跟踪检测（三十六）化学能与电能（3）——电解原理及应用（过基础）1．用铂电极(惰性)电解下列溶液时，阴极和阳极上的主要产物分别是H2和O2的是(　　)A．稀NaOH溶液B．HCl溶液C．酸性MgCl2溶液D．酸性AgNO3溶液解析：选A　阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阴极和阳极上的主要产物分别是H2和O2，故A正确；阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极：2H＋＋2e－===H2↑，阴极和阳极上的主要产物分别是H2和Cl2，故B、C错误；阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，阴极：Ag＋＋e－===Ag，阴极和阳极上的主要产物分别是Ag和O2，故D错误。2．用惰性电极电解如下物质可制得对应金属的是(　　)A．电解熔融AlCl3获取金属铝B．电解MgCl2溶液获取金属镁C．电解CuCl2溶液获取金属铜D．电解饱和食盐水来获取金属钠解析：选C　电解熔融的Al2O3才能够制备金属铝，A错误；电解熔融的MgCl2获取金属镁，B错误；电解CuCl2溶液，阴极得到铜，C正确；电解熔融的NaCl才能制备钠，而电解饱和食盐水得到NaOH溶液，D错误。3.某同学设计如图所示装置，探究氯碱工业原理，下列说法正确的是(　　)A．石墨电极与直流电源负极相连B．用湿润KI淀粉试纸在铜电极附近检验气体，试纸变蓝色C．氢氧化钠在石墨电极附近产生，Na＋向石墨电极迁移D．铜电极的反应式为2H＋＋2e－===H2↑解析：选D　设计本装置的目的是探究氯碱工业原理，也就是电解NaCl溶液，故Cu电极只能作阴极，连接电源的负极，A不正确；Cu电极周围得到的产物是H2，无法使湿润KI淀粉试纸变蓝色，B不正确；NaOH是Cu电极周围产物，Na＋向Cu电极迁移，C不正确；Cu电极发生的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，D正确。 4.用如图所示装置(X、Y是直流电源的两极)分别进行下列各组实验，则下表中各项所列对应关系均正确的一组是(　　)选项X极实验前U形管中液体通电后现象及结论A正极Na2SO4溶液U形管两端滴入酚酞后，a管中呈红色B正极AgNO3溶液b管中电极反应式是4OH－－4e－===O2↑＋2H2OC负极CuCl2溶液b管中有气体逸出D负极NaOH溶液溶液pH降低解析：选C　电解Na2SO4溶液时，阳极上是OH－发生失电子的氧化反应，即a管中OH－放电，酸性增强，酸遇酚酞不变色，即a管中呈无色，A错误；电解AgNO3溶液时，阴极上是Ag＋发生得电子的还原反应，即b管中电极反应是析出金属Ag的反应，B错误；电解CuCl2溶液时，阳极上是Cl－发生失电子的氧化反应，即b管中Cl－放电，产生Cl2，C正确；电解NaOH溶液时，阴极上是H＋放电，阳极上是OH－放电，实际上电解的是水，导致NaOH溶液的浓度增大，碱性增强，pH升高，D错误。5．用电解法制取KIO3的方法是以石墨和铁为电极电解KI溶液，电解反应方程式为KI＋3H2OKIO3＋3H2↑。下列说法中正确的是(　　)A．电解时石墨作阴极B．电解时阳极上产生H2C．电解过程中阴极溶液pH升高D．阴极电极反应式：I－－6e－＋3H2O===IO＋6H＋解析：选C　电解时，铁作阴极，石墨作阳极，若铁作阳极，则铁放电，A错误；阳极发生氧化反应，I－失电子被氧化，电极反应为I－－6e－＋3H2O===IO＋6H＋，B、D两项错误；阴极水放电，2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，溶液的pH升高，C项正确。6．某同学将电解池工作时电子、离子流动方向及电极种类等信息表示在下图中，下列有关分析完全正确的是(　　)选项ABCDa电极阳极阴极阳极阴极d电极正极正极负极负极 Q离子阳离子阳离子阴离子阴离子解析：选B　电子从电源的负极流出，故a是阴极，d是正极，溶液中阳离子Q移向阴极a。7．NaBH4燃料电池具有电压高、能量密度大等优点。以该燃料电池为电源电解精炼铜的装置如图所示。下列说法不正确的是(　　)A．离子交换膜应为阳离子交换膜，Na＋由左极室向右极室迁移B．该燃料电池的负极反应式为BH＋8OH－－8e－===BO＋6H2OC．电解池中的电解质溶液可以选择CuSO4溶液D．每消耗2.24LO2(标准状况)时，A电极的质量减轻12.8g解析：选D　通入O2发生反应O2＋4e－＋2H2O===4OH－，通入O2的一极为正极。Na＋通过交换膜进入右边得到浓NaOH溶液，故离子交换膜允许Na＋通过，是阳离子交换膜，选项A正确；根据图示，负极BH转化为BO，反应式为BH＋8OH－－8e－===BO＋6H2O，选项B正确；该电解池用于电解精炼铜，电解质溶液可以选择CuSO4溶液，选项C正确；A极连接原电池的正极，作阳极，每消耗2.24LO2(标准状况)时，转移电子0.4mol，但阳极上(A极)为粗铜，不只有Cu参与放电，还有比Cu活泼的金属放电，故减少质量不一定为12.8g，选项D不正确。8.现用Pt电极电解1L浓度均为0.1mol·L－1的HCl、CuSO4的混合溶液，装置如图，下列说法正确的是(　　)A．电解开始时阴极有H2放出B．电解开始时阳极上发生：Cu2＋＋2e－===CuC．当电路中通过电子的量超过0.1mol时，此时阴极放电的离子发生了变化D．整个电解过程中，SO不参与电极反应解析：选D　依据放电顺序阴极先放电的是Cu2＋，故阴极开始析出的是Cu，阳极先放电的是Cl－，故阳极开始产生的是Cl2，故A、B错误；由阴极反应Cu2＋＋2e－===Cu，n(Cu2＋)＝0.1mol，当电路中通过电子的量达到0.2mol时，此时Cu2＋消耗完毕，阴极放电离子变为H＋，故C错误；阳极先是Cl－放电，当Cl－消耗完毕，此时H2O电离产生的OH－开始在阳极放电，SO不参与电极反应，故D正确。9.取一张用饱和NaCl溶液浸湿的pH试纸，两根铅笔芯作电极，接通直流电源，一段时间后，发现a 电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圆为白色，外圆呈浅红色。下列说法错误的是(　　)A．b电极是阴极B．a电极与电源的正极相连接C．电解过程中，水是氧化剂D．b电极附近溶液的pH变小解析：选D　a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圆为白色，外圆呈浅红色，说明a极附近产生了Cl2，所以a极与电源的正极相连，即a为阳极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，b为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，所以水作氧化剂，b极附近溶液的pH增大。10.如图所示，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U形管中。下列分析正确的是(　　)A．K1闭合，铁棒上发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑B．K1闭合，石墨棒周围溶液pH逐渐降低C．K2闭合，铁棒不会被腐蚀，属于外加电流的阴极保护法D．K2闭合，电路中通过0.4NA个电子时，两极共产生4.48L气体解析：选C　K1闭合构成原电池，铁棒是负极，失去电子，铁棒上发生的反应为Fe－2e－===Fe2＋，A项错误；K1闭合，构成原电池，石墨棒是正极，正极发生的反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，石墨棒周围溶液pH逐渐增大，B项错误；K2闭合，构成电解池，铁棒作阴极，铁棒不会被腐蚀，属于外加电流的阴极保护法，C项正确；K2闭合，构成电解池，电解NaCl溶液，两极分别生成H2、Cl2，电路中通过0.4NA个电子时，两极共产生8.96L(标准状况)气体，D项错误。11．(北京高考)用石墨电极完成下列电解实验。实验一实验二装置现象a、d处试纸变蓝；b处变红，局部褪色；c处无明显变化两个石墨电极附近有气泡产生；n处有气泡产生……下列对实验现象的解释或推测不合理的是(　　)A．a、d处：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－B．b处：2Cl－－2e－===Cl2↑C．c处发生了反应：Fe－2e－===Fe2＋D．根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜 解析：选B　根据a、d处试纸变蓝，可判断a、d两点都为电解池的阴极，发生的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A选项正确；b处变红，局部褪色，说明b为电解池的阳极，2Cl－－2e－===Cl2↑，氯气溶于水生成盐酸和次氯酸：Cl2＋H2O===HCl＋HClO，HCl溶液显酸性，HClO具有漂白性，B选项不正确；c处为阳极，铁失去电子生成亚铁离子，发生的电极反应为Fe－2e－===Fe2＋，C选项正确；实验一中ac形成电解池，db形成电解池，所以实验二中也形成电解池，铜珠的左端为电解池的阳极，铜失电子生成铜离子，m、n是铜珠的右端，为电解池的阴极，开始时产生气体，后来铜离子移到m处，m处铜离子得到电子生成单质铜，故D选项正确。12．(2021·上饶一模)现代工业生产中常用电解氯化亚铁的方法制得氯化铁溶液以吸收有毒的H2S气体。工艺原理如图所示。下列说法中不正确的是(　　)A．H＋从电解池左槽迁移到右槽B．左槽中发生的反应为2Cl－－2e－===Cl2↑C．右槽的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑D．FeCl3溶液可以循环利用解析：选B　由图可知，右槽产生H2，则右侧惰性电极为阴极，阳离子向阴极移动，则H＋从电解池左槽迁移到右槽，A正确；左槽惰性电极为阳极，由于还原性：Fe2＋>Cl－，则电极反应式为2Fe2＋－2e－===2Fe3＋，B错误；右槽惰性电极为阴极，电极产物为H2，则电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，C正确；由图可知，左槽电解产生的FeCl3参与反应吸收H2S，同时被还原为FeCl2，再通入左槽重新电解生成FeCl3，故FeCl3溶液可以循环利用，D正确。B项符合题意。13.电解原理在化学工业中有广泛的应用。如图所示为一电解池装置，U形管内装有电解液c，A、B是两块电极板，通过导线与直流电源相连。(1)若A、B都是惰性电极，电解质溶液c是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在U形管两边各滴入几滴酚酞试剂，试判断：①a电极是_______极(填“正”或“负”)，B电极是________极(填“阴”或“阳”)；②A电极上的电极反应式为________________________，B电极上的电极反应式为________________________________________________________________________；③检验A电极上产物的方法是____________________________________________________________________________________________________________________。(2)若图示装置为用惰性电极电解CuSO4溶液的装置，其中阴极上析出Cu的质量为3.2g ，则阳极上产生的气体在标准状况下的体积为________；常温下，若将电解后的溶液稀释至1L，则溶液的pH约为________。解析：(1)根据电流的方向可知，a电极为电源的正极，b电极为电源的负极。A电极为阳极，发生氧化反应2Cl－－2e－===Cl2↑，B电极为阴极，发生还原反应2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。氯气可用湿润的淀粉碘化钾试纸检验。(2)用惰性电极电解CuSO4溶液时，阳极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，阴极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，根据电子守恒可知，n(O2)＝n(Cu)＝×＝0.025mol，即标准状况下V(O2)＝0.025mol×22.4L·mol－1＝0.56L；根据反应2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4可知，电解后溶液中n(H＋)＝4n(O2)＝0.1mol，所以c(H＋)＝0.1mol·L－1，pH＝1。答案：(1)①正　阴　②2Cl－－2e－===Cl2↑　2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－　③把湿润的淀粉碘化钾试纸放在A电极附近，试纸变蓝，则证明A电极上的产物为氯气　(2)0.56L　114.已知铅蓄电池的工作原理为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O，现用如图装置进行电解(电解质溶液足量)，测得当铅蓄电池中转移0.4mol电子时铁电极的质量减少11.2g。请回答下列问题。(1)A是铅蓄电池的________极，Cu电极是________极。(2)Ag电极的电极反应式是__________________________________，该电极的电极产物共________g。(3)Cu电极的电极反应式是________________________，CuSO4溶液的浓度________(填“减小”“增大”或“不变”)。(4)如图表示电解进行过程中某个量(纵坐标x)随时间的变化曲线，则x表示________。a．各U形管中产生的气体的体积b．各U形管中阳极质量的减少量c．各U形管中阴极质量的增加量解析：(1)当铅蓄电池中转移0.4mol电子时铁电极的质量减小11.2g，说明铁作阳极，银作阴极，阴极连接原电池负极，所以A是负极，B是正极，Cu是阳极，Zn是阴极。(2)银作阴极，电解稀硫酸时，阴极上H＋放电生成H2，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，生成氢气的质量＝mol×2g·mol－1＝0.4g。(3)Cu电极的电极反应式是Cu－2e－===Cu2＋，Zn电极上的反应式是Cu2＋＋2e－===Cu，Cu电极溶解的铜和Zn电极析出的铜相等，CuSO4溶液的浓度不变。(4)a.右边U形管不析出气体，左边U形管析出气体，故错误；b.当转移相等电子时，溶解金属的物质的量相等，铜的摩尔质量大于铁，所以右边U形管阳极减少的质量大于左边U形管阳极减少的质量，故正确；c.当转移相等电子时，析出物质的物质的量相等，但左边U形管析出氢气，阴极质量不变，故错误。 答案：(1)负　阳　(2)2H＋＋2e－===H2↑　0.4(3)Cu－2e－===Cu2＋　不变　(4)b15.从表的阴、阳离子中选出适当的离子组成三种电解质(每种离子只能选用一次)，用惰性电极对每种电解质溶液进行电解。回答下列问题：阳离子H＋、Na＋、Ag＋阴离子Cl－、SO、NO(1)若阴极放出氢气，阳极放出氧气，且电解后溶液的pH变小，则所选用的电解质的化学式是________________，阴极的电极反应式为________________。(2)若阴极析出金属，阳极放出氧气，则所选用的电解质的化学式是________________，阳极的电极反应式为__________________________________________________________________________________________________________。(3)用如图所示装置电解第三种电解质M的饱和溶液，写出该电解池中发生反应的总化学方程式：_______________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)由于AgCl难溶于水、Ag2SO4微溶于水，Ag＋只能与NO形成电解质溶液。阳离子放电顺序为Ag＋>H＋>Na＋，阴离子放电顺序为Cl－>OH－>含氧酸根。若阴极放出H2，阳极放出O2，本质上电解水，电解质溶液不可能为AgNO3溶液或含有Cl－的溶液，由于每种离子只能选用一次，电解质溶液可能为H2SO4、Na2SO4；而电解后溶液的pH变小的电解质的化学式为H2SO4；阴极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑。(2)若阴极析出金属，阳极放出O2，所选电解质为不活泼金属的含氧酸盐，则所选电解质的化学式为AgNO3。阳极为H2O放电，阳极电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。(3)由于每种离子只能选用一次，则第三种电解质溶液为NaCl溶液，在电解池中Fe为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；石墨为阳极，阳极电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，电解反应为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，阳极生成的Cl2与阴极生成的NaOH发生反应Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，将两反应相加得电解池中发生反应的总化学方程式为NaCl＋H2ONaClO＋H2↑。答案：(1)H2SO4　2H＋＋2e－===H2↑(2)AgNO3　2H2O－4e－===O2↑＋4H＋(3)NaCl＋H2ONaClO＋H2↑16．如图所示，E为蘸有Na2SO4溶液的滤纸，并滴上几滴酚酞。A、B分别为Pt 片，压在滤纸两端，R、S为电源的电极。M、N是多微孔的Ni电极，在碱溶液中可以视为惰性电极。G为电流计，K为开关。C、D和电解池中都充满浓KOH溶液。若在滤纸中央点上一滴紫色的KMnO4溶液，K断开，接通电源一段时间后，C、D中有气体产生。(1)外电源的R极为________极。(2)A极附近的现象是______________，B极的电极反应式为____________________。(3)滤纸上的紫色点向________(填“A”或“B”)极移动。(4)当C、D里的气体产生到一定量时，切断外电源并接通开关K，经过一段时间，C、D中气体逐渐减少，主要因为________________________________________；C极的电极反应式为________________________________________________________________________。解析：(1)电解KOH溶液，阴极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阳极的电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，通过相同的电量，阴极上产生气体的体积是阳极上产生气体体积的2倍，通过题图可知M为阴极，N为阳极，根据电解原理，R为负极，S为正极。(2)A接电源的负极，B接电源的正极，A为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，因此A极附近的现象是变红，B极的电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O。(3)根据电解原理，阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动，因此MnO移向B极，即滤纸上的紫色点向B极移动。(4)切断电源后，H2、O2与KOH溶液构成氢氧燃料电池，C为负极，电极反应式为H2＋2OH－－2e－===2H2O。答案：(1)负　(2)变红　4OH－－4e－===O2↑＋2H2O(3)B　(4)H2、O2与KOH溶液构成氢氧燃料电池　H2＋2OH－－2e－===2H2O