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2025魯科版化學選擇性必修1
分層作業5　電解的原理
A級必備知識基礎練
題組1.電解的原理
1.電解池的陽極電極材料一定(　　)
A.發生氧化反應 B.失電子
C.是鉑電極 D.與電源正極相連
2.下列有關電解池的說法正確的是(　　)
A.在電解池中與外接電源負極相連的電極是陽極
B.電解任何物質,陽極上失電子數與陰極上得電子數相等
C.電解氯化銅溶液時在陰極上有氣體生成
D.電解NaCl、CuCl2兩種溶液,參加反應的物質是相同的
題組2.可充電電池
3.Mg-VOCl2電池是一種基于陰離子傳導的新型二次電池,其簡化裝置示意圖如下。總反應為Mg+2VOCl2MgCl2+2VOCl,下列說法錯誤的是 (　　)
A.充電時Mg電極質量增大
B.放電時正極反應為VOCl2+e-VOCl+Cl-
C.放電過程中Cl-穿過復合離子液體向Mg移動
D.為該電池充電時VOCl2電極應與電源的負極相連
4.鎳氫電池的工作原理如圖所示,放電時,電流由a極經外電路流向b極。下列敘述正確的是(　　)
A.放電時,b極發生還原反應
B.充電時,a極與電源負極連接
C.放電時,a極的電極反應式為NiO(OH)+e-+H2ONi(OH)2+OH-
D.充電時,b極的電極反應式為MHx+OH--e-MHx-1+H2O
題組3.用惰性電極電解的規律
5.用鉑電極電解下列溶液時,陰極和陽極上的主要產物分別為H2和O2的是(　　)
A.稀鹽酸 B.稀Na2SO4溶液
C.CuCl2溶液 D.酸性AgNO3溶液
6.用惰性電極實現電解,下列說法正確的是(　　)
A.電解稀硫酸,實質上是電解水,故溶液pH不變
B.電解稀氫氧化鈉溶液,要消耗OH-,故溶液pH減小
C.電解硫酸鈉溶液,在陰極上和陽極上析出產物的物質的量之比為1∶2
D.電解氯化銅溶液,在陰極上和陽極上析出產物的物質的量之比為1∶1
7.如圖是電解硝酸銀溶液的裝置,其中c為石墨電極,d為銅電極,則下列有關判斷正確的是(　　)
A.a為負極,b為正極
B.a為陽極,b為陰極
C.電解過程中,d電極質量減少
D.電解后,電解池中c(Ag+)減小
8.按圖甲裝置進行實驗,若圖乙中橫坐標x表示通過電極的電子的物質的量,下列敘述正確的是(　　)
A.F表示反應生成Cu的物質的量
B.F表示反應生成H2SO4的物質的量
C.E表示反應生成O2的物質的量
D.E表示反應消耗H2O的物質的量
B級關鍵能力提升練
以下選擇題中有1~2個選項符合題意。
9.如圖用石墨作電極的電解池中,放入某足量藍色溶液500 mL進行電解,觀察到A電極表面有紅色固體生成,B電極有無色氣體生成;通電一段時間后,取出A電極,洗滌、干燥、稱量,A電極增重1.6 g。下列說法錯誤的是(　　)
A.B電極同電源正極相連
B.該藍色溶液可能是CuSO4或CuCl2溶液
C.電解后溶液的酸性增強
D.要使電解后溶液完全恢復到電解前的狀態,可加入2 g CuO
10.以柏林綠Fe[Fe(CN)6]為代表的新型可充電鈉離子電池,其放電工作原理如圖所示。下列說法錯誤的是(　　)
A.放電時,Na+由右室移向左室
B.放電時,Mg箔為負極,該電極發生氧化反應
C.充電時,陽極反應式為Na2Fe[Fe(CN)6]-2e-Fe[Fe(CN)6]+2Na+
D.用鉛蓄電池為該電池充電時,當有0.2 mol電子轉移時,Pb電極質量減少20.7 g
11.我國科學家研制了一種新型的高比能量鋅-碘溴液流電池,其工作原理示意圖如下。圖中貯液器可儲存電解質溶液,提高電池的容量。
下列敘述不正確的是(　　)
A.放電時,a電極反應為I2Br-+2e-2I-+Br-
B.放電時,溶液中離子的數目增多
C.充電時,b電極每減少0.65 g,溶液中有0.02 mol I-被氧化
D.充電時,a電極接外電源正極
12.等物質的量的BaCl2、K2SO4和AgNO3溶于水形成混合溶液,用石墨電極電解此溶液,經過一段時間后,陰、陽兩極收集到的氣體的物質的量之比為3∶2。下列說法正確的是(　　)
A.兩極共生成三種氣體
B.電解過程中混合溶液的pH持續增大
C.陰極上因Ag+放電,導致電極質量增加
D.向電解后溶液中通入適量的HCl可使溶液恢復到電解前的狀態
13.病毒對消毒劑敏感,75%酒精、雙氧水等均可滅活病毒。科學家報告了一種直接電化學合成H2O2的方法,裝置如圖。下列敘述錯誤的是(　　)
A.該裝置的工作原理是將化學能轉化成電能
B.b極發生的電極反應為O2+H2O+2e-H+OH-
C.電池工作時,內部發生反應:H+OH-+2H+H2O2+H2O
D.電路中通過2 mol電子,消耗氧氣44.8 L(標準狀況)
14.A、B、C三種強電解質,它們在水中電離出的離子如表所示:
陽離子 Na+、K+、Cu2+
陰離子 S、OH-
圖1所示裝置中,甲、乙、丙三個燒杯依次分別盛放足量的A溶液、足量的B溶液、足量的C溶液,電極均為石墨電極。接通電源,經過一段時間后,測得乙中c電極質量增加16 g。常溫下各燒杯中溶液的pH與電解時間(t)的關系如圖2。
圖1
圖2
據此回答下列問題:
(1)M為電源的　　　(填“正”或“負”)極,電極b上發生的電極反應為　 　　　　　　。
(2)計算電極e上生成的氣體在標準狀況下的體積:　　　　　　　　　。
(3)寫出乙燒杯的電解總反應: 　 　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)如果電解過程中B溶液中的金屬離子全部析出,此時電解能否繼續進行,為什么
(5)要使丙恢復到原來的狀態,操作是 　　　　　　　　　　　　　　　　。
C級學科素養拔高練
15.工業上,在強堿性條件下用電解法除去廢水中的CN-,裝置如圖所示,依次發生的反應有:
ⅰ.CN--2e-+2OH-CNO-+H2O
ⅱ.2Cl--2e-Cl2↑
ⅲ.3Cl2+2CNO-+8OH-N2+6Cl-+2C+4H2O
(1)石墨電極上發生　　　　　(填“氧化”或“還原”)反應;陰極反應式為　 　　　　　　。
(2)除去1 mol CN-,外電路中至少需要轉移　　　　　 mol電子。
(3)為了使電解池連續工作,需要不斷補充　　　　　(填化學式)。
(4)若該電解池使用鉛蓄電池為電源,則a電極發生的電極反應為 　　　　　　　　　　,
充電時陰極反應為 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
分層作業5　電解的原理
1.D　解析 電解池中,陽極上失電子,發生氧化反應,但并不一定是電極材料自身發生反應,陽極與電源正極相連,陽極材料必須是導電的物質,不一定是Pt。
2.B　解析 在電解池中,與負極相連的是陰極,A項錯誤;電解氯化銅溶液時陽極上有氯氣生成,陰極上有銅析出,C項錯誤;電解NaCl溶液時水參加了反應,而電解CuCl2溶液時水沒有參加反應,D項錯誤。
3.D　解析 根據總反應Mg+2VOCl2MgCl2+2VOCl可知,放電時,Mg作為負極,VOCl2作為正極,充電時,Mg與外加電源負極相接,為陰極,VOCl2為陽極。充電時,Mg電極上Mg2+得電子生成金屬鎂,質量增大,A正確;放電時為原電池,正極的電極反應式為VOCl2+e-VOCl+Cl-,B正確;放電過程中,陰離子流向負極,即Cl-穿過復合離子液體向Mg移動,C正確;充電時為電解池,VOCl2電極發生氧化反應,與電源的正極相連,D錯誤。
4.C　解析 放電時,電流由a極經外電路流向b極,說明a極為正極,發生還原反應,電極反應式為NiO(OH)+e-+H2ONi(OH)2+OH-,故C正確;b極為負極,b極發生氧化反應,故A錯誤;充電時,a為陽極,與電源正極連接,故B錯誤;充電時,b極為陰極,電極反應式為MHx-1+H2O+e-MHx+OH-,故D錯誤。
5.B　解析 電解稀鹽酸,陰極產物為H2,陽極產物為Cl2,A錯誤;電解Na2SO4溶液,實際上是電解水,陰極產物為H2,陽極產物為O2,B正確;電解CuCl2溶液,陰極產物為Cu,陽極產物為Cl2,C錯誤;電解酸性AgNO3溶液,陰極產物為Ag,陽極產物為O2,D錯誤。
6.D　解析 電解稀硫酸,實質是電解水,因溶劑減少,c(H+)將增大,故溶液的pH變小,A錯誤;電解稀NaOH溶液,雖然OH-在陽極放電,但水電離產生的H+同時也在陰極放電,其實質同樣是電解水,溶液的物質的量濃度也將變大,故溶液的pH變大,B錯誤;電解Na2SO4溶液,其實質也是電解水,在陰極和陽極分別析出H2和O2,二者的物質的量之比為2∶1,C錯誤;電解CuCl2溶液,在陰、陽兩極上分別析出Cu和Cl2,二者的物質的量之比為1∶1,D正確。
7.D　解析 a是直流電源的正極,b是負極,A錯誤;c為陽極,d為陰極,B錯誤;d為陰極,Ag+在陰極得電子生成Ag,d電極質量增加,電解池中c(Ag+)減小,C錯誤,D正確。
8.D　解析 由甲圖可得Cu為陰極,C為陽極,電解質溶液為CuSO4溶液,總反應為2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑,各物質及電子轉移關系為2H2O~2Cu~2H2SO4~O2~4e-,則乙圖中,E可以表示H2O、Cu和H2SO4的物質的量,F表示O2的物質的量。
9.B　解析 B電極有無色氣體生成,說明B電極為陽極,水電離出的OH-在此電極上失電子生成O2,電極反應式為2H2O-4e-4H++O2↑;A電極表面有紅色固體生成,說明A電極為陰極,Cu2+在此電極上得電子生成Cu單質,電極反應式為Cu2++2e-Cu。B電極為電解池陽極,與電池正極相連,A正確;根據陰離子放電順序可知,Cl-在OH-前放電,因此藍色溶液不能為CuCl2溶液,B錯誤;B電極的電極反應式為2H2O-4e-4H++O2↑,電解過程中溶液中H+濃度增大,酸性增強,C正確;A電極增重1.6 g,即析出0.025 mol Cu,則需要加入0.025 mol Cu2+將溶液還原,若利用CuO還原溶液,需要的質量為0.025 mol×80 g·mol-1=2 g,D正確。
10.D　解析 由圖可知,右室鎂失電子發生氧化反應,Mg箔為負極,則Mo箔為正極,所以放電時,Na+由右室移向左室,A、B正確;充電時,Mo箔接電源的正極,是電解池的陽極,陽極反應式為Na2Fe[Fe(CN)6]-2e-Fe[Fe(CN)6]+2Na+,C正確;Pb電極發生的反應為S+Pb-2e-PbSO4,外電路中通過0.2 mol電子時,Pb電極質量增加96 g,D錯誤。
11.C　解析 放電時,a電極作為正極,I2Br-得電子生成Br-和I-,反應為I2Br-+2e-2I-+Br-,A正確;放電時,負極:Zn-2e-Zn2+,正極:I2Br-+2e-2I-+Br-,溶液中離子的數目增多,B正確;充電時,b電極生成Zn,每增重0.65 g,即生成0.01 mol Zn,則轉移0.02 mol電子,溶液中有0.02 mol I-被氧化,C錯誤;充電時,a電極為陽極,與外電源正極相連,D正確。
12.AB　解析 等物質的量的BaCl2、K2SO4和AgNO3溶于水形成混合溶液,發生反應S+Ba2+BaSO4↓、Cl-+Ag+AgCl↓,混合后溶液中的溶質為等物質的量的KCl和KNO3。用石墨電極電解此溶液,陽極首先是Cl-放電,電極反應式為2Cl--2e-Cl2↑,然后是水電離產生的OH-放電,電極反應式為2H2O-4e-4H++O2↑,陰極發生還原反應2H2O+2e-H2↑+2OH-。一段時間后,陰、陽兩極產生的氣體的體積比為3∶2,說明陽極生成Cl2、O2,陰極生成H2,A正確;混合后溶液中的溶質為等物質的量的KCl和KNO3,電解開始后KCl溶液轉化為KOH溶液,后階段電解KOH溶液相當于電解水,則OH-濃度不斷增大、溶液的pH持續增大,B正確;混合后Ag+生成AgCl沉淀,陰極上Ag+不放電,陰極產生H2,電極質量不增加,C錯誤;向電解后溶液中通入適量的HCl和水才可使溶液恢復到電解前的狀態,D錯誤。
13.AD　解析 該裝置是電解池,將電能轉化為化學能,A錯誤;b電極為陰極,發生還原反應,O2得電子生成H,電極反應式為O2+H2O+2e-H+OH-,B正確;裝置中陰極生成H、OH-,陽極生成H+,所以電池工作時,內部生成的H、OH-與H+反應生成H2O2和H2O,C正確;b電極反應為O2+H2O+2e-H+OH-,電路中通過2 mol電子,消耗1 mol O2,標準狀況下的體積為22.4 L,D錯誤。
14.答案 (1)負　4OH--4e-2H2O+O2↑
(2)5.6 L
(3)2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4
(4)能,因為CuSO4溶液已轉變為H2SO4溶液,反應實質變為電解水的反應
(5)向丙燒杯中加4.5 g水
解析 (1)根據乙中c極質量增加說明乙中為硫酸銅溶液,c電極為陰極,M為電源負極,再依據pH的變化情況,可知丙中為硫酸鉀溶液或者硫酸鈉溶液,甲中為氫氧化鈉溶液或者氫氧化鉀溶液,電解池甲、丙都相當于電解水。b為陽極,電極反應式為4OH--4e-2H2O+O2↑。
(2)丙中e電極為陰極,生成的氣體為氫氣,根據c電極質量增加了16 g,結合電子守恒可得關系式Cu~H2,電極e上生成氫氣的物質的量為0.25 mol,標準狀況下的體積為5.6 L。
(3)乙中為電解硫酸銅溶液,電解總反應為2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4。
(4)如果電解過程中B溶液(CuSO4溶液)中的Cu2+全部析出,若繼續電解則為電解硫酸溶液,電解反應可繼續進行,其實質為電解水。
(5)要使丙恢復到原來的狀態,需要添加水,其物質的量(等于生成氫氣的物質的量)為0.25 mol,質量為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)根據題中的離子反應可知,鐵電極不發生反應,則鐵電極為陰極,石墨電極為陽極,陽極上發生氧化反應。陰極上水電離出來的氫離子得電子產生氫氣,電極反應式為2H2O+2e-H2↑+2OH-。
(2)由反應ⅲ可知,當除去2 mol CN-時,有2 mol CN-和6 mol Cl-在陽極放電,外電路中至少轉移10 mol電子,則除去1 mol CN-,至少轉移5 mol電子。
(3)根據反應ⅰ、ⅲ,為了使電解池連續工作,需要不斷補充NaOH。
(4)石墨電極為陽極,則a電極為正極,鉛蓄電池正極反應為PbO2+2e-+4H++SPbSO4+2H2O,充電時陰極反應為PbSO4+2e-Pb+S。
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