2019-2020学年高中化学 第4章 电化学基础 第3节 电解池 第1课时 电解原理课后提能层级练

第一课时电解原理课后提能层级练层级一基础达标练1．电解池中，阳极的电极材料一定()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：选B阳极材料若为活泼金属将直接发生氧化反应，若为惰性金属或碳棒，则看电解质溶液中阴离子放电顺序。2．同一溶液中的下列离子，在电解过程中最容易失去电子的是()A．OH－B．I－C．Cl－D．SO2－4答案：B3．电解下列物质的水溶液时，在阳极无气体放出的是()A．AgNO3B．CuCl2C．NaOHD．Na2S解析：选DA、B、C阳极分别放出O2、Cl2、O2。4．(双选)用铂电极电解下列溶液时，阴极和阳极上的主要产物分别是H2和O2的是()A．稀NaOH溶液B．盐酸C．MgSO4溶液D．AgNO3溶液解析：选ACB项中Cl－比OH－更易放电，阳极上得到Cl2；D项中Ag＋比H＋更易放电，阴极上得到Ag。5．某同学为了使反应2HCl＋2Ag===2AgCl＋H2↑能进行，设计了下列四个实验，如图所示，你认为可行的方案是()解析：选C此反应为非自发的氧化还原反应，需设计成电解池，且Ag失电子作阳极，电解质溶液中的H＋得电子生成H2。6．关于如图所示①②两个装置的叙述，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：选B①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。7．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－===Cu2Cl－－2e－===Cl2↑CuCl2=====电解Cu＋Cl2↑(2)2H＋＋2e－===H2↑2Cl－－2e－===Cl2↑2HCl=====电解H2↑＋Cl2↑(3)Cu2＋＋2e－===Cu4OH－－4e－===O2↑＋2H2O2CuSO4＋2H2O=====电解2Cu＋2H2SO4＋O2↑8．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)当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－===4Ag2H2O＋4AgNO3=====电解4Ag＋O2↑＋4HNO3(2)Cu－2e－===Cu2＋Cu2＋＋2e－===Cu层级二应试提能练1．电解CuCl2与NaCl的混合溶液，阴极上和阳极上最先析出的物质为()A．H2和Cl2B．Cu和Cl2C．H2和O2D．Cu和O2解析：选B溶液中Cu2＋、H＋、Na＋移向阴极，Cu2＋先放电得到Cu；Cl－、OH－移向阳极，Cl－先放电得到Cl2。2．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()选项XYZWACFeNaClH2OBPtCuCu(NO3)2Cu(NO3)2溶液CCCH2SO4H2ODAgFeAgNO3AgNO3晶体解析：选C2NaCl＋2H2O=====电解2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，应加入HCl复原，A项不符合题意；2Cu(NO3)2＋2H2O=====电解2Cu＋O2↑＋4HNO3，应加入CuO或CuCO3复原，B项不符合题意；AgNO3浓度保持不变，D项不符合题意。3．用惰性电极实现电解，下列说法正确的是()A．电解稀硫酸溶液，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∶2D．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解析：选D电解稀H2SO4，实质上是电解水，硫酸的物质的量不变，但溶液体积减小，浓度增大，故溶液pH减小，A不正确；电解稀NaOH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，B不正确；电解Na2SO4溶液时，在阳极发生反应4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，在阴极发生反应4H＋＋4e－===2H2↑，由于两电极通过的电量相等，故析出H2与O2的物质的量之比为2∶1，C不正确；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1∶1，D正确。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：选A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，石墨作阴极，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。5．在水中加入等物质的量的Ag＋、Na＋、Ba2＋、NO－3、Cl－、SO2－4，用惰性电极进行电解，一段时间后，在两极上得到的氧化产物和还原产物的质量之比为()A．8∶1B．2∶27C．35.5∶108D．108∶35.5解析：选AAg＋与Cl－、Ba2＋与SO2－4均生成沉淀，相当于电解NaNO3溶液，实质是电解H2O，两极得到的产物为H2和O2，氧化产物与还原产物的质量之比为1mol×32g/mol2mol×2g/mol＝81。6．用Pt电极电解含有0.1molCu2＋和0.1molX3＋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(mol)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：选D本题的解题信息在图象中，开始通电就有固体析出，且通过0.2mol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。故选D。7．从NO－3、SO2－4、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________。解析：(1)组为电解水型，即阳极OH－放电，阴极H＋放电。(2)组阳极OH－放电，阴极排在H后的金属阳离子放电。(3)组气体体积比为1∶1，不是电解水型，经分析可得相应答案。答案：(1)H2SO4、HNO3、Ba(NO3)2(2)AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4(3)HCl、BaCl28．某温度下，取一定质量的硫酸铜溶液，用石墨作电极进行电解，当阳极产生标准状况下气体1.12L时，CuSO4恰好被完全电解，得到密度为1.2g·cm－3的溶液200mL。请回答下列问题：(1)阴极的电极反应式为________________________；总反应的离子方程式为________________________。(2)电解后所得溶液的pH为________________________。(3)若要使电解后所得溶液恢复至电解前的原状态，需要加入何种物质(只要求写出一种)，其化学式为________，加入物质的质量为________g。解析：(1)由n(O2)＝0.05mol可知通过的电子n(e－)＝0.2mol，产生的n(H＋)＝0.2mol，原CuSO4的物质的量为n(CuSO4)＝0.1mol，电解消耗的H2O为0.1mol即1.8g。(2)c(H＋)＝0.2mol0.2L＝1mol·L－1，pH＝0。(3)电解产物是0.1molCu和0.05molO2，加入0.1mol(8g)CuO或0.1mol(12.4g)CuCO3均可使溶液恢复到原状态。答案：(1)Cu2＋＋2e－===Cu2Cu2＋＋2H2O=====电解2Cu＋O2↑＋4H＋(2)0(3)CuO8(或CuCO312.4)