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1、第三节电解池第1课时电解原理A组1.下列说法错误的是()A.电解质的导电过程是化学变化,而金属的导电是物理变化B.电解质溶液导电的过程,就是电解质被电解的过程C.电解质在任何条件下均可以导电D.电解质溶液导电过程中一定有新物质生成解析:电解质导电的过程就是被电解的过程,在电解过程中发生氧化还原反应,一定有新物质生成,所以是化学变化。金属导电是靠自由电子的定向移动,无新物质生成,是物理变化。电解质要导电只有在电离的条件下,存在自由移动的离子时才能导电,所以C项错误。答案:C2.如图是电解CuCl2溶液的装置,其中c、d为石墨电极,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
2、阴极C.电解过程中,d电极质量增加D.电解过程中,氯离子浓度不变解析:电流从电源的正极流出,故a为电源的正极,b为负极;与电源正极相连的c为阳极,与电源负极相连的d为阴极。在电解过程中,因Cu2+是阳离子,移向阴极d,在阴极放电析出Cu,所以d电极质量增加;Cl-是阴离子,移向阳极c,在阳极放电析出Cl2,会导致溶液中氯离子浓度降低。答案:C3.同温、同压下,用惰性电极在U形管中电解下列物质的水溶液,消耗相同的电量,生成气体体积最大的是()A.饱和食盐水B.CuCl2溶液C.CuSO4溶液D.NaOH溶液解析:电解饱和食盐水,两极分别产生氢气和氯气,假设转移2 mol电子,生成氢气和氯气各1
3、mol,共2 mol;而电解CuCl2溶液产生的气体只有氯气,转移2 mol电子,生成氯气1 mol;电解CuSO4溶液,产生的气体只有氧气,转移2 mol电子,生成氧气0.5 mol;电解NaOH溶液,两极分别产生氢气和氧气,转移2 mol电子,生成氢气1 mol、氧气0.5 mol,共1.5 mol。答案:A4.在如图所示的装置中,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()a极板b极板x电极z溶液A锌石墨负极CuSO4B石墨石墨负极NaOHC银铁正极AgNO3D铜石墨负极CuCl2解析:本题突破口是“a极极板质量增加”,据此判
4、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溶液,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。答案:A5.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12D.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11解析:电解稀硫酸,实质上是电解水,硫酸的物质的量不变,但溶液体积减少,浓度增大,故溶液pH减小。电解稀NaO
5、H溶液,阳极消耗OH-,阴极消耗H+,实质也是电解水,NaOH溶液浓度增大,故溶液的pH增大。电解Na2SO4溶液时,在阳极发生反应:4OH-4e-2H2O+O2。在阴极发生反应:2H+2e-H2,由于两电极通过电量相等,故放出H2与O2的物质的量之比为21。电解CuCl2溶液时,阴极反应为Cu2+2e-Cu,阳极反应为2Cl-2e-Cl2,两极通过电量相等时,Cu和Cl2的物质的量之比为11。答案:D6.用石墨作电极,电解1 molL-1下列物质的溶液,溶液的pH保持不变的是()A.HClB.NaOHC.Na2SO4D.NaCl 解析:电解HCl溶液,阴极析出H2,阳极析出Cl2,溶液pH升
6、高;电解NaOH溶液,相当于电解水,溶液pH升高;电解Na2SO4溶液,相当于电解水,溶液pH不变;电解NaCl溶液,阴极析出H2,阳极析出Cl2,溶液pH升高。答案:C7.某学生欲完成2HCl+2Ag2AgCl+H2反应,设计了下列四个实验,你认为可行的实验是()解析:反应不能自发进行,应设计成电解池,金属银失电子作阳极,与电源的正极相连。答案:C8.用惰性电极电解足量的Cu(NO3)2溶液,下列说法中不正确的是()A.阴极发生的电极反应为Cu2+2e-CuB.阳极发生的电极反应为4OH-4e-2H2O+O2C.若有6.4 g金属Cu析出,放出的O2为0.05 molD.恰好电解完时,加入一
7、定量的Cu(NO3)2溶液可恢复到原来的浓度解析:惰性电极电解足量的Cu(NO3)2溶液,阴极发生的电极反应为Cu2+2e-Cu,阳极发生的电极反应为4OH-4e-2H2O+O2,若有6.4 g金属Cu(即0.1 mol)析出,转移电子是0.2 mol,放出的O2为0.2 mol4=0.05 mol,恰好电解完时,应加入一定量的CuO溶液可恢复到原来的浓度。答案:D9.下列各组中,每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是()A.HCl、CuCl2、Ba(OH)2B.NaOH、CuSO4、H2SO4C.NaOH、H2SO4、Ba(OH)2D.NaBr、H2SO4、Ba(OH)2解析:电解盐酸的方
8、程式为2HClCl2+H2,A选项错;电解CuSO4溶液的方程式为2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2,B选项错;电解NaBr溶液的方程式为2NaBr+2H2O2NaOH+H2+Br2,D选项错。答案:C10.在水中加等物质的量的Ag+、Pb2+、Na+、S、N、Cl-,该溶液放在用惰性材料作电极的电解槽中,通电片刻,则氧化产物与还原产物质量比为()A.35.5108B.16207C.81D.10835.5解析:溶液中的六种离子,有四种发生反应生成沉淀:Ag+Cl-AgCl、Pb2+SPbSO4,最后溶液就成了NaNO3溶液;而电解NaNO3溶液,实质就是电解水,电解方程式为2H2
9、O2H2+O2。氧化产物和还原产物的质量之比为m(O2)m(H2)=(1 mol32 gmol-1)(2 mol2 gmol-1)=81,即C项正确。答案:C11.如图所示,甲是刚浸过NaCl溶液的石蕊试纸,A、B两铜片通过导线连接电源两极,在铜片间的滤纸上滴一滴KMnO4溶液,通电一段时间后,发现A、B间的紫红色圆点向A极移动了一段距离,则与A相连的是电源的极,可发现滤纸的B极边沿附近有色出现。解析:当通电一段时间后,A、B间的紫红色圆点向A极移动了,由于紫红色是Mn的颜色,即Mn向A极移动,因阴离子向阳极移动,所以A为电解池的阳极(浸有NaCl溶液的石蕊试纸相当于电解池),则与A相连的是电
10、池的正极,B为阴极。答案:正蓝12.下图是一个电化学过程的示意图。已知甲池的总反应式为2CH3OH+3O2+4KOH2K2CO3+6H2O(1)请回答图中甲、乙两池的名称。甲池是装置,乙池是装置。(2)请回答下列电极的名称:通入CH3OH的电极名称是,B(石墨)电极的名称是。(3)写出电极反应式:通入O2的电极的电极反应式为。A(Fe)电极的电极反应式为。(4)乙池中反应的化学方程式为。解析:根据题意,甲池是一个燃料电池,则乙池为电解池,在甲池中CH3OH发生氧化反应,为原电池的负极,O2发生还原反应,为原电池的正极,A与CH3OH极相连,为电解池的阴极,B为阳极,电极反应式为甲池:负极:2C
11、H3OH-12e-+16OH-2C+12H2O正极:3O2+12e-+6H2O12OH-乙池:阳极:4OH-4e-2H2O+O2阴极:4Ag+4e-4Ag总反应:4AgNO3+2H2O4Ag+O2+4HNO3。答案:(1)原电池电解池(2)负极阳极(3)O2+4e-+2H2O4OH-4Ag+4e-4Ag(4)4AgNO3+2H2O4Ag+O2+4HNO3B组1.把分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联,在一定条件下通电一段时间后,则析出钾、镁、铝的质量之比为()A.123B.321C.631D.1343解析:盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽,通电后阴极的电极反应式分别
12、为K+e-K;Mg2+2e-Mg;Al3+3e-Al。如果转移的电子为1 mol,则分别得到K、Mg、Al为1 mol、 mol、 mol,其质量分别为1 mol39 gmol-1=39 g、 mol24 gmol-1=12 g、 mol27 gmol-1=9 g;故K、Mg、Al的质量之比为39129=1343。答案:D2.用惰性电极电解2 L 1.0 molL-1 CuSO4溶液,在电路中通过0.5 mol电子后,调换正负极继续电解,电路中又通过了1 mol电子,此时溶液中c(H+)(假设溶液体积不变)为()A.1.5 molL-1B.0.75 molL-1C.0.5 molL-1D.0.
13、25 molL-1解析:调换正负极前后电极反应式如下:调换前:阳极4OH-4e-2H2O+O2,阴极2Cu2+4e-2Cu。调换后:阳极2Cu-4e-2Cu2+(先),4OH-4e-2H2O+O2(后);阴极2Cu2+4e-2Cu。故电路中转移的1.5 mol电子中,只有1 mol由OH-放电产生,即消耗的n(OH-)=1 mol,亦即溶液中积累的n(H+)=1 mol,则c(H+)=0.5 molL-1。答案:C3.如图,p、q为直流电源的两极,A由+2价金属单质X制成,B、C、D为铂电极,接通电源,金属X沉积于B极,同时C、D产生气泡。试回答:(1)p为极,A极发生了反应。(2)C为极,试
14、管里收集到的气体是;D为极,试管里收集到的气体是。(3)C极的电极反应式是。(4)当反应进行一段时间后,A、B电极附近溶液的pH(填“增大”“减小”或“不变”)。(5)当电路中通过0.004 mol电子时,B电极上沉积金属X为0.128 g,则此金属的摩尔质量为。解析:(1)接通电源,X沉积于B极,说明B为阴极,则A为阳极,故q为负极,p为正极,A上发生氧化反应。(2)H2SO4电解池中,C为阳极,C试管内得O2,D为阴极,D试管内得H2。(4)A极:X-2e-X2+,B极:X2+2e-X,两极附近pH不变。(5)设X的摩尔质量为M gmol-1,则X2+2e-X2 molM g0.004 m
15、ol0.128 g得M=64。答案:(1)正氧化(2)阳氧气阴氢气(3)4OH-4e-O2+2H2O(4)不变(5)64 gmol-14.A、B、C三种强电解质,它们在水中电离出的离子如下表所示:阳离子Na+、K+、Cu2+阴离子S、OH-上图所示装置中,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电极质量增加了16 g。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间(t)的关系图如上。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
16、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。解析:(1)根据乙中c极质量增加说明乙为硫酸铜溶液,c电极为阴极,M为电源负极,再依据pH的变化情况,可知丙为硫酸钾或者硫酸钠,甲为氢氧化钠或者氢氧化钾,甲、丙都是电解水。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16 g铜单质,结合电子守恒可以确定氢气物质的量为0.25 mol,标准状况下为5.6 L。(3)乙中为电解硫酸铜溶液,电解总反应方程式为2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4。(4)如果电解过程中B溶液中的金属离子全部析出,此时继续电解时为电解硫酸溶液,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(等于氢气的物质的量)为0.25 mol,质量为4.5 g。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