高效作业22 第4章 第2节 第1课时 电解原理-【精彩三年】2024-2025学年高中化学选择性必修1课程探究与巩固PPT课件（人教版2019）

高效作业22 [第1课时　电解原理] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 [A级　新教材落实与巩固] 1．室温下，用惰性电极电解下列物质的稀溶液，其中pH增大的是(　 　) A. NaOH B. H2SO4 C. Na2SO4 D. AgNO3 A 【解析】 电解NaOH溶液，实质是电解水，溶液体积减小，氢氧化钠浓度增大，pH增大，A符合题意；电解H2SO4溶液，实质是电解水，溶液体积减小，硫酸浓度增大，pH减小，B不符合题意；电解Na2SO4溶液，实质是电解水，溶液体积减小，硫酸钠浓度增大，由于硫酸钠溶液呈中性，因此pH不变，C不符合题意；电解AgNO3溶液，阴极得到银，阳极得到氧气和硝酸，pH减小，D不符合题意。 2．某电解池装置如图所示，电解质溶液为等浓度的CuCl2、H2SO4、Na2SO4混合溶液，则电解一段时间后(溶液有剩余)，阴极可能得到的产物依次为(　 　) A. Cu、H2 B. Cu、H2、Na C. Cl2、O2 D. H2、Cu 【解析】 该装置是电解池，电极是惰性电极，在阴极放电的是溶液中的阳离子，氧化性：Cu2+>H＋>H＋(H2O)>Na＋，因此电解一段时间后溶液有剩余，Na与水反应，因此产物没有Na，所以阴极可能得到的产物依次为Cu、H2，A正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 A 3．用惰性电极电解Fe2(SO4)3和CuSO4的混合液，下列说法正确的是(　 　) A. 阴极反应式：Cu2+＋2e－===Cu，当有Cu2+存在时，Fe3+不放电 B. 阴极上首先析出铁，然后析出铜 C. 首先被电解的是Fe2(SO4)3溶液，后被电解的是CuSO4溶液 D. 阴极上不可能析出铜 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 C 【解析】 由反应Fe2(SO4)3＋Cu===2FeSO4＋CuSO4可知，氧化性：Fe3+＞Cu2+，则Fe3+得电子的能力比Cu2+的强，则在阴极Fe3+首先得电子，当有Fe3+存在时，Cu2+不放电，故A错误；Fe3+放电生成Fe2+，当Fe3+完全反应后，Cu2+放电，析出铜单质，故B错误；因氧化性：Fe3+＞Cu2+，阴极Fe3+先放电，Fe3+完全反应后Cu2+放电，故C正确；由B分析可知，当Fe3+完全反应后，Cu2+放电，阴极上可能析出铜，故D错误。 4．下列有关下图中两个装置的叙述正确的是(　 　) A. 装置①是原电池，装置②是电解池 B. 装置①中铜是负极，装置②中铜是阳极 C. 装置中产生的气体：①氢气，②氧气 D. 溶液的pH变化：①变小，②变大 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 D 【解析】 由题图可知，装置①是电解池，装置②是原电池，故A错误；装置①中与直流电源负极相连的铜电极为阴极，装置②中活泼性较小的铜是原电池的正极，故B错误；装置①是电解池，与直流电源的正极相连的碳电极为阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，装置②是原电池，活泼性较小的铜是原电池的正极，氢离子在正极得到电子发生还原反应生成氢气，故C错误；装置①是电解池，硫酸铜溶液电解生成铜、氧气和硫酸，溶液的pH减小，装置②是原电池，锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，溶液的pH增大，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 A. 放电时，负极反应：Pb－2e－===Pb2+ B. 放电时，H＋移向X极 C. 充电时，Y极连接电源正极 D. 充电时，Y极的电极质量增大 C 6．用石墨作电极电解稀MgSO4溶液的装置如图所示，电解液中事先加有指示剂，此时溶液呈红色(指示剂变色的pH范围是6.8～8.0，酸性溶液中呈红色，碱性溶液中呈黄色)。下列判断正确的是(　 　) A. 电解过程中，A管溶液由红色变为黄色 B. 电解过程中，B管溶液由红色变为黄色 C. A管中发生的电极反应为Mg2+＋2e－===Mg D. 用拇指堵住b管口，取出b管，靠近火焰，移开拇指，有爆鸣声，管口有蓝色火焰 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 A 【解析】 由图可知，该装置为电解池，与直流电源负极相连的A电极为电解池的阴极，水在阴极得到电子生成氢气和氢氧根离子，电极附近溶液呈碱性，溶液由红色变为黄色，B电极为电解池的阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极附近溶液酸性增强，溶液仍为红色。电解过程中，A管溶液由红色变为黄色，A正确；电解过程中，B管溶液仍为红色，B错误；与直流电源负极相连的A电极为电解池的阴极，水在阴极得到电子生成氢气和氢氧根离子，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，C错误；b管中收集的气体为氧气，检验氧气的方法为用拇指堵住管口，取出试管，放开拇指，将带有火星的木条伸入试管内，看到木条复燃说明收集的气体为氧气，D错误。 7．某电化学装置如图所示，A、B分别为两个电极。下列说法错误的是(　 　) A. 若A、B均为相同的石墨电极，a、b之间接上 电流表，则电流表指针不偏转 B. 若A为锌片，B为铜片，a、b之间接上电流表， 则电流表指针发生偏转 C. 若A为锌片，B为铜片，a接电源负极、b接电源正极，则溶液中c(Cu2+)基本不变 D. 若B为粗铜，A为精铜，a接电源正极、b接电源负极，则A减少的质量与B增加的质量不相等 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 D 【解析】 自发的氧化还原反应可以设计成原电池，若A、B均为相同的石墨电极，a、b之间接上电流表，不能构成原电池，电流表指针不偏转，A项正确；若A为锌片，B为铜片，a、b之间接上电流表，构成铜、锌、CuSO4溶液原电池，电流表指针发生偏转，B项正确；若A为锌片，B为铜片，a接电源负极、b接电源正极，构成电解池，阳极的电极反应式为Cu－2e－===Cu2+，阴极的电极反应式为Cu2+＋2e－===Cu，溶液中c(Cu2+)基本不变，C项正确；若B为粗铜，A为精铜，a接电源正极、b接电源负极，构成电解池，阳极的电极反应式为Cu－2e－===Cu2+，阴极的电极反应式为Cu2+＋2e－===Cu，A减少的质量与B增加的质量相等，D项错误。 8．某些无公害农药果园利用电解原理，进行果品的安全生产，解决了农药残留所造成的生态及健康危害。下列说法错误的是(　 　) A. a为直流电源的正极 B. 阴极反应式：2H＋＋2e－===H2↑ C. “酸性水”具有强氧化性，具有杀菌效果 D. 装置工作时，右室中的OH－经离子交换膜流向左室 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 D 【解析】 由题图电解池的工作原理可知左侧因产生酸性水，故为Cl－放电，a为直流电源的正极，A正确；右侧产生碱性水，由水电离出的H＋放电，B正确；“酸性水”即为氯水，具有强氧化性，具有杀菌效果，C正确；若为阴离子交换膜，则右室产生的OH－会与Cl2反应，得不到酸性水，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 9．[2023·衢州二中检测]Co(H2PO2)2可用于化学镀钴。工业上以金属钴和不锈钢为电极，NaH2PO2溶液为原料按下图装置进行电解生产Co(H2PO2)2。 下列说法正确的是(　 　) A. 电源的a电极是正极，M电极是不锈钢电极 B. 膜Ⅰ、膜Ⅲ是阳离子交换膜，膜Ⅱ是阴离子交换膜 C. 理论上每生成1 mol Co(H2PO2)2，装置中同时生成标准状况下气体11.2 L D. 该装置工作时，M极室溶液的pH减小，N极室溶液的pH增大 B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 [B级　素养养成与评价] 10．基于甲烷蒸气重整工业制氢面临着大量的“碳排放”，我国科技工作者发明了一种电化学分解甲烷的方法，从而实现了碳和水的零排放方式生产氢气。电化学反应机理如图所示。下列判断正确的是(　 　) C A. 上述电化学装置中电解质溶液可使用水溶液 B. O2-既是阳极的生成物，也是阴极的反应物 C. 阳极反应：CH4－4e－＋2O2-===CO2＋2H2 D. 理论上阳极生成1.5 mol 气体，电路中转移8 mol 电子 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 11．[2023·柯桥中学检测]下图所示的电解池Ⅰ和Ⅱ中，a、b、c、d均为Pt电极。在电解过程中，电极b和d上没有气体逸出，但质量均增大，且增重情况为b＞d。符合上述实验结果的盐溶液是(　 　) 选项 X Y A MgSO4 CuSO4 B Pb(NO3)2 AgNO3 C FeSO4 Al2(SO4)3 D AgNO3 CuSO4 D 【解析】 由装置图可知，这是两个串联的电解池，在串联电路中电子转移数目相等。由于电极材料都是惰性电极，所以应该是溶液中的离子在电极放电，电解过程中，阴极电极b和d上没有气体逸出，但质量均增大，且增重b>d，说明在溶液中都含有不活泼金属的盐。由阳离子得电子能力顺序表可以看出，盐溶液中Mg2+得电子能力小于H＋，所以电解镁盐溶液时阴极上不能得到金属单质，而是放出氢气，A错误；由阳离子得电子能力顺序表可以看出，盐溶液中Ag＋和Pb2+的得电子能力均大于H＋，因此电解硝酸铅溶液时阴极b电极上生成Pb、电解硝酸银溶液时阴极d上生成Ag，两池中的电极上转移的电子是相等的，设转移2 mol电 子，b增重207 g，d增重216 g，所以质量增加b＜d，B错误；电解FeSO4溶液和Al2(SO4)3溶液时，b电极析出Fe，d电极析出氢气，d电极质量不增大，C错误；电解AgNO3溶液和CuSO4溶液时，b电极析出Ag，d电极析出Cu，两池中的电极上转移的电子是相等的，设转移2 mol电子，b析出2 mol Ag增重216 g，d析出1 mol Cu增重64 g，所以质量增加b＞d，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 12．努力实现碳达峰、碳中和展现了我国积极参与和引领全球气候治理的大国担当。如图所示，电解装置可将CO2转化为C2H4。该装置的电解质溶液为稀硫酸，电极材料为惰性电极。 (1)电极a是________(填“阴极”或“阳极”)，发生________(填“氧化”或“还原”)反应。 (2)电极b的电极反应式是_____________________________。 (3)电解过程中H＋移动方向为____________(填“由a到b”或“由b到a”)，反应前后溶液中的n(H＋)________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (4)电解的总反应方程式是_______________________________________。 阴极 还原 2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ 由b到a 不变 13．某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题，当闭合该装置的开关时，观察到电流表的指针发生了偏转(电解质溶液均足量)。回答下列问题。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 (1)装置A是________池，PbO2电极名称为________。 (2)装置B中Pb电极的电极反应式为_____________________________。 (3)若利用装置C在铁质钥匙上镀铜，则电极N为________，X可为____________________。 (4)若装置C中M、N电极均为石墨电极，X为NaCl，该装置中总反应的离子方程式为________________________________________。 (5)当装置B中PbO2电极质量改变12.8 g时，装置A中生成气体的物质的量为__________mol。 电解 正极 纯铜 CuSO4(或CuCl2) 0.2 感谢聆听，再见！ 　　 5．铅酸蓄电池是典型的可充电电池，电池总反应式为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O，工作原理如图所示，下列说法正确的是(　 　) 【解析】 放电时为原电池，X极为负极，负极反应为Pb－2e－＋SO===PbSO4，故A错误；放电时为原电池，X极为负极，Y极为正极，阳离子移向正极，即H＋移向Y极，故B错误；放电时X极为负极，Y极为正极，充电时电极反应与放电时相反，X极发生还原反应，作阴极，与电源负极相接、Y极与电源正极相接，故C正确；充电时为电解池，Y极与电源正极相接，作阳极，阳极反应与原电池正极反应相反，即PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO，Y极的电极质量减小，故D错误。 【解析】 以金属钴和不锈钢为电极，以NaH2PO2溶液为原料，采用四室电渗析槽电解法制备次磷酸钴[Co(H2PO2)2]，由题图可知，阳极上Co失去电子，变为Co2+进入溶液，Co2+通过阳离子交换膜Ⅰ进入产品室，而H2PO通过膜Ⅱ由原料室进入产品室，则膜Ⅱ为阴离子交换膜；在阴极不锈钢上是H2O电离产生的H＋得到电子生成H2，使附近溶液中的 c(OH－)增大，Na＋通过阳离子交换膜Ⅲ进入NaOH溶液，N极室NaOH溶液浓度增大。M为阳极，N为阴极，所以电源的a电极是正极，M电极是Co电极，N为不锈钢电极，A错误；膜Ⅰ、膜Ⅲ是阳离子交换膜， 膜Ⅱ是阴离子交换膜，B正确；根据原子守恒、得失电子守恒可得关系式：Co～Co2+～2e－ ～2H＋～H2，所以n(H2)＝n(Co)＝1 mol，当生成1 mol Co(H2PO2)2时，阴极反应产生1 mol H2，其在标准状况下的体积是22.4 L，C错误；该装置工作时，M电极产生的Co2+通过膜Ⅰ进入产品室，H2PO通过膜Ⅱ进入产品室，M极室溶质、溶剂不消耗，故溶液的pH不变，N极上水电离出的H＋放电产生H2，使N极室溶剂水减少，n(OH－)增大，c(OH－)增大，N极室溶液pH增大，D错误。 【解析】 O2-在水中不存在，装置中电解质溶液不可使用水溶液，A错误；CO2＋O2-===CO，该反应不是阴极反应，阴极反应为CO＋4e－===C＋3O2-，O2-是阴极的生成物，B错误；由Ni-YSZ电极上生成CO2可知，该电极为阳极，CH4失电子生成CO2，阳极反应：CH4－4e－＋2O2-===CO2＋2H2，C正确；阳极不仅生成氧化产物CO2，还生成还原产物H2，由阳极反应可知，理论上阳极生成1.5 mol 气体(即0.5 mol CO2和1 mol H2)，转移2 mol 电子，D错误。 2CO2＋2H2OC2H4＋3O2 【解析】 (1)根据题图可知，CO2在电极a得到电子被还原为C2H4，所以电极a为阴极，发生还原反应。(2)在电极b上水电离产生的OH－失去电子转化为O2逸出，电极b的反应式：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑。(3)在电解过程中H＋不断由电极b向阴极即电极a方向移动；在电极a发生反应：2CO2＋12e－＋12H＋===C2H4＋4H2O，在电极b发生反应：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，在同一闭合回路中得失电子守恒，可得总反应方程式：2CO2＋2H2OC2H4＋3O2，可知反应前后溶液中的n(H＋)不变。(4)根据上述分析可知该电解总反应方程式为2CO2＋2H2OC2H4＋3O2。 Pb－2e－＋SO===PbSO4 2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑ 【解析】 根据装置图，装置B为原电池，装置A和C为电解池，PbO2作正极，电极反应式为PbO2＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO4＋2H2O，Pb为负极，电极反应式为Pb－2e－＋SO===PbSO4，M为阴极，N为阳极，Cu为阳极，Pt为阴极。(1)装置A为电解池，PbO2电极名称为正极；(2)Pb为负极，电极反应式为Pb－2e－＋SO===PbSO4；(3)电镀时，镀层金属作阳极，镀件作阴极，即M极为钥匙，N极为纯铜，X溶液为CuSO4溶液或CuCl2溶液；(4)M、N电极均为石墨电极，X为NaCl，该装置为电解饱和食盐水，总反应的离子方程式为2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋ Cl2↑；(5)PbO2电极反应式为PbO2＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO4＋2H2O，PbO2电极质量改变64 g时，转移电子的物质的量为2 mol，则电极质量改变12.8 g时，转移电子的物质的量为0.4 mol，Pt为阴极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，Cu为阳极，电极反应式为Cu－2e－===Cu2+，根据得失电子守恒，生成氢气的物质的量为0.2 mol。 $$