课时分层作业(五)　电解池的工作原理及应用

(建议用时：45分钟)

1．下列叙述中错误的是()

A．电解池是电能转化为化学能的装置

B．原电池跟电解池连接后，电子从原电池负极流向电解池阳极

C．电解时，阳极发生氧化反应

D．电解时，阳离子移向阴极

B[电解池中电能转化为化学能，A正确；原电池跟电解池连接后，电子从原电池负极流向电解池阴极，因此B错误；电解时，阳极发生氧化反应，C正确；电解池中阳离子移向阴极，D正确。]

2．如图所示是电解CuCl₂溶液的装置，其中a、b为直流电源的两极，c、d为石墨电极。则以下有关此电解池的判断正确的是()

A．a为负极，b为正极

B．a为阳极，b为阴极

C．电解过程中，d电极质量增加

D．电解过程中，氯离子浓度保持不变

C[依据电流的方向可知，a为正极，b为负极，c为阳极，d为阴极。d极上的电极反应：Cu^2＋＋2e^－===Cu，c极上的电极反应：2Cl^－－2e^－===Cl₂↑，溶液中的Cl^－浓度减小。]

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

D[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电极逸出气体体积比b电极大。a电极和b电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．在铁制品上镀上一定厚度的锌层，以下电镀方案中正确的是 ()

A．锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含Fe^2＋

B．锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含Zn^2＋

C．锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含Fe^3＋

D．锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含Zn^2＋

D[在电镀池中，镀件作阴极，镀层金属作阳极，含镀层金属阳离子的溶液作电解质溶液。]

5．为使反应Cu＋2H₂O===Cu(OH)₂↓＋H₂↑能够发生，下列设计方案正确的是()

A．用铜片作负极，石墨电极作正极，氯化钠溶液为电解质溶液构成原电池

B．用铜片作电极，外接直流电源电解硫酸铜溶液

C．用铜片作阳极，铁片作阴极，电解硫酸钠溶液

D．用铜片作阴、阳电极，电解稀硫酸

C[该反应为不能自发进行的氧化还原反应，必须设计为电解池才能发生。阳极为Cu放电，阴极为H^＋放电，即用Cu作阳极，电解质溶液中为H₂O放电，选项C符合要求。]

6．将一直流电源的正、负极(电极材料为Pt)，用玻璃片分别压在一张用食盐水、碘化钾、淀粉溶液和石蕊试液浸透的滤纸上，经过一段时间后，两极附近滤纸的颜色分别是()

D[阳极上I^－放电生成I₂，使淀粉变蓝，阴极上H^＋放电后，使溶液中的c(H^＋)＜c(OH^－)，呈碱性，使石蕊显蓝色，故D正确。]

7．如图装置分别通电一段时间后，溶液的质量增加的是()

D[A项实质是电解水，2H₂O2H₂↑＋O₂↑，溶液质量减少；B项电解CuCl₂，CuCl₂Cu＋Cl₂↑，溶液质量减少；C项，阳极是活性电极Cu，电极反应Cu－2e^－===Cu^2＋；阴极反应：Cu^2＋＋2e^－===Cu溶液质量无变化；D项阳极是活性电极Ag，电极反应2Ag－2e^－===2Ag^＋，阴极反应Cu^2＋＋2e^－===Cu，总反应2Ag＋Cu(NO₃)₂2AgNO₃＋Cu，溶液质量增大。]

8．有关甲、乙、丙、丁四个图示的叙述正确的是()

A．甲中负极反应式为2H^＋＋2e^－===H₂↑

B．乙中阳极反应式为Ag^＋＋e^－===Ag

C．丙中H^＋向碳棒方向移动

D．丁中电解开始时阳极产生黄绿色气体

C[由图知，甲、丙为原电池，甲中Zn为负极，负极反应式为Zn－2e^－===Zn^2＋，A错；丙中Fe为负极，C为正极，H^＋向正极移动，C对；乙、丁为电解池，乙中Ag作阳极，本身失电子，B错；丁中放电顺序：I^－>Cl^－，开始产生I₂，D错。]

9．工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜(只允许阳离子通过)，其工作原理如图所示。

(2)通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因

(3)除去杂质后得氢氧化钾溶液，液体从出口________(填写“A”或“B”)导出。

解析：(1)阳极是左池，氢氧根放电；(2)H₂O电离出的H^＋放电，同时生成OH^－，OH^－浓度增大；(3)K^＋经阳离子交换膜进入右池，右池中H₂O电离出的H^＋放电，剩下OH^－；除去杂质后得到的氢氧化钾溶液从B口导出。

(2)H₂O电离出的H^＋放电，同时生成OH^－，OH^－浓度增大　(3)B

10．如图所示中的A为直流电源，B为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸，C为电镀槽，接通电路后，发现B上的c点显红色，请填写下列空白：

(3)欲在电镀槽中实现在铁上镀锌，接通K，使c、d两点短路，则电极e上发生的反应为________，电极f上发生的反应为________，槽中盛放的电镀液可以是________溶液或________溶液(只要求填两种电解质溶液)。

解析：根据c点酚酞变红，则该极的反应为2H^＋＋2e^－===H₂↑，即该极为阴极，与电源的负极相连，所以a是正极。(2)滤纸B上发生的总反应方程式为2NaCl＋2H₂OH₂↑＋Cl₂↑＋2NaOH。(3)c、d两点短路后，e为阳极，反应为Zn－2e^－===Zn^2＋。阴极上镀锌，则阴极反应为Zn^2＋＋2e^－===Zn。电解液用含镀层离子的电解质，所以可用ZnSO₄溶液或Zn(NO₃)₂溶液等。

11．(双选)用酸性氢氧燃料电池电解苦卤水(含Cl^－、Br^－、Na^＋、Mg^2＋)的装置如图所示(a、b为石墨电极)。下列说法中，正确的是()

A．电池工作时正极反应式为O₂＋2H₂O＋4e^－===4OH^－

B．电解时，a电极周围首先放电的是Br^－而不是Cl^－，说明当其他条件相同时前者的还原性强于后者

C．电解时，电子流动路径是负极→外电路→阴极→溶液→阳极→正极

D．忽略能量损耗，当电池中消耗0.02

BD[因为酸性氢氧燃料电池，故其正极反应为O₂＋4H^＋＋4e^－===2H₂O，A错误；可利用离子放电顺序来判断离子的还原性强弱，B正确；电子只在导线和电极中流动，C错误；据电子守恒，知D正确。]

12．下列叙述中正确的是()

图一　　　　　　　　图二

A．Cu₂O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu₂O的电解池示意图如图一所示，石墨电极上产生氢气，铜电极发生氧化反应

C．图二装置中发生反应：Cu＋2Fe^3＋===Cu^2＋＋2Fe^2＋，X极是负极，Y极材料可以是铜

D．如图二，盐桥的作用是传递电荷以维持电荷平衡，Fe^3＋经过盐桥进入左侧烧杯中

A[根据电解总反应：2Cu＋H₂O===Cu₂O＋H₂↑可知金属铜为阳极材料，Cu失电子发生氧化反应，石墨为阴极材料，阴极上H^＋得电子生成氢气，故A正确；2 Cu₂O生成，故B错误；已知Cu＋2Fe^3＋===Cu^2＋＋2Fe^2＋，则该原电池中Cu失电子作负极，即X为Cu，若Y为铜，会与Fe^3＋直接反应，故C错误；原电池中阳离子向正极移动，盐桥的作用是传递电荷以维持电荷平衡，右侧为正极，所以Fe^3＋在右侧烧杯中不向左移动，故D错误。]

13．将等物质的量浓度的CuSO₄和NaCl等体积混合后，用石墨电极进行电解，电解过程中，溶液pH随时间t变化的曲线如图，则下列说法正确的是()

A．阳极产物一定是Cl₂，阴极产物一定是Cu

B．BC段表示在阴极上是H^＋放电产生了H₂

C．整个过程中阳极先产生Cl₂，后产生O₂

D．CD段表示阳极上OH^－放电破坏了水的电离平衡，产生了H^＋

mol，电解分3个阶段：AB段：阳极：n mol电子，由于Cu^2＋水解使溶液呈酸性，Cu^2＋浓度逐渐减小，溶液pH逐渐增大；BC段：阳极：n mol电子(来源于水的电离)，阴极：n mol电子，由于OH^－消耗，溶液中H^＋浓度增大，溶液的pH迅速减小；CD段：阳极：OH^－失去电子，阴极：H^＋得到电子，开始电解水，溶液中H^＋浓度逐渐增大，pH减小，选项A，电解开始时，阳极先发生2Cl^－－2e^－===Cl₂↑，后发生4OH^－－4e^－===2H₂O＋O₂↑，阴极反应先发生Cu^2＋＋2e^－===Cu，后发生2H^＋＋2e^－===H₂↑，故A错误；选项B，BC段阳极发生的电极反应：4OH^－－4e^－===2H₂O＋O₂↑，阴极Cu^2＋得到电子，生成铜单质，故B错误；选项C，阳极先发生2Cl^－－2e^－===Cl₂↑，后发生4OH^－－4e^－===2H₂O＋O₂↑，故C正确；选项D，CD段发生2H^＋＋2e^－===H₂↑、4OH^－－4e^－===2H₂O＋O₂↑，即CD段电解的物质是水，故D错误。]

14．如图为电解装置，X、Y为电极材料，a为电解质溶液。

(1)若a为含有酚酞的KCl溶液，X为Fe，Y为石墨，电解一段时间后：X电极附近可观察到的实验现象是________，写出Y电极的电极反应式________________。

(3)若要利用该装置在铁制品表面镀上一层银，则a为________，反应前两电极的质量相等，反应后两电极质量相差2.16 g则该过程理论上通过电流表的电子数为________。

(4)X、Y均为惰性电极，a为NaOH溶液，电解一段时间后，溶液的pH________(填“增大”“不变”或“减小”)，若要使溶液恢复原来的状态，可往溶液中加入________。

解析：(1)若a为含有酚酞的KCl溶液，X为Fe，Y为石墨，X电极上氢离子得到电子生成氢气，电极附近溶液中氢氧根离子浓度增大，遇酚酞变红色；Y电极上氯离子失电子生成氯气，电极反应是2Cl^－－2e^－===Cl₂↑。

(2)要实现Cu＋H₂SO₄===CuSO₄＋H₂↑，需要利用电解原理，Y电极应是铜作阳极，X电极上是氢离子得到电子生成氢气，阴极电极反应为2H^＋＋2e^－===H₂↑。

(3)利用该装置在铁制品表面镀上一层银，应使银作阳极Y，铁作阴极X，硝酸银溶液作电解液进行电解完成；反应前两电极的质量相等，反应后两电极质量相差2.16 g，依据电子守恒可知，阳极质量减小与阴极质量增加的质量相同，阴极析出银的质量＝阳极溶解减小的银的质量＝1.08 g，析出银的物质的量＝＝0.01 mol，则该过程理论上通过电流表的电子数为0.01

(4)X、Y均为惰性电极，a为NaOH溶液，实质是电解水，溶液浓度增大，溶液pH增大；氢氧根离子在阳极上失电子发生氧化反应，氢离子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气，故应加入水恢复溶液浓度。

答案：(1)电极表面产生气体，附近溶液变红

观察图A．B．C，回答下列问题：

（1）把一块纯净的锌片插入装有稀硫酸的烧杯里，可观察到锌片上有气泡，再平行插入一块铜片，可观察到铜片　 　（填“有”或“没有”）气泡产生．再用导线把锌片和铜片连接起来（见图A），组成一个原电池，正极的电极反应式为　 　．

（2）如果烧杯中最初装入的是2mol/L 500mL的稀硫酸溶液，构成铜锌原电池（见图B，假设产生的气体没有损失，锌失去的电子完全沿导线到铜电极），当在标准状况下收集到11.2L的氢气时，则此时烧杯内溶液中溶质的物质的量浓度分别为（溶液体积变化忽略不计）　 　．

（3）如果电极材料分别是铁片和石墨并进行连接，插入氯化钠溶液中（见图C），放置数天后，写出正极的电极反应式　 　．

题库:高一下学期化学 类型:填空题

观察图A．B．C，回答下列问题：

（1）把一块纯净的锌片插入装有稀硫酸的烧杯里，可观察到锌片上有气泡，再平行插入一块铜片，可观察到铜片　 　（填“有”或“没有”）气泡产生．再用导线把锌片和铜片连接起来（见图A），组成一个原电池，正极的电极反应式为　 　．

（2）如果烧杯中最初装入的是2mol/L 500mL的稀硫酸溶液，构成铜锌原电池（见图B，假设产生的气体没有损失，锌失去的电子完全沿导线到铜电极），当在标准状况下收集到11.2L的氢气时，则此时烧杯内溶液中溶质的物质的量浓度分别为（溶液体积变化忽略不计）　 　．

（3）如果电极材料分别是铁片和石墨并进行连接，插入氯化钠溶液中（见图C），放置数天后，写出正极的电极反应式　 　．

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;(本结果来自人工智能)