4.2.1 电解原理 同步巩固练 2024-2025学年化学人教版(2019) 选择性必修第一册

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24.2.1 电解原理 同步巩固练
2024-2025学年化学人教版(2019) 必修第一册
一、单选题
1．下图所示的装置中，与手机充电的能量转化形式相同的是
A．电解水 B．水力发电 C．太阳能热水器 D．干电池
A．A B．B C．C D．D
2．要实现反应：Cu＋2HCl=CuCl2＋H2↑，设计了下列四个实验，你认为可行的是
A． B． C． D．
3．某同学使用石墨电极，在不同电压(x)下电解pH=1，0.1mol/L的FeCl2溶液，实验记录如不(a、b代表电压数值)
序号 电压/V 阳极现象 检验阳极产物
I X>a 电极附近出现黄色，有气泡产生 有Fe3+、有Cl2
Ⅱ a>x≥b 电极附近出现黄色，无气泡产生 有Fe3+、无Cl2
b>x≥0 无明显变化 无Fe3+、无Cl2
下列说法中，不正确的是
A．I中阳极附近的溶液可使KI淀粉试纸变蓝
B．由Ⅱ中阳极现象不能说明该电压下C1-在阳极是否放电
C．Ⅱ中出现黄色可能是因为Fe2+有还原性，在阳极放电产生Fe3+
D．增加pH=1，0.1mol/L的NaCl溶液做对照实验进一步验证Cl-在阳极是否放电
4．回收利用工业废气中的CO2和SO2，实验原理示意图如下图所示。下列说法不正确的是
A．装置a中溶液的作用是吸收废气中的CO2和SO2
B．装置a中溶液中：c(Na+)>c()>c()>c()
C．装置b中的阴极反应式为CO2+2H++2e-=HCOOH
D．装置b中的总反应为+CO2+H2OHCOOH+
5．设NA为阿伏加德罗常数的值，用石墨棒作电极电解 CuSO4溶液，一段时间后，需加入 49g Cu(OH)2固体才能使电解质溶液复原，则这段时间整个电路中转移的电子为
A．1mol B．2mol C．4NA D．0.5NA
6．我国科研工作者提出“铁-铜()双原子催化硝酸盐法”制氨，装置如题图所示。下列叙述正确的是
A．直流电源的极为负极
B．极的电极反应为
C．电解一段时间后，阳极区溶液不变
D．每生成4.48L，有0.4mol向极迁移
7．利用CH4燃料电池电解制备Ca(H2PO4)2并得到副产物NaOH、H2、Cl2，装置如图所示。下列说法不正确的是
A．a极反应：CH4-8e﹣+4O2﹣=CO2+2H2O
B．A、C膜均为阳离子交换膜，B膜为阴离子交换膜
C．a极上通入标况下2.24L甲烷，阳极室Ca2+减少0.2mol
D．阳极室有氯气产生，阴极室中有氢气产生且NaOH浓度增大
8．如图所示装置中发生反应的离子方程式为：Zn + Cu2+→Zn2＋+ Cu，下列说法错误的是
A．a，b可能是同种材料的电极
B．该装置可能是电解池，电解质溶液为硝酸铜，Zn作阳极，Cu作阴极
C．该装置可能是原电池，电解质溶液为氯化铜，Zn作负极，Pt作正极
D．该装置可看作是铜-锌原电池，电解质溶液是硫酸铜，电子从Zn→Cu→溶液→Zn闭合回路
9．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
10．利用电渗析法，制取循环脱硫的吸收液，同时还可获取高浓度的，工作原理如图所示。已知：①双极膜在电流作用下可将水解离，膜两侧分别得到和，②溶液为两溶质的混合溶液。下列说法正确的是
A．通电后，双极膜左侧得到的是
B．吸收液从M室流出液中获得
C．若左侧双极膜损坏，阳极可能发生的电极反应为：
D．阴极生成22.4L气体(标准状况)时，一定有通过阴离子交换膜
11．是常用的绿色氧化剂，可用如图所示装置电解和制备。下列说法不正确的是
A．移向a电极
B．装置工作过程中a极消耗的量等于b极生成的量
C．b电极的电极反应式为
D．电解生成时，电子转移的数目为
12．在通电条件下，用如图所示装置由乙二醛制备乙二酸，其制备反应原理为OHC-CHO+2Cl2+2H2O→HOOC-COOH+4HCl。
下列说法不正确的是
A．盐酸起提供Cl-和增强溶液导电性的作用
B．该装置将电能转化为化学能
C．Pt1极为阴极，Pt1电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-
D．该离子交换膜为阳离子交换膜，理论上每得到1mol乙二酸，将有4 mol H+从右室迁移到左室
13．用如图所示装置处理含的酸性废水，右侧电极反应式为，下列说法不正确的是
A．a端是直流电源的正极
B．该装置将电能转化为化学能
C．电解时，通过离子交换膜从左侧移向右侧
D．每转移电子，左侧电极上产生
14．全钒液流电池的电解液不易燃，具有循环寿命较长、安全性能好等优势。全钒液流电池充电时的工作原理如图所示。
下列说法错误的是
A．充电时，N极为阴极
B．放电时，左侧储液罐中的pH增大
C．放电时，电流流动方向：N极→导线→M极
D．充电时，该装置的总反应为
15．二氧化碳的再利用是实现温室气体减排的重要途径之一、在稀H2SO4溶液中利用电催化可将CO2同时转化为多种燃料，其原理如图所示，下列说法错误的是
A．左侧电极上的电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+
B．离子交换膜为阳离子交换膜
C．一段时间后，阴极区溶液质量会减少
D．若阴极只生成0.15molCO和0.25molC2H4，则电路中转移电子的物质的量为3.3mol
二、填空题
16．利用电化学原理，在甲中将NO2、O2和熔融KNO3制成燃料电池，再利用电解法来处理乙中含Cr2O废水，如下图所示；电解过程中乙池溶液发生反应：Cr2O+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O
(1)甲池工作时，NO2转变成Y可循环使用，Y中N元素的化合价为 ，电子从石墨Ⅱ （填“流入”或“流出”）。工作时甲池内的NO向 极移动(填“石墨Ⅰ”或“石墨Ⅱ”)。
(2)电解时乙池中Fe(Ⅰ)棒上发生的电极反应为 。
17．我国利用氯碱厂生产的作燃料，将氢燃料电站应用于氯碱工业，其示意图如下。
(1)极为 (填“正”或“负”)极，其电极反应式是 。
(2)乙装置中电解饱和溶液的化学方程式为 。
(3)结合化学用语解释极区产生的原因： 。
(4)电解时用盐酸控制阳极区溶液的在。用化学平衡移动原理解释盐酸的作用： 。
(5)下列说法正确的是_______。
A．甲装置可以实现化学能向电能转化
B．甲装置中透过阳离子交换膜向极移动
C．乙装置中极一侧流出的是淡盐水
D．理论上，每消耗(标况下)，可制得
参考答案
1．A
手机充电时电能转化为化学能，然后对每个选项能量转化形式分析判断。
A．电解水时电能转化为化学能，与手机充电的能量转化形式相同，A符合题意；
B．水力发电是机械能转化为电能，与手机充电的能量转化形式不相同，B不符合题意；
C．太阳能热水器是太阳能转化为热能，与手机充电的能量转化形式不相同，C不符合题意；
D．干电池工作时化学能转化为电能，与手机充电的能量转化形式不相同，D不符合题意；
故合理选项是A。
2．C
实现Cu＋2HCl=CuCl2＋H2↑反应，因Cu与稀盐酸常温下不反应，则应设计为电解池，Cu为阳极，电解质为HCl。
A．应设计为电解池，该装置为原电池，铁做负极，铜做正极，氢离子在正极得电子生成氢气，故A错误；
B．应设计为电解池，该装置中虽然铜的活泼性大于银，但铜与盐酸不能自发进行氧化还原反应，故B错误；
C．电解池中Cu为阳极，电解质为HCl，符合题意，故C正确；
D．电解池中C为阳极，不符合题意，故D错误；
故答案为C。
3．D
Ⅰ中阳极附近出现黄色，有气泡产生，说明生成了铁离子、氯气，铁离子、氯气能氧化碘化钾为碘单质； Ⅱ中出现黄色，无气泡产生，说明生成了铁离子，结合亚铁离子具有还原性，氯气也能氧化亚铁离子分析； 根据不同电压下，阳极产物不同分析解答。
A．I中阳极生成了铁离子、氯气，铁离子、氯气能够氧化碘化钾为碘单质，使淀粉变蓝，故A正确；
B．Ⅱ中未检测出氯气，可能是因为氯离子在阳极失电子生成的氯气具有氧化性，能氧化亚铁离子生成铁离子使溶液变黄色，从而无氯气放出，因此该电压下氯离子在阳极是否放电仍需验证，故B正确；
C．由Ⅱ推测，Fe3+产生的原因可能是Fe2+在阳极放电，元素化合价升高，亚铁离子具有还原性，故C正确；
D．电解pH=1的0.1mol/L FeCl2溶液，电解pH=1的NaCl溶液做对照试验，探究氯离子是否放电，需要在难度相同的条件下进行，所以氯化钠溶液的浓度为0.2mol/L，故D错误；
故选D。
4．A
A．装置a中NaHCO3溶液可与SO2反应，吸收SO2气体，但不与CO2反应，不能吸收CO2，故装置a中溶液的作用是吸收废气中的SO2气体，故A错误；
B．装置a中NaHCO3溶液显碱性，碳酸氢根离子水解程度大于电离程度，离子浓度为：c(Na+)>c()>c()>c()，故B正确；
C．阴极为二氧化碳得电子变成甲酸的过程，装置b中的阴极反应式为：CO2+2H++2e-=HCOOH，故C正确；
D．由装置b中阴极和阳极上物质转化可知，装置b中总反应为+CO2+H2OHCOOH+，故D正确；
故答案为A。
5．B
用石墨棒作电极电解硫酸铜溶液时，首先铜离子在阴极得到电子发生还原反应生成铜、铜离子消耗完后氢离子放电产生氢气，水分子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电解总反应方程式为2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑，电解一段时间后，需加入49g氢氧化铜固体才能使电解质溶液复原，说明阴极析出铜和氢气的物质的量都为=0.5mol，则转移电子的物质的量为0.5mol×2+0.5mol×2=2mol，故选B。
6．B
由图示可知，铁-铜电极上硝酸根离子被还原生成氨气，所以铁-铜电极为阴极、石墨电极为阳极，阴极反应式为+6H2O+8e =NH3↑+9OH 、阳极反应式为4H2O-8e =2O2↑+8H+，a为电源的负极、b为电源的正极。
A．由以上分析可知，石墨电极为阳极，直流电源的b极为正极，故A错误；
B．Fe Cu极为电解池的阴极，其电极反应式为+6H2O+8e =NH3↑+9OH ，故B正确；
C．石墨电极为阳极，阳极发生氧化反应，其电极反应式为4H2O-8e =2O2↑+8H+，阴极反应式为+6H2O+8e =NH3↑+9OH ，阴极生成的氢氧根通过阴离子交换膜向阳极移动，和阳极生成的氢离子中和生成水，以转移8mol电子为例，阳极消耗4molH2O、阴极转移过来的8molOH 生成8molH2O，电解一段时间后，阳极区硫酸根离子物质的量不变，即氢离子物质的量不变，但溶液中水的量增多，pH增大，故C错误；
D．选项未指明标准状况，故O2的物质的量无法计算，硫酸根迁移的物质的量无法计算，故D错误；
故答案为B。
7．C
由图可知，左侧装置为甲烷燃料电池，通入甲烷的a极为负极，氧离子作用下甲烷失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和水，电极反应式为CH4-8e-＋4O2-=CO2＋2H2O，通入氧气的b极为正极，氧气在正极得到电子发生还原反应生成氧离子，电极反应式为2O2+8e-=4O2-；右侧装置为电解池，与b极相连的石墨电极为阳极，氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，溶液中钙离子通过阳离子交换膜进入产品室，与a极相连的石墨电极为阴极，水分子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，原料室中钠离子通过阳离子交换膜进入阴极室，磷酸二氢根离子通过阴离子交换膜进入产品室，所以在阴极室得到浓度较大的氢氧化钠溶液，在产品室得到磷酸二氢钙溶液。
A．由分析可知，通入甲烷的a极为负极，氧离子作用下甲烷失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和水，电极反应式为CH4-8e-＋4O2-=CO2＋2H2O，故A正确；
B．由分析可知，电解时，溶液中钙离子通过阳离子交换膜进入产品室、钠离子通过阳离子交换膜进入阴极室、磷酸二氢根离子通过阴离子交换膜进入产品室，则A、C膜均为阳离子交换膜，B膜为阴离子交换膜，故B正确；
C．由得失电子数目守恒可知，阳极室消耗氯离子的物质的量为，由电荷守恒可知，进入产品室的钙离子物质的量为0.8mol×=0.4mol，则阳极室减少钙离子物质的量为0.4mol，故C错误；
D．由分析可知，与b极相连的石墨电极为阳极，氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，与a极相连的石墨电极为阴极，水分子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，原料室中钠离子通过阳离子交换膜进入阴极室，所以在阴极室得到浓度较大的氢氧化钠溶液，故D正确；
故答案为：C。
8．D
A．若该装置为电解池，锌可做阳极和阴极，电解液为硫酸铜溶液，锌失去电子变为锌离子，铜离子得到电子变为铜，所以a，b可能是同种材料的电极，故A正确；
B．该装置可能是电解池，电解质溶液为硝酸铜，Zn作阳极，失去电子，Cu作阴极，得到电子，故B正确；
C．该装置可能是原电池，电解质溶液为氯化铜，Zn作负极，失去电子，Pt作正极，Cu2+得到电子，故C正确；
D．装置可看作是铜-锌原电池，电解质溶液是硫酸铜，电流为负极→导线→正极，即Zn→导线→Cu，故D错误；
故选D。
9．B
金属活动顺序表中，铜在氢后，该反应不能自发进行，所以推知该装置是电解池。
A．原电池的反应是自发进行的，金属活动顺序表中，铜在氢后，所以该反应不能自发进行，所以该装置不是原电池，是电解池，故A错误；
B．由A分析可知，B正确；
C．由A分析可知，该电池不可能为原电池，故C错误；
D．若电解液是硝酸溶液，铜和硝酸可自发的进行氧化还原反应，生成的气体是或，直接构成原电池，但不产生氢气，不合题意，故D错误；
答案选B。
原电池是由化学能转化为电能，是自发进行的氧化还原反应，而电解池是非自发进行的氧化还原反应。
10．C
根据图可知， M室亚硫酸根和亚硫酸氢根与H+结合生成高浓度SO2；N室NaHSO3与OH-生成吸收液Na2SO3；
A．在电解池中，阳离子向阴极方向迁移，阴离子向阳极方向迁移，因此，双极膜右侧得到的是H+，左侧得到OH ，A错误；
B．N室的亚硫酸氢根离子与其右侧迁移进来的氢氧根离子发生反应生成亚硫酸根离子，从而实现再生，因此，再生吸收液从N室流出，B错误；
C．若左侧双极膜损坏，则亚硫酸根离子会在阳极失去电子发生氧化反应生成硫酸根离子，阳极可能发生的电极反应为：，C正确；
D．阴极反应为，生成22.4L气体(标准状况，为1mol氢气)时，会有0.5mol通过阴离子交换膜，D错误；
故选C。
11．B
由图可知，a电极：由O2生成H2O2，氧元素化合价降低，发生还原反应，a电极为阴极，电极反应式为：O2+2e-+2H+=H2O2，b电极：由H2O生成O2，氧元素化合价升高，发生氧化反应，b电极为阳极，电极反应式为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，据此回答。
A．由图可知，b极水失电子生成氧气和氢离子，b极为阳极，氢离子向a极移动，故A项正确；
B．a极电极反应式为：O2+2e-+2H+=H2O2，b极电极反应式为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，当转移4mol电子时，a极消耗2mol氧气，b极产生1mol氧气，故B项错误；
C．b电极为阳极，其电极反应式：2H2O-4e-=O2↑+4H+，故C项正确；
D．a极电极反应式为：O2+2e-+2H+=H2O2，每生成1molH2O2时，转移2mol电子，转移电子数目为2×6.02×1023，故D项正确；
故本题选B。
12．C
该装置有外加电源，属于电解池，乙二醛变成乙二酸发生氧化反应，根据装置图，Pt2上产生乙二酸，Pt2电极为阳极，Pt1为阴极，据此分析；
A．乙二醛属于非电解质，HCl属于强电解质，加入盐酸目的之一是为了增强溶液导电性，依据制备原理，Pt2电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，加入盐酸目的之二是提供Cl-，故A说法正确；
B．该装置为电解池，是将电能转化为化学能，故B说法正确；
C．根据上述分析Pt1为阴极，电极反应式为2H++2e-=H2↑，故C说法错误；
D．该离子交换膜为阳离子交换膜，根据反应方程式OHC-CHO+2Cl2+2H2O→HOOC-COOH+4HCl，每得到1mol乙二酸，转移电子物质的量为4mol，即有4molH+从右室迁移到左侧，故D说法正确；
答案为C。
13．D
在右侧Pt电极被还原生成N2，则该Pt电极是阴极，b端是直流电源的负极，a为正极，左侧Pt为阳极；
A．由分析可知，b端是直流电源的负极，a为正极，A正确；
B．该装置是电解池，将电能转化为化学能，B正确；
C．电解时，阳离子向阴极移动，则H＋从左侧向右侧移动，C正确；
D．左侧电极是阳极，电极反应式为，转移1mol电子时生成0.25mol O2，其质量为0.25mol×32 g·mol－1=8g，D错误；
故选D。
14．C
根据装置使用图，充电时移向N极，说明N极为阴极，M极为阳极，充电时，M极的电极反应式为，N极的电极反应式为，故该装置的总反应为，则放电过程中，移向M极，M电极电极反应式：。
A．根据分析可知，充电时移向N极，说明N极为阴极，M极为阳极，A正确；
B．放电时，移向M极，但M电极电极反应式：，消耗的大于流入的，故左侧储液罐中的pH增大，B正确；
C．放电时，电流流动方向与电子流动方向相反，即电流流动方向：M极→导线→N极，C错误；
D．根据分析，充电时，M极的电极反应式为，N极的电极反应式为，故该装置的总反应为，D正确；
答案选C。
15．C
根据装置图可知，左侧为电解池阳极，发生氧化反应，电解质为稀硫酸，电极反应式：2H2O-4e-=O2↑+4H+，右端为电解池阴极，发生还原反应。
A．根据分析可知，左侧为电解池阳极，发生氧化反应，电极反应式：2H2O-4e-=O2↑+4H+，A正确；
B．由电荷守恒可知，氢离子由左侧向右侧迁移，故离子交换膜为阳离子交换膜，B正确；
C．氢离子迁移进入阴极区，发生的电极反应式为：2H++CO2+2e-=CO+H2O、2H++CO2+2e-=HCOOH、12 H++2CO2+12e-=C2H4+4H2O、8H++CO2+8e-=CH4+2H2O，根据电极反应式，二氧化碳和氢离子的质量大于生成的气体CO、CH4、C2H4的总质量，一段时间后，阴极区溶液质量会增加，C错误；
D．二氧化碳生成CO时，碳元素化合价从+4价降低至+2价，二氧化碳生成C2H4时，碳元素化合价从+4价降低至-2价，若阴极只生成0.15molCO和0.25molC2H4，则电路中转移电子的物质的量：，D正确；
答案选C。
16．(1) +5 流入 石墨Ⅰ
(2)Fe－2e-=Fe2+
（1）根据图示知甲池为燃料电池，电池工作时，石墨II通入氧气得电子发生还原反应，为正极，石墨Ⅰ为负极，发生氧化反应，N元素化合价升高，则负极附近NO2转变成Y，Y中N元素的化合价为+5；电子由负极流出，流向正极，则电子从石墨Ⅱ流入，电解质溶液中阴离子移向负极，则工作时甲池内的向石墨Ⅰ极移动。
（2）乙池为电解池，Fe(Ⅰ)棒为电解池的阳极，发生的电极反应为Fe－2e-=Fe2+。
17．(1) 负
(2)
(3)极发生反应：生成，且从阳极区透过阳离子交换膜进入极区，生成
(4)与水反应：，增大的浓度使平衡逆向移动。减少在水中的溶解，有利于的逸出
(5)ACD
（1）由图甲可知，甲装置为氢氧碱性燃料电池，通入燃料 H2 的电极为负极，通入空气(O2)的电极为正极，负极电极反应为：；
（2）用惰性电极电解饱和NaCl溶液生成NaOH、Cl2和H2，总反应为：。
（3）乙池为电解池，电极 c为阳极，电极 d为阴极，阴极上 H2O放电，反应为：，阳极上 Na+ 通过阳离子交换膜移向阴极 d，Na+和OH 在阴极 d区生成 NaOH。
（4）电解时阳极生成氯气，与水反应：，增大的浓度使平衡逆向移动。减少在水中的溶解，有利于的逸出；
（5）甲装置为原电池可实现化学能转化为电能，故A正确；
由上述分析可知a电极为负极，b电极为正极，原电池中阳离子向正极移动，则透过阳离子交换膜向b极移动，故B错误；
乙装置中极一侧，溶液中氯离子放电生成氯气，钠离子向阴极移动，导致氯化钠浓度降低，因此极一侧流出的是淡盐水，故C正确；
每消耗(标况下)即0.1mol，转移电子数为0.2mol，生成，故D正确。
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