2020版高中化学 课时分层作业21 电解原理及其规律 新人教版选修4

1课时分层作业(二十一)(建议用时：40分钟)[基础达标练]1．某同学将电解池工作时电子、离子流动方向及电极种类等信息表示在如图中，下列有关分析完全正确的是()选项ABCDa电极阳极阴极阳极阴极d电极正极正极负极负极Q离子阳离子阳离子阴离子阴离子[答案]B2．关于如图所示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B[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中正极材料消耗H＋，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。]3．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()选项ABCD阳极蓝白红蓝阴极白蓝蓝蓝D[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2c(H＋)c(OH－)，呈碱性，使石蕊显蓝色，故D项正确。]4．如图所示，a、b是石墨电极，通电一段时间后，b极附近溶液显红色。下列说法正确的是()A．X极是电源负极，Y极是电源正极B．a极上的电极反应是2Cl－－2e－===Cl2↑C．电解过程中CuSO4溶液的pH逐渐增大D．Pt极上有6.4gCu析出时，b极上产生2.24L(标准状况下)气体B[b极附近溶液显红色，所以b极上的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，a极上的电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，则Y为电源负极，X为电源正极，Pt为阳极，Cu为阴极，a为阳极，b为阴极，A项错误，B项正确；2CuSO4＋2H2O=====电解2Cu＋O2↑＋2H2SO4，电解过程中CuSO4溶液的pH逐渐变小，C项错误；Pt极上发生氧化反应，不会有Cu析出，D项错误。]5．用惰性电极进行电解，下列说法正确的是()A．电解NaNO3溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为2∶1B．电解足量CuSO4溶液一段时间后，加入一定质量的Cu(OH)2，溶液能与原溶液完全相同C．电解硫酸钠溶液时，Na＋向阳极移动D．电解KOH溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变A[B项，复原物质应为CuO；C项，Na＋向阴极移动；D项，溶液变浓，pH变大。]6．如图所示，X和Y均为石墨电极：(1)若电解液为滴有酚酞的饱和食盐水，电解反应的离子方程式为________________________________________________________________。电解过程中________极(填“阴”或“阳”)附近会出现红色。(2)若电解液为500mL含A溶质的某蓝色溶液，电解一段时间，观察到X电极表面有红色固体物质生成，Y电极有无色气体生成。当溶液中原有溶质完全电解后，取出X电极，洗涤、干燥、称量，电极增重1.6g。3①电解后溶液的c(H＋)＝________。要使电解后溶液恢复到电解前的状态，需加入一定量的________(填物质的化学式)(假设电解前后溶液的体积不变)。②请推测原溶液中所含的酸根离子可能是________。[解析](1)电解饱和食盐水，阳极Cl－放电生成Cl2，阴极水中的H＋放电生成H2，同时生成OH－，阴极附近会出现红色。(2)蓝色溶液，说明是可溶性铜盐溶液，X极有红色固体物质生成，说明溶液中的Cu2＋放电，X极是阴极，Y极是阳极，有无色气体生成，说明是溶液中的OH－放电，阴离子为含氧酸根离子SO2－4或NO－3。生成铜0.025mol，由电解反应的离子方程式2Cu2＋＋2H2O=====电解2Cu＋O2↑＋4H＋可知，生成的H＋为0.05mol，c(H＋)＝0.1mol/L。使其恢复可加入氧化铜或碳酸铜。[答案](1)2Cl－＋2H2O=====电解Cl2↑＋H2↑＋2OH－阴(2)①0.1mol/LCuO(或CuCO3)②SO2－4(或NO－3)[能力提升练]7．用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积比为3∶1的CuSO4溶液和NaCl溶液的混合溶液，不可能发生的反应是()A．2Cu2＋＋2H2O=====电解2Cu＋4H＋＋O2↑B．Cu2＋＋2Cl－=====电解Cu＋Cl2↑C．2Cl－＋2H2O=====电解2OH－＋H2↑＋Cl2↑D．2H2O=====电解2H2↑＋O2↑C[由n(CuSO4)∶n(NaCl)＝3∶1得n(Cu2＋)∶n(Cl－)＝3∶1，由于阴离子的放电顺序为Cl－＞OH－＞SO2－4，阳离子的放电顺序为Cu2＋＞H＋＞Na＋，故该电解过程分为三个阶段。第一阶段，电解CuCl2溶液：Cu2＋＋2Cl－=====电解Cu＋Cl2↑。第二阶段，电解CuSO4溶液：2Cu2＋＋2H2O=====电解2Cu＋4H＋＋O2↑。第三阶段，电解H2SO4和Na2SO4溶液：2H2O=====电解2H2↑＋O2↑。]8．用惰性电极电解含0.2molCuSO4的溶液一段时间后，阳极上生成标准状况下4.48L气体，欲使电解质溶液恢复电解前的状况，应加入()A．0.2molCuSO4B．0.2molCuOC．0.2molCu(OH)2D．0.2molCuCO3C[根据阳极产生0.2molO2，可知转移电子0.8mol,0.2molCuSO4溶液电解完又电解0.2molH2O。复原物质应加0.2molCuO和0.2molH2O即0.2molCu(OH)2。]49．下图是一套电解装置，两U形管中均盛有50.0mL电解质溶液，a、b、c、d为Pt电极，通电一段时间后，d电极上析出金属Ag2.16g，没有气体产生，同时在b、c两极收集到标准状况下相同体积的气体。请回答：(1)c为________极，写出c电极上的电极反应式：__________________________，c极收集到的气体体积在标准状况下为________L。(2)b为________极，写出b电极上的电极反应式：开始时是__________________，后来是____________________。(3)原CuCl2溶液中溶质的物质的量浓度为____________mol·L－1。[解析](1)连接电源负极的电极作阴极，连接电源正极的电极作阳极，则c作阳极，阴离子在阳极失电子，放电能力OH－NO－3，则OH－先失电子，反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑或2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，d极作阴极，其反应式为Ag＋＋e－===Ag，析出2.16g银单质，整个电路转移电子0.02mol，故产生氧气14×0.02mol＝0.005mol，其在标准状况下的体积V(O2)＝0.005mol×22.4L·mol－1＝0.112L。(2)b作阴极，阳离子在阴极上放电，Cu2＋先得电子，其反应式：Cu2＋＋2e－===Cu，根据题目信息，此电极有气体产生，应是H＋得电子，其反应式：2H＋＋2e－===H2↑或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。(3)bc两极产生气体体积相等，即产生氢气的物质的量为0.005mol，需得到电子0.01mol，但整个电路共通过0.02mol电子，推得n(Cu2＋)＝0.01/2mol＝0.005mol，故c(CuCl2)＝0.005/(50×10－3)mol·L－1＝0.10mol·L－1。[答案](1)阳4OH－－4e－===2H2O＋O2↑0.112(2)阴Cu2＋＋2e－===Cu2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－)(3)0.10