2018_2019学年高中化学课时分层作业5电解池的工作原理及应用苏教版选修4
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1 课时分层作业(五) 电解池的工作原理及应用
(建议用时：40分钟)
[基础达标练]
1．能用电解原理说明的问题是( )
①电解是把电能转变成化学能 ②电解是把化学能转变成电能 ③电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化 ④不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理可以实现 ⑤任何溶液被电解时，必须导致氧化还原反应的发生
A．①②③④ B．②③⑤
C．③④ D．①③④⑤
D [本题主要考查了电解原理。从能量转化的角度看，电解是把电能转变成化学能的过程，故①对、②错；电解质溶液的导电过程，必将伴随着两个电极上氧化还原反应的发生，同时生成新的物质，故③、⑤对；某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解供给电能可以实现，故④对。所以①③④⑤选项都符合题意。故正确答案为D。]
2．如图是电解饱和NaCl溶液的实验装置，其中c、d为石墨电极。则下列有关判断中正确的是(
)
A．a为正极、b为负极
B．c为阴极、d为阳极
C．电解过程中，d电极质量增加
D．电解过程中，Cl－浓度不变
A [由电子流向可知，a为正极，b为负极，c为阳极，d为阴极，c极：2Cl－－2e－===Cl2↑；d极：2H＋＋2e－===H2↑，因此，B、C、D项均错误。]
3．如图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是( )
【导学号：73702058】
A．逸出气体的体积，a电极的小于b电极的
B．一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体 2 C．a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色
D．a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色
D [a、b电极分别为电解池的阴极和阳极，其电极反应分别是4H＋＋4e－===2H2↑和4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，即a电极逸出气体体积比b电极大。a电极和b电极溶液分别显碱性和酸性，故可以看到a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色。]
4．在冶金工业中，常用电解法得到钠、镁、铝等金属，其原因是( )
A．都是轻金属
B．都是活泼金属
C．成本低廉
D．这些金属的化合物熔点较低
【答案】 B
5．为使反应Cu＋2H2O===Cu(OH)2↓＋H2↑能够发生，下列设计方案正确的是( )
A．用铜片作负极，石墨电极作正极，氯化钠溶液为电解质溶液构成原电池
B．用铜片作电极，外接直流电源电解硫酸铜溶液
C．用铜片作阳极，铁片作阴极，电解硫酸钠溶液
D．用铜片作阴、阳电极，电解稀硫酸
C [该反应为不能自发进行的氧化还原反应，必须设计为电解池才能发生。阳极为Cu放电，阴极为H＋放电，即用Cu作阳极，电解质溶液中为H2O放电，选项C符合要求。]
6．关于如图所示①、②两个装置的叙述，正确的是( )
【导学号：73702059】
A．装置名称：①是原电池，②是电解池
B．硫酸浓度变化：①增大，②减小
C．电极反应式：①中阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑②中正极：Zn－2e－===Zn2＋
D．离子移动方向：①中H＋向阴极方向移动，②中H＋向负极方向移动
B [①中有外加电源，为电解池，②为原电池，A错误；①中电解水，硫酸浓度增大，②中负极材料消耗硫酸，硫酸浓度减小，B正确；②中正极反应为2H＋＋2e－===H2↑，C错误；②中H＋向正极移动，D错误。]
7．下列各组中，每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是( )
A．HCl、CuCl2、Ba(OH)2
B．NaOH、CuSO4、H2SO4 3 C．NaOH、H2SO4、Ba(OH)2
D．NaBr、H2SO4、Ba(OH)2
C [电解时只生成氢气和氧气，则电解质所含的阳离子在金属活动性顺序表中铜之前(不包括铜)，阴离子不能是简单离子；电解HCl的方程式为：2HCl=====通电Cl2↑＋H2↑，A选项错；电解CuSO4溶液的方程式为：2CuSO4＋2H2O=====通电2Cu＋2H2SO4＋O2↑，B选项错；电解NaBr的方程式为：2NaBr＋2H2O=====通电2NaOH＋H2↑＋Br2，D选项错。]
8．下列有关用惰性电极电解AgNO3溶液一段时间后的说法正确的是( )
A．电解过程中阴极质量不断增加
B．电解过程中溶液的pH不断升高
C．此时向溶液中加入适量的Ag2O固体不能使溶液恢复至电解前的状况
D．电解后两极产生的气体体积比为2∶1
A [用惰性电极电解AgNO3溶液，总的电解反应式为：4AgNO3＋2H2O=====通电4Ag＋O2↑＋4HNO3，则阴极上析出银，阳极上放出氧气，A项正确，D项错误；由于生成HNO3，溶液的pH应不断降低，B项错误；要使溶液恢复到电解前的状况要看加入的物质在溶液中的反应：2Ag2O＋4HNO3===4AgNO3＋2H2O，得到的物质恰好是反应掉的物质，可使溶液恢复至电解前的状况，C项错误；故选A。]
9．利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产中的应用。下列说法正确的是( )
【导学号：73702060】
A．氯碱工业中，X电极上的反应式是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
B．电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2＋浓度不变
C．在铁片上镀铜时，Y是纯铜
D．制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁
D [X电极连接电源正极是阳极，Y电极连接电源负极是阴极。氯碱工业中阳极是Cl－放电生成Cl2，A错误；电解精炼铜时阳极粗铜溶解，阴极Cu2＋放电析出Cu，但是粗铜中含有锌、铁、镍等杂质，使得溶液中Cu2＋浓度变小，B项错误；铁片上镀铜时，阴极应该是铁片，阳极是纯铜，C项错误；镁是活泼金属，冶炼金属镁应该电解熔融氯化镁，D项正确。]
10．根据如图所示装置回答：
【导学号：73702061】 4
(1)当X为Pt，Y为Fe，Z为AgNO3时，阳极反应式为___________
____________________________________________________________，
阴极反应式为________________________________________________，
电解反应式为_________________________________________________。
(2)X为Cu，Y为Fe，Z为CuSO4时，阳极反应式为_______________
____________________________________________________________，
阴极反应式为________________________________________________。
【解析】 电解池中与电源正极相连的是阳极(X)，与电源负极相连的是阴极(Y)。
【答案】 (1)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 4Ag＋＋4e－===4Ag 2H2O＋4AgNO3=====通电4Ag＋O2↑＋4HNO3
(2)Cu－2e－===Cu2＋ Cu2＋＋2e－===Cu
11．从NO－3、SO2－4、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。
【导学号：73702062】
(1)若两极分别放出H2和O2，电解质的化学式是________。
(2)若阴极析出金属，阳极放出氧气，电解质的化学式为________________________________________。
(3)若两极分别放出气体，且体积比为1∶1，电解质的化学式为____________________________________________________________。
【解析】 题中提供的电解质离子有七种，这些离子放电的顺序是：阳极：Cl－>OH－(水电离出的)>(NO－3、SO2－4)，阴极：Ag＋>Cu2＋>H＋>Ba2＋。
(1)两极分别放出H2和O2，即H＋和OH－放电，实质是电解H2O，水中的溶质应是起导电作用，它可以是HNO3、H2SO4、Ba(NO3)2中的任意一种，但不能是BaSO4。
(2)阴极析出金属，即Ag＋或Cu2＋放电；阳极放出O2，即OH－放电。水中的溶质可以是AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4中的任意一种。
(3)两极都生成气体，且气体体积比为1∶1，则放电的离子应是Cl－和H＋。水中的溶质可以是HCl、BaCl2中的任意一种。
【答案】 (1)HNO3或H2SO4、Ba(NO3)2
(2)AgNO3或Cu(NO3)2、CuSO4
(3)HCl或BaCl2
12．工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯。电5 解槽内装有阳离子交换膜(只允许阳离子通过)，其工作原理如图所示。
【导学号：73702063】
(1)该电解槽的阳极反应式是____________________________________。
(2)通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因
____________________________________________________________
____________________________________________________________。
(3)除去杂质后得氢氧化钾溶液，液体从出口________(填写“A”或“B”)导出。
【解析】 (1)阳极是左池，氢氧根放电；(2)H2O电离出的H＋放电，同时生成OH－，OH－浓度增大；(3)K＋经阳离子交换膜进入右池，右池中H2O电离出的H＋放电，剩下OH－；除去杂质后得到的氢氧化钾溶液从B口导出。
【答案】 (1)4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
(2)H2O电离出的H＋放电，同时生成OH－，OH－浓度增大 (3)B
[能力提升练]
13．氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如图所示(电极均为石墨电极)。下列说法中正确的是(
)
A．M为电子流出的一极
B．通电使氯化钠发生电离
C．电解一段时间后，阴极区pH降低
D．电解时用盐酸调节阳极区的pH在2～3，有利于气体逸出
D [根据电解池中Na＋的移动方向可判断出该装置中左侧是电解池的阳极，右侧是电解池的阴极，故M连接的是电源的正极，N连接的是电源的负极。M连接电源正极，是电子流入的一极，A项错误；氯化钠发生电离不需要通电，B项错误；电解一段时间后，阴极区H＋放电后，溶液中OH－浓度升高，溶液pH升高，C项错误；阳极区产生Cl2，因Cl2＋H2OHClO
