4.2 第1课时 电解原理(Word课后习题)-【满分思维】2026-2027学年高中化学选择性必修第一册学生用书（人教版）

第二节　电解池 第1课时　电解原理 ◆ 学习任务一　电解原理 1.如图所示装置中属于电解池的是 (　) A.③④⑥⑦⑧ B.③④⑤⑥ C.③⑥ D.③⑥⑧ 2.[2025·湖南郴州高二期末] 用石墨作电极,电解Na2SO4溶液的装置如图所示,通电后在石墨电极A和B附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列叙述正确的是 (　) A.A电极反应式为2H2O-4e-4H++O2↑ B.逸出气体的质量比,A极∶B极=1∶8 C.A电极附近溶液呈红色,B电极附近溶液呈蓝色 D.电解一段时间后,若B电极产生22.4 L气体,则转移4 mol电子 3.用石墨电极完成如图所示电解实验,下列对实验现象的描述或解释不合理的是 (　) A.a处试纸变蓝 B.b处一定变红 C.c处:Fe-2e-Fe2+ D.d处:2H2O+2e-H2↑+2OH- 4.[2026·河北唐山一中高二月考] 如图所示的两个电解槽中,A、B、C、D均为石墨电极。如果电解过程中共有0.02 mol电子通过,下列叙述正确的是(　) A.甲电解槽中A极最多可析出0.64 g铜 B.甲电解槽中B极的电极反应式为2H2O-4e-O2↑+4H+ C.乙电解槽中滴入酚酞溶液,D极附近溶液变红 D.乙电解槽中C极的电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH- ◆ 学习任务二　电解规律 5.常温下用石墨作电极,电解100 mL 0.1 mol·L-1的Cu(NO3)2和0.1 mol·L-1的AgNO3组成的混合溶液,当某一电极上生成的气体在标准状况下的体积为1.12 L时,假设溶液体积不变,下列说法正确的是 (　) A.阴极质量增加1.4 g B.所得溶液pH<1 C.阴极质量增加2.8 g D.所得溶液pH>1 6.用惰性电极电解下列各组中的三种溶液,电解过程中,溶液的pH变化依次为降低、不变、升高的是 (　) A.HCl溶液、HNO3溶液、K2SO4溶液 B.AgNO3溶液、CuCl2溶液、Cu(NO3)2溶液 C.CaCl2溶液、KOH溶液、NaNO3溶液 D.CuSO4溶液、Na2SO4溶液、KCl溶液 7.从N、S、Cl-、Cu2+、Ba2+、Ag+、H+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)若两极分别放出H2和O2,电解质可能为　 。(填化学式,下同)  (2)若阴极析出金属,阳极放出O2,电解质可能为　 。  (3)若两极分别放出气体,且体积比为1∶1,电解质可能为　 。  (4)若既无O2也无H2放出,则电解质可能为　　　　　　　　　　　　　。  8.将NaCl溶液和CuSO4溶液等体积混合后用石墨电极进行电解,电解过程中,溶液pH随时间t变化的曲线如图所示,则下列说法正确的是 (　) A.整个过程中,电极反应2Cl--2e-Cl2↑与2H2O+2e-H2↑+2OH-不可能同时发生 B.电解至C点时,加入适量CuCl2固体即可使电解质溶液恢复至电解前 C.AB段表示电解过程中,由于H+被还原而导致溶液pH增大 D.原混合溶液中NaCl和CuSO4的物质的量浓度之比恰好为2∶1 9.某学习小组用如图所示装置进行相关电解实验,下列说法正确的是 (　) A.该装置中电子移动方向:“负极”→石墨1→X溶液→石墨2→“正极” B.若X是Na2SO4,电解一段时间后,向U形管两端滴入酚酞,只有石墨1电极附近的溶液呈红色 C.若X是AgNO3,电解一段时间后,电解液的氧化性减弱 D.若X是NaOH,石墨2的电极反应式为2H2O-4e-4H++O2↑ 10.A、B、C为三种强电解质,它们在水中电离出的离子如下表所示: 阳离子 Na+、K+、Cu2+ 阴离子 S、OH- 图Ⅰ所示装置中,甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的A溶液、足量的B溶液、足量的C溶液,电极均为石墨。 　 接通电源,经过一段时间后,测得乙中c电极质量增加。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系如图Ⅱ所示。据此回答下列问题: (1)M为电源的　　　　(填“正”或“负”)极,电极b上发生的电极反应为　 。  (2)写出乙烧杯中的反应方程式: 　 。  (3)如果电解过程中B溶液中的金属离子全部析出,此时电解能否继续进行,为什么? 　 。  (4)若经过这一段时间后,要使丙恢复到原来的状态,需要进行的操作是　 。  学科网（北京）股份有限公司 $ 第二节　电解池 第1课时　电解原理 1.C　[解析] 根据电解池的构成条件逐个判断。①②⑤无外接直流电源,不能构成电解池;④无电解质溶液或熔融电解质;⑦中蔗糖属于非电解质,不能构成电解池;⑧没有形成闭合回路,不能构成电解池。 2.B　[解析] A为阴极,电极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-,B为阳极,电极反应为2H2O-4e-O2↑+4H+,电极A附近溶液变蓝,电极B附近溶液变红。由分析可知,A为阴极,电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-,A错误;A、B两电极生成的气体物质的量之比n(H2)∶n(O2)=2∶1,则质量比为4∶32=1∶8,B正确;A电极附近溶液呈蓝色,B电极附近溶液呈红色,C错误;题目没说明是标准状况,无法计算22.4 L气体物质的量,若为标准状况,生成1 mol O2,转移4 mol电子,D错误。 3.B　[解析] a极为阴极,水放电生成氢气和氢氧根离子,b为阳极,氯离子放电生成氯气;a处生成氢氧根离子,溶液显碱性,使pH试纸变蓝,A正确;b处生成氯气,氯气和水反应生成次氯酸,次氯酸具有漂白性,能使试纸褪色,B错误;c为电解池阳极,铁为活泼电极,发生氧化反应生成亚铁离子:Fe-2e-Fe2+,C正确;d为阴极,水放电生成氢气和氢氧根离子:2H2O+2e-H2↑+2OH-,D正确。 4.C　[解析] 甲槽中A电极连接直流电源的正极,A电极为甲电解槽的阳极,溶液中的H2O失去电子变为O2逸出,不能产生Cu,A错误;甲槽中B电极为阴极,发生还原反应,Cu2+得到电子变为Cu单质,电极反应式为Cu2++2e-Cu,B错误;乙电解槽中D电极连接电源负极,D电极为阴极,发生还原反应,电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-,有OH-生成,导致D电极附近溶液c(OH-)增大,溶液碱性增强,故滴入酚酞溶液后,D电极附近溶液变红,C正确;乙电解槽中C电极为阳极,发生氧化反应:2Cl--2e-Cl2↑,D错误。 5.B　[解析] 阴极可以放电的依次为0.01 mol Ag+、0.01 mol Cu2+和H2O,阳极可以放电的只有水。当阴极生成标准状况下1.12 L H2时,Ag+、Cu2+已全部析出,电路中通过电子:n(e-)=0.05 mol×2+0.01 mol+0.01 mol×2=0.13 mol,阴极增加质量为0.01 mol×108 g·mol-1+0.01 mol×64 g·mol-1=1.72 g;因为当Ag+、Cu2+全部析出以后,相当于电解水,n(H+)不再增加,所以生成的H+的物质的量浓度应根据反应掉0.01 mol Ag+和0.01 mol Cu2+时转移的电子的物质的量来计算,则溶液中生成c(H+)=0.3 mol·L-1,pH<1。当阳极生成1.12 L O2时,电路中通过电子:n(e-)=0.05 mol×4=0.2 mol,此时Ag+、Cu2+已全部析出,阴极质量增加1.72 g,c(H+)为0.3 mol·L-1,pH<1。 6.D　[解析] 电解HCl溶液生成氯气和氢气,电解HNO3溶液生成氢气和氧气,电解K2SO4溶液生成氢气和氧气,电解过程中三种溶液的pH变化依次为升高、降低、不变,故A错误。电解AgNO3溶液生成硝酸、银和氧气,溶液的pH降低;氯化铜溶液呈酸性,电解CuCl2溶液生成铜和氯气,电解后溶液浓度减小,铜离子水解平衡逆移,溶液的pH增大;电解Cu(NO3)2溶液生成铜、硝酸和氧气,溶液的pH降低,故B错误。电解CaCl2溶液生成氢氧化钙、氯气和氢气,电解KOH溶液生成氢气和氧气,电解NaNO3溶液生成氢气和氧气,电解过程中三种溶液的pH变化依次为升高、升高、不变,故C错误。电解CuSO4溶液生成铜、氧气和硫酸,电解Na2SO4溶液生成氢气和氧气,电解KCl溶液生成氢气、氯气和氢氧化钾,电解过程中三种溶液的pH变化依次为降低、不变、升高,故D正确。 7.(1)Ba(NO3)2、H2SO4、HNO3　 (2)AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4 (3)HCl、BaCl2　(4)CuCl2 [解析] 阴极上阳离子放电顺序为Ag+>Cu2+>H+>Ba2+,阳极上阴离子放电顺序为Cl->OH-(水)>含氧酸根离子。(1)当阴极放出H2、阳极放出O2时,阴极为H+或水放电,阳极为水放电,则溶液中的阴离子为硫酸根离子或硝酸根离子,阳离子是H+或Ba2+,BaSO4为沉淀,所以电解质是Ba(NO3)2、H2SO4、HNO3。(2)当阴极析出金属时,阴极为Cu2+或Ag+放电,阳极放出O2,阳极为水放电,则溶液中的阴离子为硫酸根离子或硝酸根离子,电解质是AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4。(3)若两极分别放出气体,且体积比为1∶1,则阴极放出H2,阳极放出Cl2,阴极为H+或水放电,溶液中的阳离子为H+或Ba2+,阳极为Cl-放电,溶液中的阴离子为Cl-,所以电解质为HCl、BaCl2。(4)电解过程中既无O2也无H2放出,则阴极上析出金属,阴极为Cu2+或Ag+放电,阳极上产生氯气,阳极为Cl-放电,AgCl为沉淀,则电解质应为CuCl2。 8.A　[解析] 用石墨电极电解等体积的NaCl和CuSO4混合溶液,阴极离子放电顺序是Cu2+>H+(水),阳极上离子放电顺序是Cl->OH-(水),由电解过程中,溶液pH随时间t变化的曲线图可知,电解过程中分三段:第一阶段是Cl-和Cu2+参与反应,Cu2+浓度减小,水解平衡逆移,酸性减弱;第二阶段是水和Cu2+参与反应,反应生成酸;第三阶段实质是电解水,硫酸浓度增大。根据图像所示,AB段溶液pH增大,相当于电解CuCl2溶液;BC段溶液pH降低,是Cl-反应完全后,相当于电解硫酸铜溶液,CD段相当于电解水。根据分析,Cl-反应完,Cu2+还有剩余,所以整个过程中两电极反应:2Cl--2e-Cl2↑、2H2O+2e-H2↑+2OH-不可能同时出现,A正确;根据以上分析,电解至C点时,在电解液中应加入CuCl2固体和CuO固体才可使电解液恢复,B错误;Cu2+水解使溶液显酸性,随着电解的进行,AB段Cu2+的浓度降低,水解得到H+浓度减小,酸性减弱,pH增大,C错误;因为第二阶段阳极上H2O失电子的同时,阴极上仍然为Cu2+得电子,所以原混合溶液中NaCl和CuSO4的浓度之比不是2∶1,D错误。 9.B　[解析] 电子不能经过电解质溶液或熔融的电解质,故该装置中电子移动方向:“负极”→阴极即石墨1,再由阳极即石墨2→“正极”,A错误;若X是Na2SO4,则阴极即石墨1上电极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-,阳极即石墨2上电极反应为2H2O-4e-O2↑+4H+,故电解一段时间后,向U形管两端滴入酚酞,只有石墨1电极附近的溶液呈红色,B正确;若X是AgNO3,则阴极即石墨1上电极反应为Ag++e-Ag,阳极即石墨2上电极反应为2H2O-4e-O2↑+4H+,电解一段时间后,电解液由AgNO3溶液变为HNO3和AgNO3的混合液,由于HNO3的氧化性强于AgNO3,即电解液的氧化性增强,C错误;若X是NaOH,石墨2即阳极发生氧化反应,该电极反应式为4OH--4e-2H2O+O2↑,D错误。 10.(1)负　4OH--4e-2H2O+O2↑ (2)2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4 (3)能,因为硫酸铜溶液已转变为硫酸溶液,反应变为电解水的反应 (4)向丙烧杯中加入一定量水 [解析] (1)乙中c电极质量增加,则c处发生的电极反应为Cu2++2e-Cu,即c电极为阴极,由此可推出b为阳极,a为阴极,M为负极,N为正极。为形成溶液,Cu2+只能和S结合,可以确定B为硫酸铜;由常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系图,可以确定A为KOH或NaOH,C为Na2SO4或K2SO4。甲中为KOH或NaOH溶液,相当于电解H2O,阳极b处为阴离子OH-放电,即4OH--4e-2H2O+O2↑。(2)乙烧杯中是电解CuSO4溶液,反应方程式为2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4。(3)乙中铜全部析出后,电解质变为H2SO4,所以电解反应仍能继续进行。(4)丙中相当于电解水,要使丙恢复到原来的状态,应加入一定量水。 学科网（北京）股份有限公司 $