课时精练24 电解原理-2022-2023学年高二化学精讲精练（人教选择性必修1）（解析版）

课时精练24电解原理1．下列关于电解池的叙述中不正确的是(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　　A．与电源正极相连的是电解池的阴极B．与电源负极相连的是电解池的阴极C．在电解池的阳极发生氧化反应D．电子从电源的负极沿导线流向电解池的阴极【答案】A【解析】在电解池中，与直流电源负极相连的电极为电解池的阴极，电解时电子从直流电源的负极沿导线流向电解池的阴极，阴极上发生还原反应，阳极上发生氧化反应。2．若某装置发生反应Cu+2H+=Cu2++H2↑，下列关于该装置的有关说法正确的是(　　)A．该装置一定为原电池B．该装置为电解池C．若为原电池，Cu为正极D．电解质溶液可能是硝酸溶液【答案】B【解析】该反应为非自发的氧化还原反应，故该装置应为电解池，而非原电池，但电解质不能为HNO3，否则得电子的为NO3-，而不是H+。3．用石墨做电极电解CuCl2溶液，下列说法正确的是()A．在阳极上析出金属铜B．在阴极上析出金属铜C．在阴极上产生有刺激性气味的气体D．阳极上发生还原反应【答案】B【解析】根据电解原理，阳极发生氧化反应：2Cl－－2e－=Cl2↑，阴极发生还原反应：Cu2＋＋2e－=Cu。因此阳极上产生有刺激性气味的气体氯气，在阴极上析出铜。故B符合题意。4．电解CuCl2和NaCl的混合溶液，阴极和阳极上首先析出的物质分别是(　　)A．Cu和Cl2　　　　B．H2和Cl2C．H2和O2D．Cu和O2【答案】A【解析】在CuCl2和NaCl溶液中，Cu2＋、Na＋、H＋向阴极移动，因Cu2＋氧化性最强，则阴极反应为：Cu2＋＋2e－===Cu，而Cl－、OH－向阳极移动，因Cl－的还原性比OH－强，所以阳极反应为：2Cl－－2e－===Cl2↑，故电解时阴极、阳极首先析出的物质分别为Cu和Cl2。5．用石墨作电极，电解1mol·L－1下列物质的溶液，溶液中的pH保持不变的是(　　)A．HClB．NaOHC．Na2SO4D．NaCl【答案】C【解析】用石墨作电极，电解HCl(aq)时，H＋放电产生H2，使溶液中c(H＋ )减小，pH增大，所以A不符合；用石墨作电极，电解NaOH(aq)时，实质为电解水，使溶液中c(OH－)增大，pH增大，所以B不符合；用石墨作电极，电解NaCl(aq)时，生成NaOH，溶液中c(OH－)增大，pH增大，则D不符合；只有电解Na2SO4(aq)时，实质为电解水，溶液仍为中性，pH不变，故选项C正确。6．若某装置发生如下反应：Cu＋2H＋===Cu2＋＋H2↑，关于该装置的有关说法正确的是(　　)A．该装置一定为原电池B．该装置为电解池C．若为原电池，Cu为正极D．电解质溶液可能是硝酸溶液【答案】B【解析】已知反应为非自发的氧化还原反应，故该装置应为电解池，而非原电池，但电解质不能为HNO3，否则得电子的为NO，而非H＋得电子放出H2。7．如图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。下列说法正确的是(　　)A．a为阳极，b为阴极B．a发生氧化反应，b发生还原反应C．溶液中Na＋向b极移动D．a极产生H2，b极产生O2【答案】D【解析】电解Na2SO4溶液实际上是电解水，电解时发生的反应为：a(阴极)：4H＋＋4e－===2H2↑(还原反应)；b(阳极)：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑(氧化反应)，故A、B错误；溶液中阳离子(Na＋)移向阴极(a极)，C错误。8．用石墨作电极电解CuSO4溶液。通电一段时间后，欲使电解液恢复到起始状态，应向溶液中加入适量的(　　)A．CuSO4B．H2OC．CuOD．CuSO4·5H2O【答案】C【解析】由硫酸铜溶液的电解方程式：2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2＋2H2SO4可知，加入CuO才可与生成的H2SO4反应生成CuSO4而使电解液恢复到原浓度，故C正确。9．根据如图所示装置判断，下列说法正确的是(　　)。A．①是原电池，②是电解池B．硫酸浓度变化：①中增大，②中减小 C．①中阳极反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑，②中正极反应式为Zn-2e-=Zn2+D．①中H+向阴极方向移动，②中H+向负极方向移动【答案】B【解析】①中有外加电源，为电解池，②为原电池，A项错误；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项正确；②中正极反应式为2H++2e-=H2↑，C项错误；②中H+向正极方向移动，D项错误。10．用惰性电极电解AgNO3溶液，下列说法不正确的是(　　)A.电解过程中阴极质量不断增加B.电解过程中溶液的pH不断降低C.此时向溶液中加入适量的Ag2O固体可使溶液恢复到电解前的状况D.电解后两极产生的气体体积比为2∶1【答案】D【解析】用惰性电极电解AgNO3溶液，电解反应方程式为4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3。阴极上析出Ag，阳极上放出O2，故A正确、D错误；由于生成HNO3溶液，pH应不断降低，B正确；要使溶液恢复到电解前的状况要看加入的物质在溶液中的反应：2Ag2O＋4HNO3===4AgNO3＋2H2O，得到的物质恰好是反应掉的物质，可以使溶液恢复到电解前的状况，C正确。11．用电解法制取KIO3的方法是以石墨和铁为电极电解KI溶液，反应方程式为KI+3H2OKIO3+3H2↑。下列说法中正确的是(　　)A．电解时石墨作阴极B．电解时阳极上产生H2C．电解过程中阴极溶液pH升高D．阴极的电极反应式：I--6e-+3H2O=IO3-+6H+【答案】C【解析】电解时，铁作阴极，石墨作阳极，若铁作阳极，则铁放电，A项错误；阳极发生氧化反应，I-失电子被氧化，电极反应式为I--6e-+3H2O=IO3-+6H+，B、D两项错误；阴极水放电，2H2O+2e-=H2↑+2OH-，溶液的pH升高，C项正确。12．图a、b、c分别为氯化钠在不同状态下的导电实验的微观示意图(X、Y均表示石墨电极且与直流电源连接方式相同，表示水分子)，下列说法正确的是() A．X电极与电源负极相连B．图b、c中Y电极上会生成不同产物C．NaCl是电解质，三种状态下都能导电D．图b说明通电后发生了：NaCl→Na++Cl—【答案】B【解析】A项，氯离子半径大于钠离子，则图中代表的离子是Cl-，b图中阴离子向X极移动，失电子生成氯气，则X为阳极，接电源正极，A错误；B项，Y是阴极，图b中是Na+得电子生成Na单质，图c中是水电离的H+得电子生成H2，产物不同，B正确；C项，NaCl在晶体状态没有自由移动的电子不导电，即图a不导电，C错误；D项，熔融状态下，NaCl通电生成Na和Cl2，氯化钠生成钠离子和氯离子的过程为电离，不需要通电也能电离，D错误；故选B。13．科研工作者利用如图所示装置除去废水中的尿素[CO(NH2)2]。下列说法错误的是()A．b为直流电源的负极B．工作时，废水中NaCl的浓度保持不变C．工作时，H+由M极区通过质子交换膜移向N极区D．若导线中通过6mol电子，理论上生成1molN2【答案】B【解析】A项，由图知，N极区生成H2，N极作阴极，故b为直流电源的负极，A项正确；项，工作时，阳极区的反应为6Cl--6e-=3Cl2↑、3Cl2+CO(NH2)2+H2O=6Cl-+6H++CO2+N2，因消耗水而使废水中NaCl的浓度增大，B项错误；C项，工作时，H+由M极区通过质子交换膜移向N极区，C项正确；D项，由阳极区发生的反应知，若导线中通过6mol电子，理论上生成1molN2，D项正确；故选B。14．中科大电化学研究团队用HC1—CuC12混合溶液做腐蚀液，处理工业废铜，提升经济效益，其方法如下图所示，水在BDD电极上生成一种具有强氧化性的羟基自由基(HO·)，下列有关说法错误的是() A．X为盐酸B．BDD电极反应式：H2O-e-=HO·+H+C．蚀铜槽中发生的反应：CuC12+Cu+4HC1=2H2CuC13D．当SS电极生成32gCu时，将交换1molC1-到BDD电极区域【答案】D【解析】由图示可知：由图示可知阳极上水失去电子产生羟基自由基(HO·)和H+，HO·与溶液中的Cu+发生反应：H++Cu++•OH=Cu2++H2O，Cl-通过阴离子交换膜移入阳极区可生成CuCl2蚀刻液，在阴极SS电极上，H2CuCl3得到电子发生还原反应产生Cu单质，溶液中含有H+、Cl-，故X为盐酸，HCl-CuCl2混合溶液进入蚀铜槽，将Cu单质氧化产生H2CuCl3。A项，根据图示可知H2CuCl3部分进入阴极区，部分进入阳极区。在阴极SS电极上H2CuC13中+1价的Cu得到电子变为单质Cu附着在SS电极上，根据电荷守恒可知会有Cl-通过阴离子交换膜移入阳极区，溶液中含有H+、Cl-，故X为盐酸，A正确；B项，BDD电极与电源正极连接，为阳极，在BDD电极上水失去电子产生具有强氧化性的HO·，阳极的电极反应式：H2O-e-=HO·+H+，B正确；C项，HCl-CuCl2混合溶液进入蚀铜槽，将Cu单质氧化产生H2CuCl3，根据电子守恒及原子守恒，可知在蚀铜槽中发生的反应：CuC12+Cu+4HC1=2H2CuC13，C正确；D项，SS电极连接电源负极，为阴极。在SS电极上发生还原反应：H2CuCl3+e-=Cu+2H++3Cl-，每反应产生1molCu单质转移1mol电子，根据电荷守恒可知同时会有1molCl-通过阴离子交换膜进入阳极区，当SS电极生成32gCu时，其物质的量是0.5mol，则进入阳极区Cl-的物质的量是0.5mol，D错误；故选D。15．从H＋、Cu2＋、Na＋、SO、Cl－五种离子中选择并恰当地组成电解质，按下列要求进行电解：(1)以石墨为电极，使电解质质量减少，水质量不变，进行电解，则可采用的电解质是____________。(2)以石墨为电极，使电解质质量不变，水质量减少，进行电解，则可采用的电解质是__________。(3)以石墨为阳极，铁棒为阴极，使电解质和水的质量都减少，进行电解，则电解质是____________。(4)以石墨为电极进行电解，若阴极析出金属，阳极放出O2，电解质的化学式可能是____________。(5)以石墨为电极进行电解，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__________。【答案】(1)HCl、CuCl2　(2)H2SO4、Na2SO4、NaHSO4(3)CuSO4、NaCl　(4)CuSO4　(5)HCl、NaCl 16．为了加深对电解规律的理解，某同学做了以下探究，要求从H＋、Cu2＋、Na＋、SO、Cl－5种离子中两两恰当的组成电解质，用惰性电极电解，把符合情况的电解质及复原方法填写在表格内。电解情况采用的电解质复原的物质（1）电解质质量减少，水量不变____________________________（2）电解质质量不变，水量减少____________________________（3）电解质和水量都减少____________________________【答案】（1）HCl、CuCl2HCl、CuCl2（2）Na2SO4、H2SO4H2O（3）CuSO4、NaClCuO或CuCO3、HCl【解析】（1）电解过程中电解质质量减少，水量不变：则被电解的是电解质本身，水没有被电解，则阳离子只能为H＋、Cu2＋，阴离子只能是Cl－，其电解质是HCl、CuCl2。（2）电解质质量不变，水量减少：实质上是电解水，H＋、OH－分别在两极上放电，因此，其电解质是Na2SO4、H2SO4。（3）电解质和水量都减少：若电解质是CuSO4，2CuSO4＋2H2O2H2SO4＋2Cu＋O2↑，若恢复到原状态，可加入CuO，也可加入CuCO3；若电解质是NaCl，2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，要恢复到原状态可通入HCl。1．（2022•海南省选择性考试）一种采用H2O(g)和N2(g)为原料制备NH3(g)的装置示意图如下。下列有关说法正确的是()A．在b电极上，N2被还原B．金属Ag可作为a电极的材料C．改变工作电源电压，反应速率不变D．电解过程中，固体氧化物电解质中O2-不断减少【答案】A【解析】由装置可知，b电极的N2转化为NH3 ，N元素的化合价降低，得到电子发生还原反应，因此b为阴极，电极反应式为N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-，a为阳极，电极反应式为2O2-+4e-=O2。A项，由分析可得，b电极上N2转化为NH3，N元素的化合价降低，得到电子发生还原反应，即N2被还原，A正确；B项，a为阳极，若金属Ag作a的电极材料，则金属Ag优先失去电子，B错误；C项，改变工作电源的电压，反应速率会加快，C错误；D项，电解过程中，阴极电极反应式为N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-，阳极电极反应式为2O2-+4e-=O2，因此固体氧化物电解质中O2-不会改变，D错误；故选A。2．（2022•湖北省选择性考试）含磷有机物应用广泛。电解法可实现由白磷直接制备Li[P(CN)2]，过程如图所示(为甲基)下列说法正确的是()A．生成1molLi[P(CN)2]，理论上外电路需要转移2mol电子B．阴极上的电极反应为：P4+8CN--4e-=4[P(CN)2]-C．在电解过程中CN-向铂电极移动D．电解产生的H2中的氢元素来自于LiOH【答案】D【解析】A项，石墨电极发生反应的物质：P4→Li[P(CN)2]化合价升高发生氧化反应，所以石墨电极为阳极，对应的电极反应式为：P4+8CN--4e-=4[P(CN)2]-，则生成1molLi[P(CN)2]，理论上外电路需要转移1mol电子，A错误；B项，阴极上发生还原反应，应该得电子，P4+8CN--4e-=4[P(CN)2]-为阳极发生的反应，B错误；C项，石墨电极：P4→Li[P(CN)2]发生氧化反应，为阳极，铂电极为阴极，CN-应该向阳极移动，即移向石墨电极，C错误；D项，由所给图示可知HCN在阴极放电，产生CN-和H2，3．（2022·浙江省6月选考）通过电解废旧锂电池中的LiMn2O4可获得难溶性的Li2CO3和MnO2，电解示意图如下(其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计)下列说法不正确的是() A．电极A为阴极，发生还原反应B．电极B的电极发应：2H2O+Mn2+-2e-=MnO2+4H+C．电解一段时间后溶液中Mn2+浓度保持不变D．电解结束，可通过调节除去Mn2+，再加入Na2CO3溶液以获得Li2CO3【答案】C【解析】A项，由电解示意图可知，电极B上Mn2+转化为了MnO2，锰元素化合价升高，失电子，则电极B为阳极，电极A为阴极，得电子，发生还原反应，A正确；B项，由电解示意图可知，电极B上Mn2+失电子转化为了MnO2，电极反应式为：2H2O+Mn2+-2e-=MnO2+4H+，B正确；C项，电极A为阴极，LiMn2O4得电子，电极反应式为：2LiMn2O4+6e-+16H+=2Li++4Mn2++8H2O，依据得失电子守恒，电解池总反应为：2LiMn2O4+4H+=2Li++Mn2++3MnO2+2H2O，反应生成了Mn2+，Mn2+浓度增大，C错误；D项，电解池总反应为：2LiMn2O4+4H+=2Li++Mn2++3MnO2+2H2O，电解结束后，可通过调节溶液pH将锰离子转化为沉淀除去，然后再加入碳酸钠溶液，从而获得碳酸锂，D正确；故选C。4．(2021年海南选择性考试)液氨中存在平衡：2NH3NH4++NH2-。如图所示为电解池装置，以KNH2的液氨溶液为电解液，电解过程中a、b两个惰性电极上都有气泡产生。下列有关说法正确的是()A．b电极连接的是电源的负极B．a电极的反应为2NH3+2e-=H2+2NH2-C．电解过程中，阴极附近K+浓度减小D．理论上两极产生的气体物质的量之比为1:1【答案】B 【解析】A项，根据图示可知：在b电极上产生N2，N元素化合价升高，失去电子，发生氧化反应，所以b电极为阳极，连接电源的正极，A错误；B项，电极a上产生H2，H元素化合价降低得到电子，发生还原反应，所以a电极为阴极，电极反应式为：2NH3+2e-=H2+2NH2-，B正确；C项，电解过程中，阴极附近产生NH2-，使附近溶液中阴离子浓度增大，为维持溶液电中性，阳离子K+会向阴极区定向移动，最终导致阴极附近K+浓度增大，C错误；D项，每反应产生1molH2，转移2mol电子，每反应产生1molN2，转移6mol电子，故阴极产生H2与阳极产生的N2的物质的量的比是3:1，D错误；故选B。5．(2021年天津卷)如下所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列判断错误的是()A．a是电源的负极B．通电一段时间后，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色C．随着电解的进行，CuCl2溶液浓度变大D．当0.01molFe2O3完全溶解时，至少产生气体336mL(折合成标准状况下)【答案】C【解析】通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，说明石墨电极Ⅱ为阳极，则电源b为正极，a为负极，石墨电极Ⅰ为阴极。A项，a是电源的负极，故A正确；B项，石墨电极Ⅱ为阳极，通电一段时间后，产生氧气和氢离子，所以向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色，故B正确；C项，随着电解的进行，铜离子在阴极得电子生成铜单质，所以CuCl2溶液浓度变小，故C错误；D项，当0.01molFe2O3完全溶解时，消耗氢离子为0.06mol，根据阳极电极反应式2H2O-4e-=4H++O2，产生氧气为0.015mol，体积为336mL(折合成标准状况下)，故D正确；故选C。6．用石墨作电极完全电解含1mol溶质X的溶液后，向溶液中加入一定量的物质Y能使电解液恢复到起始状态是（）选项X溶液物质YACuCl21molCu(OH)2BKOH1molKOHCNa2SO41molH2SO4 DAgNO30.5molAg2O【答案】D【解析】A项，电解氯化铜，在两极上分别产生金属铜和氯气，电解质复原加入氯化铜即可，故A错误；B项，电解氢氧化钾的实质是电解水，所以电解质复原加入水即可，故B错误；C项，电解硫酸钠的实质是电解水，所以电解质复原加入水即可，故C错误；D项，电解硝酸银两极上产生的是金属银和氧气，所以电解质复原加氧化银即可，电解含1mol溶质硝酸银的溶液，会析出金属银1mol，根据银元素守恒，所以加入0.5mol Ag2O后即可复原，故D正确；故选D。7．某课外活动小组利用石墨电极电解1mol·L-1的FeCl2溶液，探究影响电解产物的因素，回答下列问题：(1)实验室配制1mol·L-1的FeCl2溶液时，为了防止FeCl2被氧化常加入适量的_______(填试剂名称)，若配制100mL此溶液，需要用托盘天平称量FeCl2·4H2O的质量为_______g。(2)探究装置如图所示：①湿润淀粉KI试纸检测的物质是_______(填化学式)。②从价态角度分析，在两极均有可能放电的离子是_______(填离子符号，下同)。③在无限稀释的水溶液中部分离子的离子淌度如下表所示(注：淌度越大的离子向电极的迁移速率越快)：阳离子淌度(10-8m2·V-1.s-1)阴离子淌度(10-8m2·V-1.s-1)H+36.3OH-20.5Li+4.01Cl-7.91Na+5.19I-7.95Fe2+5.4SO8.27仅从淌度角度分析，_______在B电极放电更具优势。(3)电解电压控制在1.5V时，电解现象如下表所示： 实验编号ⅠⅡⅢ溶液pHpH=4.91pH=2.38pH=-0.43阳极湿润淀粉KI试纸未变色未变色未变色电极附近溶液加KSCN盐酸酸化才变红无需酸化即可变红无需酸化即可变红是否出现浑浊变浑浊少量浑浊无浑浊阴极是否有气泡产生无无有电极表面是否出现镀层出现银白色镀层出现银白色镀层无镀层出现①实验II中阳极电极反应式为_________________。②实验I中溶液变浑浊的主要原因是_____________________________________。③结合上述实验，试分析影响阴极放电物质的主要因素是_______________________。【答案】(1)铁粉19.9(2)①Cl2②Fe2+③H+(3)①Fe2+-e-=Fe3+②实验I中溶液的pH较高，生成的Fe3+转化为Fe(OH)3③Fe2+和H+浓度的相对大小(溶液的pH或H+浓度的大小)【解析】(1)亚铁离子具有较强的还原性，在空气中易被氧化，因此实验室配制1mol·L-1的FeCl2溶液时，常加入适量的铁粉，目的为了防止FeCl2被氧化；若配制100mL此溶液，需要用托盘天平称量FeCl2·4H2O的质量m=cVM=1mol·L-1×0.1L×199g/mol=19.9g；(2)①根据电解池工作原理可知，A电极为电解池的阳极，发生失电子的氧化反应，氯离子若在A电极失去电子会生成氯气，氯气具有氧化性，可将碘离子氧化为碘单质，进而使淀粉变蓝，因此湿润淀粉KI试纸放在A电极区，是为了检测是否有氯气生成；②从价态角度分析，Fe2+处于中间价态，化合价既可以升高，也可以降低，则即可以在A电极发生氧化反应，又可能在B电极发生还原反应，故在两极均有可能放电的离子是Fe2+；③淌度越大的离子向电极的迁移速率越快。B电极为电解池的阴极，溶液中阳离子会放电，从表格数据明显可以看出，仅从淌度角度分析，H+的淌度最大，在B电极放电更具优势；(2)根据表格数据可以看出，①实验II中阳极湿润的淀粉KI试纸未变色，且电极附近溶液加KSCN时，无需酸化即可变红，则说明亚铁离子被氧化为铁离子，其电极反应式为Fe2+-e-=Fe3+；② 根据实验I中阳极湿润的淀粉KI试纸未变色，且电极附近溶液加KSCN时，盐酸酸化才变红，则说明亚铁离子被氧化为铁离子，溶液变浑浊，主要是因为溶液的pH=4.91，酸性较弱，生成的铁离子转化为氢氧化铁所导致的；③结合上述三个实验的阴极现象可分析得出影响阴极放电物质的主要因素是Fe2+和H+浓度的相对大小(溶液的pH或H+浓度的大小)。