卷23《電解原理》

1、第四章電化學(xué)基礎(chǔ)第三節(jié)電解池滿分： 100 分周考卷二十三 電解原理時(shí)間： 45 分鐘、選擇題 （每小題 4 分，每小題有 12 個(gè)正確選項(xiàng) ）1用惰性電極實(shí)現(xiàn)電解，下列說法正確的是（ ）A 電解稀硫酸溶液，實(shí)質(zhì)上是電解水，故溶液pH 不變B 電解稀氫氧化鈉溶液，要消耗0H，故溶液pH減小C 電解硫酸鈉溶液，在陰極上和陽極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1 : 2D .電解氯化銅溶液，在陰極上和陽極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1 : 1解析：電解稀H2SO4,實(shí)質(zhì)上是電解水，硫酸的物質(zhì)的量不變，但溶液體積減小，濃度增大, 故溶液pH減小，A不正確。電解稀 NaOH溶液，陽極消耗 0H-，陰極消耗H +

2、,實(shí)質(zhì)也是電解水,NaOH溶液濃度增大，故溶液的pH增大，B不正確。電解 Na2SO4溶液時(shí)，在陽極發(fā)生反應(yīng)：40H-4e-=2H2O + O2 T，在陰極發(fā)生反應(yīng)：2H + + 2e=H2?，由于兩電極通過電量相等，故析出 H2與O2的物質(zhì)的量之比為 2 ： 1, C不正確。電解CuCI 2溶液時(shí)，陰極反應(yīng)為 Cu2 + 2e =Cu,陽 極反應(yīng)為2CI- 2e=Cl2 f，兩極通過電量相等時(shí)，Cu和CI2的物質(zhì)的量之比為 1 ： 1, D正確。答案： D2 .下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述不正確的是（）A 把銅片和鐵片緊靠在一起浸入稀硫酸中，銅片表面出現(xiàn)氣泡B .用鋅片作陽極，鐵片作陰極，電解氯化

3、鋅溶液，鐵片表面出現(xiàn)一層鋅C .把銅片插入三氯化鐵溶液中，在銅片表面出現(xiàn)一層鐵D .把鋅粒放入盛有鹽酸的試管中，加入幾滴氯化銅溶液，氣泡放出速率加快解析：銅片和鐵片緊靠并浸入稀 H2SO4溶液中，銅片上的 H +獲得由鐵片傳遞過來的電子： 2H + + 2e =H2f，所以可觀察到銅片表面出現(xiàn)氣泡。 用鋅板作陽極、鐵片作陰極電解ZnCl 2溶液，實(shí) 為電鍍，兩極發(fā)生的反應(yīng)如下：陽極反應(yīng)：Zn 2e =Z n2+，陰極反應(yīng)：Zn2+ + 2e =Zn，陰極上析出鋅。銅片插入 FeCl3 溶液發(fā)生的反應(yīng)是 Cu2Fe3=Cu22Fe2 ，并沒有單質(zhì)鐵的析出。向盛有鋅粒和鹽酸的試管中滴入幾滴CuCl

4、2溶液，發(fā)生反應(yīng)：Zn + Cu2+ =Cu+ Zn2+,置換出的Cu與剩余的Zn接觸，置于鹽酸中，構(gòu)成了原電池，加速2H + 2e-=出匸反應(yīng)，可觀察到氣泡放出速率加快。答案： C3 .在外界提供相同電量的條件下，Cu2+和Ag +分別按Cu2 + + 2e=Cu和Ag + + =Ag在電極上放電，析出銅的質(zhì)量為1.92g，則析出銀的質(zhì)量為()A . 1.62gB . 6.48gC. 3.24gD . 12.96g解析：電解過程中，電極上析出金屬的質(zhì)量與電子轉(zhuǎn)移數(shù)量成正比，析出1mol銅需轉(zhuǎn)移2mol電子，析出1mol銀需轉(zhuǎn)移1mol電子，外界提供電量相同時(shí)：Cu641.92g2Ag216x

5、x= 6.48g答案：B4 將含有 KCl、CuBs以下結(jié)論：溶液中幾乎沒有Na2SO4三種物質(zhì)的水溶液用鉑電極進(jìn)行電解，且電解時(shí)間足夠長(zhǎng)。有Br ;電解質(zhì)溶液為無色； 最終溶液顯堿性； K S Na+和SO2的濃度幾乎沒有變化。正確的是(設(shè)CI2、B2全部從溶液中逸出)()A .B .僅C.D .均正確解析：此題電解的是混合溶液，目的是考查學(xué)生對(duì)陰、陽離子放電順序掌握的熟練性。溶液中存在的陰離子有：Cl -、Bl、SO：-、OH -，陽離子有：K +、Cu2 +、Na +、H +。因用Pt電極電解足夠長(zhǎng)的時(shí)間，陰離子首先放電的是Br-,其次是Cl最后是OHSO2-在溶液中不放電，陽離子先放電

6、的是 Cu2 +,其次是H +。所以先電解 CuB2，兩極分別析出 Cu和B2,當(dāng)CuB2電解完畢時(shí)，相當(dāng)于繼續(xù)電解 HCI(H +來自于水中)，當(dāng)Cl-被消耗盡時(shí)，則繼續(xù)電解水。由于Cu2 +轉(zhuǎn)化為單質(zhì)銅，電解液變?yōu)闊o色；Cl -放電時(shí)，水電離出的H+放電，使溶液中的c(OH-)增大；由于水被消耗，c(K +)、c(Na +)和 c(SO2-)會(huì)增大。答案：A5 .根據(jù)金屬活動(dòng)性順序表，Cu不能發(fā)生：Cu+ 2H2O=Cu(OH)2+出f的反應(yīng)。但選擇恰當(dāng)電極材料和電解液進(jìn)行電解，這個(gè)反應(yīng)就能變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。下列四組電極和電解液中，能實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)最為 恰當(dāng)?shù)氖?)ABCD陽極石墨棒CuCuCu陰極石

7、墨棒石墨棒FePt電解液CuSO4溶液Na2SO4溶液H 2SO4溶液H2O解析：Cu作陽極時(shí)，自身失電子電極反應(yīng)為Cu 2e- =Cu2 +陰極反應(yīng)為2H + 2e=H2 f；C項(xiàng)電解液H2SO4會(huì)與生成的Cu(0H)2中和，實(shí)際上不會(huì)生成 Cu(0H)2； D項(xiàng)中H2O導(dǎo)電能力不強(qiáng)，電解故B項(xiàng)中Na2SO4溶液起增強(qiáng)導(dǎo)電性作用。電解總反應(yīng)為Cu+ 2H2O=Cu(OH)2J+出f答案：B6 .將兩根鉑插入500mL的CuSO4溶液中進(jìn)行電解，通電一段時(shí)間后，某電極質(zhì)量增加0.064g(設(shè) 電解時(shí)無H2放出，且不考慮水解和溶液體積變化)。此時(shí)溶液中H +濃度約為()3 3A . 4X 10

8、mol/LB . 3 x 10 mol/L3 7C. 1 x 10 mol/LD . 1 x 10 mol/L解析：用鉑電極電解 CuSO4,陰極：Cu2 + + 2e =Cu;陽極：4OH- 4e =2H2O + O2f，電通電極質(zhì)量增加0.064g, 定為陰極，由 2CuSO4 + 2出0=28+ O2 f + 2H2SO4，每生成1mol Cu同時(shí)生成 1mol H2SO4，貝U c(H +)=0.064 g64 g/mol0.5 L3=4 x 10 3mol/L。答案：A7. 0.4mol CuSO 4和0.4mol NaCl溶于水，配成1 L溶液，用惰性電極進(jìn)行電解，當(dāng)一個(gè)電極得 到

9、0.3molCu時(shí)，另一個(gè)電極上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是()A . 5.6LB . 6.72LC . 1.344LD . 11.2L22解析：陰極有Cu +與H+, Cu +放電，有0.3mol Cu析出時(shí)，則得到 0.3x 2= 0.6mol e-,陽極有Cl-、OH , Cl -放電失去 0.4mol電子，貝U OH-放電失去 0.2mol電子，生成0.2mol CI 2和0.05molO2,生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為(0.2 + 0.05)mol x 22.4 L/mol = 5.6L。答案：A8 .將分別盛有熔融的氯化鉀、氯化鎂、氧化鋁的三個(gè)電解槽串聯(lián)，在一定條件下通電一段時(shí)

10、間 后，析出鉀、鎂、鋁的物質(zhì)的量之比為 ()解析： 設(shè)電路中通過 6mol 電子，根據(jù) Ke=K 可算得析出 6molk ；根據(jù) Mg22e=Mg 算得析出 3molmg ；根據(jù) Al 33e=Al 算得析出 2mol Al 。析出鉀、鎂、鋁的物質(zhì)的量之比為 6: 3: 2。答案： A9將等物質(zhì)的量 K2SO4、NaCl、Ba(NO3)2、AgNO 3混合均勻后，置于指定容器中，加入足量的 水，經(jīng)攪拌、靜置、過濾。取濾液，用鉑電極電解該濾液一段時(shí)間。則兩個(gè)極區(qū)析出的氧化產(chǎn)物與 還原產(chǎn)物的質(zhì)量比約為 ( )A 35.5: 108B 108: 35.5C 8 : 1D 1 : 2解析： 四種物質(zhì)混

11、合加水，最后過濾后，得到 KNO 3 和 NaNO3 的混合溶液，所以陽極產(chǎn)物為 02,陰極產(chǎn)物為H2。答案： C10 .某溶液中含有兩種溶質(zhì)NaCI和H2SO4,它們的物質(zhì)的量之比為3 ： 1。用石墨作電極電解溶液時(shí)，根據(jù)電極產(chǎn)物，可明顯分為三個(gè)階段。下列敘述不正確的是()A .陰極只析出H2B 陽極先極出 CI 2，后析出 O2C .電解最后階段為電解水D 溶液 pH 不斷增大，最后為 7解析：電解質(zhì)溶液中，n (Na +) ： n(CI -) : n(H+) ： n (SO)= 3 : 3 : 2： 1。開始電解產(chǎn)生 H2和CI2, 隨著產(chǎn)生H2和CI2的同時(shí)生成的 0H-中和H2SO4

12、,且0H-過量，最后是電解水，因而最后溶液的 pH>7，陰極只放出 出。三個(gè)階段分別相當(dāng)于電解HCI > NaCI 一 出0。答案： D二、非選擇題 (共 60 分)11.如下圖為持續(xù)電解含一定 CaCI2水溶液的裝置(以鉑為電極),A為電流表。電解一段時(shí)間t1后，將 CO2 持續(xù)通入電解液中。飭伽溶液(滴有酚酥)(1) 電解時(shí)，F(xiàn)極發(fā)生反應(yīng)，電極反應(yīng)式為： , E極發(fā)生反應(yīng)，電極反應(yīng)式為： ，電解總反應(yīng)式為： 。(2) 電解池中產(chǎn)生的現(xiàn)象： 解析：溶液中含有 Ca2 +、H +、Cl -、OH-，通電時(shí)，Ca2 +、H+移向陰極，由于 H +放電能力比 Ca2+強(qiáng)，在 E極上發(fā)生

13、反應(yīng)：2H + 2e-=出匸；Cl-、OH-移向陽極，Cl -在陽極放電；2C1- 2e- =Cl21，電解至匕后，溶液中0H -濃度增大，通入 CO2后會(huì)有CaCO3沉淀生成。答案：氧化 2CI- 2e- =CI2f 還原2H + + 2e- =H2 t電解2CI - + 2H2O=2OH - + H2 t + CI2 t(2)通電后E極處溶液呈紅色。通電時(shí)，E極、F極均有氣體生成。通CO2時(shí)，溶液中先出現(xiàn)白色沉淀繼續(xù)通CO2沉淀又消失。12 如圖當(dāng)線路接通時(shí)，發(fā)現(xiàn) M(用石蕊試液浸潤(rùn)過的濾紙 )a端顯藍(lán)色，b端顯紅色，且知甲中電極材料是鋅、銀，乙中電極材料是鉑、銅，且乙中兩極不發(fā)生變化。回

14、答:CiiSCh溶液稀 HmSCk甲乙(1) 甲、乙分別是什么裝置 、(2) 寫出A、B、C、D的電極名稱以及電極材料答案：原電池電解池A :負(fù)極，Zn B:正極，Ag C:陽極，Pt D:陰極，Cu13 某學(xué)生試圖用電解法根據(jù)電極上析出物質(zhì)的質(zhì)量來驗(yàn)證阿伏加德羅常數(shù)數(shù)值，其實(shí)驗(yàn)方案的要點(diǎn)為：用直流電電解氯化銅溶液，所用儀器如下圖所示。在電流強(qiáng)度為I A。通電時(shí)間為ts后，精確測(cè)得電極上析出銅的質(zhì)量為mg。溶液試回答：(1)連接這些儀器的正確順序?yàn)?用圖中標(biāo)注儀器接線柱的英文字母表示。下同)E接, C接, 接F。實(shí)驗(yàn)線路中的電流方向(2)寫出B電極上發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:程式是;G試管中淀粉

15、KI溶液變化的現(xiàn)象為，相應(yīng)的離子方(3)為精確測(cè)定電極上析出的銅的質(zhì)量, 操作步驟的編號(hào))所必需的實(shí)驗(yàn)步驟的先后順序應(yīng)是。(選填下列稱量電解前電極質(zhì)量刮下電解后電極上的銅并清洗用蒸餾水清洗電解后的電極低溫烘干電極后稱量低溫烘干刮下的銅后稱量再次低溫烘干后稱量至恒重19已知電子的電量為 1.6 X 10 Co試列出阿伏加德羅常數(shù)的計(jì)算公式：Na =解析：(1)G為Cl?的吸收裝置，所以B為陽極，A為陰極，則儀器的連接順序?yàn)镋接D, C接A , B接F。實(shí)驗(yàn)線路中的電流方向與電子流向正好相反，為Ft BtAt CtDtEoB電極產(chǎn)生Cl2,電極反應(yīng)的離子方程式為2Cl 2e =Cbf，它使淀粉 K

16、I溶液變藍(lán)，離子方程式為 CI2 + 2I =2Cl + I2 o測(cè)定電極上析出的 Cu的質(zhì)量的先后順序應(yīng)為 ，而無須刮下電極上析出的銅再稱量。另外，之所以烘干稱量?jī)纱蔚脑蛟谟跍p少稱量誤差。(4)由電量守恒得:Q = It =mg164 g mol19X 2X Na X 1.60 X 10 1964X -耳m 2 X 1.6X 10答案：(1)D A B F B A D E (2)2Cl 2e =Cb f變藍(lán)色CI2+ 2I =2Cl +12(3)64XmIt192 X 1.6X 10 14 按要求回答問題：(1)寫出用惰性電極電解下列溶液時(shí)的陰極產(chǎn)物。 CuCl2溶液； KCl 溶液 ；

17、AgNO 3溶液; NaOH 溶液 ；(2)寫出用惰性電極電解下列溶液時(shí)的陽極產(chǎn)物。 KOH 溶液 ； Na2SO4 溶液 ； ZnCl 2 溶液 (3) 當(dāng)以銅為電極電解下列溶液時(shí)，寫出其電極反應(yīng)式。 AgNO 3溶液陽極： 陰極： 總反應(yīng)： 稀 H2SO4電解2H 20 + 4Ag + =02 f + 4Ag + 4H + 2出0 4e =02 f + 4H + 4H + + 4e_ =2H2 f2出0=02匸 + 2H 2 f15用惰性電極電解 NaCl 和 CuS04 的混合溶液 250mL ，經(jīng)過一段時(shí)間后， 兩極均生成11.2 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體，求原溶液中Cu2+和Cl的物質(zhì)的量濃度范 圍。解析：根據(jù)題意，在陰極放電的離子有Cu2 +、H + ,在陽極放電的離子有Cl-、0H (若只有Cl2-放電，陰陽兩極生成的氣體不可能一樣多)。設(shè)c(CI -) = xmol/L , c(Cu +)= ymol/L。陰極反應(yīng)：2Cu 0.25ymol