1、第3节电能转化为化学能电解第1课时电解原理基础过关练 题组一电解与电解池的形成判定1.下列关于电解的说法正确的是()电解是将电能转变成化学能的过程电解是将化学能转变成电能的过程电解质溶液导电是化学变化,金属导电是物理变化不能自发进行的氧化还原反应,通过电解可以实现任何水溶液被电解时,必将发生氧化还原反应A.B.C.D.2.如图是电解熔融NaCl制备金属钠的装置示意图,下列有关判断正确的是()A.通过该装置可以将化学能转变为电能B.石墨电极为正极C.Na+在铁电极上得到电子被还原为金属钠D.装置中两个电极互换不能形成电解池题组二电解池的工作原理3.(2020甘肃临夏月考)某电解池装置如图所示,下
2、列有关分析完全正确的是()选项ABCDa电极阳极阴极阳极阴极d电极正极正极负极负极Q离子阳离子阳离子阴离子阴离子题组三电解规律与电极反应的书写4.(2020江苏常州礼嘉中学高二期中)用石墨作电极电解CuCl2和KCl的混合溶液,电解初期阴极和阳极分别析出的物质是()A.H2、Cl2B.Cu、Cl2C.H2、O2D.Cu、O25.(2020内蒙古集宁一中高二期末)如图为直流电源电解稀Na2SO4溶液的装置,通电后在石墨电极a和b附近分别滴加几滴紫色石蕊溶液。下列实验现象中正确的是()A.相同条件下,逸出气体的体积:a电极H+K+,失电子能力:Cl-OH-,所以电解初期,阴极的电极反应式为Cu2+
3、2e- Cu,阳极的电极反应式为2Cl-2e- Cl2,故选B。5.D电解稀Na2SO4溶液,实质是电解水,b极为阳极,电极反应式为4OH-4e- 2H2O+O2,a极为阴极,电极反应式为4H+4e- 2H2。a极逸出氢气,b极逸出氧气,二者都是无色无味的气体,且相同条件下a极产生氢气的体积是b极产生氧气体积的2倍,A、B均错误;a极上H+得电子,a极附近c(OH-)增大,使紫色石蕊溶液变蓝色;b极上OH-放电,b极附近c(H+)增大,使紫色石蕊溶液变红色,C错误,D正确。6.D四个装置均为电解池。A项,溶液中氢氧根离子在阳极上发生氧化反应,生成氧气,溶液中的氢离子在阴极上发生还原反应,生成氢
4、气,溶液质量减少;B项,电解过程中氯离子在阳极上失电子生成氯气,溶液中铜离子在阴极上得到电子生成铜,溶液质量减少;C项,铜作阳极,铜失电子发生氧化反应生成铜离子,铁作阴极,铜离子在阴极上得到电子生成铜,溶液质量不变;D项,银作阳极,银失电子生成银离子,铁作阴极,电解初期铜离子得电子,阴极上析出铜单质,电解反应为2Ag+Cu2+ Cu+2Ag+,溶液质量增加,电解一段时间后,银离子得电子,阴极上析出银单质,溶液质量不再改变。特别提醒做电解题一定要注意查看阳极材料,若活性电极作阳极,电极自身放电。7.答案(1)H2SO42H+2e- H2(2)AgNO34OH-4e- O2+2H2O(或2H2O-
5、4e- O2+4H+)(3)NaCl+H2O NaClO+H2解析(1)一般情况下阳离子放电顺序为Ag+H+Na+,阴离子的放电顺序为Cl-OH-最高价含氧酸根离子。若阴极放出H2,阳极放出O2,本质上是电解水,由于每种离子只能选用一次,电解质溶液可能为H2SO4、Na2SO4;电解后溶液的pH变小的电解质的化学式为H2SO4;阴极的电极反应式为2H+2e- H2。(2)若阴极析出金属,阳极放出O2,所选电解质为不活泼金属的含氧酸盐,则所选电解质的化学式为AgNO3。在阳极OH-放电,阳极电极反应式为4OH-4e- O2+2H2O(或2H2O-4e- O2+4H+)。(3)由于每种离子只能选用
6、一次,则第三种电解质的饱和溶液为饱和NaCl溶液,在电解池中Fe为阴极,阴极反应式为2H2O+2e- H2+2OH-;石墨为阳极,阳极反应式为2Cl-2e- Cl2,电解总反应为2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl2,阳极生成的Cl2与阴极生成的NaOH发生反应:Cl2+2NaOH NaCl+NaClO+H2O,将上述两反应相加得电解池中发生反应的总化学方程式:NaCl+H2O NaClO+H2。能力提升练1.D2.D3.A4.C5.C6.C7.D8.D9.D10.C1.D钛电极与电源负极相连,作阴极,氢离子在钛电极上发生还原反应,A项错误;根据题给总反应可得阳极反应式为2Cu-2e-
7、+2OH- Cu2O+H2O,消耗OH-,则阳极附近溶液的pH减小,B项错误,D项正确;阳极反应式为2Cu-2e-+2OH- Cu2O+H2O,则应采用阴离子交换膜,C项错误。2.Da和b不连接时,铁和硫酸铜发生置换反应,铁片上有铜析出,故A正确;a和b连接时,该装置构成原电池,铁作负极,铜作正极,正极上铜离子得电子发生还原反应,电极反应式为Cu2+2e- Cu,故B正确;无论a和b是否连接,铁都失电子发生氧化反应,溶液从蓝色逐渐变成浅绿色,故C正确;a和b分别连接直流电源正、负极,形成电解池,在电解池中阳离子向阴极移动,则铜离子向铁电极移动,故D错误。3.A由题图可知,和构成原电池,是电解池
8、。A项,电子移动方向:电极电极,电流方向与电子移动方向相反,正确;B项,电极为原电池负极,发生氧化反应,错误;C项,铜离子在电极上得电子,生成铜单质,该电极质量逐渐增大,错误;D项,电解池中阳极为非惰性电极时,电极本身失电子,形成离子进入溶液中,因为电极为正极,所以电极为电解池的阳极,其电极反应式为Cu-2e- Cu2+,错误。4.CBa2+SO42- BaSO4,Ag+Cl- AgCl,则反应后为NaNO3和KNO3的混合溶液,电解NaNO3和KNO3的混合溶液实质上是电解水,电解总反应为2H2O 2H2+O2,氧化产物为O2,还原产物为H2,则在两个电极区析出的氧化产物与还原产物的质量之比
9、为324=81。5.CA项,太阳能电池是将太阳能转化为电能的装置,错误;B项,分析题意及题图可知,N电极为阴极,M电极为阳极,错误;C项,M电极为阳极,阳极上SO32-失去电子,发生氧化反应生成SO42-,电极反应式为SO32-+2OH-2e- SO42-+H2O,正确;D项,电路中每转移1 mol电子的同时有1 mol Na+通过离子交换膜,错误。6.Ca电极为阴极,溶液中的Cu2+在a电极上得电子生成Cu,则a电极表面先有红色物质析出,后有H+得电子生成氢气,有气泡产生,A正确;b电极为阳极,溶液中的OH-失电子生成氧气,电极反应式为4OH-4e- 2H2O+O2,B正确;电解前期,阳极生
10、成氧气,阴极生成Cu,曲线OP段表示O2的体积变化,C错误;Q点收集到的混合气体中,H2和O2在标准状况下的体积均为2.24 L,体积比为11,D正确。7.D用惰性电极电解硫酸铜溶液时,先发生反应2CuSO4+2H2O 2Cu+O2+2H2SO4,当铜离子完全析出时,发生反应2H2O 2H2+O2,根据题给图像可知,转移0.2 mol电子时生成的气体只有氧气,发生反应2CuSO4+2H2O 2Cu+O2+2H2SO4,实际上相当于析出氧化铜,根据铜和转移电子之间的关系得n(Cu)=0.2mol2=0.1 mol,所以相当于析出0.1 mol CuO;继续电解发生的反应为2H2O 2H2+O2,
11、实际上是电解水,根据水和转移电子之间的关系得n(H2O)=0.3-0.22 mol=0.05 mol,所以电解水的物质的量是0.05 mol,根据“析出什么加入什么”的原则知,要使溶液恢复原状,应该加入0.1 mol氧化铜和0.05 mol水。只加氧化铜不加水不能使溶液恢复原状,故A错误;加入碳酸铜时,碳酸铜和硫酸反应生成硫酸铜、H2O和二氧化碳,相当于加入氧化铜,没有加入水,不能使溶液恢复原状,故B错误;加入0.075 mol Cu(OH)2相当于加入0.075 mol CuO和0.075 mol H2O,所以不能恢复原状,故C错误;加入0.05 mol Cu2(OH)2CO3,碱式碳酸铜和
12、硫酸反应生成硫酸铜、水和二氧化碳,相当于加入0.1 mol CuO和0.05 mol水,能使溶液恢复原状,故D正确。8.D由于KCl能和AgNO3反应产生沉淀,故盐桥中的电解质不能用KCl,A错误;闭合K,铁为负极,与铁相连的石墨为阴极,所以外电路电流方向为石墨电极Fe电极,B错误;闭合K,与铁相连的石墨作阴极,在石墨电极上先发生反应Cu2+2e- Cu,析出Cu,后发生反应2H+2e- H2,放出氢气,C错误;K闭合前中n(Cu2+)=0.05 mol,Cu2+完全反应时转移电子的物质的量为0.1 mol,导线中通过0.15 mol e-说明水也参与了电解,因此需要补充0.05 mol Cu
13、O,电解水的反应为2H2O 2H2+O2,转移电子的物质的量为0.05 mol,因此消耗0.025 mol的H2O,Cu2(OH)2CO3可写为2CuOH2OCO2,所以加入0.025 mol即5.55 g Cu2(OH)2CO3,中溶液可复原,D正确。方法点拨涉及电化学的计算时,一般采用得失电子守恒的思想解决。随着电解的进行,电解液的浓度改变,或是电解液中溶质的种类改变,或是两者均改变。为了恢复到原溶液的组成,既要考虑“质”的守恒,又要考虑“量”的守恒。9.D通入氧气的石墨电极是正极,电极反应式为O2+4e-+2CO2 2CO32-,A错误;X是阴极、Y是阳极,阴极反应式为2H2O+2e-
14、H2+2OH-,故X是石墨电极,B错误;电解时氢离子在阴极上放电,溶液中的氢氧根离子结合亚铁离子生成氢氧化亚铁沉淀,所以可以用NaOH溶液作电解液,蒸馏水的导电性较差,一般不用作电解液,C错误;若将燃料电池两极所通气体互换,X、Y两极材料也互换,则Y极的产物氢气能起保护气作用,防止X极产生的氢氧化亚铁被氧化,实验方案更合理,D正确。10.C根据题图可知,阳极的电极反应式为2H2O-4e- 4H+O2,阴极的电极反应式为O2+2H+2e- H2O2,A、B项错误。根据题图可知,H2O2可将NH3H2O氧化为N2,C项正确。根据上述电极反应式可知,电解过程中阳极上生成氢离子,所以阳极附近溶液的pH
15、逐渐减小,D项错误。11.答案(1)正2H2O-4e- O2+4H+(2)a-b2解析(1)根据2CrO42-+2H+ Cr2O72-+H2O可知,电解过程中b极区溶液中c(H+)需增大,则b极电极反应式为2H2O-4e- O2+4H+,因此电极a是阴极,电极b是阳极,电极b连接电源的正极。(2)电解一段时间后,测得阳极区溶液中Na+物质的量由a mol变为b mol,则外电路中转移的电子的物质的量为(a-b)mol,阳极的电极反应为2H2O-4e- O2+4H+,则阳极生成的氢离子的物质的量为(a-b)mol,根据2CrO42-+2H+ Cr2O72-+H2O可知,理论上生成重铬酸钠的物质的
16、量是a-b2 mol。12.答案(1)负4OH-4e- 2H2O+O2(2)2CuSO4+2H2O 2Cu+O2+2H2SO4(3)能,此时硫酸铜溶液已转变为硫酸溶液,电解反应变为电解水的反应(4)向丙烧杯中加入一定量水解析(1)乙中c电极质量增加,则c处发生的电极反应为Cu2+2e- Cu,即c电极为阴极,由此可推出b为阳极,a为阴极,M为负极,N为正极,可以确定B为硫酸铜;由常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系图,可以确定A为KOH或NaOH,C为Na2SO4或K2SO4。甲中为KOH或NaOH溶液,相当于电解H2O,阳极b上为阴离子OH-放电,电极反应为4OH-4e- 2H2O+O2。(2)乙烧杯中是CuSO4溶液,总反应方程式为2CuSO4+2H2O 2Cu+O2+2H2SO4。(3)乙烧杯中铜离子全部析出后,电解质变为H2SO4,所以电解反应仍能继续进行。
