选择性必修1 4.2 第1课时 电解原理 同步练习题(含解析)

中小学教育资源及组卷应用平台
4.2 第1课时 电解原理 同步练习题
一、选择题（本题共有15小题，每小题4分，共60分，每小题只有一个正确选项）
1． 下列叙述正确的是(　　)
①电解池是将化学能转变成电能的装置
②原电池是将电能转变成化学能的装置
③金属和石墨导电均为物理变化，电解质溶液导电是化学变化
④电解池两个电极材料可以相同
A．①②③④ B．③④ C．②③④ D．③
2． 如图所示的装置能够组成电解池的是(　　)
3． 如图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是(　　)
A．逸出气体的体积，a电极的小于b电极的
B．一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体
C．a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色
D．a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色
4． 如图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b极附近溶液呈蓝色。下列说法中不正确的是(　　)
A．x是正极，y是负极
B．a极产生氢气，b极生成I2
C．a极和Pt电极都有气泡产生
D．U形管中溶液的碱性增强
5． 现用Pt电极电解1 L浓度均为0.1 mol/L的HCl、CuSO4的混合溶液，装置如图，下列说法正确的是(　　)
A．电解开始时阴极有H2放出
B．电解开始时阳极上发生：Cu2＋＋2e－===Cu
C．当电路中通过电子的量超过0.1 mol时，此时阴极放电的离子发生了变化
D．整个电解过程中，SO不参与电极反应
6． 某小组为研究电化学原理，设计下图装置，下列叙述不正确的是(　　)
A．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出
B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为：Cu2＋＋2e－===Cu
C．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色
D．a和b分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，Cu2＋向铜电极移动
7． 如图X为电源，Y为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸，滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液，通电后Y中央的紫红色色斑向d端扩散。下列判断正确的是(　　)
A．滤纸上c点附近会变红色
B．Cu电极质量减小，Pt电极质量增大
C．烧杯中溶液的pH增大
D．烧杯中SO向Cu电极定向移动
8． 在500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中，c(NO)＝6 mol·L－1，用石墨电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4 L气体(标准状况)，假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是(　　)
A．电解得到的Cu的物质的量为0.5 mol
B．向电解后的溶液中加入98 g的Cu(OH)2可恢复为原溶液
C．原混合溶液中c(K＋)＝4 mol·L－1
D．电解后溶液中c(H＋)＝2 mol·L－1
9． 如图所示，a、b、c、d均为石墨电极，通电进行电解，下列说法正确的是(　　)
A．电路中电子流向：负极→d→c→b→a→正极
B．a、c两极产生气体的物质的量相等
C．SO向b电极移动，Cl－向c电极移动
D．电解一段时间，向甲中加CuO可以恢复甲溶液
10．用惰性电极电解硫酸铜溶液，整个过程转移电子的物质的量与产生气体总体积的关系如图所(气体体积均在相同状况下测定)。欲使溶液恢复到起始状态，可向溶液中加入(　　)
A．0.1 mol CuO B．0.1 mol CuCO3
C．0.1 mol Cu(OH)2 D．0.05 mol Cu2(OH)2CO3
11．如图所示实验装置的K闭合，下列判断正确的是(　　)
A．Cu电极上发生还原反应
B．电子沿Zn→a→b→Cu路径流动
C．片刻后甲中c(SO42-)增大
D．片刻后可观察到滤纸b点变红色
12．用电解法可提纯含有某些含氧酸根离子杂质的粗KOH溶液，其工作原理如图所示。下列有关说法错误的是(　　)
A．阳极反应为4OH--4e-===2H2O+O2↑
B．通电后阴极区附近溶液pH会减小
C．K+通过阳离子交换膜从阳极区移向阴极区
D．提纯的KOH溶液从b出口导出
13． 用惰性电极电解M(NO3)x的水溶液，当阴极增重a g时，在阳极上产生了b L气体(标准状况下)，则M的相对原子质量为(　　)
A．　　　　　　 B． C．　　　　　 D．
14．用惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液，电解过程中的实验数据如图所示。横坐标表示转移电子的物质的量，纵坐标表示电解过程中产生气体的总体积(标准状况下)。下列判断正确的是(　　)
A．电解过程中，溶液中H+浓度不断减小
B．当转移0.4 mol e-时，电解生成的铜为6.4 g
C．阳极电极反应式为2H2O+4e-===4H++O2↑
D．Q点对应的气体中，H2与O2的体积比为2∶1
15．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＋8CO＋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
二、填空题（本题包括4个小题，共40分）
16．(10分)如图所示，通电5 min后，电极5的质量增加2.16 g，请回答下列问题。
(1)a为电源的______(填“正”或“负”)极，C池是______池。A池阳极的电极反应为 ，C池阴极的电极反应为 。
(2)如果B池中共收集到224 mL气体(标准状况)且溶液体积为200 mL(设电解过程中溶液体积不变)，则通电前溶液中Cu2＋的物质的量浓度为________。
(3)如果A池溶液是200 mL足量的食盐水(电解过程溶液体积不变)，则通电5 min后，溶液的pH为________。
17．(10分)如图X是直流电源。Y槽中c、d为石墨棒，Z槽中e、f是质量相同的铜棒。接通电路后，发现d附近显红色。
(1)①电源上b为________极(用“正”、“负”、“阴”或“阳”填空)。
②Z槽中e为极________(用“正”、“负”、“阴”或“阳”填空)。
③连接Y、Z槽线路中，电子流动的方向是d________e(用“→”或“←”填空)。
(2)①写出c极上反应的电极反应式： 。
②写出Y槽中总反应的化学方程式： 。
③写出Z槽中e极上反应的电极反应式： 。
18．(10分)如图甲所示，A为新型高效的甲烷燃料电池，采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和O2，电解质溶液为KOH溶液。B为浸透饱和硫酸钠溶液和酚酞溶液的滤纸，滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液，C、D为电解槽。
(1)甲烷燃料电池中负极反应式为___________________________________________。
(2)关闭K1，打开K2，通电后，B中的紫红色液滴向d端移动，则电源a端为________极，通电一段时间后，观察到滤纸c端出现的现象是________________________________________。
(3)D装置中有200 mL一定浓度的NaCl与CuSO4的混合溶液，闭合K2、打开K1后理论上两极所得气体的体积随时间变化的关系如图乙所示(气体体积已换算成标准状况下的体积，电解前后溶液的体积变化忽略不计)，则原混合溶液中NaCl的物质的量浓度为________mol·L－1，t2 s时所得溶液的pH＝________。
(4)若C装置中溶液为AgNO3溶液且足量，电池总反应的离子方程式为___________________。
电解结束后，为了使溶液恢复原样，则可以在反应后的溶液中加入________(填化学式)。
19．(10分)如下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100 g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100 g 10.00%的K2SO4溶液，电极均为石墨电极。
(1)接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4浓度为10.47%，乙中c电极质量增加，据此回答问题：
①电源的N端为________极；
②电极b上发生的电极反应为：________；
③列式计算电极b上生成的气体在标准状态下的体积：________；
④电极c的质量变化是________g；
⑤电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化？简述其原因：
甲溶液____________________________________________________________________；
乙溶液____________________________________________________________________；
丙溶液____________________________________________________________________。
(2)如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行？为什么？
1．答案：B
解析：电解质溶液导电发生了氧化还原反应，是化学变化；金属导电仅是电子的定向移动，是物理变化。电解池的两极只要能导电即可。
2．答案：D
解析：电解池要有外接电源，形成闭合回路。
3．答案：D
解析：a、b电极分别为电解池的阴极和阳极，其电极反应分别是4H＋＋4e－===2H2↑和4OH－－4e－===O2↑＋2H2O；即a极气体体积比b极大。a极和b极溶液分别显碱性和酸性，故可以看到a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色。
4．答案：A
解析：淀粉遇碘变蓝→b极生I2，即确定b极发生反应2I－－2e－===I2，则b极是阳极，x是负极，y是正极，a极H＋放电，发生反应2H＋＋2e－===H2↑，产生氢气，U形管中总反应式为2KI＋2H2O2KOH＋H2↑＋I2，溶液的碱性增强，故A错误，B、D正确；石墨为阴极，铂为阳极，电极反应分别是Cu2＋＋2e－===Cu,4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，C正确。
5．答案：D
解析：依据放电顺序阴极先放电的是Cu2＋，故阴极开始析出的是Cu，阳极先放电的是Cl－，故阳极开始产生的是Cl2，答案A、B错；由阴极反应Cu2＋＋2e－===Cu，n(Cu2＋)＝0.1 mol，当电路中通过电子的量达到0.2 mol时，此时Cu2＋消耗完毕，阴极放电离子变为H＋。所以C错；阳极先是Cl－放电，当Cl－消耗完毕。此时H2O电离产生的OH－开始在阳极放电，SO不参与电极反应。
6．答案：D
解析：a和b不连接时，铁片与Cu2＋直接发生置换反应，有金属铜析出，A项正确。a和b用导线连接时．该装置形成原电池，铜片作正极，铁片作负极失去电子形成Fe2＋，因此无论a和b是否连接。铁片均会溶解，溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色，所以B、C项正确。若a和b分别连接直流电源正、负极，a作阳极，铜片失去电子生成Cu2＋，Cu2＋向铁电极移动。
7．答案：A
解析：本题考查电解原理，意在考查考生对电化学基础知识融会贯通及正确复述、再现、辨认的能力。由图可知，该装置为电解装置，由通电后Y中央的紫红色色斑向d端扩散知，d为阳极(MnO向阳极移动)，b为电源的正极，a为电源的负极。Y为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸，c点H＋放电，则OH－浓度增大，所以滤纸上c点附近会变红色，故A项正确；Cu电极上Cu2＋得到电子生成Cu，Pt电极上OH－失去电子，故Cu电极质量增大，Pt电极质量不变，B项错误；Pt电极上OH－失去电子，故烧杯中溶液的pH减小，C项错误；Cu电极为阴极，Pt电极为阳极，烧杯中SO向Pt电极定向移动，D项错误。
8．答案：B
解析：石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4 L气体(标准状况)，n(O2)＝＝1 mol，阳极发生2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，生成1 mol氧气转移4 mol电子，阴极发生Cu2＋＋2e－===Cu、2H＋＋2e－===H2↑，生成1 mol氢气，转移2 mol电子，因此还要转移2 mol电子生成1 mol铜，电解得到的Cu的物质的量为1 mol，故A错误；根据电解原理和原子守恒，溶液中减少的原子有铜、氧、氢，向电解后的溶液中加入1 mol Cu(OH)2，可恢复为原溶液，质量为98 g，故B正确；c(Cu2＋)＝＝2 mol·L－1，由电荷守恒可知，原混合溶液中c(K＋)为6 mol·L－1－2 mol·L－1×2＝2 mol·L－1，故C错误；开始电解时发生2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋，n(H＋)＝2n(Cu)＝2×1 mol＝2 mol，当Cu2＋消耗完后，电解HNO3、KNO3溶液，实质上是电解水，n(H＋)＝2 mol不变，电解后溶液中c(H＋)为＝4 mol·L－1，故D错误。
9．答案：D
解析：电子只能在外电路中移动，故A错误；a极产生O2，c极产生Cl2，根据电子守恒O2～2Cl2～4e－，O2和Cl2的物质的量之比为1∶2，故B错误；阴离子向阳极移动，a和c是阳极，所以SO向a电极移动，Cl－向c电极移动，C错误。
10．答案：D
解析：根据图像和电解原理，O～P段电解反应的化学方程式为：2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，P～Q段电解反应的化学方程式为：2H2O2H2↑＋O2↑，所以溶液中应加入CuO： ＝0.1 mol，H2O：＝0.05 mol，分析四个选项，加入0.05 mol Cu2(OH)2CO3合适。
11．答案：A
解析：A项，K闭合后，Zn作原电池的负极，Cu作原电池的正极，Cu电极上发生还原反应；B项，电子流向是由负极到正极，但a→b这一环节是溶液中的离子导电，电子并没沿此路径流动；C项，SO42-浓度基本保持不变，只是盐桥中的Cl-和K+分别向甲、乙两烧杯中移动；D项，滤纸a点是阴极，H+放电，溶液中OH-浓度增大，显碱性，滤纸a点变红色。
12．答案：B
解析：电解除杂过程相当于电解水，阳极反应为4OH--4e-===2H2O+O2↑，A正确；电解时，阴极反应为2H++2e-===H2↑，氢离子浓度减小，溶液的pH增大，B错误；K+通过阳离子交换膜从阳极区移向阴极区，C正确；在阴极附近产生氢氧根离子，钾离子向阴极移动，所以除去杂质后氢氧化钾溶液从b出口导出，D正确。
13．答案：C
解析：设M的相对原子质量为R，电解时，有如下关系:
4M(NO3)x+2xH2O 4M　+　xO2↑+4xHNO3
4R g　　 22.4x L
a g b L 所以R=。
14．答案：B
解析：用惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液，开始时阳极上析出O2、阴极上析出Cu，发生反应2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4；反应一段时间后，Cu2+反应完，阴极上析出氢气，即PQ段发生反应2H2O 2H2↑+O2↑。P点之前发生反应2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，生成硫酸，P点之后电解硫酸溶液，实质是电解水，因此溶液中的H+浓度不断增大，A错误；分析图像可知转移0.2 mol电子时铜离子反应完全，阴极析出铜0.1 mol，质量为6.4 g，转移0.4 mol电子时阴极生成了氢气，铜的质量仍为6.4 g，B正确；电解过程中的阳极上发生失电子的反应,，电极反应式为2H2O-4e-===4H++O2↑，C错误；到Q点时收集到的混合气体为氢气和氧气，P点1.12 L(标准状况下)气体为O2，由电解水的反应可知PQ段生成的3.36 L(标准状况下)气体中H2的体积为2.24 L、O2的体积为1.12 L，则Q点收集到的气体中H2和O2体积比为1∶1，D错误。
15．答案：A
解析：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，故A正确；电极b上发生还原反应，电极反应式为CO2＋8HCO＋8e－===CH4＋8CO＋2H2O，故B错误；电解过程中是电能转化为化学能，故C错误；电解时OH－比SO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。
16．答案：(1)负　电解　2Cl－－2e－===Cl2↑　Ag＋＋e－===Ag　(2)0.025 mol·L－1　(3)13
解析：(1)根据已知条件通电5 min后，电极5的质量增加2.16 g，说明电极5作阴极，Ag＋放电，电极反应为Ag＋＋e－===Ag，转移电子的物质的量为0.02 mol，同时可知电极6作阳极，与电源的正极相连。则a是负极，b是正极，电极1、3、5作阴极，电极2、4、6作阳极。(2)B池中电解总反应为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，若转移0.02 mol电子时只收集到O2(只电解溶质)，则根据关系式2CuSO4～O2～4e－可得n(O2)＝0.005 mol，体积为112 mL(标准状况)<224 mL，说明溶质CuSO4已耗完，然后电解水。设整个过程消耗CuSO4 x mol，H2O y mol，则有2x＋2y＝0.02，x＋y＝0.01，解得x＝y＝0.005 mol，则c(CuSO4)＝0.025 mol·L－1。(3)由于A池中电解液足量，A池中只发生反应2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，根据关系式NaOH～e－，生成的n(NaOH)＝0.02 mol，则c(NaOH)＝＝0.1 mol·L－1，即溶液的pH＝13。
17．答案：(1)①负　②阳　③←
(2)①2Cl－－2e－===Cl2↑ ②2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
③Cu－2e－===Cu2＋
解析：d极附近显红色，说明d为阴极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，c为阳极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，Y槽电解NaCl溶液的总反应方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑；直流电源中a为正极，b为负极，Z槽中f为阴极，e为阳极，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，电子流动方向由e→d。
18．答案：(1)CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O (2)负　c端试纸变红　(3)0.1　1
(4)4Ag＋＋2H2O4Ag＋O2↑＋4H＋　Ag2O或Ag2CO3
解析：(1)甲烷燃料电池的电解质溶液为KOH溶液，负极上CH4失电子被氧化，电极反应式为CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O。(2)关闭K1，打开K2，燃料电池A和电解池B组成串联电路，B中紫红色液滴向d端移动，说明MnO向d移动，则d为阳极，从而推知a为电源的负极，b为正极；c为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，c端溶液呈碱性，酚酞遇碱溶液变成红色。(3)阳极上先后发生反应：2Cl－－2e－===Cl2↑、2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，由题图乙可知，t1 s时，Cl－放电完毕，得到224 mL Cl2(标准状况)，则有n(NaCl)＝n(Cl－)＝2n(Cl2)＝＝0.02 mol，故原混合液中c(NaCl)＝＝0.1 mol·L－1。0～t2 s阴极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，t1～t2 s生成112 mL O2(标准状况)，n(O2)＝＝5×10－3 mol，结合阳极反应式可知，反应生成n(H＋)＝4n(O2)＝4×5×10－3 mol＝0.02 mol，则t2 s时所得溶液中c(H＋)＝＝0.1 mol·L－1，故溶液的pH＝1。(4)利用Pt电极电解AgNO3溶液时，阳极上OH－放电，阴极上Ag＋放电，电池总反应为4Ag＋＋2H2O4Ag＋O2↑＋4H＋。为使电解质溶液复原，可向电解后的溶液中加入Ag2O或Ag2CO3。
19．答案：(1)①正　②4OH－4e－===2H2O＋O2↑　③水减少的质量为：100 g×(1－)≈4.5 g，生成O2 的体积为：××22.4 L·mol－1＝2.8 L　④16　⑤碱性增大，因为电解后，水量减少，溶液中NaOH浓度增大　酸性增大，因为阳极上OH－生成O2，溶液中H＋浓度增加　酸碱性大小没有变化，因为K2SO4是强酸强碱盐，浓度增加不影响溶液的酸碱性 (2)能继续进行，因为CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液，反应也就变为水的电解反应。
解析：(1)①乙中c电极质量增加，则c处发生的反应为Cu2＋＋2e－===Cu，即c为阴极，由此可推出b为阳极，a为阴极，M为负极，N为正极。丙中为K2SO4溶液，相当于电解水，设电解的水的质量为x，由电解前后溶质质量相等有：100 g×10.00%＝(100 g－x)×10.47%，得x≈4.5 g，故为0.25 mol，整个反应中转移0.5 mol电子，而整个电路是串联的，故每个烧杯中的电极上转移电子数是相等的。②甲中相当于电解H2O，阳极b处为阴离子OH－放电，即4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。③转移0.5 mol电子。则生成O2的物质的量为0.5 mol÷4＝0.125 mol，标准状况下的体积为0.125 mol×22.4 L·mol－1＝2.8 L。④Cu2＋＋2e－===Cu，转移0.5 mol电子，则生成m(Cu)＝×64 g·mol－1＝16 g。⑤甲中相当于电解水，故NaOH的浓度增大，pH变大；乙中阴极为Cu2＋放电，阳极为OH－放电，所以H＋增多，故pH减小；丙中为电解水，对于K2SO4而言，其pH几乎不变。(2)铜全部析出后，可以继续电解水。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)