2020-2021学年高中化学鲁科版选修四习题：1-2-1　电解的原理 WORD版含解析.docx

1、第1课时电解的原理A组1.如图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是()A.逸出气体的体积(标准状况下),a电极的小于b电极的B.一电极逸出无味气体,另一电极逸出有刺激性气味气体C.a电极附近呈红色,b电极附近呈蓝色D.a电极附近呈蓝色,b电极附近呈红色解析:解题时首先分析阴、阳极反应,写出电极反应式再进行判断。由图可知a为阴极,b为阳极,由于电极为石墨,且在溶液中存在的微粒为Na+、S、H+和OH-,故电极反应为阳极4OH-4e-O2+2H2O;阴极4H+4e-2H2,两极均产生无色、无味气体,且阳极气体比阴极气体少;

2、由于阳极附近OH-减少,故溶液呈酸性,由于阴极附近H+减少,故溶液呈碱性,故滴入石蕊溶液,阳极附近显红色,阴极附近显蓝色。答案:D2.右图是电解CuCl2溶液的装置,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:电流从电源的正极流出,故a为电源的正极,b为负极;与电源正极相连的c为阳极,与电源负极相连的d为阴极。在电解过程中,Cu2+移向阴极d,在阴极放电析出Cu,所以d电极质量增加;Cl-移向阳极c,在阳极放电析出Cl2,会导致溶液中氯离子浓度降低。答案:C3.某校化学兴趣小组的同

3、学在一次活动中做了一个“彩虹”实验。其装置如右图所示,在一U形管中装入含有紫色石蕊溶液的Na2SO4溶液,通直流电,一段时间后U形管内会形成一个倒立的三色“彩虹”,从左到右颜色的次序是()A.蓝、紫、红B.红、蓝、紫C.红、紫、蓝D.紫、红、蓝解析:阳极电极反应为4OH-4e-2H2O+O2,阳极区溶液呈酸性,溶液呈红色;阴极电极反应式为4H+4e-2H2,阴极区溶液呈碱性,溶液呈蓝色;中间仍为石蕊溶液的颜色紫色。答案:C4.当用铜作电极电解硫酸铜水溶液时,在阴极的产物是()A.CuB.Cu和O2C.O2D.H2解析:铜作阳极失电子进入溶液,而溶液中的Cu2+得电子在阴极上析出。故选A。答案:

4、A5.将含有KCl、CuBr2、Na2SO4三种物质的水溶液用铂电极进行电解,且电解时间足够长。有以下结论:溶液中几乎没有Br-;电解质溶液为无色;最终溶液显碱性;K+、Na+和S的浓度几乎没有变化。正确的是(设Cl2、Br2全部从溶液中逸出)()A.B.C.D.解析:溶液中存在的阴离子有Cl-、Br-、S、OH-,阳离子有K+、Cu2+、Na+、H+。因用惰性电极电解足够长时间,阴离子首先放电的是Br-:2Br-2e-Br2,其次是Cl-:2Cl-2e-Cl2,最后是OH-:4OH-4e-2H2O+O2,S在溶液中不放电,阳离子首先放电的是Cu2+:Cu2+2e-Cu,其次是H+:2H+2e

5、-H2。所以先电解CuBr2,阳极生成Br2,阴极析出Cu,当CuBr2电解完毕时,相当于继续电解HCl(H+来源于水),当Cl-消耗尽时,则继续电解水。由于Cu2+转化为Cu,电解液变为无色;Cl-放电时,水电离出的H+放电,使溶液中的OH-浓度增大;由于电解足够长时间,水被消耗,K+、Na+、S浓度会增大。答案:A6.用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积比为13的CuSO4和NaCl的混合溶液,可能发生的反应有()2Cu2+2H2O2Cu+4H+O2Cu2+2Cl-Cu+Cl22Cl-+2H2O2OH-+H2+Cl22H2O2H2+O2A.B.C.D.解析:阴极阳离子的放电先后顺序为Cu2

6、+、H+,阳极阴离子放电的先后顺序为Cl-、OH-,通电时首先发生的反应为Cu2+2Cl-Cu+Cl2,Cu2+全部还原后,Cl-还有剩余,此时阴极放电的离子是H2O电离产生的H+,因此反应为2Cl-+2H2O2OH-+H2+Cl2,当Cl-全部氧化后,溶液中的溶质为Na2SO4、NaOH,继续通电实质是电解水:2H2O2H2+O2,故正确选项为C。答案:C7.早在1807年化学家戴维用电解熔融氢氧化钠制得钠:4NaOH(熔融)4Na+O2+2H2O;后来盖吕萨克用铁与熔融氢氧化钠作用也制得钠,反应原理为3Fe+4NaOHFe3O4+2H2+4Na。下列有关说法正确的是()A.电解熔融氢氧化钠

7、制钠,阳极发生电极反应为2OH-2e-H2+O2B.戴维用电解熔融氢氧化钠法制钠(如上图),电解槽中可以用石墨为阳极,铁为阴极C.盖吕萨克法制钠的原理是利用铁的还原性比钠强D.若戴维法与盖吕萨克法制得等量的钠,则两反应中转移的电子总数也相同解析:电解熔融氢氧化钠制钠,阳极发生电极反应为4OH-4e- O2+2H2O;盖吕萨克法制钠原理不是利用铁的还原性比钠强,实际上铁的还原性比钠弱,反应之所以能发生实质上利用了钠的沸点较低。答案:B8.将下图所示实验装置的K闭合,下列判断正确的是()A.Cu电极上发生还原反应B.电子沿ZnabCu路径流动C.片刻后甲池中c(S)增大D.片刻后可观察到滤纸b点变

8、红色解析:将装置中K闭合,该装置构成原电池,其中Zn电极上发生氧化反应,Cu电极上发生还原反应,故A正确;电子沿Zna,在a上溶液中的H+得到电子,在b上溶液中的OH-失去电子,电子不能直接由ab,故B错误;该装置工作过程中,甲、乙两烧杯中的S的浓度都不改变,只是盐桥中的Cl-和K+分别向甲、乙两烧杯中移动,故C错误;在b处溶液中的OH-失去电子,溶液呈酸性,b处滤纸不可能变红色,故D错误。答案:A9.如图为持续电解含有一定量CaCl2水溶液(含酚酞)的装置(以铂为电极),A为电流表。电解一段时间t1后,将CO2连续通入电解液中。(1)电解时,F极发生反应,电极反应式为,E极发生反应,电极反应

9、式为,电解总反应为。(2)电解池中产生的现象:。解析:溶液中含有Ca2+、H+、Cl-、OH-,通电时,Ca2+、H+移向阴极,H+放电能力比Ca2+强,在E极上发生反应:2H+2e-H2,H2O电离出的H+放电,OH-富集在阴极(E极),则使阴极区溶液变红;Cl-、OH-移向阳极,Cl-在阳极放电,2Cl-2e-Cl2,总反应方程式:2Cl-+2H2OCl2+H2+2OH-;电解一段时间t1后,溶液中OH-浓度增大,相当于Ca(OH)2和CaCl2的混合溶液,通入CO2:Ca2+2OH-+CO2CaCO3+H2O,继续通入CO2:CaCO3+CO2+H2OCa(HCO3)2。答案:(1)氧化

10、2Cl-2e-Cl2还原2H+2e-H22Cl-+2H2O2OH-+H2+Cl2(2)通电后E极处溶液呈红色通电时,E极、F极均有气体生成通入CO2时,溶液中先出现白色沉淀,继续通入CO2沉淀又消失10.用石墨电极电解500 mL含一种溶质的某蓝色溶液,如图所示,观察到A极表面有红色固体物质生成,B极上有无色气体生成;当溶液中的原有溶质完全电解后,取出A极,洗涤、干燥、称量,电极质量增加1.6 g,回答下列问题:(1)B电极发生反应的电极反应式。(2)写出电解时反应的离子方程式。(3)电解后溶液中H+物质的量浓度为,要使电解后溶液恢复到电解前的状态,则需加入,其质量为。(假设电解前后溶液的体积

11、不变)(4)原溶液可能是溶液,应符合什么类物质:。解析:阴极发生还原反应,故为Cu析出,阳极发生氧化反应,故为OH-放电。2Cu2+2H2O2Cu+4H+O2128 g4 mol32 g1.6 gn(H+)m(O2)所以n(H+)=0.05 mol,c(H+)=0.1 molL-1,m(O2)=0.4 g,整个过程从溶液中析出1.6 g Cu和0.4 g O2,故加入2 g CuO后溶液恢复到电解前的状态。答案:(1)4OH-4e-2H2O+O2(2)2Cu2+2H2O2Cu+4H+O2(3)0.1 molL-1CuO2 g(4)CuSO4或Cu(NO3)2可溶性含氧酸的铜盐B组1.2014年

12、11月5日,来自浙江、山东、江苏、河南四省份的6家铝企与新疆某公司签署了重大合作项目,对新疆电解铝产业链延伸发展起到带动效应。铝及铝合金经过阳极氧化,铝表面能生成几十微米厚的氧化铝膜。某研究性学习小组模拟工业法对铝片表面进行氧化处理。分别以铅片、铝片为电极,以硫酸为电解液,按照如图所示连接电解装置,电解40 min后取出铝片,用水冲洗,放在水蒸气中封闭处理2030 min,即可得到更加致密的氧化膜。下列有关说法正确的是()A.电解时电子流向:电源正极导线铝极,铅极导线电源负极B.在电解过程中,H+向阳极移动,S向阴极移动C.在电解过程中,阳极周围溶液的pH减小D.电解的总化学方程式:2Al+6

13、H+2Al3+3H2解析:从装置示意图分析,铝片为阳极,铅片为阴极,所以电解时电子的流向:电源负极导线铅极,铝极导线电源正极,A错;电解过程中,阳离子向阴极移动,阴离子则向阳极移动,B错;根据题意,电解的总反应方程式:2Al+3H2OAl2O3+3H2,阳极的电极反应式:2Al+3H2O-6e-Al2O3+6H+,阳极周围溶液的pH减小,C对,D错。答案:C2.用惰性电极电解M(NO3)x的水溶液,当阴极上增重a g时,在阳极上同时产生b L氧气(标准状况),则可知M的相对原子质量为()A.B.C.D.解析:阴极增重a g,说明析出金属M是a g,阳极的电极反应为4OH-4e-O2+2H2O,

14、则产生b L O2转移的电子数目为4= mol,则阴极a g M得到的电子为 mol,则Ar=,选C。答案:C3.如图所示,a、b、c均为石墨电极,d为碳钢电极,通电进行电解。假设在电解过程中产生的气体全部逸出,下列说法正确的是()A.甲、乙两烧杯中溶液的pH均保持不变B.甲烧杯中a的电极反应式为4OH-4e-O2+2H2OC.当电解一段时间后,将甲、乙两溶液混合,一定会产生蓝色沉淀D.当b极增重3.2 g时,d极产生的气体为2.24 L(标准状况)解析:电解时甲池中溶液pH降低、乙池中溶液pH升高。若甲池中硫酸铜已经电解完全,则两池相混时不会产生沉淀。当b极生成铜3.2 g时,电路中转移电子

15、0.1 mol,则d极产生的氢气标准状况为1.12 L。答案:B4.用如图装置(X、Y是直流电源的两极)分别进行下列各组实验,则表中所列各项对应关系均正确的一组是()选项电源X极实验前U形管中液体通电后现象及结论A正极Na2SO4溶液U形管两端滴入酚酞溶液后,a管中呈红色B正极AgNO3溶液b管中电极反应式是4OH-4e-2H2O+O2C负极KCl和CuCl2混合溶液一定条件下,a、b两管中产生的气体总体积可能相等D负极Fe(OH)3胶体和导电液b管中液体颜色加深解析:X为正极,电解Na2SO4溶液时,实质是电解水,a管中电极为阳极,OH-放电,a管中溶液呈酸性,不能使酚酞溶液变色,A错;X为

16、正极,电解AgNO3溶液时,b管中电极为阴极,电极反应式为Ag+e-Ag,B错;Fe(OH)3胶体粒子带有正电荷,X为负极时,Fe(OH)3胶体粒子向a管移动,a管中液体颜色加深,D错。C项电解过程可分成三个阶段,第一阶段电解CuCl2溶液,阳极产生Cl2,阴极无气体;第二阶段电解KCl溶液,阳极产生Cl2,阴极产生H2,且此阶段两极产生气体体积相等;第三阶段电解H2O,阳极产生O2,阴极产生H2,阴极气体体积大于阳极。由电解方程式可知第三阶段电解H2O的物质的量为第一阶段电解CuCl2的物质的量的2倍时,两极产生的气体体积相等。答案:C1-惰性电极2-直流电源3-离子交换膜4-冷却水5.碘被

17、称为“智力元素”,科学合理地补充碘可防止碘缺乏病。碘酸钾(KIO3)是国家规定的食盐加碘剂,它的晶体为白色,可溶于水。碘酸钾在酸性介质中与过氧化氢或碘化物作用均生成单质碘。以碘为原料,通过电解制备碘酸钾的实验装置如图所示。请回答下列问题:(1)碘是(填颜色)固态物质,实验室常用的方法来分离提纯含有少量杂质的固体碘。(2)电解前,先将一定量的精制碘溶于过量氢氧化钾溶液,溶解时发生反应:3I2+6KOH5KI+KIO3+3H2O。将该溶液加入阳极区,另将氢氧化钾溶液加入阴极区,电解槽用水冷却。电解时,阳极上发生反应的电极反应式为;阴极上观察到的实验现象是。解析:(1)碘单质为紫黑色固体,易升华,常用加热升华的方法进行分离提纯。(2)将精制碘溶于过量氢氧化钾溶液,由于发生了3I2+6KOH5KI+KIO3+3H2O,电解时阳极区阴离子有I-、I、OH-,根据阴离子放电顺序可知,阳极区应该是I-失去电子生成I2,阴极区应该是H+放电生成H2,有气泡生成。答案:(1)紫黑色加热升华(2)2I-2e-I2(或I-+6OH-6e-I+3H2O)有气泡产生