电解池及电解的应用 单元测试
一、选择题
1．下列电池工作时，不是将化学能转化为电能的是 (
)
解析：要注意将化学能转化为电能的装置是原电池，容易将太阳能电池误认为是原电池。氢氧燃料电池、锂离子电池、锌锰干电池均是将化学能转化为电能，而硅太阳能电池是将太阳能直接转化为电能。
答案：B
2．(2016届贵州省贵阳市普通高中高三8月摸底)下列图示中关于铜电极的连接或描述错误的是 (
)
解析：考查了原电池和电解池的相关知识。A．该原电池中，较活泼的金属锌作负极，较不活泼的金属铜作正极，A正确；B．电解精炼铜时，粗铜作阳极，阳极上铜失电子发生氧化反应，纯铜作阴极，阴极上铜离子得电子发生还原反应，B正确；C．电镀时，镀层铜作阳极，镀件作阴极，电解过程中，铜单质在阴极析出，C错误；D．电解氯化铜溶液时，惰性电极作阳极，则阳极上氯离子放电生成氯气，无论阴极是否活泼，阴极上都是铜离子得电子生成铜，D正确。
答案：C
3．(2015广西玉林博白县高三调研)埋在地下的铸铁输油管道，在下列各种情况下，被腐
蚀速率最慢的是 ( )
A．在潮湿疏松的碱性土壤中
B．在含铁元素较多的酸性土壤中
C．在干燥致密不透气的土壤中
D．在含碳粒较多，潮湿透气的中性土壤中
解析：考查金属的腐蚀与防护。A．潮湿疏松的土壤中，铁容易和氧气、水接触，腐蚀较快，A项错误；B．酸性条件下腐蚀较快，B项错误；C．干燥致密不透气的土壤，水、氧气较少，腐蚀最慢，C项正确；D．在含碳较多的潮湿透气的中性土壤中，容易形成原电池，铁腐蚀最快，D项错误；选C。
答案：C
4．(2016届浙江省温州市十校联合体高三联考)在H2O中加入等物质的量的Ag、Na、Ba2、NO3、SO24、Cl，该溶液在惰性电极的电解槽中通电片刻后，氧化产物和还原产物＋－－－＋＋
的质量比是 ( )
A．1∶8
C．35.5∶108 B．8∶1 D．108∶35.5
＋＋＋－解析：考查离子共存、电解等知识。H2O中加入等物质的量的Ag、Na、Ba2、NO3、
SO24、Cl，生成了AgCl、BaSO4沉淀，溶液的溶质是NaNO3，电解此溶液实际上电解－－
H2O,2H2O=====2H2↑＋O2↑，其中氧化产物是O2，还原产物是H2，因此质量比为32∶4＝8∶1，选项B正确。
答案：B
5．(2016·河南省扶沟县高三考试)在固态金属氧化物电解池中，高温共电解H2O—CO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式，基本原理如图所示。下列说法不正确的是
(
) 通电
A．X是电源的负极
B．阴极的反应式是：H2O＋2e===H2＋O2，CO2＋2e===CO＋O2 －－－－
C．总反应可表示为：H2O＋CO2=====H2＋CO＋O2
D．阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1∶1
解析：考查电极反应及电子守恒。根据图示知：与X相连的电极产生CO，电解H2O—CO2通电
混合气体，二氧化碳得到电子被还原，生成一氧化碳，发生还原反应，电解池阴极发生还原反应，所以X是电源的负极，选项A正确；电解池阴极发生还原反应，电解H2O—CO2混合气体制备H2和CO，阴极：水中的氢离子得到电子生成氢气，CO2得电子被还原成CO，发生的电极反应为：H2O＋2e===H2＋O2，CO2＋2e===CO＋O2，选项B正确；总反应为：－－－－
H2O＋CO2=====H2↑＋CO↑＋O2↑，选项C正确；阴极产生H2、CO，阳极产生氧气，阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是2∶1，选项D不正确。
答案：D
6．(2016届湖北省天门中学高三普通班8月月考)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淀粉试剂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：电解原理的分析，重点考查电极材料对电极反应的影响。设计本装置的目的是探究氯碱工业原理，也就是电解氯化钠溶液，故铜电极只能用作阴极，连接电源的负极，选项A不正确；铜电极周围得到的产物是氢气，无法使湿润KI淀粉试剂变蓝色，选项B不正确；氢氧化钠是铜电极周围产物，Na向铜电极迁移，选项C不正确；铜电极发生的电极反应为2H＋2e===H2↑，选项D正确。
答案：D
7．(2015·山西大学附中)为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组的学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在图示的三个装置中，再放置于玻璃钟罩里，保存一星期后，下列有关实验现象的描述不正确的是 (
) ＋－＋＋－＋电解
A．装置Ⅰ中左侧液面一定会上升
B．装置Ⅰ中左侧液面比装置Ⅱ中低
C．装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重
D．装置Ⅲ中的铁钉几乎没被腐蚀
解析：装置Ⅰ中铁钉发生吸氧腐蚀，左侧液面上升；装置Ⅱ中盐酸挥发，和铁钉反应生成H2，腐蚀最严重，Ⅱ中左侧液面下降；装置Ⅲ中浓硫酸吸水，而铁钉在干燥空气中几乎没被腐蚀。综上所述，B项错误。
答案：
B
8．(2015·深圳中学调研)下列关于各图的说法，正确的是 (
)
A．①中阴极处能产生使湿润淀粉-KI试纸变蓝的气体
B．②中待镀铁制品应与电源正极相连
C．③中钢闸门应与外接电源的正极相连
D．④中的离子交换膜可以避免生成的Cl2与NaOH溶液反应
解析：①中阴极反应为Cu2＋2e===Cu，不会生成Cl2，故A错；②中待镀铁制品应与＋－
电源的负极相连，故B错；③中钢闸门应与外接电源的负极相连，故C错。
答案：D
9．(2016届陕西省西安市曲江一中高三上学期期中)将物质的量浓度相等的CuSO4溶液和NaCl溶液等体积混合后，用石墨电极进行电解，电解过程中，溶液的pH随时间t变化的曲线如图所示，则下列说法中不正确的是 (
)
A．A点pH小于7是因为Cu2水解使溶液显酸性 ＋
B．整个过程中阳极先产生Cl2，后产生O2
C．BC段阳极产物是Cl2
D．CD段电解的物质是水
解析：本题考查电解原理。根据图像，AB段阳极产物为氯气、阴极为铜；BC段阳极产物为氧气、阴极为铜；CD段阳极产物为氧气、阴极为氢气；CuSO4水解，溶液呈酸性，A点pH小于7，故A正确；根据阳极放电顺序，整个过程中阴极先产生Cl2，后产生O2，故B正确；阳极先产生Cl2，后产生O2，BC段阳极产物是O2，故C错误；CD段阳极产物为氧气、阴极为氢气，所以CD段电解的物质是水，故D正确。
答案：C
10．500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO3)＝0.6 mol·L1，用石墨作电极电解－－
此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到2.24 L气体(标准状况下)，假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是 ( )
A．原混合溶液中c(K)为0.2 mol·L1 ＋－
B．上述电解过程中共转移0.2 mol电子
C．电解得到的Cu的物质的量为0.05 mol
D．电解后溶液中c(H)为0.2 mol·L1 ＋－
解析：石墨作电极电解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液，阳极反应式为4OH－4e===2H2O＋O2↑，阴极先后发生两个反应：Cu2＋2e===Cu,2H＋2e===H2↑。从收集到O2为2.24 L＋－＋－－－
这个事实可推知上述电解过程中共转移0.4 mol电子，而在生成2.24 L H2的过程中转移0.2 mol电子，所以Cu2共得到0.4 mol－0.2 mol＝0.2 mol电子，电解前Cu2的物质的量和电解＋＋
得到的Cu的物质的量都为0.1 mol。电解前后分别有以下守恒关系：c(K)＋2c(Cu2)＝＋＋c(NO3)，c(K)＋c(H)＝c(NO3)，不难算出：电解前c(K)＝0.2 mol·L1，电解后c(H)＝0.4 －＋＋－＋－＋mol·L1。 －
答案：A
二、非选择题
11．(2016届贵州省贵阳市普通高中高三8月摸底)某化学研究性学习小组的同学在学习了电化学相关知识后，将所学知识整合得到如图所示装置，用于电解饱和食盐水。
请回答下列问题：
(1)甲池中Al极为________极，乙池中C2极为________极；
(2)甲池中发生反应的总化学方程式为________；
(3)若向乙池中滴加酚酞试液，则C1极附近观察到的现象为________，C2极的电极反应式为________；
(4)当C1极析出224 mL气体(标准状况)时，转移电子的物质的量为________。
解析：考查了原电池和电解池的相关知识。(1)由图可知，甲池为原电池，乙池为电解池，甲池中，由于电解质是氢氧化钠，Al的活泼性强于镁，Al为负极，乙池中C2极与原电池的正极相连，为阳极，故填：负；阳；
(2)甲池中是铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，发生反应的总化学方程式为2Al＋2H2O＋2NaOH===2NaAlO2＋3H2↑，故填：2Al＋2H2O＋2NaOH===2NaAlO2＋3H2↑；
(3)乙池为电解饱和食盐水的装置，C1极阴极，发生2H2O＋2e===H2↑＋2OH，若向乙池中滴加酚酞试液，则C1极附近观察到的现象为产生无色气体，溶液变红，C2极是阳极，发生2Cl－2e===Cl2↑，故填：产生无色气体，溶液变红；2Cl－2e===Cl2↑；
(4)C1极析出224 mL氢气，物质的量为0.01 mol，根据电极方程式，转移电子的物质的量为0.02 mol，故填：0.02 mol。
答案：(1)负 阳
(2)2Al＋2H2O＋2NaOH===2NaAlO2＋3H2↑
(3)产生无色气体，溶液变红 2Cl－2e===Cl2↑
(4)0.02 mol
12．(2015·新乡一中)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3.2 g，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1 L，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，阳极反应式的2H2O－4e===O2↑＋4H，阴极反应式为Cu2＋2e===Cu，根据电子守恒可知，n(O2)－＋＋－－－－－
113.2 g＝n(Cu)＝×＝0.025 mol，即标准状况下V(O2)＝0.56 L；根据反应2CuSO4＋2264 g/mol
2H2O=====2Cu＋O2↑＋2H2SO4可知，电解后溶液中n(H)＝4n(O2)＝0.1 moL，所以c(H)＝0.1 mol/L，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)0.56 L 1 －－－－通电＋＋
13．(2016届湖北省襄阳市保康县一中高三上学期期中)如图是可用于测量阿伏加德罗常数的装置示意图，其中A是纯铜片、B是石墨，插在100 mL CuSO4稀溶液中，铜片、石墨与引出导线相连，引出端分别为X、Y。
(1)当以I A的电流电解6 min后，测得铜片A质量减少2.56 g，则图装置中的X端应与直流电的________极相连。
(2)电解后将电源反接，2I A的电流电解6 min后，假设溶液体积不变，测得溶液中CuSO4物质的量浓度为0.1 mol/L，则原溶液中CuSO4物质的量浓度________mol/L。溶液中H的物质的量浓度为________mol/L。
(3)列式计算实验测得阿伏加德罗常数NA(用I表示)________mol1。(已知电子电量e＝－＋
1.60×10－19 C)
解析：考查了阿伏加德罗常数的测定，电解原理的应用的相关知识。(1)铜片A的质量减少了，铜铁去电子发生氧化反应，表明A是阳极，X端应与直流电的正极相连。(2)当以I A
2.56 g的电流电解6 min后，测得铜片A的质量减少了2.56 g，铜的物质的量为＝0.04 mol，64 g/mol
转移电子的物质的量为0.08 mol，石墨上析出0.04 mol铜，电解后将电源反接，铜作阴极，石墨作阳有，首先，析出的铜放电溶解，转移电子0.08 mol，然后电解硫酸铜溶液，方程式为2CuSO4＋2H2O=====2H2SO4＋2Cu＋O2↑，以2I A的电流电解6 min后，转移电子的物质
0.16 mol－0.08 mol的量为0.08 mol×2＝0.16 mol0.04 mol；2
0.04 mol原溶液中CuSO4物质的量浓度为＋0.1 mol/L＝0.5 mol/L，生成的硫酸的物质的量为0.1 L
0.08 mol0.04 mol×2＝0.08 mol/L，物质的量浓度为＝0.8 mol/L。(3)当以I A的电流电解6 min0.1 L
2.56 g后，测得铜片A的质的量减少了2.56 g，铜的物质的量为＝0.04 mol，转移电子的物64 g/mol
质的量为0.08 mol，根据Q＝It＝I A×6×60 s＝0.08 mol×NA/mol×1.60×10
＝2.8I×1022。
答案：(1)正 (2)0.5 0.8 (3)2.8I×1022
－19通电 C，因此NA