4.2 电解池 课时同步训练 2021-2022学年高二化学人教版（2019）选择性必修1word版含解析

4.2课时
电解池
一、选择题（本大题共14小题，每小题所给的4个选项，只有一个答案符合题目要求。）
1．如图所示装置中，属于电解池的是
A．
B．
C．
D．
2．如图为课本中电解饱和食盐水的实验装置。据此，下列叙述不正确的是
A．装置中，a管导出的气体为氢气
B．b管导出的气体为氯气
C．以食盐水为基础原料制取氯气等产品的工业被称为氯碱工业
D．在石墨棒电极区城滴入酚酞试液，溶液会变红
3．在N-羟基邻苯二甲酰亚胺(NHPI)介质中，可实现醇向醛的转化，原理如图。下列说法错误的是
A．理论上NHPI的总量在反应前后不变
B．海绵Ni电极作阳极
C．总反应为+
H2↑
D．每消耗1
mmol苯甲醇，产生22.4
mL氢气
4．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Cl2
B．Cu和Cl2
C．H2和O2
D．Cu和O2
5．利用电解法制备Ca(H2PO4)2并得到副产物NaOH和Cl2。下列说法正确的是
A．C膜可以为质子交换膜
B．阴极室的电极反应式为2H2O－4e－＝O2↑＋4H＋
C．可用铁电极替换阴极的石墨电极
D．每转移2
mol
e－，阳极室溶液质量减少71
g
6．LiOH是生产航空航天润滑剂的原料。清华大学首创三室膜电解法制备氢氧化锂，其模拟装置如图所示。下列有关说法正确的是
A．膜1为阳离子交换膜，膜2为阴离子交换膜
B．a极为电源的负极，Y极上发生氧化反应
C．X极的电极反应式为2H2O-4e=4H+O2↑
D．每转移2
mol电子，理论上生成52
g
LiOH
7．用石墨作电极电解饱和食盐水可制取
NaClO
消毒液，简易装置如图所示。下列说法正确的是
A．a
为电源的负极
B．用铁制容器盛放食盐水
C．电解过程中，c(Na+)保持不变
D．电解结束后，用
pH
试纸测定溶液的pH
8．下列说法错误的是
A．向碘水中加入等体积振荡后静置，上层接近无色，下层显紫红色，说明在中的溶解度大于在水中的溶解度
B．碘酒可用于皮肤外用消毒
C．将镁条点燃后迅速伸入集满的集气瓶，集气瓶中产生浓烟并有黑色颗粒产生
D．下列转化能一步完成：
9．利用电解法将CO2转化为CH4的原理如图所示。下列说法正确的是
A．电解过程中，H+由a极区向b极区迁移
B．电极b上反应为CO2+8HCO-8e-=CH4+CO+2H2O
C．电解过程中化学能转化为电能
D．电解时Na2SO4溶液浓度保持不变
10．美国研究人员成功实现在常温常压下用氮气和水生产氨，原理如下图所示：下列说正确的是
A．图中能量转化方式只有2种
B．H+向a极区移动
C．b极发生的电极反应为：N2+6H++6e-=2NH3
D．a极上每产生22.4LO2流过电极的电子数一定为4×6.02×1023
11．双极膜在电渗析中应用广泛，它是由阳离子交换膜和阴离子交换膜复合而成。双极膜内层为水层，工作时水层中的H2О解离成H+和OH-，并分别通过离子交换膜向两侧发生迁移。下图为NaBr溶液的电渗析装置示意图。
下列说法正确的是
A．出口2的产物为HBr溶液
B．出口5的产物为硫酸溶液
C．Br-可从盐室最终进入阳极液中
D．阴极电极反应式为2H++2e-=H2↑
12．高铁电池是以高铁酸盐(K2FeO4、BaFeO4等)为材料的新型可充电电池，这种电池能量密度大、体积小、重量轻、污染低。这种电池的总反应为：3Zn+2+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4OH?。下图是高铁电池与普通的高能碱性电池的使用电压对比。下列有关高铁电池的判断不正确的是
A．放电过程中正极区域电解液pH升高
B．放电时负极反应式为：Zn+2H2O?2e?=Zn(OH)2+2H+
C．充电时，每转移3
mol电子，则有1
mol
Fe(OH)3被氧化
D．高铁电池比高能碱性电池电压稳定，放电时间长
13．金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍(已知：氧化性)，下列说法中正确的是
A．阳极发生还原反应其电极反应式：
B．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等
C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有
D．电解后，电解槽底部的阳极泥中含有Cu和Pt
14．下列化工生产原理错误的是
①可以用电解熔融氯化钠的方法来制取金属钠；②将钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁；③用电解法冶炼铝时，原料可选用氯化铝；④湿法炼制是用锌和硫酸制溶液反应置换出铜
A．仅②③
B．仅①③
C．仅①②
D．仅②③④
二、非选择题（本大题共5小题）
15．A、B、C为三种强电解质，它们在水中电离出的离子如表所示：
阳离子
、、
阴离子
、
如图所示的装置中，甲、乙、丙三只烧杯中分别盛有足量的A、B、C三种溶液，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。常温下各烧杯中溶液的与电解时间t的关系如图所示。据此回答下列问题：
(1)M为电源的______(填“正”或“负”)极，b电极上发生的电极反应为_____________。
(2)写出乙中的总反应方程式：_______________。
(3)如果电解过程中B溶液中的金属离子全部被还原析出，此时电解能否继续进行，为什么？___________。
(4)经过一段时间后，要使C溶液恢复到原来的状态，需要进行的操作是_______________。
16．如图所示为在直流电源的作用下电解CuSO4溶液的装置，其中A、B为石墨电极，a、b为电源的两极，当接通电源，通电一段时间后，将B电足量极取出，洗干净并干燥后称量，其质量增加了3.2g，则：
（1）a电极为电源的___极。
（2）写出电极反应式：A极___，B极__。
（3）若要使反应后的溶液恢复到原来状态，则应该加入__，加入__g。
17．工业上常用电解熔融氯化钠的方法制取金属钠，试回答下列问题：
（1）金属钠在__极上产生。
（2）写出产生Cl2的电极反应式：__。
（3）该反应__（填“是”或“不是”）离子反应，如果是，请写出该反应的离子方程式__（如不是，则此空不填）。
（4）为什么不采用电解食盐水的方法来制取钠？___。
18．请按要求书写电极产物或电极反应式。
(1)写出用惰性电极电解下列溶液时的阳极产物：
①KOH溶液______________；
②溶液____________；
③溶液____________。
(2)写出用惰性电极电解下列溶液时的阴极产物：
①NaCl溶液______________；
②溶液______________；
③溶液_______________。
(3)写出用Cu电极电解溶液的电极反应：阴极_______________；阳极_______________；总反应_____________。
19．25℃时，用石墨电极电解2.0
L溶液。5min后，在一个石墨电极上有6.4gCu生成。试回答下列问题：
(1)发生氧化反应的是_____极，电极反应为__________。
(2)若电解后溶液的体积不变，则电解后溶液的pH为___________。
(3)若将溶液恢复到与电解前一样，则需加入______mol的__________。
(4)若用等质量的两块铜片代替石墨作电极，当析出6.4gCu时，两铜片的质量相差_______g，电解液的pH_______(填“变小”“变大”或“不变”)。
参考答案
1．C
【解析】A．电解池是把电能转化为化学能的装置，A没有电源，属于原电池，故A错误；B．B装置也没有电源，故B错误；
C．C为电解氯化铜溶液的装置图，故C正确；
D．没有形成闭合回路，不能构成电池，故D错误；
故选：C。
2．D
【解析】A．铁棒一端为阴极，产生的气体为氢气，则a管导出的气体为氢气，故A正确；
B．石墨电极为阳极，生成的气体为氯气，则b管导出的气体为氯气，故B正确；
C．以食盐水为基础原料制取氯气的同时会产生氢氧化钠等产品，故工业被称为氯碱工业，故C正确；
D．在铁棒一端的溶液中有NaOH生成，滴入酚酞试液，溶液变红，故D错误；
故选D。
3．D
【解析】A．根据上述分析可知，NHPI在阳极区参与反应，又在阴极区为生成物，因此理论上NHPI的总量在反应前后不发生改变，A正确；
B．由上述分析，Ni2+在海绵Ni电极失去电子得到Ni3+，发生氧化反应，则海绵Ni为阳极，B正确；
C．阳极反应式为：Ni2+-e-=Ni3+，阳极区同时还发生反应：Ni3++NHPI→Ni2++PINO，阴极反应式为：2H++2e-=H2，阴极区同时还发生反应：+PINO→，因此总反应为+
H2↑，C正确；
D．未指明标准状况，不能用Vm=22.4L/mol进行计算，D错误；
答案选D。
4．B
【解析】电解时，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，阴极上和阳极上最先析出的物质分别为Cu和Cl2；
故选：B。
5．C
【解析】A．根据装置图各室的物质成分可知，产品Ca(H2PO4)2中的Ca2+来源于阳极室，H2PO来源于原料室，为了保持原料室中溶液为电中性，原料室中Na+移向阴极室，故C膜只能是阳离子交换膜，A项错误；
B．阴极发生还原反应，阴极室中为碱性溶液，不会产生H+。阴极室的电极反应式为2H2O+2e-＝H2↑+2OH-，B项错误；
C．阴极发生还原反应，阴极电极不参与反应，故可用铁电极替换阴极的石墨电极，C项正确；
D．阳极电极反应式为：2Cl-－2e-＝Cl2↑，每转移2
mol
e-，生成1molCl2，同时有1molCa2+移向产品室，因此阳极室溶液质量减少111g，D项错误；
答案选C。
6．C
【解析】A．由两个区域生成的物质知，X极区域生成硫酸，硫酸锂溶液中向X极迁移，膜1为阴离子交换膜；Li向Y极迁移，膜2为阳离子交换膜，A错误；
B．气体1为O2，X极为阳极，所以a极为正极，b极为负极，则Y极为阴极，发生还原反应，B错误；
C．X极上水电离产生的OH-失去电子发生氧化反应产生O2，最终是附近溶液中c(H+)增大，电极反应式为：2H2O-4e=4H+O2↑，C正确；
D．Y极为阴极，电极反应式为2H2O+2e=2OH+H2↑，可见：每反应转移2
mol电子，理论上有2
mol
Li向Y极迁移形成2
mol
LiOH，其质量是48
g，D错误；
故合理选项是C。
7．A
【解析】A．电解饱和食盐水，阳极上发生氯离子失去电子生成氯气的反应，阴极上发生水得电子生成氢气和氢氧根离子的反应，为使氯气和氢氧根离子反应生成次氯酸根与氯离子，必须使氯气在装置下部产生，故下面为阳极，b电源为正极，a为电源负极，故A正确；
B．铁在中性食盐水中易发生吸氧腐蚀，铁失去电子变成亚铁离子，故不能用铁制容器盛放食盐水，故B错误；
C．电解过程中，阴极水作为反应物被消耗，溶液体积减小，钠离子物质的量不变，所以c(Na+)减小，故C错误；
D．由于次氯酸钠具有漂白性，会漂白pH
试纸，所以不能用pH
试纸测定溶液的pH，故D错误；
故答案为A。
8．D
【解析】A．碘易溶于，微溶于水，A正确；
B．碘酒可杀菌消毒，故可用于皮肤外用消毒，B正确；
C．Mg可以在中燃烧，化学方程式为，黑色颗粒为C，C正确；
D．电解溶液时，氢离子的氧化性大于镁离子，不能得到Mg，D错误；
故选D。
9．A
【解析】A．由a极生成O2可以判断出a极为阳极，b为阴极，阳离子向阴极流动。则H+由a极区向b极区迁移正确，故A正确；
B．
电极方程式配平发生错误，电极b上反应应为CO2＋8HCO+8e－＝CH4＋8CO＋2H2O，故B错误；
C．通过电解法可知此电池为电解池，所以电解过程中是电能转化为化学能，故C错误；
D．电解时OH－比更容易失去电子，所以电解Na2SO4溶液的实质是电解水，溶液中的水发生消耗，所以Na2SO4溶液的浓度是增大的，故D错误；
故选A。
10．C
【解析】A．图中装置为电解池装置，其能量转化方式为电能转化为化学能；该电源由太阳能和风能转化而来，故有3种能量转化方式，故A错误；
B．电解池中阳离子向阴极移动，故向b极移动，故B错误；
C．b极为阴极，氮气得电子，与生成氨气，其电极反应式为，故C正确；
D．氧气为气体，非标况下不能确定数值，故D错误；
故选C。
11．D
【解析】A．
电解时，
溶液中的阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，溶液中的Na+向阴极移动，与双极膜提供的氢氧根离子结合，出口2的产物为NaOH溶液，A错误；
B．
电解时，
溶液中的阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，溶液中的Br-向阳极移动，与双极膜提供的氢离子结合，故出口4的产物为HBr溶液，钠离子不能通过双极膜，故出口5不是硫酸，B错误；
C．
结合选项B，Br-不会从盐室最终进入阳极液中，C错误；
D．
电解池阴极处，发生的反应是物质得到电子被还原，发生还原反应，水解离成H+和OH?，则在阴极处发生的反应为2H++2e-=H2↑，D正确；
答案选D。
12．B
【解析】A．放电时的正极反应式为+4H2O+3e?=Fe(OH)3+5OH?，故正极区域电解液碱性增强，故A正确；
B．Zn(OH)2与H+不可能共存，且用总电极反应式减去正极反应式可得负极正确的反应式，故B错误；
C．1
mol
Fe(OH)3被氧化为时，转移3
mol电子，故C正确；
D．由图像中的两个曲线对比可知高铁电池比高能碱性电池电压稳定，放电时间长，故D正确；
故选B。
13．D
【解析】A．阳极发生氧化反应其电极反应式：等，阴极上得电子发生还原反应，电极反应式为Ni2++2e-═Ni，
A项错误；
B．电解过程中，阳极上铁、锌和镍失电子发生氧化反应，阴极上只有镍得电子析出，阴阳极上转移电子相等，但因为这几种金属的摩尔质量不等，所以阳极质量的减少与阴极质量的增加不相等，
B项错误；
C．电解后，部分镍离子不析出，溶液中存在的金属阳离子有Fe2+和Zn2+和Ni2+，C项错误；
D．因为氧化性，铂为惰性电极，所以阳极中铂和铜不会被氧化生成金属阳离子，则铜和铂在电解槽底部形成阳极泥，D项正确；
答案选D。
14．D
【解析】①钠是活泼金属，可以用电解熔融氯化钠的方法来制取金属钠，正确；②将钠加入氯化镁溶液中，钠先和水反应生成NaOH，氯化镁会和NaOH发生复分解反应，所以得不到镁单质，应采用电解熔融氯化镁的方法冶炼镁，错误；③氯化铝是分子晶体，熔融状态下氯化铝不导电，故不能用电解氯化铝的方法得到铝，错误；④湿法炼铜是用铁和硫酸铜溶液反应置换出铜，错误。综上所述，D项符合题意。
故选D。
15．负
能，因为B溶液中的铜全部析出后，电解质溶液已变为溶液，反应变为电解水的反应
向丙烧杯中加入适量的水
【解析】(1)根据前面分析得到M为负极，甲中的电解质溶液为KOH或NaOH溶液，相当于电解H2O，阳极b的电极反应为；故答案为：负；。
(2)乙中的电解质溶液是溶液，电解时的总反应方程式为；故答案为：。
(3)B溶液中的铜全部析出后，电解质变为，电解反应仍能继续进行；故答案为：能，因为B溶液中的铜全部析出后，电解质溶液已变为溶液，反应变为电解水的反应。
(4)丙中的电解质溶液是或溶液，电解时被电解的是H2O，所以要使C溶液恢复到原来的状态，应向丙烧杯中加入适量的水；故答案为：向丙烧杯中加入适量的水。
16．正
2H2O-4e-=O2↑+4H+
Cu2++2e-=Cu
CuO
4.0
【解析】(1)
a为电源正极，故答案为：正；
(2)
依据分析可知A为阳极，溶液中氢氧根离子失电子生成氧气，电极反应为:
4OH--4e-=2H2O+O2↑，B为阴极，溶液中铜离子得到电子生成铜，电极反应为：
Cu2++2e-=Cu，故答案为：4OH--4e-=2H2O+O2↑，
Cu2++2e-=Cu；
(3)将B电极取出洗干净并干燥后称量其质量增加了3.2g，则析出铜的物质的量=，如果想使反应溶液恢复到原来状态，可以加入CuO恢复溶液浓度，依据元素守恒得到加入氧化铜质量=0.05mol×80g/mol=4.0g，故答案为：CuO，4.0。
17．阴
2Cl--2e-Cl2↑
是
2Na++2Cl-2Na+Cl2↑
NaCl溶液中含有H+，H+的氧化性强于Na+，因此Na+不会参与反应生成Na
【解析】（1）由分析可知，金属钠在阴极上产生，故答案为：阴；
（2）由分析可知，产生Cl2的电极反应式为，故答案为：；
（3）氯化钠在熔融状态下能够电离出自由移动的和，所以该反应是离子反应。
离子方程式为2Na++2Cl-2Na+Cl2↑，故答案为：是；2Na++2Cl-2Na+Cl2↑；
（4）由金属活动性顺序表知，的氧化性强于，在溶液中存在，因此不会参与反应，故答案为：NaCl溶液中含有H+，H+的氧化性强于Na+，因此Na+不会参与反应生成Na。
18．O2
Cl2
O2
H2
H2
Cu
【解析】(1)①氢氧化钾为强碱，电解氢氧化钾溶液时，氢氧根离子在阳极上失去电子发生氧化反应生成氧气，故答案为：O2；
②氯化锌为活泼金属的无氧酸盐，电解氯化锌溶液时，氯离子在阳极上失去电子发生氧化反应生成氯气，故答案为：Cl2；
③硫酸钠是活泼金属的含氧酸盐，电解硫酸钠溶液时，水电离出的氢氧根离子在阳极上失去电子发生氧化反应生成氧气，故答案为：O2；
(2)①氯化钠为活泼金属的无氧酸盐，电解氯化钠溶液时，水电离出的氢离子在阴极上得到电子发生还原反应生成氢气，故答案为：H2；
②硫酸为含氧酸，电解硫酸溶液时，氢离子在阴极上得到电子发生还原反应生成氢气，故答案为：H2；
③硫酸铜为不活泼金属的含氧酸盐，电解硫酸铜溶液时，铜离子在阴极上得到电子发生还原反应生成铜，故答案为：Cu；
(3)用Cu电极电解溶液时，活性电极铜做阳极，铜失去电子发生氧化反应生成铜离子，电极反应式为，阴极上银离子得到电子发生还原反应生成银，电极反应式为，电解的总反应为，故答案为：；；。
19．阳
1
0.1
CuO
12.8
不变
【解析】（1）电解硫酸铜溶液时，水电离出的氢氧根离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气，电极反应式为，故答案为：阳；；
（2）电解硫酸铜溶液时，反应生成铜、氧气和硫酸，电解的化学方程式为，由电解方程式可知电解后溶液中，则溶液的，故答案为：1；
（3）电解后生成的0.1mol
Cu和0.05mol
脱离该体系，相当于0.1mo
lCuO，因此若将溶液复原，则应加入0.1mol
CuO，故答案为：CuO；
（4）若用等质量的两块铜片代替石墨作电极，该装置为电镀池，阳极上铜失去电子发生氧化反应生成铁离子，阴极上铜离子得到电子发生还原反应生成铜，由得失电子数目守恒可知，若阴极上析出6.4g铜，阳极溶解6.4g铜，则电解后两铜片质量差为，由于溶液中铜离子浓度不变，电解液的pH不变，故答案为：12.8g；不变。