第1章 第3节 第1课时 电解的原理-（配套练习）【精讲精练】2026-2027学年高中化学选择性必修第一册（鲁科版）

**基本信息** 分层设题覆盖电解池核心概念到综合应用，通过基础单选、提升多选及探究性非选择，构建“概念理解-问题分析-实验探究”的巩固路径，培养化学观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础认知|电解池构成条件、电极反应与溶液变化|单选直接考查概念辨析（如第1题装置判断）| |综合应用|电解计算与装置分析|多选结合计算与误差分析（如第8题电解CuSO₄溶液）| |探究实践|离子组成电解、实验现象解释|非选择含实验方案设计（如第13题溶液变色探究）|

[对应知能达标训练P15] 一、选择题：每小题只有一个选项符合题目要求。 1．下图所示装置，属于电解池的是(　　) 解析　C　判断某装置是否为电解池，要以构成电解池的三个基本条件为标准。构成电解池的三个条件：①有与直流电源相连的两个电极；②有电解质溶液或熔融态电解质；③能形成闭合回路。 2．关于电解池的构成，下列说法错误的是(　　) A．必须有两个电极，且电极需与电源连接 B．电解质可以是熔融状态，也可以是水溶液 C．无需形成闭合回路，只要有电源即可 D．直流电源是电解池工作的必要条件 解析　C　电解池的构成需满足以下条件：①两个电极(阳极和阴极)并与电源连接；②电解质(熔融或溶液)；③闭合回路；④直流电源；故选C。 3．用铂作电极电解某种溶液，通电一段时间，溶液的酸性增强。由此可知该溶液可能是(　　) A．稀盐酸　　　　　 B．NaCl溶液 C．CuSO4溶液 D．KNO3溶液 解析　C　A．电解稀盐酸时，生成H2和Cl2，HCl浓度降低，酸性减弱；B.电解NaCl溶液时，Cl－和H2O分别在两极放电，阳极生成Cl2，阴极生成H2、同时生成NaOH，溶液由中性变碱性；C.电解CuSO4溶液时，总反应方程式为2CuSO4＋2H2OO2↑＋2Cu＋2H2SO4，生成H2SO4，H＋浓度增加，酸性增强；D.电解KNO3溶液时，H2O分解为H2和O2，溶液仍保持中性，酸性不会增强；故选C。 4．下列装置的线路接通后，经过一段时间，溶液的pH明显减小的是(　　) 解析　D　A项，该装置是原电池装置，H＋放电生成氢气，溶液的pH增大，错误；B项，该装置是电解池，Cu＋2H2OCu(OH)2＋H2↑，OH－浓度增大，溶液的pH增大，错误；C项，电解食盐水，生成氢氧化钠使溶液的pH增大，错误；D项，电解硫酸铜的实质是电解水和硫酸铜，水中的OH－放电使溶液中氢离子的浓度增大，溶液的pH减小，正确。 5.如图为直流电源电解稀Na2SO4溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴紫色石蕊溶液。下列实验现象正确的是(　　) A．电极a附近呈红色，电极b附近呈蓝色 B．电极a附近呈蓝色，电极b附近呈红色 C．逸出气体的体积，电极a的小于电极b的 D．一电极逸出无味气体，另一电极逸出具有刺激性气味的气体 解析　B　电极a为阴极，H2O电离出的H＋放电，c(OH－)增大，电极附近溶液变蓝色；电极b为阳极，H2O电离出的OH－放电，c(H＋)增大，电极附近溶液变红色，A项不正确、B项正确；电极a产生H2，电极b产生O2，H2的体积是O2体积的2倍，故C、D项不正确。 6．将等物质的量的AgNO3、Ba(NO3)2、NaCl、K2SO4混合均匀后加入到水中，取适量混合溶液用惰性电极电解，片刻后两极上析出的氧化产物与还原产物的质量之比为(　　) A．35.5∶108　　　　　 B．1∶2 C．108∶35.5 D．8∶1 解析　D　这四种物质混合后，离子之间先反应生成AgCl和BaSO4沉淀，得到NaNO3和KNO3的混合溶液，实质是电解水。 7．实验装置如图所示。接通电源后，用碳棒(c、d)作笔，在浸有饱和NaCl溶液和石蕊溶液的湿润试纸上同时写字，c端的字迹呈白色。下列结论正确的是(　　) A．a为负极 B．c端发生了还原反应 C．d端的字迹呈蓝色 D．电子流向为：b→d→c→a 解析　C　在浸有饱和NaCl溶液和石蕊溶液的湿润试纸上同时写字，c端的字迹呈白色，说明c端产生了氯气，氯气与水生成的次氯酸将石蕊试纸漂白了，则c端为阳极。c端为阳极，则a为正极，A项错误；c端为阳极，产生氯气，氯离子失去电子，发生氧化反应，B项错误；c端为阳极，d端是阴极，水中氢离子消耗，剩余氢氧根，氢氧根与石蕊溶液的湿润试纸呈蓝色，C项正确；电子在导线中移动，不在溶液中移动，阳极失去电子，经过外电路到达阴极，因此电子流向为：c→a→b→d，D项错误。 二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题目要求。 8．以惰性电极电解100 mL 0.05 mol/L CuSO4溶液，若不考虑溶液的体积变化，当阳极产生56 mL(标准状况下)气体时，下列叙述错误的是(　　) A．阴极电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu B．所得溶液的pH＝1 C．要使溶液恢复到电解前的状态，可加入0.4 g的CuO D．通电足够长时间，加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3可使溶液复原，则电路中转移电子为0.4 mol 解析　D　电解100 mL CuSO4溶液，发生的电解反应为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，阴极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，阳极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，阳极产生56 mL(标准状况)气体为氧气，物质的量为＝0.002 5 mol。由分析可知，阴极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，A项正确；根据分析，阳极产生56 mL(标准状况)气体时，溶液中生成H＋物质的量为0.002 5 mol×4＝0.01 mol，c(H＋)＝＝0.1 mol·L－1，pH＝－lg 0.1＝1，B项正确；溶液中n(Cu2＋)＝0.1 L×0.05 mol·L－1＝0.005 mol，阴极得电子的物质的量为0.005 mol×2＝0.01 mol，阳极失电子的物质的量为0.002 5 mol×4＝0.01 mol，因此阳极只有Cu2＋放电，可加入0.005 mol的CuO使溶液恢复到电解前的状态，质量为0.005 mol×80 g·mol－1＝0.4 g，C项正确；将电解后的溶液完全恢复到电解前，需要在电解后的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3，通过电解方程式可知，阴极析出Cu、H2，阳极析出O2，则生成0.2 mol Cu，0.1 mol H2，0.15 mol O2，所以根据0.15 mol O2可求得转移的电子数为0.15 mol×4＝0.6 mol，D项错误。 9．用惰性电极电解一定量的CuSO4溶液，实验装置如图甲。电解过程中的实验数据如图乙，横坐标表示电解过程中转移电子的物质的量，纵坐标表示电解过程中产生气体的总体积(标准状况下)。下列说法错误的是(　　) A．a极为电解池的阳极，b极为电解池的阴极 B．曲线0～P段表示O2的体积变化，曲线P～Q段表示H2和O2混合气体的体积变化 C．从0～Q过程中收集到的混合气体的平均摩尔质量为17 g·mol－1 D．电解完成后，要想使电解液恢复原来的浓度和体积，可加入0.2 mol Cu(OH)2 解析　AD　电路中电子流动方向与电流方向相反，由图甲可知，b为阳极，a为阴极，用惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液，首先发生2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，Cu消耗完全后，发生反应2H2O2H2↑＋O2↑。根据电流方向可知a极为电解池的阴极，b极为电解池的阳极，A项错误；从开始到P点收集到0.05 mol氧气，转移电子数为0.05 mol×4＝0.2 mol，P点到Q点收集到0.1 mol氢气和0.05 mol氧气，转移电子数为0.1 mol×2＝0.2 mol，曲线0～P段表示O2的体积变化，曲线P～Q段表示H2和O2混合气体的体积变化，B项正确；从开始到P点收集到的气体是氧气，为0.05 mol，P点到Q点收集到的是氢气和氧气，共(4.48－1.12)L＝3.36 L，为0.15 mol，由于氢气和氧气的物质的量之比为2∶1，则氢气为0.1 mol，氧气为0.05 mol，从开始到Q点时收集到的混合气体为氢气和氧气，两者的物质的量均为0.1 mol，则混合气体的平均摩尔质量为 g·mol－1＝17 g·mol－1，C项正确；由图乙知，整个过程生成了0.1 mol Cu、0.1 mol O2和0.1 mol H2，应加入0.1 mol Cu(OH)2使电解液恢复原状态，D项错误。 10．用如图所示装置处理含NO的酸性工业废水，某电极反应式为2NO＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O，则下列说法错误的是(　　) A．电源正极为B，电解过程中有气体放出 B．电解时H＋从质子交换膜左侧向右侧移动 C．电解过程中，右侧电解液pH保持不变 D．电解池一侧生成5.6 g N2，另一侧溶液质量减少18 g 解析　AC　据电极反应式2NO＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O可知，该反应为还原反应，为阴极反应式，说明与B极相连的电极为阴极；与A极相连的电极为阳极，氢氧根离子在阳极放电生成氧气和氢离子，据电子守恒和原子守恒解答。由分析可知，与B极相连的电极为阴极，电源负极为B，电解过程中有N2放出，A错误；由分析可知，与B极相连的电极反应式为2NO＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O，作电解池的阴极，与A极相连的电极为阳极，溶液中的H2O放电生成O2和H＋，故H＋从质子交换膜左侧向右侧移动，B正确；阳极电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，阴极电极反应式为2NO＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O，转移20 mol电子时，阳极生成20 mol氢离子，而阴极反应24 mol氢离子，氢离子浓度减小，pH增大，C错误；阳极电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，阴极生成5.6 g N2，转移的电子的物质的量为2 mol，阳极有1 mol H2O被电解生成0.5 mol O2和2 mol H＋，生成的H＋移向阴极区，溶液质量减少18 g，D正确。 三、非选择题 11．从NO、SO、H＋、Cu2＋、Ba2＋、Ag＋、Cl－等离子中选出适当的离子组成电解质，采用惰性电极对其溶液进行电解。 (1)两极分别放出H2和O2时，电解质的化学式可能是________________(至少答一种，下同)； (2)若阴极析出金属、阳极放出O2时，电解质的化学式可能是________________； (3)两极分别放出气体，且体积比为1∶1，电解质的化学式可能是________________。 解析　(1)该题找两极分别放出H2和O2的电解质，其阳离子是H＋或比H＋放电能力弱的Ba2＋；阴离子是OH－或比OH－放电能力弱的SO、NO，则分别由阳离子和阴离子组成的可溶性电解质符合题意。(2)阴极上的阳离子应是比H＋放电能力强的Cu2＋、Ag＋，阳极上阴离子应是放电能力弱于OH－的NO、SO，由阳离子和阴离子组成的可溶性电解质，即符合题意。(3)阴极放出的是H2，阳极是Cl－，放电生成Cl2。 答案　(1)H2SO4、HNO3、Ba(NO3)2 (2)Cu(NO3)2、CuSO4、AgNO3　(3)HCl、BaCl2 12．某温度下，取一定质量的硫酸铜溶液，用石墨作电极进行电解，当阳极产生标准状况下气体1.12 L时，CuSO4恰好被完全电解，得到密度为1.2 g·cm－3的溶液200 mL。请回答下列问题： (1)阴极的电极反应式为____________________；总反应的离子方程式为_____________ ___________________________________________________________________________________________________________________________。 (2)电解后所得溶液的pH为________。 (3)若要使电解后所得溶液恢复至电解前的原状态，需要加入何种物质(只要求写出一种)，其化学式为________，加入物质的质量为______g。 解析　由n(O2)＝0.05 mol可知通过的电子n(e－)＝0.2 mol，产生的n(H＋)＝0.2 mol，原CuSO4的物质的量为n(CuSO4)＝0.1 mol，电解消耗的H2O为0.1 mol即1.8 g。(2)c(H＋)＝＝1 mol·L－1，pH＝0。(3)电解产物是0.1 mol Cu和0.05 mol O2，加入0.1 mol(8 g)CuO或0.1 mol(12.4 g)CuCO3均可使溶液恢复到原状态。 答案　(1)Cu2＋＋2e－===Cu　2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋　(2)0　(3)CuO　8(或CuCO3　12.4) 13．某小组同学利用如图装置对电解氯化铜溶液的实验进行了研究。 装置 现象 电解一段时间后，阳极石墨表面产生气体，阴极石墨上附着红色物质，溶液由蓝色变为绿色 (1)甲认为电解过程中阳极产生的________是溶液变绿的原因，写出产生该物质的电极反应式：________。 (2)乙改用如图装置，在相同条件下电解CuCl2溶液，对溶液变色现象继续探究。 装置 现象 电解相同时间后，阳极石墨表面产生气泡，溶液仍为蓝色；阴极石墨上附着红色物质，溶液由蓝色变为绿色 乙通过对现象分析证实了甲的观点不是溶液变绿的主要原因，乙否定甲的依据是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (3)乙继续查阅资料： ⅰ.电解CuCl2溶液时可能产生[CuCl2]－，[CuCl2]－掺杂Cu2＋后呈黄色。 ⅱ.稀释含[CuCl2]－的溶液生成CuCl白色沉淀。 据此乙认为：电解过程中，产生的[CuCl2]－掺杂Cu2＋后呈黄色，与CuCl2蓝色溶液混合呈绿色。 乙继续进行如下实验： a．取电解后绿色溶液2 mL，加20 mL水稀释，静置5分钟后溶液中产生白色沉淀。 b．另取少量氯化铜晶体和铜粉，向其中加2 mL浓盐酸，加热获得含[CuCl2]－的黄色溶液。 c．冷却后向上述溶液…… d．取c中2 mL溶液，加20 mL水稀释，静置5分钟后溶液中产生白色沉淀。 ①a的目的是_______________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②写出b中生成[CuCl2]－的离子方程式：________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③补充c中必要的操作及现象：_____________________________________________。 乙据此得出结论：电解时阴极附近生成[CuCl2]－是导致溶液变绿的原因。 解析　(1)电解过程中阳极发生氧化反应，溶液中的氯离子放电生成氯气：2Cl－－2e－===Cl2↑。(3)①根据信息，取电解后绿色溶液2 mL，加20 mL水稀释，静置5分钟后溶液中产生白色沉淀，说明电解后的绿色溶液中存在[CuCl2]－，故a的目的是证明在上述实验条件下，电解后的绿色溶液中存在[CuCl2]－。③c的步骤就是证明电解时阴极附近生成[CuCl2]－是导致溶液变绿的原因，因此操作及现象为加入CuCl2蓝色溶液，直至溶液颜色与电解后绿色溶液基本相同。 答案　(1)Cl2　2Cl－－2e－===Cl2↑ (2)阳极附近溶液仍为蓝色 (3)①证明在上述实验条件下，电解后的绿色溶液中存在[CuCl2]－　②Cu2＋＋4Cl－＋Cu2[CuCl2]－　③加入CuCl2蓝色溶液，直至溶液颜色与电解后绿色溶液基本相同 学科网（北京）股份有限公司 $