高中化学人教版 (新课标)选修4 化学反应原理第三节 电解池随堂练习题

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A．发生氧化反应 B．与电源正极相连
C．是铂电极D．得电子
【解析】 若阳极材料为活泼金属，则直接发生氧化反应；若为惰性电极，则最易失电子的阴离子发生氧化反应。
【答案】 B
2．关于下图所示①、②两个装置的叙述，正确的是( )
A．装置名称：①是原电池，②是电解池
B．硫酸浓度变化：①增大，②减小
C．电极反应式：①中阳极：4OH--4e-===2H2O＋O2↑②中正极：Zn-
2e-===Zn2＋
D．离子移动方向：①中H＋向阴极方向移动，②中H＋向负极方向移动
【解析】 ①中有外加电源为电解池，②为原电池，A错误；①中电解水，硫酸浓度增大，②中负极材料消耗硫酸，硫酸浓度减小，B正确；②中正极反应为2H＋＋2e-===H2↑，C错误；②中H＋向正极移动，D错误。
【答案】 B
3．用惰性电极电解下列物质的水溶液时，在阳极无气体放出的是( )
A．AgNO3B．CuCl2
C．NaOHD．Na2S
【解析】 用惰性电极电解给出的四种溶液时，在阳极分别是OH-、Cl-、OH-、S2-放电，产生的物质分别是O2、Cl2、O2、S，故选D。
【答案】 D
4．Cu2O可由电解制取，如图所示，电解总反应：2Cu＋H2O===Cu2O＋H2↑。下列说法正确的是( )
A．石墨电极上产生氢气
B．铜电极发生还原反应
C．铜电极接直流电源的负极
D．该反应也可设计为原电池
【解析】 电解总反应：2Cu＋H2O===Cu2O＋H2↑，金属铜失电子，说明金属铜一定作阳极，石墨做阴极，在阴极上是溶液中的氢离子得电子，产生氢气，故A正确；铜电极本身失电子，发生氧化反应，故B错误；铜电极是电解池的阳极，接直流电源的正极，故C错误；反应2Cu＋H2O===Cu2O＋H2↑属于非自发性的氧化还原反应，不能设计成原电池，故D错误。
【答案】 A
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，符合题意的一组是( )
【解析】 A项，2NaCl＋2H2Oeq \(=====,\s\up10(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，应加入HCl复原；B项，2Cu(NO3)2＋2H2Oeq \(=====,\s\up10(电解),\s\d5( ))2Cu＋O2↑＋4HNO3，应加入CuO或CuCO3复原；D项，AgNO3浓度保持不变。
【答案】 C
6．如图，电解质溶液是NaCl的水溶液，通电一段时间后发现d极附近有黄绿色气体产生，以下说法正确的是 ( )
A．a是电源的正极
B．电子流动的方向：d→b
C．c极发生氧化反应
D．如果将c、d两电极互换，则c上也会生成黄绿色气体
【解析】 d极附近有黄绿色气体产生，应该是Cl-放电，说明d极是阳极，所以b是正极，A错；电子流向是阴极→电源正极，即d→b→a→c，所以B对；c极得电子，化合价降低，发生还原反应，C错；如果c是活性电极则不产生黄绿色气体，D错。
【答案】 B
7．将一直流电源的正、负极(电极材料为Pt)，用玻璃片分别压在一张用食盐水、碘化钾、淀粉溶液和石蕊试液浸透的滤纸上，经过一段时间后，两极附近滤纸的颜色分别是( )
【解析】 阳极上I-放电生成I2，使淀粉变蓝，阴极上H＋放电后，使溶液中的c(H＋)【答案】 D
8.如图为直流电源电解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试液。下列实验现象中正确的是( )
A．逸出气体的体积，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】 根据图示可知，a是阴极，发生的电极反应为4H＋＋4e-===2H2↑；b是阳极，发生的电极反应为4OH--4e-===O2↑＋2H2O，故A、B、C是错误的，D正确。
【答案】 D
9．如图所示的电解池中，a、b、c、d都是石墨电极，通电一段时间后，a、b、c、d各电极上生成物物质的量之比是( )
A．2∶2∶4∶1B．1∶1∶2∶1
C．2∶4∶4∶1D．2∶1∶2∶1
【解析】 串联电路中，各电极单位时间转移电子数相等。a为阴极，Cu2＋得电子生成Cu，b为阳极，Cl-失电子生成Cl2；c为阴极，Ag＋得电子生成Ag，d为阳极，OH-失电子生成O2。根据得失电子守恒，四种产物之间的关系为2Cu～2Cl2～4Ag～O2。
【答案】 A
10．用惰性电极电解下列电解质溶液，请你写出下列反应式(注意得失电子的顺序)。
(1)CuCl2溶液
阴极：_____________________________________________；
阳极：___________________________________________________________；
总方程式：______________________________________________________。
(2)HCl溶液
阴极：_______________________________________________；
阳极：__________________________________________________________；
总方程式：______________________________________________________。
(3)CuSO4溶液
阴极： ____________________________________________；
阳极：_________________________________________________________；
总方程式： ____________________________________________________。
【答案】 (1)Cu2＋＋2e-===Cu 2Cl--2e-===Cl2↑ CuCl2eq \(=====,\s\up10(电解))Cu＋Cl2↑
(2)2H＋＋2e-===H2↑ 2Cl--2e-===Cl2↑
2HCleq \(=====,\s\up10(电解))H2↑＋Cl2↑
(3)Cu2＋＋2e-===Cu 4OH--4e-===O2↑＋2H2O 2CuSO4＋2H2Oeq \(=====,\s\up10(电解))2Cu＋2H2SO4＋O2↑
11. 根据如图所示装置回答：
(1)当X为Pt，Y为Fe，Z为AgNO3时，阳极反应式为___________________
______________________________________________________________，
阴极反应式为__________________________________________________，
电解反应式为__________________________________________________。
(2)X为Cu，Y为Fe，Z为CuSO4时，阳极反应式为
_______________________________________________________________，
阴极反应式为___________________________________________________。
【解析】 电解池中与电源正极相连的是阳极(X)，与电源负极相连的是阴极(Y)。
【答案】 (1)4OH--4e-===2H2O＋O2↑
4Ag＋＋4e-===4Ag
2H2O＋4AgNO3eq \(=====,\s\up10(电解))4Ag＋O2↑＋4HNO3
(2)Cu-2e-===Cu2＋ Cu2＋＋2e-===Cu
12．如图所示的装置进行电解。通电一会儿，发现湿润的淀粉­KI试纸的C端变为蓝色。
(1)E为电源的________极，F为电源的________极。
(2)A中发生反应的化学方程式为____________________________________
_______________________________________________________________。
(3)在B中观察到的现象是_________________________________________。
(4)D端的电极反应式为___________________________________________。
【解析】 本题实质上是三个电解装置串联，首先判断电源的正、负极，E为负极，F为正极；A中是以Pt为阳极、Fe为阴极，电解AgNO3溶液。B中Cu为阳极，发生的电极反应为：Cu-2e-===Cu2＋，石墨为阴极发生的电极反应为：2H＋＋2e-===H2↑，由于水电离出的H＋放电，所以溶液中的c(OH-)>c(H＋)，故溶液中有氢氧化铜蓝色沉淀生成。D端为阴极，发生的电极反应为：2H＋＋
2e-===H2↑。
【答案】 (1)负 正
(2)4AgNO3＋2H2Oeq \(=====,\s\up10(电解))4Ag＋4HNO3＋O2↑
(3)铜片溶解，石墨电极上有气体生成，溶液中有蓝色沉淀生成
(4)2H＋＋2e-===H2↑
[能力提升]
13．用Pt电极电解含有0.1 ml Cu2＋和0.1 ml X3＋的溶液，阴极析出固体物质的质量m(g)与电路中通过电子的物质的量n(ml)的关系如图所示。则离子的氧化能力由大到小的排列正确的是( )
A．Cu2＋>X3＋>H＋B．H＋>X3＋>Cu2＋
C．X3＋>H＋>Cu2＋D．Cu2＋>H＋>X3＋
【解析】 本题的解题信息在图像中，开始通电就有固体析出，且通过
0.2 ml电子后，就再没有固体析出了，说明是Cu2＋放电的结果，X3＋不放电。故正确答案为D。
【答案】 D
14．Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理论设计的制取Cu2O的电解池示意图如图，电解总反应为：2Cu＋H2Oeq \(=====,\s\up10(电解))Cu2O＋H2↑。下列说法正确的是( )
A．石墨电极上产生氢气
B．铜电极发生还原反应
C．铜电极连接直流电源的负极
D．当有0.1 ml电子转移时，有0.1 ml Cu2O生成
【解析】 由电解总反应方程式可知，Cu参加了反应，所以Cu做电解池的阳极，发生氧化反应，B选项错误；石墨做阴极，电极反应式为2H＋＋2e-===H2↑，A选项正确；阳极与电源的正极相连，C选项错误；阳极反应式为2Cu＋2OH--2e-===Cu2O＋H2O，当有0.1 ml 电子转移时，有0.05 ml Cu2O生成，D选项错误。
【答案】 A
15．三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na＋和SOeq \\al(2－,4)可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。
下列叙述正确的是( )
A．通电后中间隔室的SOeq \\al(2－,4)向正极迁移，正极区溶液pH增大
B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品
C．负极反应为2H2O-4e-===O2＋4H＋，负极区溶液pH降低
D．当电路中通过1 ml电子的电量时，会有0.5 ml的O2生成
【解析】 A项正极区发生的反应为2H2O-4e-===O2↑＋4H＋，由于生成H＋，正极区溶液中阳离子增多，故中间隔室的SOeq \\al(2－,4)向正极迁移，正极区溶液的pH减小。B项负极区发生的反应为2H2O＋2e-===H2↑＋2OH-，阴离子增多，中间隔室的Na＋向负极迁移，故负极区产生NaOH，正极区产生H2SO4。C项由B项分析可知，负极区产生OH-，负极区溶液的pH升高。D项正极区发生的反应为2H2O-4e-===O2↑＋4H＋，当电路中通过1 ml电子的电量时，生成0.25 ml O2。
【答案】 B
16．(Ⅰ)从NOeq \\al(－,3)、SOeq \\al(2－,4)、H＋、Cu2＋、Ba2＋、Ag＋、Cl-等离子中选出适当的离子组成电解质，采用惰性电极对其溶液进行电解。
(1)两极分别放出H2和O2时，电解质的化学式可能是__________________
_______________________________________________________________。
(2)若阴极析出金属，阳极放出O2，电解质的化学式可能是______________
________________________________________________________________。
(3)两极分别放出气体，且体积比为1∶1，电解质的化学式可能是________
_______________________________________________________________。
(Ⅱ)已知反应：Cu＋H2SO4(稀)===CuSO4＋H2↑通常不能发生。请回答：
(4)试说明此反应在一般情况下不能反应的原因：_____________________
______________________________________________________________。
(5)若向稀H2SO4溶液中通入热的空气，则发现铜会逐渐溶解。试写出有关的化学方程式：_______________________________________________________
_______________________________________________________________。
(6)根据你所学过的知识，设法使此反应能发生。具体的方法是___________
_________________________________________________________________
________________________________________________________________；
反应原理是______________________________________________________
_______________________________________________________________。
【解析】 (Ⅰ)(1)电解水型，即阳极为OH-放电，阴极为H＋放电。(2)阳极为OH-放电，阴极为排在H后的金属阳离子放电。(3)气体体积比为1∶1，不是电解水型。
(Ⅱ)Cu排在金属活动性顺序表H的后面，故Cu与稀H2SO4不反应。设计成电解池，利用Cu做电解池阳极，即可发生电解反应：Cu＋H2SO4(稀)eq \(=====,\s\up10(电解))CuSO4＋H2↑。
【答案】 (Ⅰ)(1)H2SO4、HNO3、Ba(NO3)2
(2)AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4 (3)HCl、BaCl2
(Ⅱ)(4)因铜在金属活动性顺序表中排在氢的后面，所以不能与稀硫酸反应置换出酸中的氢
(5)2Cu＋O2＋2H2SO4(稀)eq \(=====,\s\up10(△))2CuSO4＋2H2O
(6)用铜做阳极，石墨作阴极，稀H2SO4做电解液组成电解池 阳极反应式：Cu-2e-===Cu2＋，阴极反应式：2H＋＋2e-===H2↑
选项
X
Y
Z
W
A
C
Fe
NaCl
H2O
B
Pt
Cu
Cu(NO3)2
Cu(NO3)2溶液
C
C
C
H2SO4
H2O
D
Ag
Fe
AgNO3
AgNO3晶体
选项
A
B
C
D
阳极
蓝
白
红
蓝
阴极
白
蓝
蓝
蓝