第2节 电能转化化学能——电解
一、选择题（本题包括7小题，每小题6分，共42分）
1. 下列说法不正确的是（ ）
Ａ．原电池中电子由负极流向正极
Ｂ．原电池中发生还原反应的电极是正极
Ｃ．电解池中发生还原反应的电极是阳极
Ｄ．电解池中质量增加的电极是阴极
答案：C
解析：依据原电池的工作原理、电极上所发生的反应及其电子的流向可知：原电池中电子由负极流向正极，其中发生还原反应的电极是正极；而电解池中发生还原反应的电极是阴极电解池中发生氧化反应的电极是阳极。
2.用惰性电极电解未精制的饱和食盐水，食盐水装在U形管内，结果很快在某一电极附近出现食盐水变浑浊现象。造成浑浊的难溶物主要是( )
A.碳酸镁 B.硫酸钡
C.氢氧化镁 D.碳酸钡
答案：C
解析：未精制的食盐，含有Ca2+、Mg2+等杂质，通电后溶液中c(OH-)增大，Mg2+极易与OH-作用产生Mg(OH)2沉淀。
3. 若某装置中发生如下的反应：Cu＋2H＋＝Cu2＋＋H2↑，关于该装置的说法不正确的是（ ）
A．该装置一定为原电池
B．该装置一定为电解池
C．金属铜为电解池的阳极
D．电解质溶液可能是硝酸溶液
答案：AD
解析：由于铜与H＋在常温下不会自发反应产生H2，若反应则只能是外加条件，如；电解；所以，该装置一定为电解池，且金属铜必为电解池的阳极。而若电解质溶液是硝酸溶液时，则铜会与硝酸自发反应产生NOx，而非产生H2。
4. 关于下图所示的装置叙述正确的是（ ）
A．装置A 是电解池，装置B是原电池
B．装置A 是原电池，装置B是电解池
C．电子由装置A中碳棒流向B 装置中碳棒
D．工作一段时间后，A 装置中稀H2SO4溶液质量减轻，B装置中CuCl2溶液质量减轻
答案：B
解析：依据电极可推知A是原电池，则B为电解池，
A池中Fe为负极，Fe溶解，失去电子，电子由A池中Fe流向B 装置中碳棒，而溶液的质量增加。
5.下图是水煤气 (成分为CO、H2)空气燃料电池的工作原理示意图，a、b均为惰性电极。下列叙述中正确的是
A
B
a
b
KOH溶液
e-
A．A处通入的是空气，B处通入的是水煤气
B．a电极发生还原反应，b电极发生氧化反应
C．a电极的反应式包括：CO + 4OH－+ 2e－== CO32－+ 2H2O
D．如用这种电池电镀铜，待镀金属增重6.4 g，则至少消耗标准状况下的水煤气2.24 L
答案：D
解析：由图中的电子流向，知a作负极，发生氧化反应，b作正极，发生还原反应，A、B 错；根据得失电子守恒可知D正确。
6.下列描述中，不符合生产实际的是（ ）
A.电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极
B.电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极
C.电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极
D.在镀件上电镀锌，用锌作阳极
答案：B
解析：电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极，会参与反应，B错
7.某溶液中含有两种溶质NaCl和H2SO4，它们的物质的量之比为3∶1。用石墨作电极电解该混合溶液时，根据电极产物，可明显分为三个阶段。下列叙述不正确的是（ ）
A.阴极自始至终只析出H2
B.阳极先析出Cl2，后析出O2
C.电解最后阶段为电解水
D.溶液pH不断增大，最后为7
答案：D
解析：电解质溶液中，n(Na+)∶n(Cl-)∶n(H+)∶n()=3∶3∶2∶1,开始电解产生H2和Cl2，产生H2和Cl2的同时，生成的OH-中和H2SO4，且OH-过量，最后是电解水，因而最后pH＞7,阴极只放出H2。三个阶段分别相当于电解HCl→NaCl→H2O
二、非选择题（本题包括4个大题，共58分）
8.电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y
是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：
（1）若X、Y都是金属铁电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则：
①电解池中X极上的电极反应式为________。
在X极附近观察到的现象是________。
②Y电极上的电极反应式为________。
一段时间后电解质溶液中看到的实验现象是________。
（2）如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4 溶液，则：
①X电极的材料是________，电极反应式是________。
②Y电极的材料是________，电极反应式是________________。
（说明：杂质发生的电极反应不必写出）
答案：⑴①2H+ + 2e - = H2 ↑ 放出气体,溶液变红。
②Fe- 2e - = Fe 2 + 溶液中出现白色沉淀
⑵①纯铜 Cu2+ + 2e - = Cu ②粗铜 Cu - 2e - = Cu2+
解析：①电解池中X极上的电极为阴极，故电极反应式为 2H+ + 2e - = H2 ↑， 在X极附近呈碱性，观察到的现象：放出气体，溶液变红；②Y电极上的Fe电极为活性阳极，所以电极反应式为Fe- 2e - = Fe 2 + ；一段时间后电解质溶液中看到的实验现象是 溶液中出现白色沉淀，生成Fe(OH)3 ，（2）电解方法精炼粗铜，粗铜作为阳极， Cu - 2e - = Cu2+ ；精铜作为阴极， Cu2+ + 2e - = Cu
9.以惰性电极电解NaCl溶液或CuSO4 溶液都得到三种产物A、B、C，各物质之间的转化关系如下图所示（图中参与反应和生成的水都已略去）。已知甲是短周期元素的单质，它是日常生活中常用的包装材料。回答下列问题：
（1）甲在元素周期表中位置是________________；
（2）若电解的是NaCl溶液：
①A与B反应的离子方程式是________________
②若电解100mL0.01mol•L－1 NaCl溶液，阴、阳两极各产生112mL气体（标准状况），则所得溶液的pH为________（忽略反应前后溶液的体积变化）
（3）若电解的是CuSO4 溶液：
①E的化学式是________；电解时阳极的电极反应式是________________；
②若利用反应A＋B＋C—→CuSO4 +H2 O，把化学能转化为电能，所设计电池的负极材料是________________（填元素符号）。
答案：
(1)第3周期第ⅢA族
(2)①Cl2 +2OH- = Cl- +ClO- +H2 O;②13
(3)①SO2 ;4OH- -4e- =O2 ↑+H2 O )
②Cu
解析：（1）电解NaCl溶液或CuSO4 溶液得到NaOH溶液或H2 SO4 溶液，甲既能与酸反应又能与碱反应，故是铝，第3周期第ⅢA族；（2）若电解的是NaCl溶液，则A为NaOH，B为Cl2，C为H2 ，所以A与B反应的离子方程式是Cl2 ＋2OH－ = Cl－ +ClO－ +H2 O；②根据电解方程式可知2NaOH~Cl2 ，所以c(OH— )=0.1mol/L，溶液的pH为13；（3）若电解的是CuSO4 溶液：A为H2 SO4 ，B为Cu，C为O2 ，浓H2 SO4 与Cu反应生成E：SO2 气体，电解时阳极的电极反应式是4OH－ －4e－ ＝O2 ↑＋H2 O ；②电池的负极发生氧化反应，失电子，故Cu作为负极材料。
10 将质量相等的铜片和铂片插入硫酸铜溶液中，铜片与电源正极相连，铂片与电源负极相连，以电流强度1A通电10min，然后将电源反接，以电流`强度为2A继续通电10min。试回答：
（1）铜电极和铂电极质量为横坐标，时间为纵坐标，分别作出铜电极、铂电极的质量和时间的关系图。
（2）上述过程中发生的现象是：铜电极 ；
铂电极 。
（3）最后时刻两电极的电极反应式：
铜电极 ；
铂电极 。
答案：（1）
m(Cu)/g m(Pt)/g
10 15 20 t/min 10 15 20 t/min
（2）由上述分析可知：铜片先变薄，后增厚；铂片先有铜沉积，后铜溶解，铜溶解完，又有气体产生。
（3）铜电极：Cu2++2e=Cu；铂电极：4OH-—4e=O2↑+2H2O。
解析：作图题是近年来出现的一种新题型,这类题提供一些化学变化过程和必要的数据等条件,要求学生按照题中规定作出相关化学图像。由于学生必须根据题中制定的情景或数据，将化学知识按内在联系统摄成规律，并将其抽象为数学问题，利用数学工具解决化学问题，所以这类题对考生的深层次思维能力的考查还是很有成效的。本题将电解原理和化学图像相结合，对学生的化学知识的考查更加深入。
开始10min，阳极反应为：Cu-2e=Cu2+，阴极为：Cu2++2e=Cu。所以铜片质量减少，铂片质量增加，铜片上所溶解的铜与铂片上析出的铜的质量相等。后10min，电源反接，表面附有铜的铂片成为阳极，铜片成为阴极。又由于电流强度为开始的2倍，附着在铂片上的铜在5min时即完全溶解，后5min，阳极的电极反应式为：4OH-—4e=O2↑+H2O，此时阳极铂片质量不发生变化。作为阴极的铜片在5min即恢复到开始时的质量，后5min质量继续增加。
11.下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100g 10.00%的K2SO4溶液，电极均为石墨电极。
（1） 接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4浓度为10.47%，乙中c电极质量增加。据此回答问题：
①电源的N端为 极；
②电极b上发生的电极反应为 ；
③列式计算电极b上生成的气体在标准状态下的体积： ；
④电极c的质量变化是 g；
⑤电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化，简述其原因：甲溶液 ；
乙溶液 ；
丙溶液 ；
（2）如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？
答案：
（1）①正极 ②4OH－-4e－=2H2O + O2↑。③2.8L ④16g ⑤甲增大，因为相当于电解水；乙减小，OH－放电， H＋增多。丙不变，相当于电解水。
(2)可以 因为CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液，反应也就变为水的电解反应*************
解析：（1）①乙中C电极质量增加，则c处发生的反应为：Cu2＋+2e－=Cu，即C处为阴极，由此可推出b为阳极，a为阴极，M为负极，N为正极。丙中为K2SO4，相当于电解水，设电解的水的质量为xg。由电解前后溶质质量相等有，100×10%=（100-x）×10.47%，得x=4.5g，故为0.25mol。由方程式2H2+O2 2H2O可知，生成2molH2O，转移4mol电子，所以整个反应中转化0.5mol电子，而整个电路是串联的，故每个烧杯中的电极上转移电子数是相等的。②甲中为NaOH，相当于电解H2O，阳极b处为阴离子OH－放电，即4OH－-4e－=2H2O + O2↑。③转移0.5mol电子，则生成O2为0.5/4=0.125mol，标况下的体积为0.125×22.4=2.8L。④Cu2＋+2e－=Cu，转移0.5mol电子，则生成的m(Cu)=0.5/2 ×64 =16g。⑤甲中相当于电解水，故NaOH的浓度增大，pH变大。乙中阴极为Cu2＋放电，阳极为OH－放电，所以H＋增多，故pH减小。丙中为电解水，对于K2SO4而言，其pH几乎不变。（2）铜全部析出，可以继续电解H2SO4，有电解液即可电解。
■反思总结—自我学习评价
□错题序号xx
□错因分析及对策
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