2026人教版高中化学选择性必修1--第四章　第二节　第1课时　电解原理（含解析）

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2026人教版高中化学选择性必修1
第四章　化学反应与电能
第二节　电解池
第1课时　电解原理
基础过关练
题组一　电解池的构成及工作原理
1.(2025河北邯郸月考)某同学为了使反应HCl+Ag AgCl+H2↑能进行,设计了下列四个实验,如图所示,你认为可行的方案是 (　　)
2.(2024山东省实验中学开学考)用石墨电极电解CuCl2溶液(如图所示)。下列分析正确的是 (　　)
A.a端是直流电源的负极
B.通电使CuCl2发生电离
C.阳极上发生的反应为
Cu2++2e- Cu
D.通电一段时间后,在阴极附近观察到黄绿色气体
3.(2025上海曹杨二中期中)使用萤石(主要成分为CaF2)制成的容器电解HF水溶液的装置如图所示,下列说法错误的是 (　　)
A.该装置使用盐桥,有效地将阴、阳极气体产物分开收集
B.该装置最终无法制得F2
C.电解时,F-向阳极区移动,K+向阴极区移动
D.通电一段时间后,中间池中溶液的pH减小
4.(2024福建三明一中月考)铁和石墨作电极,氢氧化钠溶液作电解液,用如图所示装置制取纯净的Fe(OH)2,下列说法正确的是 (　　)
A.b电极是铁,a电极是石墨
B.电解一段时间,b电极附近溶液碱性减弱
C.溶液中的Fe2+向a电极移动
D.电子移动方向:电源负极→b电极,a电极→电源正极
题组二　电解规律
5.(2025江苏苏州实验中学月考)下列有关化学用语表示正确的是 (　　)
A.铜电极电解NaCl溶液,阳极电极反应式为2Cl--2e- Cl2↑
B.石墨电极电解AgNO3溶液,阴极电极反应式为Ag++e- Ag
C.电解水制氢的阳极反应式为2H2O-2e- H2↑+2OH-
D.惰性电极电解MgCl2溶液的离子方程式为2Cl-+2H2O Cl2↑+H2↑+2OH-
6.(2025北京交通大学附中月考)为探究电解过程中离子的放电规律,某研究小组进行下列实验:
序号 阳极 材料 阴极 材料 熔融电解质或 电解质溶液 阳极氧 化产物 阴极还 原产物
① 石墨 石墨 熔融NaCl Cl2 Na
② 石墨 石墨 0.1 mol·L-1 NaCl溶液 Cl2 H2
③ 石墨 石墨 0.2 mol·L-1 CuSO4溶液 O2 Cu
④ 铜 石墨 0.2 mol·L-1 CuSO4溶液 Cu2+ Cu
⑤ 石墨 石墨 0.1 mol·L-1 CuCl2溶液 Cl2 Cu
下列说法不正确的是 (　　)
A.对比②⑤知,阴极上离子放电顺序:Cu2+>H+>Na+
B.对比③⑤知,阳极上离子放电顺序:Cl->OH->S
C.对比③④知,阳极是铜时,会先于溶液中的离子放电
D.对比①⑤知,电解得到金属只能用熔融态,不能用水溶液
7.(易错题)(2024河南南阳六校期中联考)某学习小组用如图所示装置进行相关电解实验,下列说法正确的是 (　　)
A.该装置中电子移动方向:电源负极→石墨1→X溶液→石墨2→电源正极
B.若X是Na2SO4,电解一段时间后,向U形管两端滴入酚酞试剂,只有石墨1电极附近的溶液呈红色
C.若X是AgNO3,电解一段时间后,电解液的氧化性减弱
D.若X是NaOH,石墨2的电极反应式为2H2O-4e- 4H++O2↑
8.(2025北京北师大附中月考)用FeCl3酸性溶液脱除H2S后的废液,通过控制电压电解得以再生。某同学使用石墨电极,在不同电压(x V)下电解pH=1的0.1 mol·L-1 FeCl2溶液,研究废液再生机理。记录如下(a、b、c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
Ⅲ b>x>0 无明显变化 无Fe3+、无Cl2
(1)用KSCN溶液检验出Fe3+的现象是　　　　　　　　。
(2)Ⅰ中,Fe3+产生的原因可能是Cl-在阳极放电,生成的Cl2将Fe2+氧化。写出有关反应:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)由Ⅱ推测,Fe3+产生的原因还可能是Fe2+在阳极放电,原因是Fe2+具有　　　　性。
(4)Ⅱ中虽未检验出Cl2,但Cl-在阳极是否放电仍需进一步验证。电解pH=1的NaCl溶液做对照实验,记录如下:
序号 电压/V 阳极现象 检验阳极产物
Ⅳ a>x≥c 无明显变化 有Cl2
Ⅴ c>x≥b 无明显变化 无Cl2
①NaCl溶液的浓度是　　　　mol·L-1。
②写出Ⅳ中检验Cl2的实验方法:　　　　　　　　　　　　　。
③与Ⅱ对比,得出的结论(写出两点):　　　　　　　　　　　　。

题组三　电解后电解质溶液的复原
9.(2024福建福州二中月考)用指定材料作阳极和阴极来电解一定物质的量浓度的溶液甲,然后加入物质乙能使溶液复原。下列选项中正确的是 (　　)
选项 阳极 阴极 溶液甲 物质乙
A Pt Pt NaOH溶液 NaOH固体
B 铜 铁 CuSO4溶液 CuO
C C Pt NaCl溶液 盐酸
D Pt Pt H2SO4溶液 H2O
10.(2025山东泰安二中月考)甲、乙两同学,均用惰性电极电解CuSO4溶液,各通电一段时间后,甲、乙分别向所得的溶液中加入0.1 mol CuO和0.05 mol Cu(OH)2,都恰好使溶液恢复到电解前的浓度。则甲、乙在电解过程中转移的电子的物质的量之比为 (　　)
A.1∶1　　　　　B.1∶2　　　　
C.1∶3　　　　　D.1∶4
能力提升练
题组一　电解池的工作原理分析
1.(甄选真题)(2024甘肃高考)某固体电解池工作原理如图所示,下列说法错误的是 (　　)
A.电极1的多孔结构能增大与水蒸气的接触面积
B.电极2是阴极,发生还原反应:O2+4e- 2O2-
C.工作时O2-从多孔电极1迁移到多孔电极2
D.理论上电源提供2 mol e-能分解1 mol H2O
2.(2025江苏无锡月考)如图所示的电解装置,通电一段时间后,发现C端变为蓝色。下列说法正确的是 (　　)
A.F为电源负极
B.甲池中铁电极反应:Fe-2e- Fe2+
C.电子流向:E→D→C→Fe
D.通电一段时间后,乙池中出现蓝色沉淀
3.(2025北京第十一中学月考)用如图所示装置进行实验,在相同电压、相同时间内,记录现象如下(温度变化均不明显):
实验 序号 X电极 材料 现象
Ⅰ 铂(Pt) 两极均有气泡产生,澄清石灰水不变浑浊
Ⅱ 石墨 两极均有气泡产生,澄清石灰水变浑浊
下列说法中,不正确的是 (　　)
A.X电极为阳极
B.阴极的电极反应式为2H2O+2e- H2↑+2OH-
C.Ⅰ中Pt电极附近发生了反应:C+H+ HC
D.Ⅱ中石灰水变浑浊的原因是X电极区产生的H+与C反应生成了CO2
4.(2025河南省实验中学月考)在如图所示装置中,试管A、B中的电极为多孔的惰性电极,C、D为两个铂夹,夹在被Na2SO4溶液浸湿的滤纸条上,滤纸条的中间部位滴有KMnO4溶液;电源有a、b两极。若在A、B中充满KOH溶液后倒立于盛KOH溶液的水槽中,切断K1,闭合K2、K3,通直流电,实验现象如图所示,下列说法正确的是(　　)
A.电源中a为正极,b为负极
B.试管A中的电极反应式为2H++2e- H2↑
C.一段时间后滤纸条上紫红色向C处移动
D.电解一段时间后,切断K2、K3,闭合K1,电流表的指针会发生偏转
题组二　与电解相关的计算
5.(2025浙江部分名校联考)以石墨为电极,电解某浓度的ZnSO4溶液,阴极产物均附在电极上,通电一段时间后,关闭电源,迅速撤去电极(设产物无损耗)。若在电解后的溶液中加入4.95 g Zn(OH)2,则恰好可以使得溶液恢复到原浓度。下列说法正确的是 (　　)
A.反应过程中,阴极只发生:Zn-2e- Zn2+
B.反应过程中,O2在两极均生成
C.整个电解过程中,产生标准状况下气体共2.24 L
D.若加入0.05 mol ZnO也可以使得溶液恢复到原浓度
6.(2025河北石家庄二中月考)用惰性电极电解一定量的CuSO4溶液,实验装置如图甲。电解过程中的实验数据如图乙,横坐标表示电解过程中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)。下列说法错误的是 (　　)
A.a极为电解池的阴极,b极为电解池的阳极
B.O~P段表示O2的体积变化,P~Q段表示H2和O2混合气体的体积变化
C.O~Q收集到的混合气体的平均摩尔质量为17 g·mol-1
D.电解完成后,要想使电解液恢复到原来的浓度和体积,可加入0.2 mol Cu(OH)2
7.(2024吉林通化月考)在500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中,c(N)=0.8 mol/L,用石墨作电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到2.24 L气体(标准状况下),假定电解后溶液体积仍为500 mL。下列说法正确的是 (　　)
A.上述电解过程中共转移0.2 mol电子
B.原混合溶液中c(K+)为0.4 mol/L
C.原溶液中Cu(NO3)2的物质的量为0.05 mol
D.电解后溶液中c(H+)为0.2 mol/L
8.(2025福建晋江养正中学月考)某混合溶液中CuSO4和KCl的浓度均为0.2 mol·L-1,电解1 L该混合溶液。若电解过程中不考虑溶液体积变化,则下列说法正确的是 (　　)
A.将有色鲜花靠近阴极时,有色鲜花颜色褪去
B.当溶液蓝色恰好完全褪去时,加入0.1 mol CuCl2(s)和0.2 mol CuO(s)能使溶液复原
C.当溶液蓝色恰好完全褪去时,电解产生的气体总体积为4.48 L
D.当两个电极产生的气体体积相等时,电路中通过的电子总数约为6.02×1023
9.(2024山东青岛一中月考)如图所示的装置中,若通直流电5 min时,铜电极质量增加21.6 g,试回答下列问题:
(1)若电源为碱性乙醇燃料电池,则电极X的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　。
(2)pH变化:A　　　,B　　　,C　　　。(填“增大”“减小”或“不变”)
(3)若A中KCl足量且溶液的体积是200 mL,电解后,溶液中OH-的物质的量浓度为　　　mol·L-1(假设电解前后溶液的体积无变化)。
(4)通电5 min时,B中共收集到2 240 mL气体(标准状况),溶液体积为200 mL,则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为　　　　(设电解前后溶液体积无变化);若要使B装置溶液恢复到电解前的状态,需要加入的物质以及相应的物质的量正确的是　　　　。
A.0.05 mol CuO B.0.05 mol CuO和0.025 mol H2O
C.0.05 mol Cu(OH)2 D.0.05 mol CuCO3和0.05 mol H2O
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.C　Ag与盐酸不能自发反应,所以要使反应HCl+Ag AgCl+H2↑能进行,应该设计成电解池,Ag失电子发生氧化反应,Ag作阳极,氢离子得电子发生还原反应,电解质溶液中氢离子放电,符合条件的是C。
2.A　通过图中离子的移动方向(破题关键)可判断连接a的为阴极,连接b的为阳极,故a端为直流电源的负极,b端为直流电源的正极,A正确;CuCl2在水溶液中就能发生电离,而不是通电的结果,B错误;阳极发生氧化反应,即2Cl--2e- Cl2↑,在阳极附近可观察到黄绿色气体,阴极发生还原反应,析出Cu,C、D错误。
3.D
4.D　本题利用电解法制备Fe(OH)2的原理:Fe Fe2+,Fe2++2OH- Fe(OH)2↓,所以阳极(a电极)是Fe,阴极(b电极)是石墨,A错误;阴极(b电极)是H2O电离出的H+放电,溶液中OH-浓度增大,b电极附近溶液碱性增强,B错误;电解质溶液中阳离子移向阴极,Fe2+向b电极移动,C错误;电解池中电子移动方向:电源负极→阴极(b电极),阳极(a电极)→电源正极,D正确。
5.B　铜电极电解NaCl溶液,铜为活性电极(破题关键),阳极电极反应式为Cu-2e- Cu2+,A错误;石墨电极电解AgNO3溶液,阴极Ag+得电子,电极反应式为Ag++e- Ag,B正确;电解水制氢,阳极生成O2,电极反应式为2H2O-4e- O2↑+4H+,C错误;惰性电极电解MgCl2溶液,阴极生成的OH-结合Mg2+生成Mg(OH)2沉淀(易错点),离子方程式为2Cl-+2H2O+Mg2+ Cl2↑+H2↑+Mg(OH)2↓,D错误。
特别提醒　电解池中电子和离子的移动方向(阴、阳极均为惰性电极):
6.D　据②得H+的氧化性强于Na+,据⑤得Cu2+的氧化性强于H+,阴极上得电子能力强(氧化性强)的离子优先放电,所以对比②⑤可知,阴极上离子放电顺序是Cu2+>H+>Na+,A正确;据③得阳极上离子放电顺序是OH->S,据⑤知阳极上离子放电顺序是Cl->OH-,所以阳极上离子放电顺序是Cl->OH->S,B正确;电解池的阳极若是活性电极(除Au、Pt以外的金属材料),则金属电极本身失电子,发生氧化反应,对比③④可知,阳极是铜时,会先于溶液中的离子放电,C正确;电解得到金属不一定只能用熔融态,电解氯化铜溶液可得到金属铜,D错误。
7.B　电子不能经过电解质溶液或熔融电解质(易错点),装置中电子移动方向:电源负极→阴极(石墨1),阳极(石墨2)→电源正极,A错误;若X是Na2SO4,则阴极(石墨1)上电极反应为4H2O+4e- 2H2↑+4OH-,阳极(石墨2)上电极反应为2H2O-4e- O2↑+4H+,电解一段时间后,向U形管两端滴入酚酞,只有石墨1电极附近的溶液呈红色,B正确;若X是AgNO3,根据电解总反应4Ag++2H2O 4Ag↓+O2↑+4H+可知,电解一段时间后电解液由AgNO3溶液变为HNO3(具有强氧化性)和AgNO3的混合液,电解液的氧化性增强,C错误;若X是NaOH,石墨2为阳极,阳极上OH-放电,电极反应式为4OH--4e- 2H2O+O2↑,D错误。
名师点津　　　电池中的“电子不下水,离子不上岸”,即电子只能在导线上移动,阴、阳离子只在溶液中移动。
8.答案　(1)溶液变红　(2)2Cl--2e- Cl2↑、Cl2+2Fe2+ 2Fe3++2Cl-　(3)还原　(4)①0.2　②取少量阳极附近的溶液,滴在淀粉碘化钾试纸上,试纸变蓝　③通过控制电压,证实了产生Fe3+的两种原因都成立;通过控制电压,验证了Fe2+先于Cl-放电
解析　(1)用KSCN溶液检验Fe3+的现象是溶液变红。
(2)阳极氯离子失电子生成的Cl2能将Fe2+氧化为Fe3+,有关反应的离子方程式为2Cl--2e- Cl2↑、Cl2+2Fe2+ 2Fe3++2Cl-。
(3)由Ⅱ推测,Fe3+产生的原因还可能是Fe2+在阳极放电,依据氧化还原反应分析可知,铁元素化合价升高,Fe2+具有还原性。
(4)①电解pH=1的0.1 mol·L-1 FeCl2溶液,若需要电解pH=1的NaCl溶液做对照实验,探究氯离子是否放电,需要在Cl-浓度相同的条件下进行,所以氯化钠溶液的浓度为0.2 mol·L-1;②检验氯气的实验方法:取少量阳极附近的溶液,滴在淀粉碘化钾试纸上,试纸变蓝色证明生成了氯气,否则无氯气生成;③对比实验Ⅱ和Ⅳ、Ⅴ可知,电极附近出现的黄色可能是由于生成了Fe3+、Cl2,通过控制电压,证明产生Fe3+的两种原因都成立,同时也验证了Fe2+先于Cl-放电。
9.D　电解NaOH溶液时,Pt作电极,阴极上生成氢气,阳极上生成氧气,要使电解后的溶液恢复原状,应该加入适量的水,A错误;电解硫酸铜溶液,Cu作阳极、Fe作阴极,阳极上Cu失电子进入溶液,阴极上铜离子得电子生成Cu,电解质溶液中溶质及其浓度不变,不需要加入物质使溶液复原(易错点),B错误;电解氯化钠溶液,C作阳极、Pt作阴极,阴极上生成氢气、阳极上生成氯气,要使溶液恢复原状,需要通入适量HCl,C错误;电解稀硫酸,Pt作电极,阴极上生成氢气,阳极上生成氧气,要使溶液恢复原状,应加入适量水,D正确。
名师点津　(1)电解质溶液复原时遵循“少什么加什么,少多少加多少”的原则,需分析清楚电解过程中溶液中少了什么。如本题的C项,电解NaCl溶液时两极分别产生H2、Cl2,需通入适量HCl气体使溶液复原,不能加盐酸,因为盐酸中含有水。
(2)若电解过程实质是电解水,电解后溶液浓度增大(饱和溶液除外),故原溶液若呈酸性,则酸性增强;原溶液若呈碱性,则碱性增强。
10.A　甲加0.1 mol CuO,使溶液复原,阴极生成0.1 mol Cu,阳极生成0.05 mol O2,转移n(e-)=0.1 mol×2=0.2 mol;乙加0.05 mol Cu(OH)2,使溶液复原,则电解分两个阶段,先电解CuSO4溶液,然后电解H2O(电解H2SO4溶液实质是电解水),加0.05 mol Cu(OH)2相当于加0.05 mol CuO和0.05 mol H2O,共转移n(e-)=0.05 mol×2+0.05 mol×2=0.2 mol,甲、乙在电解过程中转移n(e-)之比为0.2 mol∶0.2 mol=1∶1。
能力提升练
1.B　电极1的多孔结构能增大电极的比表面积,增大与水蒸气的接触面积,A正确;多孔电极1上H2O(g)得电子生成H2(g),为阴极,电极反应为2H2O(g)+4e- 2H2+2O2-(破题关键),多孔电极2上O2-失电子生成O2(g),为阳极,电极反应为2O2--4e- O2↑,B错误;工作时,阴离子向阳极移动,即O2-从多孔电极1迁移到多孔电极2,C正确;电解总反应为2H2O(g) 2H2+O2,理论上电源提供2 mol电子能分解1 mol H2O,D正确。
2.D　通电一段时间后,发现C端变为蓝色,即C端电极反应为2I--2e- I2,C为阳极、D为阴极,则E为电源负极、F为电源正极,A错误;甲池中铁电极为阴极,电极反应为Ag++e- Ag,B错误;电子不能通过电解质溶液,不会沿D→C移动,C错误;乙池中铜极失电子形成Cu2+,石墨电极的电极反应为2H2O+2e- H2↑+2OH-,故通电一段时间后,出现Cu(OH)2蓝色沉淀,D正确。
反思升华　　　(1)首先看阳极材料,若为惰性电极,溶液中的阴离子被氧化;若为活性电极,则被氧化的是电极本身。(2)若溶液中的阴、阳离子有多种,要根据离子放电顺序判断什么离子先放电,什么离子后放电,最终确定电极产物。
3.D　根据实验Ⅱ可知,澄清石灰水变浑浊,说明X电极上生成了CO2,即X电极石墨和O2反应生成了CO2(破题关键),则X电极的电极反应式为2H2O-4e- O2↑+4H+,X电极为阳极,故A正确;左侧石墨电极为阴极,在阴极生成氢气,阴极的电极反应式为2H2O+2e- H2↑+2OH-,故B正确;实验Ⅰ中用铂、石墨作电极时,二者都是惰性电极,电解饱和Na2CO3溶液的实质是电解水,Pt电极为阳极,电极反应式为2H2O-4e- O2↑+4H+,生成的H+与C:C,故C正确;Ⅱ中石灰水变浑浊的原因是Ⅱ中右侧石墨电极上生成了O2,石墨电极和O2反应生成CO2,CO2逸出使澄清石灰水变浑浊,故D不正确。
4.D　切断K1,闭合K2、K3,左侧装置是电解KOH溶液的装置,根据题图可知,B中产生的气体体积约是A中的2倍,所以A中生成O2、B中生成H2,因此电源中a是负极、b是正极,A错误;试管A中电极上氢氧根离子失去电子,电极反应式为4OH--4e- 2H2O+O2↑,B错误;电解时,滤纸条上高锰酸根离子向阳极移动,即紫红色向D处移动,C错误;电解一段时间后,切断K2、K3,闭合K1,该装置构成燃料电池,A中电极为正极、B中电极为负极,有电流产生,则电流表的指针会发生偏转,D正确。
归纳总结　学习电解原理,可通过以下口诀帮助记忆理解:
①分电极(与电源正极相连的为阳极,与电源负极相连的为阴极);
②析溶液(分析电解质溶液中含有哪些阴离子、阳离子);
③判流向(阴离子移向阳极,阳离子移向阴极);
④定反应(根据阴、阳离子的放电顺序,确定在两电极上发生的反应)。
5.C　以石墨为电极,电解某浓度的ZnSO4溶液,加入4.95 g Zn(OH)2固体恰好使溶液恢复到原浓度,Zn(OH)2的物质的量是=0.05 mol,相当于0.05 mol ZnO和0.05 mol H2O(破题关键),则阴极Zn2+和H+都放电,析出Zn和H2,阳极OH-放电析出O2,A、B、D错误;根据原子守恒知,阳极上析出n(O2)=n[Zn(OH)2]=0.05 mol,阴极上析出n(H2)=n[Zn(OH)2]=0.05 mol,标准状况下生成气体体积为(0.05+0.05) mol×22.4 L/mol=2.24 L,C正确。
6.D　由图甲可知,a极为电解池的阴极,b极为电解池的阳极,A正确。用惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液,首先发生反应2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4,CuSO4消耗完全后,发生反应2H2O 2H2↑+O2↑;从开始到P点收集到0.05 mol氧气,转移电子的物质的量为0.05 mol×4=0.2 mol,P点到Q点收集到0.1 mol氢气和0.05 mol氧气,转移电子的物质的量为0.2 mol,O~P段表示O2的体积变化,P~Q段表示H2和O2混合气体的体积变化,B正确。从开始到P点收集到的气体是氧气,为0.05 mol,P点到Q点收集到的是氢气和氧气,其中氢气为0.1 mol,氧气为0.05 mol,则从开始到Q点时收集到的氢气和氧气的物质的量均为0.1 mol,所以混合气体的平均摩尔质量为 g·mol-1=17 g·mol-1,C正确。从开始到P点电解产生0.1 mol Cu、0.05 mol氧气和0.1 mol H2SO4,P点到Q点产生0.1 mol氢气和0.05 mol氧气,所以电解完成后要恢复到电解前需要加0.1 mol“CuO”和0.1 mol“H2O”,故可加入0.1 mol Cu(OH)2,D错误。
7.B　电解硝酸钾和硝酸铜混合溶液时,阳极上OH-放电生成O2,阴极上Cu2+先放电生成Cu,当Cu2+完全析出时,H+放电生成H2,通电一段时间后,两极气体的物质的量均为2.24 L÷22.4 L/mol=0.1 mol;每生成0.1 mol O2转移0.4 mol电子,每生成0.1 mol H2转移0.2 mol电子,每生成1 mol Cu转移2 mol电子,根据得失电子守恒得n(Cu2+)==0.1 mol,则原溶液中Cu(NO3)2的物质的量为0.1 mol,Cu2+的物质的量浓度为0.1 mol÷0.5 L=0.2 mol/L,根据电荷守恒得K+浓度为0.8 mol/L-0.2 mol/L×2=0.4 mol/L,当电解硝酸铜溶液时生成氢离子,电解硝酸钾溶液实质上是电解水,电解后H+的浓度为=0.4 mol/L,故B正确。
8.D　阴极发生还原反应:Cu2++2e- Cu,将有色鲜花靠近阴极时,有色鲜花颜色不褪去,A错误;当溶液蓝色恰好完全褪去时,说明0.2 mol Cu2+完全反应,转移0.4 mol e-,阳极0.2 mol Cl-完全反应,发生反应2Cl--2e- Cl2↑转移0.2 mol e-,然后发生反应2H2O-4e- O2↑+4H+(易错点),根据得失电子守恒共产生0.1 mol Cl2和0.05 mol O2,在标准状况下总体积为3.36 L,加入0.1 mol CuCl2(s)和0.1 mol CuO(s)能使溶液复原,B、C错误;当两个电极产生的气体体积相等时,即阴极产生的H2体积等于阳极产生的Cl2和O2体积之和,相同状况下,气体体积相等即气体物质的量相等,设整个电路有x mol e-转移,则+0.1(解题技法),解得x=1,电路中通过的电子总数约为6.02×1023,D正确。
9.答案　(1)C2H5OH+16OH--12e- 2C+11H2O
(2)增大　减小　不变
(3)1
(4)0.25 mol·L-1　CD
解析　C装置中铜电极质量增加21.6 g,说明铜极上有金属析出,即溶液中的银离子被还原生成银单质,所以铜为阴极,则X为负极,Y为正极。
(1)若电源为碱性乙醇燃料电池,X为负极,乙醇在负极上发生氧化反应,则电极X的电极反应式为C2H5OH+16OH--12e- 2C+11H2O。
(2)A装置是电解KCl溶液,阴极放出氢气,阳极放出氯气,溶液中氢氧根离子浓度增大,溶液pH增大;B装置是电解CuSO4和K2SO4的混合溶液,溶液中氢离子浓度增大,溶液pH减小;C装置是电解AgNO3溶液,Ag电极为阳极,Ag本身放电,阴极析出Ag单质,溶液pH不变,因此A、B、C三个装置中溶液pH分别增大、减小、不变。
(3)C装置中铜电极上生成21.6 g银单质,物质的量为0.2 mol,转移0.2 mol电子,A装置中总反应为2KCl+2H2O Cl2↑+H2↑+2KOH,根据得失电子守恒可知,转移0.2 mol电子时生成0.2 mol KOH,则n(OH-)=0.2 mol,溶液中OH-的物质的量浓度为=1 mol·L-1。
(4)通电5 min时,B中共收集到2 240 mL气体(标准状况),气体物质的量为0.1 mol,B装置中阳极上生成氧气,由(3)知转移电子的物质的量为0.2 mol,则生成氧气的物质的量为0.05 mol,阴极上得到氢气的物质的量为0.05 mol,再根据得失电子守恒,铜离子得到电子的物质的量是0.2 mol-0.05 mol×2=0.1 mol,则溶液中铜离子的物质的量为0.05 mol,溶液体积为200 mL,则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为=0.25 mol·L-1;电解过程中得到0.05 mol Cu、0.05 mol H2、0.05 mol O2,若要使B装置溶液恢复到电解前的状态,需要加入的物质以及相应的物质的量要与电解过程中从体系中析出的物质相当,加入0.05 mol Cu(OH)2相当于加入0.05 mol CuO和0.05 mol H2O,可使B装置溶液恢复到电解前的状态,C正确;加入0.05 mol CuCO3和0.05 mol H2O相当于加入0.05 mol CuO和0.05 mol H2O,可使B装置溶液恢复到电解前的状态,D正确。
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