卷23《電解原理》

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1、第四章《電化學(xué)基礎(chǔ)》第三節(jié)《電解池》 周考卷二十三 ——電解原理 時(shí)間：45分鐘 滿分：100分 一、選擇題(每小題4分，每小題有1－2個(gè)正確選項(xiàng)) 1．用惰性電極實(shí)現(xiàn)電解，下列說法正確的是(　　) A．電解稀硫酸溶液，實(shí)質(zhì)上是電解水，故溶液pH不變 B．電解稀氫氧化鈉溶液，要消耗OH－，故溶液pH減小 C．電解硫酸鈉溶液，在陰極上和陽極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1∶2 D．電解氯化銅溶液，在陰極上和陽極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1∶1 解析：電解稀H2SO4，實(shí)質(zhì)上是電解水，硫酸的物質(zhì)的量不變

2、，但溶液體積減小，濃度增大，故溶液pH減小，A不正確。電解稀NaOH溶液，陽極消耗OH－，陰極消耗H＋，實(shí)質(zhì)也是電解水，NaOH溶液濃度增大，故溶液的pH增大，B不正確。電解Na2SO4溶液時(shí)，在陽極發(fā)生反應(yīng)：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，在陰極發(fā)生反應(yīng)：2H＋＋2e－===H2↑，由于兩電極通過電量相等，故析出H2與O2的物質(zhì)的量之比為2∶1，C不正確。電解CuCl2溶液時(shí)，陰極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－===Cu，陽極反應(yīng)為2Cl－－2e－===Cl2↑，兩極通過電量相等時(shí)，Cu和Cl2的物質(zhì)的量之比為1∶1，D正確。 答案：D 2．下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述不正確的是(　　) A

3、．把銅片和鐵片緊靠在一起浸入稀硫酸中，銅片表面出現(xiàn)氣泡 B．用鋅片作陽極，鐵片作陰極，電解氯化鋅溶液，鐵片表面出現(xiàn)一層鋅 C．把銅片插入三氯化鐵溶液中，在銅片表面出現(xiàn)一層鐵 D．把鋅粒放入盛有鹽酸的試管中，加入幾滴氯化銅溶液，氣泡放出速率加快 解析：銅片和鐵片緊靠并浸入稀H2SO4溶液中，銅片上的H＋獲得由鐵片傳遞過來的電子：2H＋＋2e－===H2↑，所以可觀察到銅片表面出現(xiàn)氣泡。用鋅板作陽極、鐵片作陰極電解ZnCl2溶液，實(shí)為電鍍，兩極發(fā)生的反應(yīng)如下：陽極反應(yīng)：Zn－2e－===Zn2＋，陰極反應(yīng)：Zn2＋＋2e－===Zn，陰極上析出鋅。銅片插入FeCl3溶液發(fā)生的反應(yīng)是Cu＋2

4、Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，并沒有單質(zhì)鐵的析出。向盛有鋅粒和鹽酸的試管中滴入幾滴CuCl2溶液，發(fā)生反應(yīng)：Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋，置換出的Cu與剩余的Zn接觸，置于鹽酸中，構(gòu)成了原電池，加速2H＋＋2e－===H2↑反應(yīng)，可觀察到氣泡放出速率加快。 答案：C 3．在外界提供相同電量的條件下，Cu2＋和Ag＋分別按Cu2＋＋2e－===Cu和Ag＋＋e－===Ag在電極上放電，析出銅的質(zhì)量為1.92g，則析出銀的質(zhì)量為(　　) A．1.62g　　　　　　　 B．6.48g C．3.24g D．12.96g 解析：電解過程中，電極上析出金屬的質(zhì)量與電子轉(zhuǎn)移數(shù)量成正

5、比，析出1mol銅需轉(zhuǎn)移2mol電子，析出1mol銀需轉(zhuǎn)移 1mol電子，外界提供電量相同時(shí)： Cu641.92g　～　2Ag216x x＝6.48g 答案：B 4．將含有KCl、CuBr2、Na2SO4三種物質(zhì)的水溶液用鉑電極進(jìn)行電解，且電解時(shí)間足夠長。有以下結(jié)論：①溶液中幾乎沒有Br－；②電解質(zhì)溶液為無色；③最終溶液顯堿性；④K＋、Na＋和SO的濃度幾乎沒有變化。正確的是(設(shè)Cl2、Br2全部從溶液中逸出)(　　) A．①②③　　B．僅③　　C．①④　　D．均正確 解析：此題電解的是混合溶液，目的是考查學(xué)生對陰、陽離子放電順序掌握的熟練性。溶液中存在的陰離子有：Cl－、Br－

6、、SO、OH－，陽離子有：K＋、Cu2＋、Na＋、H＋。因用Pt電極電解足夠長的時(shí)間，陰離子首先放電的是Br－，其次是Cl－，最后是OH－，SO在溶液中不放電，陽離子先放電的是Cu2＋，其次是H＋。所以先電解CuBr2，兩極分別析出Cu和Br2，當(dāng)CuBr2電解完畢時(shí)，相當(dāng)于繼續(xù)電解HCl(H＋來自于水中)，當(dāng)Cl－被消耗盡時(shí)，則繼續(xù)電解水。由于Cu2＋轉(zhuǎn)化為單質(zhì)銅，電解液變?yōu)闊o色；Cl－放電時(shí)，水電離出的H＋放電，使溶液中的c(OH－)增大；由于水被消耗，c(K＋)、c(Na＋)和c(SO)會(huì)增大。 答案：A 5．根據(jù)金屬活動(dòng)性順序表，Cu不能發(fā)生：Cu＋2H2O===Cu(OH)2＋H

7、2↑的反應(yīng)。但選擇恰當(dāng)電極材料和電解液進(jìn)行電解，這個(gè)反應(yīng)就能變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。下列四組電極和電解液中，能實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)最為恰當(dāng)?shù)氖?　　) A B C D 陽極 石墨棒 Cu Cu Cu 陰極 石墨棒 石墨棒 Fe Pt 電解液 CuSO4溶液 Na2SO4溶液 H2SO4溶液 H2O 解析：Cu作陽極時(shí)，自身失電子電極反應(yīng)為Cu－2e－===Cu2＋陰極反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑；C項(xiàng)電解液H2SO4會(huì)與生成的Cu(OH)2中和，實(shí)際上不會(huì)生成Cu(OH)2；D項(xiàng)中H2O導(dǎo)電能力不強(qiáng)，故B項(xiàng)中Na2SO4溶液起增強(qiáng)導(dǎo)電性作用。電解總反應(yīng)為Cu＋2

8、H2OCu(OH)2↓＋H2↑ 答案：B 6．將兩根鉑插入500mL的CuSO4溶液中進(jìn)行電解，通電一段時(shí)間后，某電極質(zhì)量增加0.064g(設(shè)電解時(shí)無H2放出，且不考慮水解和溶液體積變化)。此時(shí)溶液中H＋濃度約為(　　) A．410－3mol/L B．310－3mol/L C．110－3mol/L D．110－7mol/L 解析：用鉑電極電解CuSO4，陰極：Cu2＋＋2e－===Cu；陽極：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，電極質(zhì)量增加0.064g，一定為陰極，由2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，每生成1mol Cu同時(shí)生成1mol H2SO4，則c

9、(H＋)＝＝410－3mol/L。 答案：A 7．0.4mol CuSO4和0.4mol NaCl溶于水，配成1 L溶液，用惰性電極進(jìn)行電解，當(dāng)一個(gè)電極得到0.3molCu時(shí)，另一個(gè)電極上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是(　　) A．5.6L B．6.72L C．1.344L D．11.2L 解析：陰極有Cu2＋與H＋，Cu2＋放電，有0.3mol Cu析出時(shí)，則得到0.32＝0.6mol e－，陽極有Cl－、OH－，Cl－放電失去0.4mol電子，則OH－放電失去0.2mol電子，生成0.2mol Cl2和0.05mol O2，生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為 (0.2＋0.

10、05)mol22.4 L/mol＝5.6L。 答案：A 8．將分別盛有熔融的氯化鉀、氯化鎂、氧化鋁的三個(gè)電解槽串聯(lián)，在一定條件下通電一段時(shí)間后，析出鉀、鎂、鋁的物質(zhì)的量之比為(　　) A．6∶3∶2 B．6∶3∶1 C．1∶2∶3 D．3∶2∶1 解析：設(shè)電路中通過6mol電子，根據(jù)K＋＋e－===K可算得析出6molk；根據(jù)Mg2＋＋2e－===Mg算得析出3molmg；根據(jù)Al3＋＋3e－===Al算得析出2mol Al。析出鉀、鎂、鋁的物質(zhì)的量之比為6∶3∶2。 答案：A 9．將等物質(zhì)的量K2SO4、NaCl、Ba(NO3)2、AgNO3混合均勻后，置于指定容器中，

11、加入足量的水，經(jīng)攪拌、靜置、過濾。取濾液，用鉑電極電解該濾液一段時(shí)間。則兩個(gè)極區(qū)析出的氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的質(zhì)量比約為(　　) A．35.5∶108 B．108∶35.5 C．8∶1 D．1∶2 解析：四種物質(zhì)混合加水，最后過濾后，得到KNO3和NaNO3的混合溶液，所以陽極產(chǎn)物為O2，陰極產(chǎn)物為H2。 答案：C 10．某溶液中含有兩種溶質(zhì)NaCl和H2SO4，它們的物質(zhì)的量之比為3∶1。用石墨作電極電解溶液時(shí)，根據(jù)電極產(chǎn)物，可明顯分為三個(gè)階段。下列敘述不正確的是(　　) A．陰極只析出H2 B．陽極先極出Cl2，后析出O2 C．電解最后階段為電解水 D．溶液pH不斷增

12、大，最后為7 解析：電解質(zhì)溶液中，n(Na＋)∶n(Cl－)∶n(H＋)∶n(SO)＝3∶3∶2∶1。開始電解產(chǎn)生H2和Cl2，隨著產(chǎn)生H2和Cl2的同時(shí)生成的OH－中和H2SO4，且OH－過量，最后是電解水，因而最后溶液的pH>7，陰極只放出H2。三個(gè)階段分別相當(dāng)于電解HCl―→NaCl―→H2O。 答案：D 二、非選擇題(共60分) 11．如下圖為持續(xù)電解含一定CaCl2水溶液的裝置(以鉑為電極)，A為電流表。電解一段時(shí)間t1后，將CO2持續(xù)通入電解液中。 (1)電解時(shí)，F(xiàn)極發(fā)生________反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：________，E極發(fā)生________反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：

13、________，電解總反應(yīng)式為：_____________________________________。 (2)電解池中產(chǎn)生的現(xiàn)象： ①________________________________ ②________________________________ ③________________________________ 解析：溶液中含有Ca2＋、H＋、Cl－、OH－，通電時(shí)，Ca2＋、H＋移向陰極，由于H＋放電能力比Ca2＋強(qiáng)，在E極上發(fā)生反應(yīng)：2H＋＋2e－===H2↑；Cl－、OH－移向陽極，Cl－在陽極放電；2Cl－－2e－===Cl2↑，電解至t1后，溶

14、液中OH－濃度增大，通入CO2后會(huì)有CaCO3沉淀生成。 答案：(1)氧化　2Cl－－2e－===Cl2↑　還原 2H＋＋2e－===H2↑ 2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑ (2)①通電后E極處溶液呈紅色。 ②通電時(shí)，E極、F極均有氣體生成。 ③通CO2時(shí)，溶液中先出現(xiàn)白色沉淀繼續(xù)通CO2沉淀又消失。 12．如圖當(dāng)線路接通時(shí)，發(fā)現(xiàn)M(用石蕊試液浸潤過的濾紙)a端顯藍(lán)色，b端顯紅色，且知甲中電極材料是鋅、銀，乙中電極材料是鉑、銅，且乙中兩極不發(fā)生變化?；卮穑? (1)甲、乙分別是什么裝置________、________。 (2)寫出A、B、C、D的電極

15、名稱以及電極材料 ________、________、________、________。 答案：(1)原電池　電解池 (2)A：負(fù)極，Zn　B：正極，Ag　C：陽極，Pt　D：陰極，Cu 13．某學(xué)生試圖用電解法根據(jù)電極上析出物質(zhì)的質(zhì)量來驗(yàn)證阿伏加德羅常數(shù)數(shù)值，其實(shí)驗(yàn)方案的要點(diǎn)為：①用直流電電解氯化銅溶液，所用儀器如下圖所示。②在電流強(qiáng)度為I A。通電時(shí)間為ts后，精確測得電極上析出銅的質(zhì)量為mg。 試回答： (1)連接這些儀器的正確順序?yàn)?用圖中標(biāo)注儀器接線柱的英文字母表示。下同) E接________，C接________，________接F。 實(shí)驗(yàn)線路中的電流方向

16、______→________→ ________→C→________→________。 (2)寫出B電極上發(fā)生反應(yīng)的離子方程式： ________；G試管中淀粉KI溶液變化的現(xiàn)象為_______________ ___________，相應(yīng)的離子方程式是__________________________。 (3)為精確測定電極上析出的銅的質(zhì)量，所必需的實(shí)驗(yàn)步驟的先后順序應(yīng)是________。(選填下列操作步驟的編號(hào)) ①稱量電解前電極質(zhì)量 ②刮下電解后電極上的銅并清洗 ③用蒸餾水清洗電解后的電極 ④低溫烘干電極后稱量 ⑤低溫烘干刮下的銅后稱量 ⑥再次低溫烘干后稱量至

17、恒重 (4)已知電子的電量為1.610－19C。試列出阿伏加德羅常數(shù)的計(jì)算公式：NA＝________。 解析：(1)G為Cl2的吸收裝置，所以B為陽極，A為陰極，則儀器的連接順序?yàn)镋接D，C接A，B接F。實(shí)驗(yàn)線路中的電流方向與電子流向正好相反，為F→B→A→C→D→E。 (2)B電極產(chǎn)生Cl2，電極反應(yīng)的離子方程式為2Cl－－2e－===Cl2↑，它使淀粉KI溶液變藍(lán)，離子方程式為Cl2＋2I－===2Cl－＋I(xiàn)2。 (3)測定電極上析出的Cu的質(zhì)量的先后順序應(yīng)為①③④⑥，而無須刮下電極上析出的銅再稱量。另外，之所以烘干稱量兩次的原因在于減少稱量誤差。 (4)由電量守恒得： Q＝

18、It＝2NA1.6010－19 NA＝ 答案：(1)D　A　B　F　B　A　D　E　(2)2Cl－－2e－===Cl2↑　變藍(lán)色　Cl2＋2I－===2Cl－＋I(xiàn)2　(3)①③④⑥ (4) 14．按要求回答問題： (1)寫出用惰性電極電解下列溶液時(shí)的陰極產(chǎn)物。 ①CuCl2溶液__________； ②KCl溶液__________； ③AgNO3溶液__________； ④NaOH溶液__________； (2)寫出用惰性電極電解下列溶液時(shí)的陽極產(chǎn)物。 ①KOH溶液__________； ②Na2SO4溶液__________； ③ZnCl2溶液________

19、__； (3)當(dāng)以銅為電極電解下列溶液時(shí)，寫出其電極反應(yīng)式。 ①AgNO3溶液 陽極：_______________________________________________； 陰極：_______________________________________________； 總反應(yīng)：_____________________________________________。 ②稀H2SO4 陽極：_______________________________________________； 陰極：__________________________________

20、_____________； 總反應(yīng)：_____________________________________________。 答案：(1)①Cu?、贖2?、跘g?、蹾2　(2)①O2　②O2　③Cl2 (3)①4OH－－4e－===O2↑＋2H2O　4Ag＋＋4e－===4Ag 2H2O＋4Ag＋O2↑＋4Ag＋4H＋?、?H2O－4e－===O2↑＋4H＋　4H＋＋4e－===2H2↑　2H2O===O2↑＋2H2↑ 15．用惰性電極電解NaCl和CuSO4的混合溶液250mL， 經(jīng)過一段時(shí)間后，兩極均生成11.2 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體，求原溶液中Cu2＋和Cl－的物質(zhì)的量濃

21、度范圍。 解析：根據(jù)題意，在陰極放電的離子有Cu2＋、H＋，在陽極放電的離子有Cl－、OH－(若只有Cl－放電，陰陽兩極生成的氣體不可能一樣多)。設(shè)c(Cl－)＝xmol/L，c(Cu2＋)＝y(tǒng)mol/L。 陰極反應(yīng)： Cu2＋0.25ymol＋2e－0.5ymol===Cu,2H＋＋2e－1mol=== H2↑0.5mol 陽極反應(yīng)： 2Cl－0.25xmol－2e－0.25xmol===Cl2↑0.125 xmol 4OH－－　4e－(2－0.5xmol)===2H2O＋O2↑(0.5－0.125x)mol 因?yàn)殛枠O生成的氣體不可能全為O2，所以0<0.5－0.125x<0.5,0