专题1 第2单元 第3课时 电解池的工作原理-【金版教程】2025-2026学年高中化学选择性必修1作业与测评课件PPT（苏教版2019）

0 专题1　化学反应与 能量变化 第二单元　化学能与电能的转化 第3课时　电解池的 工作原理 能力作业 02 目录 CONTENTS 基础作业 01 基础作业 (建议用时：10分钟) 考点一　电解池的工作原理 1．下列有关电解的说法错误的是(　　) A．与电源正极相连的是阳极 B．与电源负极相连的是阴极 C．在阴极上发生氧化反应 D．阴离子向阳极方向移动 1 2 3 4 5 6 7 8 基础作业 4 2．下列关于如图所示①、②两个装置的叙述正确的是(　　) A．①是原电池，②是电解池 B．电解质溶液pH的变化：①减小，②增大 C．①中阳极的电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋ O2↑，②中正极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋ D．①中H＋向阴极移动，②中H＋向负极移动 1 2 3 4 5 6 7 8 基础作业 5 解析：①中有外加电源，为电解池，②为原电池，A错误；①中电解的是水，硫酸浓度增大，pH减小，②中电池总反应为Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，硫酸浓度减小，pH增大，B正确；①中阳极的电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，②中正极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，C错误；②中H＋向正极移动，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 基础作业 6 3．某学生欲完成2HCl＋2Ag===2AgCl＋H2↑反应，设计了下列四个实验，你认为可行的实验是(　　) 解析：反应不能自发进行，应设计成电解池，金属银失电子作阳极，与电源的正极相连，D项实验可行。 1 2 3 4 5 6 7 8 基础作业 7 4.如图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极，则下列有关判断正确的是(　　) 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电极质量减轻 D．电解过程中，c电极上有气体产生 解析：根据电流方向可以判断出a是电源的正极，b是电源的负极，A、B错误；在电解CuCl2溶液时，阳极(c)上产生氯气，阴极(d)上析出铜单质，C错误，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 基础作业 8 考点二　电解规律 5．下列有关电解池的说法正确的是(　　) A．在电解池中与外接电源负极相连的电极是阳极 B．无论电解何种物质，阳极上失电子数都与阴极上得电子数相等 C．电解氯化铜溶液时，在阴极上有气体生成 D．电解NaCl、CuCl2两种溶液，参加反应的物质是相同的 解析：与负极相连的是阴极，A错误；电解CuCl2溶液时，阳极上有Cl2生成，阴极上有Cu析出，C错误；电解NaCl溶液时，水参加了反应，而电解CuCl2溶液时，水没有参加反应，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 基础作业 9 6．用铂电极电解下列溶液，当耗电量相同时，阴极和阳极上开始同时都有气体产生，且溶液的pH下降的是(　　) A．H2SO4 B．CuSO4 C．Ca(OH)2 D．KCl 解析：A项，用铂电极电解硫酸，相当于电解水，阴极和阳极上同时都有气体产生，硫酸浓度增大，溶液pH降低；B项，用铂电极电解硫酸铜溶液，生成铜、氧气和硫酸，反应生成酸，溶液pH降低，但阴极无气体产生；C项，用铂电极电解Ca(OH)2溶液，实质是电解水，生成氢气、氧气，阴极和阳极上同时都有气体产生，但消耗水，则溶液pH升高；D项，用铂电极电解氯化钾溶液，生成氢氧化钾和氢气、氯气，反应生成碱，溶液pH升高。 1 2 3 4 5 6 7 8 基础作业 10 7．下列装置分别通电一段时间后，溶液的质量增加的是(　　) 1 2 3 4 5 6 7 8 基础作业 11 8．用惰性电极石墨电解某酸溶液时，在相同条件下，阴、阳两极收集到的气体体积比是2∶1，则下列说法正确的是(　　) A．阴极收集到的一定是H2，阳极收集到的一定是O2 B．该酸可能是盐酸 C．电解后溶液的酸性减弱 D．阳极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 基础作业 12 解析：由题意分析可知，阴极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，阳极的电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，则在阴极得到氢气，在阳极得到氧气，A正确，D错误；若该酸为盐酸，则阳极上氯离子放电产生氯气，由得失电子守恒可得两电极产生气体的体积比为1∶1，B错误；题述电解过程相当于电解水，电解后溶液中酸的浓度会增大，溶液的酸性增强，C错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 基础作业 13 能力作业 (建议用时：40分钟) 一、选择题(每小题只有1个选项符合题意) 1.用如图所示装置电解硫酸铜溶液，下列表述中错误的是(　　) A．c极发生氧化反应 B．若两极均为惰性电极，d极电极反应式为Cu2＋＋ 2e－===Cu C．溶液中阳离子往d极移动 D．若c极电极材料为Cu，电解开始后，溶液中Cu2＋浓度持续减小 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 15 2.某同学按如图所示的装置进行电解实验。下列说法 正确的是(　　) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 17 3．用惰性电极电解Fe2(SO4)3和CuSO4的混合溶液，下列说法正确的是(　　) A．阴极的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，当有Cu2＋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 解析：混合溶液中存在的阳离子有Fe3＋、Cu2＋和H＋，其中Fe3＋的氧化性最强而优先在阴极上放电，电极反应式为Fe3＋＋e－===Fe2＋。反应生成的Fe2＋和H＋的氧化性都不如Cu2＋的氧化性强，当Fe3＋反应完，溶液中的Cu2＋再在阴极上放电，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu。综上所述，C正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 18 [方法规律]　电解反应规律 (1)阴极：无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液或熔融电解质中的阳离子。阳离子放电顺序：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)。 (2)阳极：①首先看电极，如果是活性电极，则电极材料失去电子，被溶解；如果是惰性电极，根据阴离子的放电顺序加以判断。 ②阴离子的放电顺序：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－。 (3)不能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等活泼金属。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 19 4．某工业碱性废水中含S2－，利用如图装置可将其转化为FeS。下列说法不正确的是(　　) A．Fe棒连接电源的正极 B．b电极一定是惰性材料 C．阳极反应式为Fe－2e－＋S2－===FeS D．气体X是H2 解析：装置图有外加电源，该装置为电解池，将S2－转化成FeS，因此铁棒作阳极，发生反应：Fe－2e－＋S2－===FeS；b电极为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，根据电解池工作原理，阴极本身不参与反应，因此阴极不一定是惰性材料，故B错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 20 5．用石墨作电极完成下列电解实验。 下列对实验现象的解释或推测不合理的是(　　) A．a为电解池的阴极 B．b处有氯气生成，且与水反应生成了盐酸和次氯酸 C．c处发生了反应：Fe－3e－===Fe3＋ D．d处：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 实验装置 实验现象 a处试纸变蓝；b处变红，局部褪色；c处无明显变化；d处试纸变蓝 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 21 6.臭氧(O3)有多种制备方法，其中电解水法的原理如图所示。为了提高水的导电性而又不影响电解水法制备O3，可向水中加入的物质是(　　) A．NaCl B．CaBr2 C．CuSO4 D．H2SO4 解析：为了不影响电解水法制备O3，即H＋、OH－要优先放电，结合选项中的物质知，可加入H2SO4。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 22 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 23 解析：由电解总反应式可知，Cu作电解池阳极，发生氧化反应，B错误；石墨作阴极，阴极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A正确；Cu作电解池阳极，与电源的正极相连，C错误；阳极反应式为2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O，当有0.1 mol e－转移时，有0.05 mol Cu2O生成，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 24 8．如图所示甲、乙两个装置，所盛溶液体积和浓度 均相同且足量，当两装置电路中通过的电子都是0.1 mol 时，下列说法不正确的是(　　) A．溶液的质量变化：甲减小，乙增大 B．溶液pH变化：甲减小，乙增大 C．相同条件下产生气体的体积：V甲＝V乙 D．电极反应式：甲中阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，乙中负极：Mg－2e－===Mg2＋ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 25 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 26 9.如图所示，两个电解槽中a、b、c、d均为石墨电极， 若电解过程中共有0.02 mol电子通过电路，则下列叙述正确 的是(　　) A．甲烧杯中a极上最多可析出铜0.64 g B．甲烧杯中b极上的电极反应式为4OH－－4e－=== 2H2O＋O2↑ C．乙烧杯中滴入酚酞试液，d极附近先变红 D．乙烧杯中c极上的电极反应式为4H＋＋4e－===2H2↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 27 解析：甲烧杯中a极为阳极，有氧气生成，b极为阴极，有铜单质生成；乙烧杯中c极为阳极，有氯气生成，d极为阴极，有氢气生成。a极上不可能有铜析出，A错误。b极上的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，B错误。d极周围生成氢气的同时有氢氧根离子生成，能使酚酞变红，C正确。c极上的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 28 10．用石墨作电极电解1000 mL 0.1 mol·L－1 AgNO3溶液，通电一段时间后关闭电源，测得溶液的质量减少了13.4 g。下列有关叙述正确的是(NA代表阿伏加德罗常数的值)(　　) A．电解过程中流经外电路的电子数目为0.1NA B．在标准状况下，两极共产生3.92 L气体 C．电解后溶液中H＋浓度为0.01 mol·L－1(假设溶液体积不变) D．加入13.8 g Ag2CO3可将溶液恢复到与电解前完全相同 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 29 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 31 [归纳总结]　惰性电极电解电解质溶液的产物判断方法 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 32 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 33 HCl、CuCl2 HCl、CuCl2 Na2SO4、H2SO4 H2O CuSO4、NaCl CuO或CuCO3、HCl 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 34 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 35 13.如图为持续电解CaCl2水溶液的装置(以铂为电极)，A为电流表。电解一段时间后，将CO2连续通入电解液中。 (1)电解时，F极发生_______反应，电极反应式为___________________，E极发生_______反应，电极反应式为_________________________，电解总反应的离子方程式为____________________________________。 (2)电解池中产生的现象： ①____________________________________； ②______________________________________________； ③______________________________________________________。 氧化 2Cl－－2e－===Cl2↑ 还原 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 通电后E极处溶液呈红色 通电时，E极有无色气体生成、F极有黄绿色气体生成 通CO2时，溶液中先出现白色沉淀，继续通CO2，沉淀又消失 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 36 解析：(2)电解一段时间后，溶液中OH－浓度增大，通入CO2后会有CaCO3沉淀生成，继续通入CO2，CaCO3与CO2、H2O反应生成Ca(HCO3)2，白色沉淀又溶解。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 37 　　　　　　　　　　　　　 R 解析：A项中总反应为2H2Oeq \o(=====,\s\up17(通电))2H2↑＋O2↑，B项中总反应为CuCl2eq \o(=====,\s\up17(通电))Cu＋Cl2↑，A、B两项中溶液质量都减少；C项中，Cu作阳极，失去电子发生氧化反应生成Cu2＋，溶液中的Cu2＋在Fe电极(阴极)得到电子生成Cu，溶液的质量基本不变；D项中总反应为2Ag＋Cu(NO3)2eq \o(=====,\s\up17(通电))2AgNO3＋Cu，溶液的质量增加。 A．电解过程中，铜电极上有H2产生 B．电解初期，该装置中发生的主要反应为Cu＋H2SO4 eq \o(=====,\s\up17(通电))CuSO4＋H2↑ C．石墨电极上始终无铜析出 D．整个电解过程中，H＋的浓度不断增大 解析：铜电极与电源正极相连，作阳极，铜失去电子，电解过程中，铜电极上不会有H2产生，A错误；石墨电极作阴极，溶液中的氢离子在阴极上放电，则电解初期，发生的主要反应为Cu＋H2SO4eq \o(=====,\s\up17(通电))CuSO4＋H2↑，B正确；电解一段时间后，溶液中的铜离子浓度逐渐增大，由于Cu2＋的氧化性大于H＋，因此Cu2＋会在阴极上放电生成单质铜，即阴极上先是H＋得电子放出H2，后是Cu2＋得电子析出Cu，C错误；根据以上分析可知，在整个电解过程中，起始时H＋的浓度不断减小，D错误。 7．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所示，电解总反应为2Cu＋H2Oeq \o(=====,\s\up17(通电))Cu2O＋H2↑。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 e－转移时，有0.1 mol Cu2O生成 解析：甲中总反应式为2CuSO4＋2H2Oeq \o(=====,\s\up17(通电),\s\do5(　))2Cu＋2H2SO4＋O2↑，乙中总反应式为Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑，故甲溶液质量减小，乙溶液质量增大，A正确；甲中生成H2SO4，pH减小，乙中消耗HCl，pH增大，B正确；当两装置电路中通过的电子都是0.1 mol时，甲中产生0.025 mol O2，乙中产生0.05 mol H2，故相同条件下，甲、乙中产生气体的体积比为1∶2，C错误；甲中阴极为Cu2＋放电，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，乙中负极为镁放电，电极反应式为Mg－2e－===Mg2＋，D正确。 解析：用石墨作电极电解1000 mL 0.1 mol·L－1 AgNO3溶液，阴极反应首先是Ag＋＋e－===Ag，假设0.1 mol银离子全部放电，转移电子的物质的量为0.1 mol，则析出金属银的质量为0.1 mol×108 g·mol－1＝10.8 g，此时阳极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，转移0.1 mol电子时生成的氧气的质量是0.025 mol×32 g·mol－1＝0.8 g，溶液质量共减少10.8 g＋0.8 g＝11.6 g<13.4 g，则Ag＋完全消耗后，阴极放电的是H＋，阳极仍是OH－放电，此阶段相当于电解水，电解消耗水的质量为13.4 g－11.6 g＝1.8 g，电解1.8 g(即0.1 mol)水转移电子的物质的量为0.2 mol， 所以整个过程电路中转移电子的总物质的量为0.3 mol，个数为0.3NA，A错误；阳极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，当转移0.3 mol电子时，产生氧气的物质的量为0.075 mol，当转移0.2 mol电子时，阴极上产生氢气的物质的量为0.1 mol，所以在标准状况下，两极共产生(0.075＋0.1) mol×22.4 L·mol－1＝3.92 L气体，B正确；电解过程中溶液中共产生0.1 mol H＋，最后溶液中c(H＋)＝eq \f(0.1 mol,1 L)＝0.1 mol·L－1，C错误；电解过程相当于消耗了氧化银和水，只加入Ag2CO3不能将溶液彻底复原，D错误。 11．工业上以铬酸钾(K2CrO4)为原料，采用电化学法制备重铬酸钾，制备装置如图所示。已知：2CrOeq \o\al(2－,4)(黄色)＋2H＋Cr2Oeq \o\al(2－,7)(橙色)＋H2O。下列说法错误的是(　　) A．不锈钢电极为阴极 B．该装置中的隔膜为阳离子交换膜 C．阴极区KOH溶液的浓度会增大 D．当电路中转移6.02×1023个电子时，阴极生成22.4 L(标准状况下)气体 二、非选择题 12．为了加深对电解规律的理解，某同学做了以下探究，要求从H＋、Cu2＋、Na＋、SOeq \o\al(2－,4)、Cl－ 5种离子中两两组成电解质，按下列要求进行电解： (1)以碳棒为电极，电解过程中电解质质量减少，水量不变，则采用的电解质是_____________。若要恢复到电解前的状态，应加入的物质是______________。 (2)以碳棒为电极，电解过程中电解质质量不变，水量减少，则采用的电解质是__________________。若要恢复到电解前的状态，应加入的物质是________。 (3)以碳棒为阳极，铁棒为阴极，电解过程中电解质和水量都减少，则电解质是_____________。若要恢复到电解前的状态，应加入的物质是___________________。 解析：(1)以碳棒为电极，电解过程中电解质质量减少，水量不变，则阳离子只能为H＋、Cu2＋，阴离子只能是Cl－，其电解质分别是HCl、CuCl2。 (2)实质上是电解水，H＋、OH－分别在两极上放电，其电解质分别是Na2SO4、H2SO4。 (3)若电解质是CuSO4，电解反应为2CuSO4＋2H2Oeq \o(=====,\s\up17(通电))2H2SO4＋2Cu＋O2↑，若恢复到原状态，可加入CuO，也可加入CuCO3；若电解质是NaCl，电解反应为2NaCl＋2H2Oeq \o(=====,\s\up17(通电))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，要恢复到原状态可通入HCl。 2Cl－＋2H2Oeq \o(=====,\s\up17(通电))2OH－＋H2↑＋Cl2↑ $$