课时跟踪检测二十一电解原理.docx
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课时跟踪检测二十一电解原理
课时跟踪检测（二十一）电解原理
1．下列装置能构成电解池的是（ ）
解析：
选D 电解池是将电能转化为化学能的装置，必须有外接电源，同时闭合电路，A装置没有形成闭合电路，B和C没有外接电源，D的装置满足电解池的结构，故答案为D。
2．用铂电极电解下列溶液时，阴极和阳极上的主要产物分别为H2和O2的是（ ）
A．稀HCl溶液 B．稀Na2SO4溶液
C．CuCl2溶液D．酸性AgNO3溶液
解析：
选B A项，电解稀HCl溶液，阴极产物为H2，阳极产物为Cl2，错误；B项，电解Na2SO4溶液，实际上是电解水，阴极产物为H2，阳极产物为O2，正确；C项，电解CuCl2溶液，阴极产物为Cu，阳极产物为Cl2，错误；D项，电解酸性AgNO3溶液，阴极产物为Ag，阳极产物为O2和HNO3，错误。
3．（2019·山东德州夏津双语中学月考）下列叙述正确的是（ ）
A．电解池的阴极上发生失电子的氧化反应
B．用惰性电极电解Na2SO4溶液，阴、阳两极产物的物质的量之比为1∶2
C．用惰性电极电解饱和NaCl溶液，若有1mol电子发生转移，则生成1molNaOH
D．酸溶液、碱溶液、盐溶液电解后，溶液的pH都增大
解析：
选C 电解池的阳极上发生失电子的氧化反应，A项错误；电解Na2SO4溶液，实际上是电解水，阴极产生H2，阳极产生O2，二者物质的量之比为2∶1，B项错误；电解饱和NaCl溶液：
2NaCl＋2H2O
2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，每转移1mol电子，则生成1molNaOH，C项正确；若电解H2SO4溶液、NaOH溶液、Na2SO4溶液后，溶液的pH分别会
减小、增大、不变，D项错误。
4.利用如图装置电解硫酸铜溶液，下列说法正确的是（ ）
A．b电极上发生氧化反应
B．该装置能将化学能转变成电能
C．电解质溶液中Cu2＋从b电极向a电极迁移
D．若a为铜，则a的电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋
解析：
选D b与电源负极相连，b为阴极，阴极上发生还原反应，A项错误；该装置是电解池，将电能转化为化学能，B项错误；电解池中，阳离子（Cu2＋）向阴极（b极）移动，C项错误；a为阳极，若a为Cu，属于活性电极，则阳极反应为Cu－2e－===Cu2＋，D项正确。
5．用阳极X和阴极Y电解Z的水溶液，电解一段时间后，再加入W，能使溶液恢复到电解前的状态，则下列符合题意的一组是（ ）
选项
X
Y
Z
W
A
C
Fe
NaCl
H2O
B
Pt
Cu
CuSO4
CuSO4溶液
C
C
C
H2SO4
H2O
D
Ag
Fe
AgNO3
AgNO3晶体
解析：
选C A项，阳极为惰性电极，在阳极是Cl－放电，2Cl－－2e－===Cl2↑，在阴极是H＋放电，2H＋＋2e－===H2↑，通入HCl（g）能使溶液恢复到原状态，A项不符合题意；B项，阳极为惰性电极，在阳极是OH－放电，4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，在阴极是Cu2＋放电，2Cu2＋＋4e－===2Cu，加入CuO（s）能使溶液恢复到原状态，B项不符合题意，C项，两电极均为惰性电极，在阴极是H＋放电，在阳极是OH－放电，其实质是电解水，加适量水可使溶液恢复到原状态，C项符合题意；D项，Ag作阳极，为活性电极，电极反应为Ag＋e－===Ag＋，阴极反应为Ag＋－e－===Ag，AgNO3溶液浓度不变。
6．在pH＝a的某电解质溶液中，插入两支惰性电极通直流电一段时间后，溶液的pH>a，则该电解质可能是（ ）
A．NaOHB．H2SO4
C．AgNO3D．Na2SO4
解析：
选A 电解NaOH溶液相当于电解水，NaOH溶液浓度增大，使溶液的pH升高，A项正确；电解H2SO4溶液和电解Na2SO4溶液相似，都使溶液浓度增大，所以溶液的pH分别减小、不变，B、D两项均不正确；电解AgNO3溶液生成HNO3，溶液的pH减小，C项不正确。
7.在右图所示的装置中，x、y分别是直流电源的两极，通电后发现a极极板质量增加，b极极板处有无色无臭气体放出，符合这一情况的是（ ）
选项
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：
选A 本题突破口是“a极极板质量增加”，据此判断a极一定是阴极，则b极一定是阳极。
A是惰性阳极电解CuSO4，符合题意；B的实质是电解水，两极都产生气体，不符合题意；C的阳极是铁，是活性电极，不符合题意；D的阳极生成氯气，是有刺激性气味的气体，不符合题意。
8．按图甲装置进行实验，若图乙中横坐标X表示通过电极的电子的物质的量，下列叙述正确的是（ ）
A．F表示反应生成Cu的物质的量
B．F表示反应生成H2SO4的物质的量
C．E表示反应生成O2的物质的量
D．E表示反应消耗H2O的物质的量
解析：
选D 由甲图可得Cu为阴极，C为阳极，电解质溶液为CuSO4溶液，电解总反应为2CuSO4＋2H2O
2Cu＋2H2SO4＋O2↑，各物质及电子转移关系为：
2H2O～2Cu～2H2SO4～O2～4e－，再根据乙图，所以E可以表示H2O、Cu和H2SO4的物质的量，F表示O2的物质的量。
9．如图是两种溶液进行电解的装置。
电极A是由金属M制成的，M的硝酸盐的化学式为M（NO3）2，B、C、D都是铂电极，P、Q是电池的两极，电路接通后，试回答下列问题：
（1）电极B上金属M沉淀出来：
电极反应为__________________________，同时电极C产生________，电极反应为______________________，电极D产生________，电极反应为____________________________。
（2）电池中P是________极，Q是________极。
（3）A极上电极反应为_________________________________________________。
解析：
电极B上金属M沉淀出来说明B是阴极，A是阳极，而乙池中电极C是阳极，D是阴极；对应的电极P是正极，电极Q是负极；而乙中的电解质溶液为硫酸钠溶液，所以在C电极上有氧气产生，D电极上有氢气产生。
答案：
（1）M2＋＋2e－===M 氧气 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 氢气 2H＋＋2e－===H2↑
（2）正 负 （3）M－2e－===M2＋
10．下图是一套电解装置，两U形管中均盛有50.0mL电解质溶液，a、b、c、d为Pt电极，通电一段时间后，d电极上析出金属Ag2.16g，没有气体产生，同时在b、c两极收集到标准状况下相同体积的气体。
请回答：
（1）c为________极，写出c电极上的电极反应式：
________________________，c极收集到的气体体积在标准状况下为____________L。
（2）b为______极，写出b电极上的电极反应式：
开始时是____________，后来________________________________________________________________________。
（3）原CuCl2溶液中溶质的物质的量浓度为________mol·L－1。
解析：
（1）连接电源负极的电极作阴极，连接电源正极的电极作阳极，则c作阳极，阴离子在阳极失电子，放电能力OH－>NO
，则OH－先失电子，反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑或2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，d极作阴极，其反应式为Ag＋＋e－===Ag，析出金属2.16g银单质，整个电路转移电子0.02mol，故产生氧气
×0.02mol＝0.005mol，其在标准状况下的体积V（O2）＝0.005mol×22.4L·mol－1＝0.112L。
（2）b作阴极，阳离子在阴极上放电，Cu2＋先得电子，其反应式：
Cu2＋＋2e－===Cu，根据题目信息，此电极有气体产生，应是H＋得电子，其反应式：
2H＋＋2e－===H2↑或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。
（3）bc两极产生气体体积相等，即产生氢气的物质的量为0.005mol，需得到电子0.01mol，但整个电路共通过0.02mol电子，推得n（Cu2＋）＝0.01/2mol＝0.005mol，故c（CuCl2）＝0.005/（50×10－3）mol·L－1＝0.10mol·L－1。
答案：
（1）阳 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 0.112
（2）阴 Cu2＋＋2e－===Cu 2H＋＋2e－===H2↑或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ （3）0.10
1．（2019·山东泰安泰山国际学校期中考试）下面列出了电解不同物质的电极反应式，其中错误的是（ ）
A．以惰性电极电解饱和食盐水阴极：
Na＋＋e－===Na
B．用铜电极电解CuSO4溶液阳极：
Cu===Cu2＋＋2e－
C．以惰性电极电解熔融NaCl阴极：
Na＋＋e－===Na
D．以惰性电极电解NaOH溶液阳极：
4OH－===2H2O＋O2↑＋4e－
解析：
选A 以惰性电极电解饱和食盐水，阴极上水电离出的氢离子得电子发生还原反应生成氢气，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，故A错误；用铜电极电解CuSO4溶液，阳极上铜失电子发生氧化反应生成铜离子，电极反应式为Cu===Cu2＋＋2e－，故B正确；以惰性电极电解熔融NaCl，阴极上钠离子得电子发生还原反应生成钠，电极反应式为Na＋＋e－===Na，故C正确；以惰性电极电解NaOH溶液，阳极上水电离出的氢氧根离子失电子发生氧化反应生成氧气，电极反应式为4OH－===2H2O＋O2↑＋4e－，故D正确。
2．用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积比为3∶1的CuSO4溶液和NaCl溶液的混合溶液，不可能发生的反应是（ ）
A．2Cu2＋＋2H2O
2Cu＋4H＋＋O2↑
B．Cu2＋＋2Cl－
Cu＋Cl2↑
C．2Cl－＋2H2O
2OH－＋H2↑＋Cl2↑
D．2H2O
2H2↑＋O2↑
解析：
选C 用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积比为3∶1的CuSO4溶液和NaCl溶液的混合溶液，设溶液体积为4L，硫酸铜浓度为1mol·L－1，氯化钠浓度为1mol·L－1，则n（CuSO4）＝n（Cu2＋）＝3mol，n（NaCl）＝n（Cl－）＝1mol。
根据转移电子守恒，第一阶段：
阳极上Cl－放电，阴极上Cu2＋放电，转移1mol电子时析出0.5molCu2＋，所以Cu2＋还剩余2.5mol，则此时发生的电池总反应为B项；第二阶段：
阴极上Cu2＋放电，阳极上OH－放电，当Cu2＋完全析出前，发生的电池总反应为A项；第三阶段：
阴极上H＋放电生成氢气，阳极上OH－放电生成氧气，发生的电池总反应为D项。
3．高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途，用镍（Ni）、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸盐Na2FeO4的装置如图所示。
下列说法合理的是（ ）
A．镍电极上的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
B．铁是阳极，电极反应式为Fe－2e－＋2OH－===Fe（OH）2
C．若隔膜为阴离子交换膜，则OH－自右向左移动
D．电解时阳极区pH降低、阴极区pH升高，最终溶液pH不变
解析：
选A 用镍（Ni）、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸钠（Na2FeO4），铁失电子生成高铁酸钠，则铁作阳极，镍作阴极，溶液中的H＋在阴极放电生成氢气，则电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故A正确；根据分析，铁是阳极，电极反应式为Fe＋8OH－－6e－===FeO
＋4H2O，故B错误；若隔膜为阴离子交换膜，则OH－自左（阴极区）向右（阳极区）移动，故C错误；电解时，阳极区的电极反应式为Fe＋8OH－－6e－===FeO
＋4H2O，pH降低，阴极区电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，pH升高，电池的总反应式为Fe＋2H2O＋2OH－===FeO
＋3H2↑，最终溶液pH降低，故D错误。
4.海水中含有丰富的锂资源，研究人员开发了一种只能让锂离子通过的特殊交换膜，并运用电解实现从海水中提取高浓度的锂盐，其工作原理如图所示。
下列说法不正确的是（ ）
A．a连接电源的正极
B．Li＋的移动方向是从海水进入到盐酸中
C．一段时间后，b电极附近溶液的pH降低
D．电解过程中还可能获得有经济价值的副产物氢气和氯气
解析：
选C A项，a是电解池的阳极，连接电源的正极，正确；B项，电解时阳离子向阴极移动，故Li＋的移动方向是从海水进入到盐酸中，正确；C项，b电极附近溶液中的H＋得电子被还原，促进水的电离，使c（OH－）>c（H＋），阴极区溶液pH增大，不正确；D项，整个电解过程中阴极得到氢气，阳极得到氯气，正确。
5．根据金属活动性顺序表，Cu不能发生Cu＋2H2O===Cu（OH）2↓＋H2↑的反应。
但选择恰当电极材料和电解液进行电解，这个反应就能变为现实。
下列四组电极和电解液中，能实现该反应最为恰当的是（ ）
选项
A
B
C
D
阳极
石墨棒
Cu
Cu
Cu
阴极
石墨棒
石墨棒
Fe
Pt
电解液
CuSO4溶液
Na2SO4溶液
H2SO4溶液
H2O
解析：
选B 本题考查一些不能自发进行的氧化还原反应实现的条件，可以用电解方法，Cu作阳极时，自身失电子，电极反应为Cu－2e－===Cu2＋，阴极反应为2H＋＋2e－===H2↑，A项不符合；B项，Na2SO4溶液起增强导电性作用，电解总反应为Cu＋2H2O
Cu（OH）2＋H2↑，符合题意；C项，电解液H2SO4会与生成的Cu（OH）2发生中和反应，实际上不会生成Cu（OH）2，不符合；D项，H2O导电能力不强，不符合。
6.电 Fenton法是用于水体中有机污染物降解的高级氧化技术，其反应原理如图所示。
其中电解产生的H2O2与Fe2＋发生Fenton反应：
H2O2＋Fe2＋===Fe3＋＋OH－＋·OH，生成的羟基自由基（·OH）能氧化降解有机污染物。
下列说法中正确的是（ ）
A．电源的X极为正极，Y极为负极
B．阴极的电极反应式为Fe2＋－e－===Fe3＋
C．阳极的电极反应式为H2O－e－===H＋＋·OH
D．每消耗1molO2，整个电解池中理论上可产生2mol·OH
解析：
选C 由反应原理示意图可知，左边电极区Fe3＋和O2得电子，则可知左边电极为阴极，所以电源的X极为负极，Y极为正极，故A错误；阴极反应式为Fe3＋＋e－===Fe2＋，O2＋2e－＋2H＋===H2O2，故B错误；根据图示，阳极的电极反应式为H2O－e－===H＋＋·OH，故C正确；每消耗1molO2，生成1molH2O2，H2O2发生反应H2O2＋Fe2＋===Fe3＋＋OH－＋·OH，则在阴极生成1mol·OH需3mol电子，发生3mole－转移时，阳极生成3mol·OH，整个装置共产生4mol·OH，故D错误。
7.将等物质的量浓度的CuSO4溶液和NaCl溶液等体积混合后，用石墨电极进行电解，电解过程中，溶液pH随时间t变化的曲线如图，则下列说法正确的是（ ）
A．阳极产物一定是Cl2，阴极产物一定是Cu
B．BC段表示在阴极上是H＋放电产生了H2
C．AB、BC段阴极反应式都为Cu2＋＋2e－===Cu
D．CD段表示阳极上OH－放电破坏了水的电离平衡，产生了H＋
解析：
选C 设CuSO4和NaCl各nmol，电解分3个阶段：
AB段，阳极上nmolCl－失nmol电子，阴极上
nmolCu2＋得nmol电子，由于Cu2＋水解使溶液呈酸性，当Cu2＋浓度减小时，溶液pH逐渐增大；BC段，阳极上nmolOH－失nmol电子（来源于水的电离），阴极上
nmol铜离子再得nmol电子，由于消耗OH－，溶液中H＋浓度增大，溶液的pH迅速减小；CD段，阳极上OH－失去电子，阴极上H＋得到电子，实质是电解水，溶液中H＋浓度逐渐增大，pH减小。
电解过程中，阳极先发生反应2Cl－－2e－===Cl2↑，后发生反应4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极先发生反应Cu2＋＋2e－===Cu，后发生反应2H＋＋2e－===H2↑，故A错误；BC段阴极发生的电极反应是Cu2＋＋2e－===Cu，故B错误；AB、BC段阴极反应都为Cu2＋＋2e－===Cu，故C正确；CD段发生反应4H＋＋4e－===2H2↑、4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，即CD段电解的物质是水，无H＋产生，故D错误。
8．25℃时，用石墨电极电解2.0L0.5mol·L－1CuSO4溶液。
5min后，在一个石墨电极上有6.4gCu生成。
试回答下列问题：
（1）发生氧化反应的是______极，电极反应为____________________________________
________________________。
（2）若电解后溶液的体积不变，则电解后溶液的pH为________。
（3）若将溶液恢复到与电解前一样，则需加入____mol的________。
（4）若用等质量的两块铜片代替石墨作电极，电解后两铜片的质量相差________g，电解液的pH________（填“变小”“变大”或“不变”）。
解析：
（1）n（CuSO4）＝2.0L×0.5mol·L－1＝1.0mol，而在阴极析出的Cu为
＝0.1mol，故CuSO4未完全电解，阳极发生氧化反应，电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。
（2）总反应为
2CuSO4＋2H2O
2Cu ＋ O2↑ ＋ 2H2SO4
2 2 2 1 2
0．1mol0.1mol 0.1mol0.05mol 0.1mol
所以电解后c（H＋）＝
＝0.1mol·L－1。
故pH＝－lg0.1＝1。
（3）电解后生成的0.1molCu和0.05molO2脱离该体系，即相当于0.1molCuO，因此若将溶液复原，则应加入0.1molCuO。
（4）此时为电镀池，阳极：
Cu－2e－===Cu2＋，阴极：
Cu2＋＋2e－===Cu，因此若阴极上析出6.4g铜，则阳极溶解6.4g铜，电解后两铜片质量差为6.4g＋6.4g＝12.8g，而电解液的pH不变。
答案：
（1）阳 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
（2）1 （3）0.1 CuO （4）12.8 不变
9．（2019·山东青岛第58中学期中）某研究性学习小组将下列装置如图连接，D、E、X、Y都是铂电极、C、F是铁电极。
将电源接通后，向乙中滴入酚酞试液，在F极附近显红色。
试回答下列问题：
（1）B极的名称是________。
（2）甲装置中电解反应的总化学方程式是_______________________。
（3）设电解质溶液过量，电解后乙池中加入________（填物质名称）可以使溶液复原。
（4）设甲池中溶液的体积在电解前后都是500mL，乙池中溶液的体积在电解前后都是200mL，当乙池所产生气体的体积为4.48L（标准状况）时，甲池中所生成物质的物质的量浓度为________mol·L－1；乙池中溶液的pH＝______________。
（5）装置丁中的现象是__________________________________________________。
解析：
（1）向乙中滴入酚酞试液，在F极附近显红色，说明该极上氢离子放电，所以该电极是阴极，E电极是阳极，D电极是阴极，C电极是阳极，G电极是阳极，H电极是阴极，X电极是阳极，Y是阴极，A是电源的正极，B是原电池的负极；
（2）D、F、X、Y都是铂电极、C、E是铁电极，甲池中C作阳极，D为铂电极，电解质溶液是硫酸铜溶液，电解硫酸铜溶液时的阳极是铁失电子生成亚铁离子，阴极是铜离子放电，所以电解反应式为Fe＋CuSO4
FeSO4＋Cu；
（3）乙池中电解质过量，F极是铁，作阴极，E为铂作阳
极，总反应为2NaCl＋2H2O
2NaOH＋Cl2↑＋H2↑，溶液中放出Cl2和H2，则加入HCl可以使溶液复原；
（4）根据2NaCl＋2H2O
2NaOH＋Cl2↑＋H2↑计算得，n（NaOH）＝2n（Cl2）＝2×
＝0.2mol，则c（H＋）＝
＝
mol·L－1＝10－14mol·L－1，则pH＝－lgc（H＋）＝－lg10－14＝14；根据电路中电子转移守恒知：
n（FeSO4）＝n（Cl2）＝0.1mol，则c（FeSO4）＝
＝0.2mol·L－1；
（5）根据异性电荷相吸的原理，氢氧化铁胶体中含有的带正电荷的粒子会向阴极即Y极移动，所以Y极附近红褐色变深。
答案：
（1）负极
（2）Fe＋CuSO4
FeSO4＋Cu （3）氯化氢 （4）0.2 14 （5）红褐色由X极移向Y极，最后X附近无色，Y极附近为红褐色
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