第四章　基础课时25　电解原理 练习（含答案）2025秋高中化学选择性必修一（人教版2019）

第四章　基础课时25　电解原理
A级　合格过关练
选择题只有1个选项符合题意(每小题5分)
(一)对电解池的认识
1.如图所示装置中，属于电解池的是(　　)
2.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，电解质溶液导电的过程是化学变化
④电解池两个电极材料可以相同
①②③④ ③④
②③④ ③
(二)电解原理
3.关于如图所示①②两个装置的叙述正确的是(　　)
装置名称：①是原电池，②是电解池
硫酸浓度变化：①增大，②减小
电极反应式：①中阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，②中正极：Zn－2e－===Zn2＋
离子移动方向：①中H＋向阴极方向移动，②中H＋向负极方向移动
4.在某电解质溶液里，用M和N作电极，通电一段时间后，发现M极质量减小，N极质量增大，符合这一情况的是(　　)
电解质溶液是稀硫酸
金属M是阳极，金属N是阴极
M和N都是石墨电极
M是阴极，N是阳极
(三)电解规律
5.用惰性电极电解下列溶液，电解一段时间后，阴极质量增加，电解液的pH下降的是(　　)
Cu(NO3)2 NaOH
BaCl2 H2SO4
6.下列有关用惰性电极电解AgNO3溶液一段时间后的说法，正确的是(　　)
电解过程中阳极的质量不断增加
电解过程中溶液的pH不断升高
此时向溶液中加入适量的Ag2O固体可使溶液恢复到电解前的状况
电解后两极产生的气体体积比为2∶1
7.(2024·宜春宜丰中学高二期中)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 49 g 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(　　)
1 mol 2 mol
4NA 0.5NA
8.(8分)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电极取出，洗干净并干燥后称量，其质量增加了3.2 g，则：
(1)(1分)a电极为电源的________极。
(2)(4分)写出电极反应式：
A极_________________________________________________________，
B极__________________________________________________________。
(3)(3分)若要使反应后的溶液恢复到原来状态，则应该加入________(1分)，加入________ (2分)g。
B级　素养培优练
9.下列说法错误的是(　　)
用惰性电极电解1 L 1 mol/L CuSO4 溶液，当加入 1 mol CuO 恢复电解前浓度时，电路中转移了2 mol e－
惰性电极电解 Na2SO4溶液，当转移2 mol电子时，可加入18 g 水恢复为原溶液
要实现以Ag置换出H2，可设计：阴、阳极为Ag，稀硫酸为电解质溶液的电解池
惰性电极电解100 mL 2 mol/L Cu(NO3)2溶液，当Cu2＋恰好电解完全时，生成0.2 mol硝酸
10.(2023·长沙南雅中学高二月考)用如图所示的装置进行电解，通电一段时间，发现湿润的淀粉－KI试纸的C端变为蓝色。下列说法正确的是(　　)
E为电源的正极
A中Fe发生溶解
反应装置每转移2 mol电子，石墨电极上生成22.4 L气体
B中Cu极反应为Cu－2e－===Cu2＋
11.(2024·北京八一学校高二期中)某同学使用石墨电极，在不同电压(x)下电解pH＝1，0.1 mol/L的FeCl2溶液，实验记录如下(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(　　)
Ⅰ中阳极附近的溶液可使KI淀粉试纸变蓝
由Ⅱ中阳极现象不能说明该电压下Cl－在阳极是否放电
Ⅱ中出现黄色可能是因为Fe2＋有还原性，在阳极放电产生Fe3＋
增加pH＝1，0.1 mol/L的NaCl溶液做对照实验进一步验证Cl－在阳极是否放电
12.(12分)Ⅰ.用如图装置进行电解实验(a、b、c、d均为铂电极)，供选择的有4组电解液，其体积均为500 mL，浓度均为2 mol/L。
组别 A槽 B槽
1 CuBr2溶液 NaOH溶液
2 AgNO3溶液 NaCl溶液
3 CuSO4溶液 CuCl2溶液
4 AlCl3溶液 Na2SO4溶液
(1)(2分)选择第1组电解液时，当c电极产生标况下22.4 L气体时，a极质量增加________ g。
(2)(2分)选择第2组电解液时，当b极生成4 g电解产物时，忽略电解前后电解液的体积变化，此时B槽中的c(OH－)＝________ mol/L(不考虑OH－与Cl2的反应)。
(3)(2分)选择第3组电解液时，当a、c两极电解产物的质量相等时，b极和d极产生的气体体积比为________(同温同压下，忽略气体的溶解)。
(4)(2分)选择第4组电解液时，此时该组A池的总反应的化学方程式为___________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
Ⅱ.氨电解法制氢气，利用电解原理，将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。
(5)(2分)电解过程中OH－的移动方向为________(填“从左往右”或“从右往左”)。
(6)(2分)阳极的电极反应式为___________________________________________
___________________________________________________________________。
基础课时25　电解原理
1.C　[装置A、B、D中无直流电源，且装置D中不能形成闭合回路，故A、B、D不属于电解池。]
2.B　[电解池是将电能转变成化学能的装置，①错误；原电池是将化学能转变成电能的装置，②错误；金属和石墨均为自由电子导电，属于物理变化；电解质溶液导电的过程中在阴阳极发生氧化还原反应，实质是电解，属于化学变化，③正确；电解池连接外接电源，两个电极材料可以相同也可以不同，④正确。]
3.B　[①为电解池，实质为电解水，阳极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，硫酸的浓度增大；②为原电池，溶液中的氢离子移向正极，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，硫酸的浓度减小。]
4.B　[A项，电解稀硫酸溶液，阳极发生氧化反应，质量会减少，即M极质量减小；阴极发生还原反应放出氢气，N极质量不变，A不符合题意；B项，由题意可知，M电极溶解，则发生氧化反应，为阳极；N电极质量增加，溶液中的金属阳离子得电子在N电极上析出，发生还原反应，N为阴极，B符合题意；C项，如果M和N均是石墨电极，M极质量不会减小，故C不符合题意；D项，由题意可知，M电极溶解，则发生氧化反应，为阳极；N电极质量增加，溶液中的金属阳离子得电子在N电极上析出，发生还原反应，N为阴极，故D不符合题意。]
5.A　[A项，电解硝酸铜溶液时，阳极氢氧根离子放电，阴极上铜离子得电子生成Cu，所以溶液的pH下降，阴极质量增加；B项，电解氢氧化钠溶液时，阴极氢离子放电，阴极质量不变，阳极上氢氧根离子放电，溶液中氢氧化钠的浓度增大，pH上升；C项，电解氯化钡溶液，阴极氢离子放电，阴极质量不变，阳极上氯离子放电，所以电解质溶液的碱性增强，pH增大；D项，电解稀硫酸溶液，阳极氢氧根离子放电，阴极上氢离子放电，阴极质量不变，电解质溶液中溶质的量不变，溶剂的量减小，所以酸性增强，溶液的pH减小。]
6.C　[电解过程中阴极银离子放电，生成单质Ag，则阴极质量增加，A错误；由4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3，生成硝酸，溶液的酸性增强，pH不断降低，B错误；由电解反应可知，从溶液中析出单质Ag和氧气，则可向溶液中加入适量的Ag2O固体可使溶液恢复电解前的状况，C正确；电解时只有阳极生成氧气，D错误。]
7.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49 g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＝0.5 mol，则转移电子的物质的量为0.5 mol×2＋0.5 mol×2＝2 mol，故选B。]
8.(1)正　(2)2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
Cu2＋＋2e－===Cu　(3)CuO(或CuCO3)　4.0(或6.2)
解析　B电极质量增加，则B电极为电解池的阴极，阴极发生还原反应，铜离子得到电子转化为铜单质，阴极与电源的负极相连，因此b电极为电源的负极、a电极为电源的正极。(2)A电极为电解池的阳极，发生氧化反应，水失去电子转化为氧气和氢离子。(3)应补充氧化铜或碳酸铜使电解质溶液恢复到原来状态，阴极析出的铜的质量为3.2 g，而氧化铜中铜的质量分数为80%，因此需要补充的氧化铜的质量为4.0 g，碳酸铜中铜的质量分数为51.61%，因此需补充碳酸铜6.2 g。
9.D　[A项反应为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋H2SO4，电解一段时间后，两个电极产物为Cu和氧气，即溶液中减少了等量的铜原子和氧原子，当加入 1 mol CuO，CuO可与生成的硫酸生成 CuSO4可以恢复电解前浓度时，电路中转移了 2 mol e－，A正确；B项实质为电解水，当 2 mol电子转移时，可加入18 g 水恢复，B正确；Ag与稀硫酸不反应，若要实现2Ag＋H2SO4(稀)===Ag2SO4＋H2↑，则需在电解池中进行，设计成双液电解池Ag连在电源的正极上做阳极，Ag失电子，发生氧化反应，阴极H＋得电子生成H2，C正确；D项，总的反应式为2Cu(NO3)2＋2H2O2Cu＋O2↑＋4HNO3，当Cu2＋恰好电解完全时，生成0.1 L×2 mol/L×2＝0.4 mol HNO3，D错误。]
10.D　[湿润的淀粉－KI试纸的C端变为蓝色，说明C端上碘离子失去电子变为碘单质，C端为阳极，则F为电源的正极，E为电源的负极，A错误；E为负极，则A中Fe为阴极，溶液中银离子在阴极得到电子变为银单质，B错误；题干中未说明气体所处状况，无法计算气体体积，C错误；F为正极，Cu为阳极，因此Cu极反应为Cu－2e－===Cu2＋，D正确。]
11.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。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，A正确；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，B正确；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，C正确；电解pH＝1的0.1 mol/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，D错误。]
12.(1)64　(2)1　(3)1∶2　(4)2AlCl3＋6H2O3Cl2↑＋3H2↑＋2Al(OH)3↓　(5)从右往左
(6)2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O
解析　(1)由装置可知a、c作阴极，b、d作阳极，B中若为NaOH溶液，则c电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，产生标况下22.4 L气体时，转移2 mol电子，A中若为CuBr2溶液，则a极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，转移2 mol电子，生成1 mol Cu，a极质量增加64 g；(2)选择第2组电解液时，b极上的反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋；生成4 g电解产物即4 g氧气时，转移0.5 mol电子；此时B槽中阴极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，结合反应可知生成0.5 mol OH－；c(OH－)＝＝1 mol·L－1；(3)选择第3组电解液时，a、c两极均发生反应：Cu2＋＋2e－===Cu；a、c两极电解产物的质量相等时，电路中转移电子数相等；b极发生反应：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋；d极发生电极反应： 2Cl－－2e－===Cl2↑；结合电极反应可知转移等量电子时b极和d极产生的气体体积比为1∶2；(4)选择第4组电解液时，此时该组A池中电解氯化铝溶液，电池总反应为2AlCl3＋6H2O3Cl2↑＋3H2↑＋2Al(OH)3↓。(5)根据反应物以及两极产物，可以看出产生氢气的一极氢元素的化合价变化为＋1→0，发生还原反应，右侧应为阴极，产生氮气的一极氮元素的化合价变化为－3→0，发生氧化反应，左侧应为阳极。电解池中，阴离子向阳极移动，所以电解过程中OH－的移动方向为从右往左；(6)阳极上NH3变为N2，溶液环境为碱性，所以阳极的电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O。