖裝置中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．a(chǎn)、b不行能是同種材料的電極B．該裝置可能是電解池，電解質(zhì)溶液為稀鹽酸C．該裝置可能是原電池，電解質(zhì)溶液為稀鹽酸D．該裝置可看作是銅-鋅原電池，電解質(zhì)溶液是稀硫酸解析：選AA項(xiàng)，若兩電極材料均為Zn，電解飽和NaCl溶液即可發(fā)生該反應(yīng)；B項(xiàng)，以Zn作陽(yáng)極即可；C項(xiàng)，以Zn作負(fù)極，不活潑金屬或惰性電極作正極即可；D項(xiàng)，Zn為負(fù)極，Cu為正極，Cu電極上H＋放電。6．用惰性電極電解飽和Na2CO3溶液，若保持溫度不變，則一段時(shí)間后()A．溶液的pH變大B．c(Na＋)與c(COeq\o\al(2－,3))的比值變大C．溶液濃度變大，有晶體析出D．溶液濃度不變，有晶體析出解析：選D用惰性電極電解飽和Na2CO3溶液，實(shí)際是電解水，故Na2CO3會(huì)結(jié)晶析出，若保持溫度不變，則仍為原溫度下的飽和溶液，故溶液濃度不變，pH不變，c(Na＋)∶c(COeq\o\al(2－,3))不變。7.某同學(xué)按如圖所示的裝置進(jìn)行電解試驗(yàn)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．電解過(guò)程中，銅電極上有H2產(chǎn)生B．電解初期，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu＋H2SO4eq\o(=,\s\up7(電解))CuSO4＋H2↑C．電解肯定時(shí)間后，石墨電極上有銅析出D．整個(gè)電解過(guò)程中，H＋的濃度先不斷減小，后基本不變解析：選A由題圖裝置可看出，Cu接電源正極作陽(yáng)極，石墨接電源負(fù)極作陰極。則陽(yáng)極反應(yīng)：Cu－2e－=Cu2＋，陰極反應(yīng)：2H＋＋2e－=H2↑(起始)，隨著電解的進(jìn)行，陽(yáng)極產(chǎn)生的Cu2＋濃度增大，在電場(chǎng)的作用下向陰極移動(dòng)，由于Cu2＋的氧化性強(qiáng)于H＋的，因此Cu2＋也會(huì)在陰極放電生成單質(zhì)銅。在整個(gè)電解過(guò)程中，起始時(shí)H＋的濃度不斷減小，隨后基本保持不變。8．用惰性電極電解稀H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl的混合液，最初一段時(shí)間陰極和陽(yáng)極上析出的物質(zhì)分別是()A．H2和Cl2B．Cu和Cl2C．H2和O2D．Cu和O2解析：選B由題意知，溶液中存在H＋、Cu2＋、Na＋、SOeq\o\al(2－,4)、NOeq\o\al(－,3)、Cl－、OH－，依據(jù)離子的放電依次：陽(yáng)離子：Cu2＋＞H＋＞Na＋，陰離子：Cl－＞OH－＞SOeq\o\al(2－,4)、NOeq\o\al(－,3)，則電極反應(yīng)式陰極：Cu2＋＋2e－=Cu，陽(yáng)極：2Cl－－2e－=Cl2↑。9．如圖所示，X、Y分別是直流電源的兩極，通電后發(fā)覺(jué)a極板質(zhì)量增加，b極板處有無(wú)色無(wú)味氣體放出，符合這一狀況的是()選項(xiàng)a電極b電極X電極溶液A鋅石墨負(fù)極CuSO4B石墨石墨負(fù)極NaOHC銀鐵正極AgNO3D銅石墨負(fù)極CuCl2解析：選A由a極板質(zhì)量增加，知溶液中陽(yáng)離子在a極板析出，則a為陰極，X為負(fù)極；因B中a極板不析出金屬，C中X為正極可否定，又由b極板有無(wú)色無(wú)味氣體放出，知D項(xiàng)不正確。10.用Pt電極電解含有0.1molCu2＋和0.1molX3＋的溶液，陰極析出固體物質(zhì)的質(zhì)量m(g)與電路中通過(guò)電子的物質(zhì)的量n(mol)的關(guān)系如圖所示。則離子的氧化實(shí)力由大到小的排列正確的是()A．Cu2＋>X3＋>H＋B．H＋>X3＋>Cu2＋C．X3＋>H＋>Cu2＋D．Cu2＋>H＋>X3＋解析：選D本題的解題信息在圖像中，起先通電就有固體析出，且通過(guò)0.2mol電子后，就再?zèng)]有固體析出了，說(shuō)明是Cu2＋放電的結(jié)果，X3＋不放電。二、非選擇題11．用石墨棒作電極，在Na＋、Cu2＋、Cl－、SOeq\o\al(2－,4)等離子中選出適當(dāng)離子組成電解質(zhì)，電解其溶液，寫出符合條件的一種電解質(zhì)的化學(xué)式：(1)當(dāng)陰極放出H2，陽(yáng)極放出O2時(shí)，電解質(zhì)是________________。(2)當(dāng)陰極析出金屬，陽(yáng)極放出O2時(shí)，電解質(zhì)是________________。(3)當(dāng)陰極放出H2，陽(yáng)極放出Cl2時(shí)，電解質(zhì)是________________。(4)通過(guò)電子的物質(zhì)的量與陰極析出的金屬的物質(zhì)的量、陽(yáng)極放出的氣體的物質(zhì)的量之比為4∶2∶1時(shí)，電解質(zhì)的化學(xué)式是________。解析：惰性電極電解電解質(zhì)溶液的類型有電解水型、電解電解質(zhì)型、放氫氣生堿型和放氧氣生酸型。再依據(jù)陰陽(yáng)離子在電極的放電依次推斷。(1)陰極有H2生成，陽(yáng)極有O2生成，實(shí)質(zhì)為電解水，故電解質(zhì)是活潑金屬的含氧酸鹽，即Na2SO4。(2)實(shí)質(zhì)為放氧氣生酸型，即電解質(zhì)為不活潑金屬的含氧酸鹽，即CuSO4。(3)實(shí)質(zhì)為放氫氣生堿型(或電解鹽酸，此處無(wú)H＋不合理)，即電解質(zhì)為活潑金屬的無(wú)氧酸鹽，即NaCl。(4)由陽(yáng)極生成氣體和轉(zhuǎn)移電子的量為1∶4，知陽(yáng)極產(chǎn)生的氣體為O2，生成1molO2轉(zhuǎn)移4mole－，金屬與電子的物質(zhì)的量之比為1∶2，故金屬為＋2價(jià)，即Cu2＋，即為CuSO4。答案：(1)Na2SO4(2)CuSO4(3)NaCl(4)CuSO412．如圖所示，X是直流電源。Y槽中c、d為石墨棒，Z槽中e、f是質(zhì)量相同的銅棒。接通電路后，發(fā)覺(jué)d旁邊顯紅色。(1)①電源上b為_(kāi)_______極(用“正”“負(fù)”“陰”或“陽(yáng)”填空)。②Z槽中e為_(kāi)_______極(同上)。③連接Y、Z槽線路中，電子流淌的方向是d_______e(用“→”或“←”填空)。(2)①寫出c極上反應(yīng)的電極反應(yīng)式：________________________________________________________________________。②寫出Y槽中總反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________________________________________________________________。③寫出Z槽中e極上反應(yīng)的電極反應(yīng)式：________________________________________________________________________。解析：d極旁邊顯紅色，說(shuō)明d為陰極，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑，c為陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為2Cl－－2e－=Cl2↑，Y槽電解NaCl溶液的總反應(yīng)方程式為2NaCl＋2H2O電解,2NaOH＋Cl2↑＋H2↑；直流電源中a為正極，b為負(fù)極，Z槽中f為陰極，e為陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為Cu－2e－=Cu2＋，電子流淌方向由e→d。答案：(1)①負(fù)②陽(yáng)③←(2)①2Cl－－2e－=Cl2↑②2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解),\s\do5())2NaOH＋H2↑＋Cl2↑③Cu－2e－=Cu2＋13．如圖為持續(xù)電解含有肯定量CaCl2水溶液(含酚酞)的裝置(以鉑為電極)，A為電流表。電解一段時(shí)間t1后，將CO2連續(xù)通入電解液中。(1)電解時(shí)，F(xiàn)極發(fā)生________反應(yīng)，電極反應(yīng)為_(kāi)_______，E極發(fā)生________反應(yīng)，電極反應(yīng)為_(kāi)________________________，電解總反應(yīng)為_(kāi)_______________________________。(2)電解池中產(chǎn)生的現(xiàn)象：①________________________________________________________________________。②________________________________________________________________________。③________________________________________________________________________。解析：溶液中含有Ca2＋、H＋、Cl－、OH－，通電時(shí)，Ca2＋、H＋移向陰極，H＋放電實(shí)力比Ca2＋強(qiáng)，在E極上發(fā)生反應(yīng)：2H＋＋2e－=H2↑，H2O電離出的H＋放電，OH－富集在陰極(E極)，則使陰極區(qū)溶液變紅；Cl－、OH－移向陽(yáng)極，Cl－在陽(yáng)極放電，2Cl－=Cl2↑＋2e－，總反應(yīng)方程式：2Cl－＋2H2O電解,Cl2↑＋H2↑＋2OH－；電解一段時(shí)間t1后，溶液中OH－濃度增大，相當(dāng)于Ca(OH)2、CaCl2的混合溶液，通入CO2發(fā)生反應(yīng)：Ca2＋＋2OH－＋CO2=CaCO3↓＋H2O，接著通入CO2發(fā)生反應(yīng)：CaCO3＋CO2＋H2O=Ca(HCO3)2。答案：(1)氧化2Cl－－2e－=Cl2↑還原2H＋＋2e－=H2↑2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解),\s\do5())2OH－＋H2↑＋Cl2↑(2)①通電后E極處溶液呈紅色②通電時(shí)，E極、F極均有氣體生成③通入CO2時(shí)，溶液中先出現(xiàn)白色沉淀，接著通入CO2沉淀又消逝[實(shí)力提升]14．如圖所示，E為沾有Na2SO4溶液的濾紙，并加入幾滴酚酞。A、B分別為Pt片，壓在濾紙兩端，R、S為電池的電極。M、N是用多微孔的Ni作電極材料，它在堿溶液中可以視為惰性電極。G為電流計(jì)，K為開(kāi)關(guān)。C、D和電解池中都充溢濃KOH溶液。若在濾紙中心點(diǎn)上一滴紫色的KMnO4溶液，K打開(kāi)，接通電源一段時(shí)間后，C、D中有氣體產(chǎn)生。(1)外電源的正、負(fù)極分別是R為_(kāi)_______，S為_(kāi)_______。(2)A旁邊溶液的現(xiàn)象是______________________________________________________，B旁邊發(fā)生的電極反應(yīng)式為_(kāi)___________________________________________________。(3)濾紙上的紫色點(diǎn)向哪方移動(dòng)：________(填“A”或“B”)。(4)當(dāng)C、D里的氣體產(chǎn)生到肯定量時(shí)，切斷外電源并接通開(kāi)關(guān)K，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，C、D中氣體漸漸削減，C中的電極為_(kāi)_______(填“正”或“負(fù)”)極，有關(guān)的電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________________________________________________________。解析：(1)C、D產(chǎn)生氣體的體積是不相同的，由此可以推斷C端的氣體是氫氣，D端產(chǎn)生的氣體是氧氣，所以確定R為負(fù)極，S端是正極。(2)因?yàn)镈端放出氧氣，N端為陽(yáng)極，A端為陰極，吸引陽(yáng)離子，陽(yáng)離子放電2H＋＋2e－=H2↑，因?yàn)殡娊馄茐牧怂碾婋x平衡，所以，此處OH－濃度增大，溶液顯紅色。而在B端OH－放電，其反應(yīng)為：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑。(3)因?yàn)锽端是陽(yáng)極，所以MnOeq\o\al(－,4)向B端移動(dòng)，而顯示紫色。(4)當(dāng)C、D里的氣體產(chǎn)生到肯定量時(shí)，切斷外電源并接通開(kāi)關(guān)K，此時(shí)裝置變?yōu)槿剂想姵?。?jīng)過(guò)一段時(shí)間，C、D中氣體漸漸削減，H2和O2反應(yīng)生成水，在堿性條件下，C中H2發(fā)生氧化反應(yīng)，電極方程式為：2H2＋4OH－－4e－=4H2O。答案：(1)負(fù)極正極(2)A旁邊的溶液變?yōu)榧t色(或顏色變淺)4OH－－4e－=2H2O＋O2↑(3)B(4)負(fù)2H2＋4OH－－4e－=4H2O15.如圖所示，X和Y均為石墨電極：(1)若電解液為滴有酚酞的飽和食鹽水，電解反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________。電解過(guò)程中________極(填“陰”或“陽(yáng)”)旁邊會(huì)出現(xiàn)紅色。(2)若電解液為500mL含A溶質(zhì)的某藍(lán)色溶液，電解一段時(shí)間，視察到X電極表面有紅色固體物質(zhì)生成，Y電極有無(wú)色氣體生成。當(dāng)溶液中原有溶質(zhì)完全電解后，取出X電極，洗滌、干燥、稱量，電極增重1.6g。①電解后溶液的c(H＋)＝________。要使電解后溶液復(fù)原到電解前的狀態(tài)，需加入肯定量的________(填物質(zhì)的化學(xué)式)(假設(shè)電解前后溶液的體積不變)。②請(qǐng)推想原溶液中所含的酸根離子可能是________。設(shè)計(jì)試驗(yàn)驗(yàn)證推想，寫出試驗(yàn)的操作步