4.2 第1课时 电解原理-【新课程能力培养】2024-2025学年高中化学选择性必修1同步练习（人教版）

高中化学选择性必修 1 （人教版） 次电池 ， 碳纳米管作负极 ， 乙电极为正极 。 放电时 ， OH - 移向甲电极 （负极）， A 错误； 放电时， 乙电极是正 极， 电极反应式为 NiOOH+H 2 O+e - Ni （ OH ） 2 +OH - ， B 正确； 充电时， 充电器的负极与电池的负极相连， 即电 池的碳电极与直流电源的负极相连， C 错误； 原电池能 够提高能量的利用率， 但仍不能完全转化， 一般会伴有 热能放出等， D 错误。 3. C 【解析】 正极上通入空气， 氧气得电子发生还 原反应， 电极反应式为 O 2 +4e - 2O 2- ， C 错误。 4. B 【解析】 微生物燃料电池只能在常温下工作， A 错误； 放电过程为原电池反应， H + 应向正极迁移， C 错误； 由电池反应 C 6 H 12 O 6 +6O 2 6CO 2 +6H 2 O 知， 每消 耗 1 mol O 2 理论上生成 1 mol CO 2 ， 即标况下 22.4 L ， D 错误。 5. A 【解析】 由图中 OH - 向 Y 电极移动， 判断 Y 电 极为负极， 故 Y 电极为镁电极， A 正确； 电池工作时 Na + 向正极移动， B 错误； Mg 作负极， 发生氧化反应生 成 Mg 2+ ， 与 OH - 结合生成 Mg （ OH ） 2 ， 溶液中 OH - 被消 耗， 故废液的 pH 小于 NaClO 溶液的 pH ， C 错误； X 电 极为正极， 发生还原反应， 电极方程式为 ClO - +2e - +H 2 O Cl - +2OH - ， D 错误。 6. D 【解析】 Li 从零价升至正价， 失去电子， 作负 极， A 正确； 反应逆向进行时， 反应物只有一种， 化合 价既有升， 又有降， 所以既发生氧化反应又发生还原反 应， B 正确； 由于 Li 可以与水反应， 故不能用水溶液作 为电解质溶液， C 正确； 原电池中阳离子向正极运动， 故 D 错误。 7. （ 1 ） 2CH 3 OH+3O 2 2CO 2 +4H 2 O （ 2 ） O 2 +4H + + 4e - 2H 2 O CH 3 OH+H 2 O-6e - CO 2 ↑+6H + （ 3 ） 正 负极 （ 4 ） 产物对环境无污染 【解析】 甲醇燃料电池中 CH 3 OH 作负极， 发生氧化 反应， 电极反应为 CH 3 OH+H 2 O-6e - CO 2 +6H + ； 氧气作 正极反应为 O 2 +4H + +4e - 2H 2 O ， 两反应相加得总反应 式。 在电池中， 负极释放电子传到正极上， 故 H + 向正极 移动。 甲醇反应产物为 CO 2 和 H 2 O ， 对环境无污染。 第二节 电解池 第 1 课时 电解原理 基础练习 1. B 【解析】 电解质溶液导电的过程就是电解的过 程， 是化学变化； 金属导电仅是电子的定向移动， 是物 理变化。 2. A 【解析】 电解池中， 阳离子向阴极移动， 阴离 子向阳极移动， 阴极与直流电源的负极相连， 阳极与直 流电源的正极相连， A 正确； 电解质的电离不需要通 电， B 错误； 阳极反应为 2Cl - -2e - Cl 2 ↑ ， 在阳极附近 可观察到黄绿色气体， C 、 D 两项错误。 3. B 【解析】 用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液的 总反应是 2NaCl+2H 2 O 电解 2NaOH+H 2 ↑+Cl 2 ↑ ， 故电解 一段时间后电解液呈碱性， A 、 D 错误； 阳极发生反应： 2Cl - -2e - Cl 2 ↑ ， 在阳极附近的溶液中滴入 KI 溶液时， 发生反应 2I - +Cl 2 2Cl - +I 2 ， 故溶液呈黄色， B 正确； 阴 极发生还原反应： 2H + +2e - H 2 ↑ ， 因而阴极附近的溶液 呈碱性， 滴入酚酞溶液变红， C 错误。 4. C 【解析】 等物质的量的 Ag + 、 Pb 2+ 、 SO 2- 4 、 Cl - 恰 好生成 AgCl 和 PbSO 4 沉淀， 所得电解质溶液为 NaNO 3 的水溶液， 用惰性电极电解， 实质是电解水， 阳极氧化 产物为 O 2 ， 阴极还原产物为 H 2 ， 其质量之比为 32 ∶ （ 2× 2 ） ＝8 ∶ 1 。 5. B 【解析】 电解 KNO 3 、 NaOH 溶液的实质都是电 解水， 电解质溶液的浓度均增大， KNO 3 溶液 pH 不变， NaOH 溶液的 pH 增大； 电解 HCl 溶液， 电解的是 HCl ， 盐酸的浓度降低， pH 增大； 电解 CuSO 4 溶液， 总反应 是 2CuSO 4 +2H 2 O 电解 2Cu+2H 2 SO 4 +O 2 ↑ ， pH 减小。 故 B 正确。 6. C 【解析】 由题意知， 以盐酸作电解质溶液， Ag 作阳极， 设计成电解池可实现该反应。 7. （ 1 ） 原电池 电解池 负 阳 （ 2 ） 2H + +2e - H 2 ↑ Cu 2+ +2e - Cu （ 3 ） 6.4 g 2.24 L （ 4 ） 无变 化 （ 5 ） 增大 增大 【解析】 （ 1 ） 甲装置为 Zn 、 Cu 和稀硫酸构成的原 电池， 其中 Zn 是负极， Cu 是正极； 乙装置是电解池， C 为阴极， Pt 为阳极。 （ 2 ） Cu 电极上发生还原反应： 2H + +2e - H 2 ↑ ； C 电极上发生还原反应： Cu 2+ +2e - Cu 。 （ 3 ） 根据电子守恒， 当甲中产生 0.1 mol H 2 时， 电路中 通过 0.2 mol 电子， 乙中析出 0.1 mol Cu 和放出 0.1 mol Cl 2 。 （ 4 ） 若将乙中两个电极都换成铜， 则阳极不再是 Cl - 放电， 而是阳极铜失电子被氧化， 相应的在阴极析出 等量的铜， 溶液中 Cu 2+ 的浓度基本不变， 溶液的颜色基 本不变。 （ 5 ） 若将乙中溶液换成饱和 NaCl 溶液， 则乙 装置就是电解饱和食盐水的装置， 电极反应为 2NaCl+ 2H 2 O 电解 2NaOH+H 2 ↑+Cl 2 ↑ ， 故电解后溶液的 pH 增 大。 反应时甲溶液中消耗了 H + ， 溶液酸性减弱， pH 也 增大。 提升练习 1. D 【解析 】 电解 CuSO 4 溶液的化学方程式为 2CuSO 4 +2H 2 O 电解 2Cu+O 2 ↑ +2H 2 SO 4 ， 由 此 可 知 ， 若 CuSO 4 溶液足够， 电解后加入 CuO 就可以复原。 题干加 入 0.1 mol Cu （ OH ） 2 可以复原， 说明电解过程中不仅有 38 参考答案与解析 CuSO 4 被电解， 还有 H 2 O 被电解。 0.1 mol Cu （ OH ） 2 相 当于 0.1 mol CuO 和 0.1 mol H 2 O ， 由电子守恒 0.1 mol CuO～0.1 mol Cu～0.2 mol e - ， 0.1 mol H 2 O～0.1 mol H 2 ～ 0.2 mol e - ， 即共计 0.4 mol e - 。 2. A 【解析】 通电后 Y 中央的紫红色色斑向 d 端扩 散， 得出 d 为阳极 （ MnO - 4 向阳极移动）， b 为电源的正 极， a 为电源的负极。 Y 为浸透饱和食盐水和酚酞溶液 的滤纸， 阴极 c 点 H + 放电， 则 OH - 浓度增大， 所以滤纸 上 c 点附近会变红色， A 正确； 阴极 Cu 电极上 Cu 2+ 得 到电子生成 Cu ， 阳极 Pt 电极上 OH - 失去电子， 故 Cu 电 极质量增大， Pt 电极质量不变， B 错误； Pt 电极上 OH - 失去电子， 故烧杯中溶液的 pH 减小， C 错误； 烧杯中 SO 2- 4 向阳极 Pt 电极定向移动， D 错误。 3. D 【解析】 电解分两个阶段， 首先是 Mg 2+ +2Cl - + 2H 2 O 电解 Mg （ OH ） 2 ↓+H 2 ↑+Cl 2 ↑ ， 然后是 2H 2 O 电解 2H 2 ↑ +O 2 ↑ 。 电解前， Mg 2+ 水解而使溶液呈酸性， pH<7 ； 电 解完成后， 溶液中的溶质为 Na 2 SO 4 ， pH＝7 ， 故 A 、 B 错 误； 电解开始即产生沉淀， 当第一个反应完成后， 沉淀 的量不再变化， 故 C 错误， D 正确。 4. A 【解析】 由电解总反应可知， Cu 被氧化， 所以 Cu 作电解池的阳极， 石墨作阴极， 阴极上是溶液中的 H + 反应， 电极反应为 2H + +2e - H 2 ↑ ， A 正确， B 错误； 阳极与电源的正极相连， C 错误； 当有 0.1 mol 电子转 移时， 有 0.05 mol Cu 2 O 生成， D 错误。 5. C 【解析】 碘离子失去电子被氧化， 则惰性电极 石墨作阳极， 不锈钢作阴极， 水电离出的氢离子得到电 子转化为氢气， A 、 B 正确。 根据电解总方程式可知电 解过程中溶液 pH 不变， C 错误； 生成 1 mol 碘酸钾转 移 6 mol 电子 ， 则电解过程中转移 3 mol 电子时 ， 理 论上可制得 KIO 3 的质量是 3 mol 6 ×214 g · mol -1 ＝107 g ， D 正确。 6. A 【解析 】 石墨作电极电解 KNO 3 和 Cu （ NO 3 ） 2 的混合溶液， 阳极反应式为 4OH - -4e - 2H 2 O+O 2 ↑ ， 阴 极先后发生两个反应： Cu 2+ +2e - Cu ， 2H + +2e - H 2 ↑ 。 从收集到 O 2 为 2.24 L 可推知上述电解过程中共转移 0.4 mol 电子， 而在生成 2.24 L H 2 的过程中转移 0.2 mol 电子， 所以 Cu 2+ 共得到 0.4 mol-0.2 mol＝0.2 mol 电子， 电解前 Cu 2+ 的物质的量和电解得到的 Cu 的物质的量 都为 0.1 mol 。 电解前后分别有以下守恒关系： c （ K + ） + 2c （ Cu 2+ ） ＝c （ NO - 3 ）， c （ K + ） +c （ H + ） ＝c （ NO - 3 ）， 不难算出： 电 解前 c （ K + ） ＝0.2 mol · L -1 ， 电解后 c （ H + ） ＝0.4 mol · L -1 。 7. （ 1 ） Fe-2e - Fe 2+ 2H + +2e - H 2 ↑ （ 2 ） Cr 2 O 2- 7 + 6Fe 2+ +14H + 2Cr 3+ +6Fe 3+ +7H 2 O （ 3 ） H + 不断放电， Cr 2 O 2- 7 与 Fe 2+ 反应时消耗 H + ， 打破了水的电离平衡， 使溶液中 c （ OH - ） >c （ H + ） （ 4 ） 不能 用石墨作电极无 Fe 2+ 产生， 不能还原 Cr 2 O 2- 7 【解析 】 本题除 Cr 的方法是 Cr 2 O 2- 7 还原剂 Cr 3+ OH - Cr （ OH ） 3 ↓ 。 显然需要 Fe 2+ 作还原剂， 故 Fe 作电解阳极 生成 Fe 2+ ， 并将 Cr 2 O 2- 7 还原为 Cr 3+ ， 本身被氧化为 Fe 3+ ， 该反应的离子方程式为 Cr 2 O 2- 7 +6Fe 2+ +14H + 2Cr 3+ +6Fe 3+ + 7H 2 O ， 反应中消耗了 H + ， 另外阳极 H + 放电生成 H 2 ， 会 使溶液中的 OH - 浓度增大， 完成了工业废水从弱酸性到 碱性的转变， 进而发生了如下的离子反应： Cr 3+ +3OH - Cr （ OH ） 3 ↓ ， Fe 3+ +3OH - Fe （ OH ） 3 ↓ 。 第 2 课时 电解原理的应用 基础练习 1. A 【解析】 电解饱和食盐水时， 阴极应是 H 2 O 电 离出的 H + 得电子放出 H 2 。 2. A 【解析】 电解精炼铜时， 粗铜作阳极， 纯铜作 阴极， CuSO 4 为电解质溶液， 粗铜中除了铜失去电子变 成阳离子外， 其中的少量杂质， 如活泼金属 Zn 、 Fe 、 Ni 等也失去电子形成阳离子， 而阴极只有铜析出， 故阳极 溶解的 Cu 和阴极析出的 Cu 的量不同，故 c （ Cu 2+ ）将会有 所减小。 3. D 【解析】 电解精炼铜时， 粗铜连接电源的正极， 作阳极发生氧化反应， 精铜与电池的负极相连， 作阴极 发生还原反应， 金属的活动性顺序为 Zn>Fe>Cu>Ag>Pt ， 因此在阳极上 Ag 、 Pt 不会放电， 以单质形式在阳极附 近沉积下来， 故 D 正确。 4. B 【解析】 电镀槽中， 镀件作阴极， 镀层金属作 阳极， 电镀液通常采用含有镀层金属离子的盐溶液， 所 以阳极用金属银， 电解质溶液用含银离子的溶液， A 项 中 AgCl 是沉淀， 不符合要求。 5. C 【解析】 电解过程是氯化钠和水反应生成氢氧 化钠 、 氢气和氯气 ， 反应的离子方程式为 2Cl - +2H 2 O 通电 Cl 2 ↑+H 2 ↑+2OH - ， 故 C 错误。 6. A 【解析】 三个电解槽串联， 在一定条件下通电 一段时间后， 电子转移的物质的量相同。 由于 K 是 +1 价的金属， Mg 是 +2 价的金属， Al 是 +3 价的金属， 所 以析出钾、 镁、 铝的物质的量之比为 6 ∶ 3 ∶ 2 。 7. （ 1 ） 负 （ 2 ） 2H 2 O+2e - H 2 ↑+2OH - （ 3 ） 2 ∶ 1 ∶ 2 ∶ 2 （ 4 ） 铜 0.1 mol · L -1 （ 5 ） CuO 或 CuCO 3 固体 【解析】 （ 1 ） 由 C 电极表面有铜析出， 得出 C 为阴 极， 从而推出： A 为负极， B 为正极， D 、 F 均为阳极， E 为阴极。 （ 2 ） E 为阴极， 电极反应为 2H 2 O+2e - H 2 ↑ +2OH - 。 （ 3 ） D 为阳极， 电极反应式为 4OH - -4e - O 2 ↑ +2H 2 O ； F 为阳极， 电极反应式为 2Cl - -2e - Cl 2 ↑ ， 装 置为三个电解池串联， 因此各个电极上得失电子数目与 39 练 高中化学选择性必修 1 （人教版） 知识点 １ 电解原理 1. 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 溶液导电是化学变化 ④ 电解池两个电极材料可以相同 A. ①②③④ B. ③④ C. ②③④ D. ③ 2. 用石墨电极电解 CuCl 2 溶 液 （见右图）。 下列分析正 确的是 （ ） A. a 端是直流电源的负极 B. 通电使 CuCl 2 发生电离 C. 阳极上发生的反应： Cu 2+ +2e - Cu D. 通电一段时间后， 在阴极附近观察到 黄绿色气体 3. 关于电解 NaCl 水溶液， 下列叙述正确的 是 （ ） A. 电解时在阳极得到氯气， 在阴极得到 金属钠 B. 若在阳极附近的溶液中滴入 KI 溶液， 溶液呈黄色 C. 若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液， 溶液呈无色 D. 电解一段时间后， 将全部电解液转移 到烧杯中， 充分搅拌后溶液呈中性 4. 在水中加入等物质的量的 Ag + 、 Pb 2+ 、 Na + 、 SO 2- 4 、 NO - 3 、 Cl - ， 该溶液放在用惰性材料 作电极的电解槽中， 通电片刻， 则氧化产 物与还原产物的质量之比为 （ ） A. 35.5 ∶ 108 B. 16 ∶ 207 C. 8 ∶ 1 D. 108 ∶ 35.5 知识点 2 用惰性电极电解电解质溶液 的规律 5. 用铂作电极电解下列溶液时， 在阳极上有 气体放出， 且溶液的 pH 减小的是 （ ） A. KNO 3 溶液 B. CuSO 4 溶液 C. NaOH 溶液 D. HCl 溶液 6. 某同学为了使反应 2HCl+2Ag 2AgCl+H 2 ↑ 能进行， 设计了如下所示的四个实验方 案， 你认为可行的方案是 （ ） 7. 某兴趣小组的同学用下图所示装置研究有 关电化学的问题。 当闭合装置的开关时， Cl Cl Cu 2+ 直流电源 a b 第 2 题图 Fe Ag 盐酸 C Ag 盐酸 Ag Ag 盐酸 Ag Ag 盐酸 A B C D 第二节 电解池 第 1课时 电解原理 基 础 练 习 98 第四章 化学反应与电能 练 观察到电流表的指针发生了偏转。 请回答下列问题： （ 1 ） 甲装置的名称是 ， 乙装置的 名称是 ； Zn 为 极 ， Pt 为 极。 （ 2 ） 写出电极反应式： Cu 极为 ； C 极为 。 （ 3 ） 当甲中产生 0.1 mol 气体时， 乙中析 出铜的质量应为 ； 乙中产生 的气体在标准状况下的体积应为 。 （ 4 ） 若乙中溶液不变， 将其电极都换成铜 电极， 开关闭合一段时间后， 乙中溶 液的颜色 （填 “变深” “变 浅” 或 “无变化”）。 （ 5 ） 若乙中电极不变， 将其溶液换成饱和 NaCl 溶液 ， 开关闭合一段时间后 ， 甲中溶液的 pH 将 （填 “增 大” “减小” 或 “不变”， 下同）； 乙 中溶液的 pH 将 。 稀硫酸 CuCl 2 溶液 Zn Cu Pt C 开关 A 甲 乙 第 7 题图 1. 用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液， 通电一段时间后 ， 向所得溶液中加入 0.1 mol Cu （ OH ） 2 后恰好恢复到电解前的 浓度和 pH 。 则电解过程中转移的电子为 （ ） A. 0.1 mol B. 0.2 mol C. 0.3 mol D. 0.4 mol 2. 如图 X 为电源， Y 为浸 透饱和食盐水和酚酞溶 液的滤纸， 滤纸中央滴 有一滴 KMnO 4 溶液， 通 电后 Y 中央的紫红色色 斑向 d 端扩散。 下列判 断正确的是 （ ） A. 滤纸上 c 点附近会变红色 B. Cu 电极质量减小， Pt 电极质量增大 C. 烧杯中溶液的 pH 增大 D. 烧杯中 SO 2- 4 向 Cu 电极定向移动 3. 用石墨作电极电解 2 mol · L -1 的 NaCl 和 1 mol · L -1 的 MgSO 4 混合溶液时， 下列曲 线合理的是 （ ） 4. Cu 2 O 是一种半导体材料， 基于绿色化学 理念设计的制取 Cu 2 O 的电解池示意图如 图 所 示 ， 电 解 总 反 应 为 2Cu +H 2 O 电解 Cu 2 O+H 2 ↑ 。 提 升 练 习 a b X Y c d KMnO 4 Cu Pt CuSO 4 溶液 第 2 题图 pH 7 O 时间 pH 7 O 时间 A B 沉 淀 量 O 时间 C 沉 淀 量 O 时间 D 99 练 高中化学选择性必修 1 （人教版） 下列说法正确的是 （ ） A. 石墨电极上产生氢气 B. 铜电极发生还原反应 C. 铜电极接直流电源的负极 D. 当有 0.1 mol 电子转移时， 有 0.1 mol Cu 2 O 生成 5. 碘盐中添加的碘酸钾在工业上可用电解 KI 溶液制取， 电极材料是石墨和不锈钢， 化学方程式是 KI+3H 2 O 电解 KIO 3 +3H 2 ↑ 。 下列有关说法不正确的是 （ ） A. 石墨作阳极， 不锈钢作阴极 B. I - 在阳极放电， H + 在阴极放电 C. 电解过程中电解质溶液的 pH 变小 D. 电解过程中转移 3 mol e - 时， 理论上可 制得 KIO 3 107 g 6. 500 mL KNO 3 和 Cu （ NO 3 ） 2 的混合溶液中 c （ NO - 3 ） ＝0.6 mol · L -1 ， 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. 原混合溶液中 c （ K + ）为 0.2 mol · L -1 B. 上述电解过程中共转移 0.2 mol 电子 C. 电解得到的 Cu 的物质的量为 0.05 mol D. 电解后溶液中 c （ H + ）为 0.2 mol · L -1 7. 工业上为了处理含有 Cr 2 O 2- 7 的酸性工业废 水， 采用下面的处理方法： 往工业废水中加入适量的 NaCl ， 以 Fe 为 电极进行电解， 经过一段时间， 有 Cr （ OH ） 3 和 Fe （ OH ） 3 沉淀生成， 工业废水中铬的含 量已低于排放标准。 请回答下列问题： （ 1 ） 两极发生的电极反应式： 阳极为 。 阴极为 。 （ 2 ） 写出 Cr 2 O 2- 7 变为 Cr 3+ 的离子方程式： 。 （ 3 ） 工业废水由酸性变为碱性的原因是 。 （ 4 ） （填 “能” 或 “不能”） 改 用石墨电极， 原因是 。 浓的强碱性 电解质溶液 Cu 石墨 直流电源 第 4 题图 100