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2025鲁科版化学选择性必修1
分层作业5　电解的原理
A级必备知识基础练
题组1.电解的原理
1.电解池的阳极电极材料一定(　　)
A.发生氧化反应 B.失电子
C.是铂电极 D.与电源正极相连
2.下列有关电解池的说法正确的是(　　)
A.在电解池中与外接电源负极相连的电极是阳极
B.电解任何物质,阳极上失电子数与阴极上得电子数相等
C.电解氯化铜溶液时在阴极上有气体生成
D.电解NaCl、CuCl2两种溶液,参加反应的物质是相同的
题组2.可充电电池
3.Mg-VOCl2电池是一种基于阴离子传导的新型二次电池,其简化装置示意图如下。总反应为Mg+2VOCl2MgCl2+2VOCl,下列说法错误的是 (　　)
A.充电时Mg电极质量增大
B.放电时正极反应为VOCl2+e-VOCl+Cl-
C.放电过程中Cl-穿过复合离子液体向Mg移动
D.为该电池充电时VOCl2电极应与电源的负极相连
4.镍氢电池的工作原理如图所示,放电时,电流由a极经外电路流向b极。下列叙述正确的是(　　)
A.放电时,b极发生还原反应
B.充电时,a极与电源负极连接
C.放电时,a极的电极反应式为NiO(OH)+e-+H2ONi(OH)2+OH-
D.充电时,b极的电极反应式为MHx+OH--e-MHx-1+H2O
题组3.用惰性电极电解的规律
5.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.稀盐酸 B.稀Na2SO4溶液
C.CuCl2溶液 D.酸性AgNO3溶液
6.用惰性电极实现电解,下列说法正确的是(　　)
A.电解稀硫酸,实质上是电解水,故溶液pH不变
B.电解稀氢氧化钠溶液,要消耗OH-,故溶液pH减小
C.电解硫酸钠溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2
D.电解氯化铜溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1
7.如图是电解硝酸银溶液的装置,其中c为石墨电极,d为铜电极,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电极质量减少
D.电解后,电解池中c(Ag+)减小
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
B级关键能力提升练
以下选择题中有1~2个选项符合题意。
9.如图用石墨作电极的电解池中,放入某足量蓝色溶液500 mL进行电解,观察到A电极表面有红色固体生成,B电极有无色气体生成;通电一段时间后,取出A电极,洗涤、干燥、称量,A电极增重1.6 g。下列说法错误的是(　　)
A.B电极同电源正极相连
B.该蓝色溶液可能是CuSO4或CuCl2溶液
C.电解后溶液的酸性增强
D.要使电解后溶液完全恢复到电解前的状态,可加入2 g CuO
10.以柏林绿Fe[Fe(CN)6]为代表的新型可充电钠离子电池,其放电工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.放电时,Na+由右室移向左室
B.放电时,Mg箔为负极,该电极发生氧化反应
C.充电时,阳极反应式为Na2Fe[Fe(CN)6]-2e-Fe[Fe(CN)6]+2Na+
D.用铅蓄电池为该电池充电时,当有0.2 mol电子转移时,Pb电极质量减少20.7 g
11.我国科学家研制了一种新型的高比能量锌-碘溴液流电池,其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液,提高电池的容量。
下列叙述不正确的是(　　)
A.放电时,a电极反应为I2Br-+2e-2I-+Br-
B.放电时,溶液中离子的数目增多
C.充电时,b电极每减少0.65 g,溶液中有0.02 mol I-被氧化
D.充电时,a电极接外电源正极
12.等物质的量的BaCl2、K2SO4和AgNO3溶于水形成混合溶液,用石墨电极电解此溶液,经过一段时间后,阴、阳两极收集到的气体的物质的量之比为3∶2。下列说法正确的是(　　)
A.两极共生成三种气体
B.电解过程中混合溶液的pH持续增大
C.阴极上因Ag+放电,导致电极质量增加
D.向电解后溶液中通入适量的HCl可使溶液恢复到电解前的状态
13.病毒对消毒剂敏感,75%酒精、双氧水等均可灭活病毒。科学家报告了一种直接电化学合成H2O2的方法,装置如图。下列叙述错误的是(　　)
A.该装置的工作原理是将化学能转化成电能
B.b极发生的电极反应为O2+H2O+2e-H+OH-
C.电池工作时,内部发生反应:H+OH-+2H+H2O2+H2O
D.电路中通过2 mol电子,消耗氧气44.8 L(标准状况)
14.A、B、C三种强电解质,它们在水中电离出的离子如表所示:
阳离子 Na+、K+、Cu2+
阴离子 S、OH-
图1所示装置中,甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的A溶液、足量的B溶液、足量的C溶液,电极均为石墨电极。接通电源,经过一段时间后,测得乙中c电极质量增加16 g。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间(t)的关系如图2。
图1
图2
据此回答下列问题:
(1)M为电源的　　　(填“正”或“负”)极,电极b上发生的电极反应为　 　　　　　　。
(2)计算电极e上生成的气体在标准状况下的体积:　　　　　　　　　。
(3)写出乙烧杯的电解总反应: 　 　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)如果电解过程中B溶液中的金属离子全部析出,此时电解能否继续进行,为什么
(5)要使丙恢复到原来的状态,操作是 　　　　　　　　　　　　　　　　。
C级学科素养拔高练
15.工业上,在强碱性条件下用电解法除去废水中的CN-,装置如图所示,依次发生的反应有:
ⅰ.CN--2e-+2OH-CNO-+H2O
ⅱ.2Cl--2e-Cl2↑
ⅲ.3Cl2+2CNO-+8OH-N2+6Cl-+2C+4H2O
(1)石墨电极上发生　　　　　(填“氧化”或“还原”)反应;阴极反应式为　 　　　　　　。
(2)除去1 mol CN-,外电路中至少需要转移　　　　　 mol电子。
(3)为了使电解池连续工作,需要不断补充　　　　　(填化学式)。
(4)若该电解池使用铅蓄电池为电源,则a电极发生的电极反应为 　　　　　　　　　　,
充电时阴极反应为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
分层作业5　电解的原理
1.D　解析 电解池中,阳极上失电子,发生氧化反应,但并不一定是电极材料自身发生反应,阳极与电源正极相连,阳极材料必须是导电的物质,不一定是Pt。
2.B　解析 在电解池中,与负极相连的是阴极,A项错误;电解氯化铜溶液时阳极上有氯气生成,阴极上有铜析出,C项错误;电解NaCl溶液时水参加了反应,而电解CuCl2溶液时水没有参加反应,D项错误。
3.D　解析 根据总反应Mg+2VOCl2MgCl2+2VOCl可知,放电时,Mg作为负极,VOCl2作为正极,充电时,Mg与外加电源负极相接,为阴极,VOCl2为阳极。充电时,Mg电极上Mg2+得电子生成金属镁,质量增大,A正确;放电时为原电池,正极的电极反应式为VOCl2+e-VOCl+Cl-,B正确;放电过程中,阴离子流向负极,即Cl-穿过复合离子液体向Mg移动,C正确;充电时为电解池,VOCl2电极发生氧化反应,与电源的正极相连,D错误。
4.C　解析 放电时,电流由a极经外电路流向b极,说明a极为正极,发生还原反应,电极反应式为NiO(OH)+e-+H2ONi(OH)2+OH-,故C正确;b极为负极,b极发生氧化反应,故A错误;充电时,a为阳极,与电源正极连接,故B错误;充电时,b极为阴极,电极反应式为MHx-1+H2O+e-MHx+OH-,故D错误。
5.B　解析 电解稀盐酸,阴极产物为H2,阳极产物为Cl2,A错误;电解Na2SO4溶液,实际上是电解水,阴极产物为H2,阳极产物为O2,B正确;电解CuCl2溶液,阴极产物为Cu,阳极产物为Cl2,C错误;电解酸性AgNO3溶液,阴极产物为Ag,阳极产物为O2,D错误。
6.D　解析 电解稀硫酸,实质是电解水,因溶剂减少,c(H+)将增大,故溶液的pH变小,A错误;电解稀NaOH溶液,虽然OH-在阳极放电,但水电离产生的H+同时也在阴极放电,其实质同样是电解水,溶液的物质的量浓度也将变大,故溶液的pH变大,B错误;电解Na2SO4溶液,其实质也是电解水,在阴极和阳极分别析出H2和O2,二者的物质的量之比为2∶1,C错误;电解CuCl2溶液,在阴、阳两极上分别析出Cu和Cl2,二者的物质的量之比为1∶1,D正确。
7.D　解析 a是直流电源的正极,b是负极,A错误;c为阳极,d为阴极,B错误;d为阴极,Ag+在阴极得电子生成Ag,d电极质量增加,电解池中c(Ag+)减小,C错误,D正确。
8.D　解析 由甲图可得Cu为阴极,C为阳极,电解质溶液为CuSO4溶液,总反应为2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑,各物质及电子转移关系为2H2O~2Cu~2H2SO4~O2~4e-,则乙图中,E可以表示H2O、Cu和H2SO4的物质的量,F表示O2的物质的量。
9.B　解析 B电极有无色气体生成,说明B电极为阳极,水电离出的OH-在此电极上失电子生成O2,电极反应式为2H2O-4e-4H++O2↑;A电极表面有红色固体生成,说明A电极为阴极,Cu2+在此电极上得电子生成Cu单质,电极反应式为Cu2++2e-Cu。B电极为电解池阳极,与电池正极相连,A正确;根据阴离子放电顺序可知,Cl-在OH-前放电,因此蓝色溶液不能为CuCl2溶液,B错误;B电极的电极反应式为2H2O-4e-4H++O2↑,电解过程中溶液中H+浓度增大,酸性增强,C正确;A电极增重1.6 g,即析出0.025 mol Cu,则需要加入0.025 mol Cu2+将溶液还原,若利用CuO还原溶液,需要的质量为0.025 mol×80 g·mol-1=2 g,D正确。
10.D　解析 由图可知,右室镁失电子发生氧化反应,Mg箔为负极,则Mo箔为正极,所以放电时,Na+由右室移向左室,A、B正确;充电时,Mo箔接电源的正极,是电解池的阳极,阳极反应式为Na2Fe[Fe(CN)6]-2e-Fe[Fe(CN)6]+2Na+,C正确;Pb电极发生的反应为S+Pb-2e-PbSO4,外电路中通过0.2 mol电子时,Pb电极质量增加96 g,D错误。
11.C　解析 放电时,a电极作为正极,I2Br-得电子生成Br-和I-,反应为I2Br-+2e-2I-+Br-,A正确;放电时,负极:Zn-2e-Zn2+,正极:I2Br-+2e-2I-+Br-,溶液中离子的数目增多,B正确;充电时,b电极生成Zn,每增重0.65 g,即生成0.01 mol Zn,则转移0.02 mol电子,溶液中有0.02 mol I-被氧化,C错误;充电时,a电极为阳极,与外电源正极相连,D正确。
12.AB　解析 等物质的量的BaCl2、K2SO4和AgNO3溶于水形成混合溶液,发生反应S+Ba2+BaSO4↓、Cl-+Ag+AgCl↓,混合后溶液中的溶质为等物质的量的KCl和KNO3。用石墨电极电解此溶液,阳极首先是Cl-放电,电极反应式为2Cl--2e-Cl2↑,然后是水电离产生的OH-放电,电极反应式为2H2O-4e-4H++O2↑,阴极发生还原反应2H2O+2e-H2↑+2OH-。一段时间后,阴、阳两极产生的气体的体积比为3∶2,说明阳极生成Cl2、O2,阴极生成H2,A正确;混合后溶液中的溶质为等物质的量的KCl和KNO3,电解开始后KCl溶液转化为KOH溶液,后阶段电解KOH溶液相当于电解水,则OH-浓度不断增大、溶液的pH持续增大,B正确;混合后Ag+生成AgCl沉淀,阴极上Ag+不放电,阴极产生H2,电极质量不增加,C错误;向电解后溶液中通入适量的HCl和水才可使溶液恢复到电解前的状态,D错误。
13.AD　解析 该装置是电解池,将电能转化为化学能,A错误;b电极为阴极,发生还原反应,O2得电子生成H,电极反应式为O2+H2O+2e-H+OH-,B正确;装置中阴极生成H、OH-,阳极生成H+,所以电池工作时,内部生成的H、OH-与H+反应生成H2O2和H2O,C正确;b电极反应为O2+H2O+2e-H+OH-,电路中通过2 mol电子,消耗1 mol O2,标准状况下的体积为22.4 L,D错误。
14.答案 (1)负　4OH--4e-2H2O+O2↑
(2)5.6 L
(3)2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4
(4)能,因为CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液,反应实质变为电解水的反应
(5)向丙烧杯中加4.5 g水
解析 (1)根据乙中c极质量增加说明乙中为硫酸铜溶液,c电极为阴极,M为电源负极,再依据pH的变化情况,可知丙中为硫酸钾溶液或者硫酸钠溶液,甲中为氢氧化钠溶液或者氢氧化钾溶液,电解池甲、丙都相当于电解水。b为阳极,电极反应式为4OH--4e-2H2O+O2↑。
(2)丙中e电极为阴极,生成的气体为氢气,根据c电极质量增加了16 g,结合电子守恒可得关系式Cu~H2,电极e上生成氢气的物质的量为0.25 mol,标准状况下的体积为5.6 L。
(3)乙中为电解硫酸铜溶液,电解总反应为2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4。
(4)如果电解过程中B溶液(CuSO4溶液)中的Cu2+全部析出,若继续电解则为电解硫酸溶液,电解反应可继续进行,其实质为电解水。
(5)要使丙恢复到原来的状态,需要添加水,其物质的量(等于生成氢气的物质的量)为0.25 mol,质量为4.5 g。
15.答案 (1)氧化　2H2O+2e-H2↑+2OH-(或2H++2e-H2↑)
(2)5
(3)NaOH
(4)PbO2+2e-+4H++SPbSO4+2H2O　PbSO4+2e-Pb+S
解析 (1)根据题中的离子反应可知,铁电极不发生反应,则铁电极为阴极,石墨电极为阳极,阳极上发生氧化反应。阴极上水电离出来的氢离子得电子产生氢气,电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-。
(2)由反应ⅲ可知,当除去2 mol CN-时,有2 mol CN-和6 mol Cl-在阳极放电,外电路中至少转移10 mol电子,则除去1 mol CN-,至少转移5 mol电子。
(3)根据反应ⅰ、ⅲ,为了使电解池连续工作,需要不断补充NaOH。
(4)石墨电极为阳极,则a电极为正极,铅蓄电池正极反应为PbO2+2e-+4H++SPbSO4+2H2O,充电时阴极反应为PbSO4+2e-Pb+S。
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