2024-2025學(xué)年新教材高中化學(xué)第四章化學(xué)反應(yīng)與電能第二節(jié)第1課時電解原理課時檢測含解析新人教版選擇性必修1

PAGE10-電解原理(40分鐘70分)一、選擇題(本題包括8小題，每小題5分，共40分)1．如圖中，兩電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為a極：Cu2＋＋2e－=Cu；b極：Fe－2e－=Fe2＋。下列說法不正確的是()A.裝置中電解質(zhì)溶液確定含有Cu2＋B．該裝置確定是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能C．a(chǎn)、b可能是同種電極材料D．a(chǎn)極上確定發(fā)生還原反應(yīng)【解析】選B。該裝置既可構(gòu)成原電池，也可構(gòu)成電解池。當(dāng)構(gòu)成原電池時，a極材料是活動性比鐵差的金屬或石墨，b極為鐵，電解質(zhì)溶液含Cu2＋；當(dāng)構(gòu)成電解池時，a極作陰極，b極作陽極且必需是鐵電極，電解液中含Cu2＋。【補償訓(xùn)練】某小組設(shè)計電解飽和食鹽水的裝置如圖，通電后兩極均有氣泡產(chǎn)生，下列敘述正確的是()A.銅電極旁邊視察到黃綠色氣體B．石墨電極旁邊溶液呈紅色C．溶液中的Na＋向石墨電極移動D．銅電極上發(fā)生還原反應(yīng)【解析】選D。因通電后兩極均有氣泡產(chǎn)生，則金屬銅電極是陰極，該極上的反應(yīng)：2H＋＋2e－=H2↑，得電子發(fā)生還原反應(yīng)，D正確；H2無色，A錯誤；酚酞遇OH－顯紅色，B錯誤；石墨是陽極，陽極反應(yīng)：2Cl－－2e－=Cl2↑，為保持電荷平衡，陽離子移向陰極，即移向銅電極，C錯誤。2．(2024·長春高二檢測)用電解法測定某工業(yè)廢氣中CO的濃度，其工作原理如圖所示。下列說法不正確的是()A.b為直流電源的負極，與之相連的電極是陰極B．陽極的電極反應(yīng)式為CO＋H2O－2e－=CO2＋2H＋C．H＋向陰極移動D．理論上每消耗11.2LO2，轉(zhuǎn)移2mol電子【解析】選D。依據(jù)以上分析，則b為電源的負極，故A正確；陽極CO失電子生成二氧化碳，電極反應(yīng)為CO＋H2O－2e－=CO2＋2H＋，故B正確；陽離子向陰極移動，所以H＋向陰極移動，故C正確；未指明標(biāo)準(zhǔn)狀況，則無法計算，故D錯誤。3．(2024·全國Ⅱ卷)電致變色器件可智能調(diào)控太陽光透過率，從而實現(xiàn)節(jié)能。下圖是某電致變色器件的示意圖。當(dāng)通電時，Ag＋注入到無色WO3薄膜中，生成AgxWO3，器件呈現(xiàn)藍色，對于該變更過程，下列敘述錯誤的是()A.Ag為陽極B．Ag＋由銀電極向變色層遷移C．W元素的化合價上升D．總反應(yīng)為：WO3＋xAg=AgxWO3【解析】選C。由外加電源可知該裝置為電解裝置。由“通電時，Ag＋注入到無色WO3薄膜中，生成AgxWO3”可知，Ag為陽極，Ag＋由銀電極向變色層(陰極)遷移，A、B正確；WO3生成AgxWO3，W的化合價降低x價，C錯誤；陽極電極反應(yīng)式為xAg－xe－=xAg＋，陰極電極反應(yīng)式為WO3＋xe－＋xAg＋=AgxWO3，兩極電極反應(yīng)式相加得總反應(yīng)式為WO3＋xAg=AgxWO34．(2024·唐山高二檢測)某化學(xué)愛好小組的同學(xué)用如圖所示裝置探討電化學(xué)問題。當(dāng)閉合該裝置的電鍵時，視察到電流計的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。下列有關(guān)說法正確的是()A.試驗一段時間后，甲燒杯中溶液的質(zhì)量增大B．甲裝置中Zn作正極，Cu作負極C．當(dāng)甲中產(chǎn)生22.4L氣體時，乙中石墨電極析出固體的質(zhì)量為64gD．將乙中的C電極換成銅電極，則乙裝置可變成電鍍銅裝置【解析】選A。甲中負極鋅被氧化生成鋅離子，正極生成氫氣，燒杯中溶液的質(zhì)量增大，故A正確；鋅比銅活潑，為原電池的負極，銅為正極，故B錯誤；氣體存在的外界條件未知，不能確定物質(zhì)的量和質(zhì)量，故C錯誤；乙中的C電極是陰極，將其換成銅電極，銅極為陰極，該裝置不是電鍍裝置，故D錯誤?！狙a償訓(xùn)練】(雙選)海水中含有豐富的鋰資源，探討人員開發(fā)了一種只能讓鋰離子通過的特殊交換膜，并運用電解實現(xiàn)從海水中提取高濃度的鋰鹽，其工作原理如圖所示。下列說法不正確的是()A.a連接電源的負極B．Li＋的移動方向是從海水進入到鹽酸中C．一段時間后，b電極旁邊溶液的pH降低D．電解過程中還可能獲得有經(jīng)濟價值的副產(chǎn)物氫氣和氯氣【解析】選A、C。a是電解池的陽極，連接電源的正極，選項A錯誤；電解時陽離子向陰極移動，故Li＋的移動方向是從海水進入到鹽酸中，選項B正確；b電極旁邊溶液中的H＋得電子被還原，促進水的電離，陰極區(qū)溶液pH增大，選項C錯誤；整個電解過程中陰極得到氫氣，陽極得到氯氣，選項D正確。5．如圖是電解CuCl2溶液的裝置，其中c、d為石墨電極，則下列有關(guān)推斷正確的是()A.a為負極，b為正極B．a(chǎn)為陽極，b為陰極C．電解過程中，d電極質(zhì)量增加D．電解過程中，氯離子濃度不變【解析】選C。依據(jù)圖示電流方向，先確定a是電源正極，b是電源負極，A、B錯誤；c是電解池的陽極，電極反應(yīng)為2Cl－－2e－=Cl2↑，溶液中氯離子不斷削減，D錯誤；d是電解池的陰極，電極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－=Cu，d電極質(zhì)量不斷增加，C正確。6．用石墨電極電解某酸溶液時，在相同條件下，陰、陽兩極收集到的氣體的體積比是2∶1，則下列結(jié)論正確的是()A．陰極確定是H2，陽極確定是O2B．該酸可能是HClC．電解后溶液的酸性減弱D．陽極的電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑【解析】選A。酸溶液中H＋在陰極得電子，發(fā)生還原反應(yīng)：2H＋＋2e－=H2↑，D錯誤；陰、陽兩極收集到氣體體積比是2∶1，可知另一電極確定是O2，A正確；該酸為含氧酸，不能是氫鹵酸，B錯誤；實質(zhì)是電解水，酸性增加，C錯誤。7．(2024·青島高二檢測)用多孔石墨電極電解法脫硫不僅可以脫除煙氣中的SO2，還可以制得H2SO4，裝置如圖所示。下列有關(guān)說法錯誤的是()A.陽極放電的物質(zhì)是SO2B．陽極電極反應(yīng)式為SO2－2e－＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))=2SO3C．電解過程電解池中SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))數(shù)目削減D．通N2的目的是將電解后的氣體轉(zhuǎn)移出來【解析】選C。由示意圖可知，陽極上SO2發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)生成SO3，電極反應(yīng)式為SO2－2e－＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))=2SO3，則陽極放電的物質(zhì)是SO2，故A正確；由示意圖可知，煙氣中SO3、O2、SO2通過多孔石墨電極，其中SO2在陽極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)生成SO3，電極反應(yīng)式為SO2－2e－＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))=2SO3，故B正確；電解池中總反應(yīng)為O2＋2SO2=2SO3，所以電解過程電解池中SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))數(shù)目不變，故C錯誤；陽極通入性質(zhì)穩(wěn)定的氮氣，能將電解后的混合氣體剛好吹出，使之被水吸取生成H2SO4，達到徹底脫硫的目的，故D正確。8．(2024·山東等級考)接受惰性電極，以去離子水和氧氣為原料通過電解法制備雙氧水的裝置如圖所示。忽視溫度變更的影響，下列說法錯誤的是()A．陽極反應(yīng)為2H2O－4e－=4H＋＋O2↑B．電解一段時間后，陽極室的pH未變C．電解過程中，H＋由a極區(qū)向b極區(qū)遷移D．電解一段時間后，a極生成的O2與b極反應(yīng)的O2等量【解析】選D。a極析出氧氣，氧元素的化合價上升，作電解池的陽極，b極通入氧氣，生成過氧化氫，氧元素的化合價降低，被還原，作電解池的陰極。a極是陽極，屬于放氧生酸性型的電解，所以陽極的反應(yīng)式是2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，故A正確；電解時陽極產(chǎn)生氫離子，氫離子是陽離子，通過質(zhì)子交換膜移向陰極，所以電解一段時間后，陽極室的pH不變，故B正確；電解過程中，陽離子移向陰極，H＋由a極區(qū)向b極區(qū)遷移，C正確；電解時，陽極的反應(yīng)為2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，陰極的反應(yīng)為O2＋2e－＋2H＋=H2O2，總反應(yīng)為O2＋2H2O=2H2O2，要消耗氧氣，即是a極生成的氧氣小于b極消耗的氧氣，故D錯誤。二、非選擇題(本題包括2小題，共30分)9．(15分)從H＋、Cu2＋、Na＋、SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))、Cl－五種離子中選擇并恰當(dāng)?shù)亟M成電解質(zhì)，按下列要求進行電解：(1)以石墨為電極，使電解質(zhì)質(zhì)量削減，水質(zhì)量不變，進行電解，則可接受的電解質(zhì)是______。(2)以石墨為電極，使電解質(zhì)質(zhì)量不變，水質(zhì)量削減，進行電解，則可接受的電解質(zhì)是______。(3)以石墨為陽極，鐵棒為陰極，使電解質(zhì)和水的質(zhì)量都削減，進行電解，則電解質(zhì)是______。(4)以石墨為電極，若陰極析出金屬，陽極放出O2時，電解質(zhì)的化學(xué)式可能是___________________________________________________________________。(5)以石墨為電極，兩極分別放出氣體，且體積比為1∶1時，電解質(zhì)的化學(xué)式可能是___________________________________________________________________。【解析】(1)電解質(zhì)質(zhì)量削減，水質(zhì)量不變，實質(zhì)電解電解質(zhì)，如HCl、CuCl2。(2)電解質(zhì)質(zhì)量不變，水質(zhì)量削減，實質(zhì)電解水，如H2SO4、Na2SO4、NaHSO4。(3)電解質(zhì)和水的質(zhì)量都削減，電解質(zhì)和H2O都參與電解反應(yīng)，如CuSO4、NaCl。(4)若陰極析出金屬，陽極放出O2時，由不活潑金屬陽離子和OH－放電，如CuSO4。(5)兩極分別放出氣體，且體積比為1∶1時，一般生成H2和Cl2，如HCl、NaCl。答案：(1)HCl、CuCl2(2)H2SO4、Na2SO4、NaHSO4(3)CuSO4、NaCl(4)CuSO4(5)HCl、NaCl10．(15分)用石墨作電極電解下列溶液：①稀H2SO4②K2SO4溶液③CuCl2溶液④CuSO4溶液⑤KOH溶液(1)陰、陽極都有氣體產(chǎn)生，且體積比(相同條件下)為2∶1的是______(填序號)，(2)上述(1)中溶液電解時陽極的電極反應(yīng)式都是____________________________，陰極的電極反應(yīng)式都是__________________，總反應(yīng)的化學(xué)方程式都是____________________________。(3)陰、陽極都有氣體產(chǎn)生，其中溶液酸性增加的是________(填序號)，堿性增加的是______(填序號)。(4)一個電極析出金屬，一個電極逸出氣體，且溶液酸性增加的是________(填序號)，總反應(yīng)的化學(xué)方程式是____________________________。【解析】一般先全面分析電解質(zhì)溶液的組成，找全離子并分為陰、陽兩組；然后排出陰、陽離子的放電依次，寫出兩極上的電極反應(yīng)式；再合并兩極電極反應(yīng)式寫出總離子方程式。若參與電極反應(yīng)的H＋(或OH－)由水電離出來，應(yīng)用水分子式表示；若陰極H＋放電，則陰極區(qū)c(OH－)增大；若陽極OH－放電，則陽極區(qū)c(H＋)增大；若陰、陽兩極的H＋、OH－同時放電，相當(dāng)于電解水，電解質(zhì)溶液濃度增大(飽和溶液例外)。答案：(1)①②⑤(2)4OH－－4e－=2H2O＋O2↑4H＋＋4e－=2H2↑2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2H2↑＋O2↑(3)①⑤(4)④2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2Cu＋2H2SO4＋O2↑(20分鐘30分)一、選擇題(本題包括2小題，每小題5分，共10分)1．(2024·全國Ⅰ卷)科學(xué)家近年獨創(chuàng)了一種新型Zn－CO2水介質(zhì)電池。電池示意圖如圖，電極為金屬鋅和選擇性催化材料。放電時，溫室氣體CO2被轉(zhuǎn)化為儲氫物質(zhì)甲酸等，為解決環(huán)境和能源問題供應(yīng)了一種新途徑。下列說法錯誤的是()A.放電時，負極反應(yīng)為Zn－2e－＋4OH－=Zn(OH)eq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))B．放電時，1molCO2轉(zhuǎn)化為HCOOH，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2molC．充電時，電池總反應(yīng)為2Zn(OH)eq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))=2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2OD．充電時，正極溶液中OH－濃度上升【解析】選D。放電時，負極上Zn發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Zn－2e－＋4OH－=Zn(OH)eq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))，故A正確；放電時，CO2轉(zhuǎn)化為HCOOH，C元素化合價降低2，則1molCO2轉(zhuǎn)化為HCOOH時，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2mol，故B正確；充電時，陽極上H2O轉(zhuǎn)化為O2，負極上Zn(OH)eq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))轉(zhuǎn)化為Zn，電池總反應(yīng)為2Zn(OH)eq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))=2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2O，故C正確；充電時，正極即為陽極，電極反應(yīng)式為2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，溶液中H＋濃度增大，溶液中c(H＋)·c(OH－)＝KW，溫度不變時，KW不變，因此溶液中OH－濃度降低，故D錯誤。2．(雙選)我國成功研制出高效電催化固氮催化劑Mo2N，如圖所示，在0.1mol·L－1鹽酸溶液中，在確定電壓下具有較高的產(chǎn)氨速率和穩(wěn)定的電流效率。下列推斷錯誤的是()A.石墨電極為陽極B．P為陰離子交換膜C．Mo2N/GCE電極區(qū)反應(yīng)式為N2＋6H＋＋6e－=2NH3D．為提高溶液的導(dǎo)電性，可在石墨電極區(qū)加入適量的鹽酸【解析】選B、D。由裝置圖可以看出，在Mo2N/GCE電極區(qū)生成氨氣，Mo2N/GCE電極區(qū)N2得到電子，是陰極，所以石墨極為陽極，故A正確；電解池工作時，陽極上水電離的氫氧根離子放電生成氧氣和H＋，H＋從陽極區(qū)向陰極區(qū)轉(zhuǎn)移，故P為陽離子交換膜，B錯誤；Mo2N/GCE電極為陰極，電極反應(yīng)式為N2＋6H＋＋6e－=2NH3，故C正確；石墨電極的電極反應(yīng)式為2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，若加入鹽酸，則變?yōu)槁入x子放電產(chǎn)生氯氣使溶液中的離子濃度慢慢減小，溶液的導(dǎo)電實力減弱，可加入適量的硫酸增加溶液的導(dǎo)電性，故D錯誤。二、非選擇題(本題包括1小題，共20分)3．甲、乙兩池電極材料都是鐵棒與碳棒，請回答下列問題：(1)若兩池中均為CuSO4溶液，反應(yīng)一段時間后：①有紅色物質(zhì)析出的是甲池中的________棒，乙池中的________棒。②乙池中陽極的電極反應(yīng)式是_______________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)若兩池中均為飽和NaCl溶液：①寫出乙池中總反應(yīng)的離子方程式：_______________________________________________________________________________________________________________________________________。②甲池中碳棒電極上電極反應(yīng)式是_______________________________________________________________________________________________________________________________________，乙池中碳棒電極上電極反應(yīng)屬于______________(填“氧化反應(yīng)”或“還原反應(yīng)”)。【解析】甲為原電池，乙為電解池。(1)若兩池中均為CuSO4溶液，則有甲eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(負極（Fe）：Fe－2e－=Fe2＋,正極（C）：Cu2＋＋2e－=Cu))乙eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(陽極（C）：4OH－－4e－=O2↑＋2H2O,陰極（Fe）：Cu2＋＋2e－=Cu))(2)若均為NaCl溶液，則有甲eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(負極（Fe）：Fe－2e－=Fe2＋,正極（C）：O2＋2