2024-2025學(xué)年高中化學(xué)第1章化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化第2節(jié)第1課時電解的原理作業(yè)含解析魯科版選修4

PAGE7-電解的原理(建議用時：40分鐘)1．能用電解的原理說明問題的是()①電解是把電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能；②電解是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能；③電解質(zhì)溶液導(dǎo)電是化學(xué)改變，金屬導(dǎo)電是物理改變；④某些不能自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，通過電解的原理可以實現(xiàn)；⑤任何溶液被電解時，必需導(dǎo)致氧化還原反應(yīng)的發(fā)生；⑥電解和電離都須要通電。A．①②③④ B．②③⑤C．③④⑥ D．①③④⑤[答案]D2．某同學(xué)將電解池工作時電子、離子流淌方向及電極種類等信息表示在如圖中，下列有關(guān)分析完全正確的是()選項ABCDa電極陽極陰極陽極陰極d電極正極正極負(fù)極負(fù)極Q離子陽離子陽離子陰離子陰離子B[電子由電源的負(fù)極流出，故a是陰極，d是正極，溶液中陽離子移向陰極。]3．下列敘述正確的是()A．電解池的陰極上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)B．用惰性電極電解Na2SO4溶液，陰、陽兩極產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1∶2C．用惰性電極電解飽和NaCl溶液，若有1mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，則生成1molNaOHD．酸溶液、堿溶液、鹽溶液電解后，溶液的pH都增大C[電解池的陽極上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，A項錯誤；電解Na2SO4溶液，事實上是電解水，陰極產(chǎn)生H2，陽極產(chǎn)生O2，二者物質(zhì)的量之比為2∶1，B項錯誤；電解飽和NaCl溶液：2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up8(通電))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，每轉(zhuǎn)移1mol電子，則生成1molNaOH，C項正確；電解H2SO4溶液、NaOH溶液、Na2SO4溶液后，溶液的pH分別會減小、增大、不變，D項錯誤。]4．用鉑作電極電解下列物質(zhì)的水溶液，電解方程式正確的是()A．CuSO4溶液：2H2Oeq\o(=,\s\up8(通電))2H2↑＋O2↑B．稀硫酸：2H2Oeq\o(=,\s\up8(通電))2H2↑＋O2↑C．CuCl2溶液：2CuCl2＋2H2Oeq\o(=,\s\up8(通電))2Cu＋O2↑＋4HClD．NaCl溶液：2NaCleq\o(=,\s\up8(通電))2Na＋Cl2↑B[當(dāng)電解池的電極是惰性電極時，陽極不溶解。A項，正確的電解方程式為2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up8(通電))2Cu＋O2↑＋2H2SO4；B項，實質(zhì)是電解水，電解方程式正確；C項，正確的電解方程式為CuCl2eq\o(=,\s\up8(通電))Cu＋Cl2↑；D項，電解的是NaCl溶液，而不是熔融的NaCl，正確的電解方程式為2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up8(通電))H2↑＋Cl2↑＋2NaOH。]5．用惰性電極電解足量的Cu(NO3)2溶液，下列說法中不正確的是()A．陰極發(fā)生的電極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－=CuB．陽極發(fā)生的電極反應(yīng)為4OH－－4e－=2H2O＋O2↑C．若有6.4g金屬Cu析出，放出的O2為0.05molD．恰好電解完時，加入肯定量的Cu(NO3)2溶液可復(fù)原到原溶液的濃度[答案]D6．用鉑作電極電解某種溶液，通電一段時間后，溶液的pH變小，并且在陽極得到0.56L氣體，陰極得到1.12L氣體(兩種氣體均在相同條件下測定)。由此可知溶液可能是()A．稀鹽酸 B．KNO3溶液C．CuSO4溶液 D．稀硫酸D[陽極與陰極產(chǎn)生的氣體體積之比為eq\f(0.56L,1.12L)＝eq\f(1,2)，相當(dāng)于電解水，pH變小說明電解了含氧酸的水溶液。]7．如圖為直流電源電解稀Na2SO4水溶液的裝置，通電后在石墨電極a和b旁邊分別滴加幾滴石蕊溶液。下列試驗現(xiàn)象中正確的是()A．逸出氣體的體積，a電極的小于b電極的B．一電極逸出無味氣體，另一電極逸出刺激性氣味氣體C．a(chǎn)電極旁邊呈紅色，b電極旁邊呈藍(lán)色D．a(chǎn)電極旁邊呈藍(lán)色，b電極旁邊呈紅色D[電解稀Na2SO4水溶液，其實質(zhì)是電解水，b極為陽極：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，a極為陰極：4H＋＋4e－=2H2↑。a極逸出氫氣，b極逸出氧氣，二者都是無色無味的氣體，且a極氫氣的體積是b極氧氣體積的2倍，A、B均錯誤；a極H＋得電子，使a極旁邊c(OH－)增大，遇石蕊溶液變藍(lán)色；b極OH－放電，致使b極旁邊c(H＋)增大，遇石蕊試液變紅色，C錯誤。]8．如圖所示，四支電極均為鉑電極，供選擇的四組電解質(zhì)溶液如表：組ABCD甲槽NaOH溶液AgNO3溶液H2SO4溶液NaCl溶液乙槽CuSO4溶液CuCl2溶液AgNO3溶液AgNO3溶液甲乙要滿意的條件是：①工作一段時間后，甲槽電解液pH增大，而乙槽電解液pH減??；②b、c兩極放電離子的物質(zhì)的量相等。則：(1)應(yīng)選用的電解液是________組。(2)甲槽的電解方程式為________________________________________；乙槽的電解方程式為_____________________________________________[解析]依據(jù)電解規(guī)律，電解后電解液的pH上升的有NaOH溶液和NaCl溶液；pH降低的有CuSO4溶液、AgNO3溶液和H2SO4溶液；pH基本不變的有CuCl2溶液。由條件①解除B、C，又因為甲、乙兩槽是串聯(lián)的，故b為陽極、c為陰極，A、D組電解液的電極反應(yīng)式分別為A組b極：4OH－－4e－=O2↑＋2H2Oc極：2Cu2＋＋4e－=2CuD組b極：2Cl－－2e－=Cl2↑c極：2Ag＋＋2e－=2Ag由條件②解除A。[答案](1)D(2)2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up8(通電))2NaOH＋Cl2↑＋H2↑4AgNO3＋2H2Oeq\o(=,\s\up8(通電))4Ag＋O2↑＋4HNO39．用惰性電極電解下列電解質(zhì)溶液：①硫酸；②鹽酸；③NaOH溶液；④Na2SO4溶液；⑤CuCl2溶液；⑥NaCl溶液；⑦CuSO4溶液。請依據(jù)所學(xué)學(xué)問回答下列問題(填序號)：(1)陰極反應(yīng)與①相同的有________，與⑤相同的有________。(2)陽極反應(yīng)與①相同的有________，與②相同的有________。(3)寫出電解下列溶液的化學(xué)方程式：③______________________________________________________________；⑥______________________________________________________________；⑦_(dá)_____________________________________________________________(4)只有水被電解的是________，只有電解質(zhì)本身被電解的是________，電解質(zhì)和水都被電解的是________。(5)電解后溶液的pH顯著增大的是________，減小的是________。(6)欲使溶液⑥電解后復(fù)原需________，欲使電解后的⑦復(fù)原需加入________。[答案](1)②③④⑥⑦(2)③④⑦⑤⑥(3)2H2Oeq\o(=,\s\up8(通電))2H2↑＋O2↑2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up8(通電))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up8(通電))2H2SO4＋2Cu＋O2↑(4)①③④②⑤⑥⑦(5)②③⑥①⑦(6)通入HCl氣體CuO10．某試驗小組模擬“人工樹葉”的電化學(xué)試驗裝置如圖所示，該裝置能將H2O和CO2轉(zhuǎn)化為O2和某種燃料(C3H8O)。下列說法正確的是()A．該裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能和電能B．該裝置工作時，H＋從b極區(qū)向a極區(qū)遷移C．每生成1molO2，有44gCO2被還原D．a(chǎn)電極上的電極反應(yīng)式為3CO2＋18H＋－18e－=C3H8O＋5H2OB[由裝置圖可知，該裝置為電解池，A項錯誤；b電極連接電源的正極，作陽極，在電解池中H＋向a極(陰極)區(qū)移動，B項正確；b電極上發(fā)生的是H2O→O2的氧化反應(yīng)，每生成1molO2轉(zhuǎn)移4mol電子，a電極上發(fā)生反應(yīng)CO2→C3H8O，C3H8O中碳元素的化合價是－2，每消耗3molCO2轉(zhuǎn)移18mol電子，故生成1molO2消耗eq\f(2,3)molCO2，C項錯誤；a電極上發(fā)生還原反應(yīng)3CO2＋18H＋＋18e－=C3H8O＋5H2O，D項錯誤。]11．如圖所示，用Pt作電極，電解100mL0.4mol·L－1的NaCl溶液和100mL0.1mol·L－1的稀硫酸，標(biāo)準(zhǔn)狀況下產(chǎn)生0.224LCl2時停止電解，取出電極，將兩燒杯中的溶液混合并冷卻至室溫，所得溶液的pH為(設(shè)氣體產(chǎn)物全部逸出，混合溶液的總體積為200mL)()A．5 B．6C．7 D．13C[在NaCl溶液中，電解前NaCl溶液中含0.04molCl－，電解后，當(dāng)陽極上產(chǎn)生0.224L(0.01mol)Cl2(消耗0.02molCl－)時，在陰極上恰好有0.02molH＋被還原，則最終NaCl溶液中還有0.02molCl－、0.02molOH－；電解稀硫酸事實上是電解水，溶液中硫酸的物質(zhì)的量不變，則n(H＋)＝0.1L×0.1mol·L－1×2＝0.02mol。兩溶液混合后OH－與H＋恰好完全反應(yīng)，溶液顯中性，pH＝7，C項正確。]12．如圖所示，甲燒杯中盛有100mL0.50mol·L－1的AgNO3溶液，乙燒杯中盛有100mL0.25mol·L－1的CuCl2溶液，A、B、C、D均為質(zhì)量相同的石墨電極，假如電解一段時間后，發(fā)覺A極比C極重1.9g，則甲乙(1)電源E為________極，F(xiàn)為________極。(2)A極的電極反應(yīng)式為___________________________________________，析出物質(zhì)________mol。(3)B極的電極反應(yīng)式為__________________________________________，析出氣體________mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。(4)C極的電極反應(yīng)式為____________________________________________，析出物質(zhì)________mol。[解析]由電解一段時間后A極比C極重，可知A極上有Ag析出，C極上有Cu析出，設(shè)A極上析出銀的物質(zhì)的量為n(Ag)，則C極上析出Cu的物質(zhì)的量為eq\f(1,2)n(Ag)，有關(guān)系式108g·mol－1·n(Ag)－64g·mol－1·n(Ag)×eq\f(1,2)＝1.9g，n(Ag)＝0.025mol。由此可知，兩電解池內(nèi)的電解質(zhì)均是足量的，故兩池電極反應(yīng)式分別為A極：4Ag＋＋4e－=4Ag；B極：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑；C極：Cu2＋＋2e－=Cu；D極：2Cl－－2e－=Cl2↑。A、C兩極析出Ag和Cu物質(zhì)的量分別為0.025mol和0.0125mol，B極析出O2的體積為0.00625mol×22.4L·mol－1＝0.14L＝140mL。[答案](1)負(fù)正(2)4Ag＋＋4e－=4Ag0.025(3)4OH－－4e－=2H2O＋O2↑140(4)Cu2＋＋2e－=Cu0.012513．如圖所示，在用石墨作電極的電解池中，加入500mL含一種溶質(zhì)的某藍(lán)色溶液進(jìn)行電解，視察到A電極表面有紅色的固態(tài)物質(zhì)生成，B電極上有無色氣體生成；當(dāng)溶液中的原有溶質(zhì)完全電解后，停止電解，取出A電極，經(jīng)洗滌、干燥、稱量，發(fā)覺電極質(zhì)量增加1.6g。請回答下列問題：(1)寫出B電極發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式：____________________________________________________________________________________________(2)寫出電解時總反應(yīng)的離子方程式：________________________________________________________________________________________________(3)電解后溶液的pH為________，要使電解后的溶液復(fù)原到電解前的狀態(tài)，則可加入________，其質(zhì)量為__________________。(假設(shè)電解前后溶液的體積不變)(4)請你設(shè)計試驗確定原溶液中可能含有的酸根離子，要求：提出兩種可能的假設(shè)，分別寫出論證這兩種假設(shè)的操作步驟、試驗現(xiàn)象和試驗結(jié)論。①假設(shè)一：____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________②假設(shè)二：_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________[解析](1)抓住關(guān)鍵信息“藍(lán)色溶液”“紅色的固態(tài)物質(zhì)”“無色氣體”，可推知A、B兩電極上分別產(chǎn)生Cu與O2，則B電極是陽極，發(fā)生反應(yīng)2H2O－4e－=4H＋＋O2↑。(2)電解總反應(yīng)的離子方程式為2Cu2＋＋2H2O通電,2Cu＋O2↑＋4H＋。(3)A電極增加的質(zhì)量即為生成的銅的質(zhì)量，則依