第1章 第3节 第2课时 电解原理的应用（Word练习）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修1（鲁科版2019）

第1章　第3节　第2课时 1．化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语中，正确的是(　　) A．在镀件上电镀铜，用镀件作阳极：Cu2＋＋2e－===Cu B．在镀件上电镀锌，用锌作阴极：Zn2＋＋2e－===Zn C．粗铜精炼时，与电源正极相连的是纯铜，电极反应式为：Cu－2e－===Cu2＋ D．电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为：2Cl－－2e－===Cl2↑ D　[电镀铜时，镀件作阴极，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，A错误；电镀锌时，锌作阳极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，B错误；电解精炼铜时，粗铜作阳极，C错误；电解饱和食盐水时，阳极上Cl－失电子发生氧化反应，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，D正确。] 2．下图所示电化学装置中电极均为惰性电极，可用于吸收SO2，阴极排出的溶液可用于吸收NO2，治理环境污染。下列说法正确的是(　　) A．其中的离子交换膜需选用阴离子交换膜 B．阴极的电极反应式为：2HSO＋2e－===S2O＋2OH－ C．阳极的电极反应式为：SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋ D．反应一段时间后将惰性电极换成铁电极，对电极产物不产生影响 C　[由图可知，左侧SO2被氧化生成H2SO4，右侧HSO被还原生成S2O，则左侧是阳极，右侧是阴极，H＋要通过离子交换膜进入右侧，故应选用阳离子交换膜，A错误。阴极反应式为2HSO＋2H＋＋2e－===S2O＋2H2O，B错误。阳极上SO2被氧化生成H2SO4，电极反应式为SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋，C正确。将惰性电极改成铁电极，Fe是活性电极，阳极上Fe被氧化生成Fe2＋，D错误。] 3．在不同电压下，用惰性电极电解饱和NaCl溶液制备少量NaClO，实验结果如下： 实验 ① ② ③ 电压 U1 U2 U3 现象 a极产生少量气泡，b极无明显气泡 a极产生较多气泡，b极产生少量气泡 a极产生大量气泡，b极逸出大量黄绿色气体 下列分析不正确的是(　　) A．①、②、③中，a极均发生了还原反应 B．①、②、③中均能发生Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O C．电解时，OH－由b极向a极移动 D．不宜采用实验③的电压制备NaClO C　[实验①～③中a极是阴极，均发生还原反应，A正确；实验①～③中，b极是阳极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极反应产生NaOH，Cl2与NaOH反应生成NaCl、NaClO，B正确；电解时，阴离子向阳极移动，则OH－由a极向b极移动，C错误；实验③中产生大量黄绿色气体，说明电解速率过快，产生的Cl2并未被NaOH溶液吸收，就会从溶液中逸出，故不宜采用该实验电压制备NaClO，D正确。] 4．某学习小组将有关“电解饱和食盐水”的相关内容进行梳理，形成如下问题(电极均为石墨)。 (1)图1中，X电极的反应式为____________________________________________； 电解一段时间后，气球b中的气体是______(填化学式)，U形管_____(填“左”或“右”)边的溶液变红。 (2)利用图2制作一种环保型消毒液发生器，电解可制备84消毒液的有效成分，则X极的电极反应式为________________________________；该发生器中电解总反应的离子方程式为________________________________________________________________________。 (3)氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与氢氧燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能30%以上。该工艺的相关物质传输与转化关系如图3所示(其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过)。 图3 ①燃料电池B中的电极反应式分别为： 负极___________________________________________________________________， 正极__________________________________________________________________。 ②分析图3可知，氢氧化钠的质量分数a%、b%、c%由大到小的顺序为___________。 解析　(1)根据电子移动方向可知，X是阳极，Cl—发生氧化反应生成Cl2，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2 ↑。Y是阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，反应生成OH－，则Y极附近呈碱性，溶液变成红色。 (2)图2装置上端管与大气相通，X电极应产生无毒的H2，则X电极是阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑。阳极产生Cl2，并与阴极产生的NaOH反应生成NaClO，故该发生器中电解总反应为Cl－＋H2OClO－＋H2↑。 (3)①氢氧燃料电池中，电解质溶液是NaOH溶液，H2在负极发生氧化反应，O2在正极发生还原反应，故负极反应式为2H2＋4OH－－4e－===4H2O，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 ②图3中电解池中加入NaOH溶液的目的是增大溶液的导电性，电解后生成NaOH，则NaOH浓度：a%＞c%。氢氧燃料电池中，正极上生成NaOH，且其浓度大于加入NaOH溶液，则NaOH浓度：b%＞a%，故NaOH的质量分数：b%＞a%＞c%。 答案　(1)2Cl－－2e－===Cl2 ↑　H2　 右 (2)2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑　 Cl－＋H2OClO－＋H2↑ (3)①2H2＋4OH－－4e－===4H2O　 O2＋2H2O＋4e－===4OH－　 ②b%＞a%＞c% 1．(双选)工业上，用电解法精炼粗银。已知粗银中含有Cu、Zn、Au等杂质，以含Ag(NH3)溶液为电解质溶液。下列说法错误的是(　　) A．用纯银作阳极材料 B．阴极反应式为Ag＋＋e－===Ag C．粗银与电源的正极连接 D．每转移0.1 mol电子，析出10.8 g Ag AB　[电解精炼粗银时，用纯银作阴极材料，粗银作阳极材料，A错误，C正确；阴极反应式为Ag(NH3)＋e－===Ag＋2NH3，转移0.1 mol电子时析出0.1 mol Ag，其质量为10.8 g，B错误，D正确。] 2．高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途。用镍(Ni)、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸盐Na2FeO4的装置如图所示。下列推断合理的是(　　) A．镍是阳极，电极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O B．电解时，电流的方向为：负极→Ni电极→溶液→Fe 电极→正极 C．若隔膜为阴离子交换膜，则OH－自右向左移动 D．电解时阳极区pH降低、阴极区pH升高，撤去隔膜混合后，与原溶液比较pH降低(假设电解前后体积变化忽略不计) D　[用镍、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸盐Na2FeO4，铁被氧化生成FeO，则铁是阳极，电极反应式为Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O，A错误。电解时，电流的方向是正极→阳极→溶液→阴极→负极，B错误。阴离子向阳极移动，则OH－自左向右移动，C错误。阳极反应为Fe＋8OH－－6e－===FeO＋4H2O，由于消耗OH－，则阳极区溶液pH降低；阴极反应为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，反应生成OH－，则阴极区溶液pH增大；结合阴、阳极反应式及得失电子守恒可得，电解总反应式为Fe＋2OH－＋2H2OFeO＋3H2↑，据此可知电解后所得溶液的pH降低，D正确。] 3．用下图所示装置除去含CN－、Cl－废水中的CN－时，控制溶液pH为9～10，阳极产生的ClO－将CN－氧化为两种无污染的气体。下列说法不正确的是(　　) A．用石墨作阳极，铁作阴极 B．阳极的电极反应式：Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O C．阴极的电极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ D．除去CN－的反应：2CN－＋5ClO－＋2H＋===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O D　[若Fe作阳极，则Fe失去电子生成Fe2＋，则CN－无法除去，故Fe只能作阴极，A正确；阳极上Cl－失电子被氧化生成ClO－，电极反应式为Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O，B正确；阳离子在电解池的阴极上得电子发生还原反应，在碱性条件下，H2O提供阳离子(H＋)，则阴极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，C正确；由于溶液呈碱性，除去CN－的反应不能有H＋参与，故应为2CN－＋5ClO－＋H2O===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋2OH－，D错误。] 4．用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的NH，模拟装置如图所示。下列说法正确的是(　　) A． 阳极室溶液由无色变成棕黄色 B． 电解一段时间后，阴极室溶液中的溶质一定是(NH4)3PO4 C． 电解一段时间后，阴极室溶液中的pH升高 D． 当电路中通过1 mol电子的电量时，阴极有0.25 mol的O2生成 C　[Fe为阳极，阳极上Fe失电子发生氧化反应生成Fe2＋，所以溶液由无色变成浅绿色，A错误；电解时，溶液中NH向阴极室移动，H＋放电生成H2，所以阴极室中溶质为(NH4)3PO4或NH4H2PO4、(NH4)2HPO4，B错误；电解时，阴极上H＋放电生成H2，溶液中c(H＋)减少，溶液中pH增大，C正确；阴极生成氢气，D错误。] 5．近年来科研人员研制出人工光合作用的新型分子催化剂，可将二氧化碳直接转化为乙二醇，其装置如图所示。该装置工作时，下列说法错误的是(　　) A．a极为阳极，b极为阴极 B．H＋由a极区向b极区迁移 C．a极的电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ D．b极每生成1 mol乙二醇有4 mol电子流入该极 D　[由图可知，CO2在b极发生还原反应生成乙二醇，则b极是阴极，a极是阳极，A正确；电解质溶液中，阳离子向阴极移动，则H＋由a极区向b极区迁移，B正确；a极上发生氧化反应生成O2，电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，C正确；b电极的反应式为2CO2＋10H＋＋10e－===HOCH2CH2OH＋2H2O ，则生成1 mol乙二醇时有10 mol电子流入该电极，D错误。] 6．用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的吸收液用三室膜电解技术处理，原理如图所示。下列说法错误的是(　　) A．电极a为电解池阴极 B．阳极上有反应HSO＋H2O－2e－===SO＋3H＋发生 C．当电路中通过1 mol电子的电量时，理论上将产生0.5 mol H2 D．处理后可得到较浓的H2SO4和NaHSO3产品 D　[图中Na＋向电极a迁移，则电极a为电解池的阴极，A正确；由图可知，阳极上HSO、SO发生氧化反应生成SO，故阳极上可发生反应：HSO＋H2O－2e－===SO＋3H＋，B正确；阴极发生反应：2H＋＋2e－===H2↑，则电路中通过1 mol电子，理论上将产生0.5 mol H2，C正确；根据信息可知，b极得到较浓的H2SO4，a极得到Na2SO3产品，D错误。] 7．某课外活动小组分别用如图所示装置对原电池和电解池的工作原理进行实验探究。 请回答下列问题： Ⅰ.用如图1所示装置进行第一组实验。 (1)实验过程中N极附近变红，左边反应原理为Zn＋CuCl2===ZnCl2＋Cu。电极a是________极，电极反应式为_____________________________________。 (2)若实验过程中有0.4 mol电子转移，则有________mol Cl－________(填“从左向右”或“从右向左”)通过隔膜。 Ⅱ.用如图2所示装置进行第二组实验。 实验过程中，两极均有气体产生，Y极区逐渐产生蓝色沉淀；停止实验，铜电极明显变细，电解液仍然澄清；分别收集两极产生的气体进行实验，发现其中一种气体可在另一种气体中燃烧。 (3)Y极产生的气体为________________(填化学式)，产生该气体的电极反应式为________________。 (4)电解过程中，X极区溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (5)若在X极收集到672 mL气体时，Y极收集到168 mL气体(均已折算为标准状况下的气体体积)，则Y电极(Cu电极)质量减少________g。 解析　(1)实验过程中N极附近变红，说明溶液呈碱性，则N极发生反应为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，N极是阴极，则电极a是负极，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋ 。 (2)据负极反应可知，有0.4 mol电子转移时产生0.2 mol Zn2＋，为维持电解质溶液呈电中性，要有0.4 mol Cl－从右向左通过隔膜进入负极区溶液。 (3)Y极是阳极，若OH－放电则产生O2，电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O。 (4)X极是阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，反应生成OH－，则X极附近溶液的pH增大。 (5)分别收集两极产生的气体进行实验，发现其中一种气体可在另一种气体中燃烧，则X极产生H2，Y极产生O2。若在X极收集到672 mL气体时，Y极收集到168 mL气体，则有n(H2)＝0.03 mol，n(O2)＝0.007 5 mol，据得失电子守恒可得：2n(H2)＝4n(O2)＋2n(Cu)，代入数据： 2×0.03 mol＝4×0.007 5 mol＋2n(Cu)，解得n(Cu)＝0.015 mol，Y电极(Cu电极)减少质量为0.015 mol×64 g/mol＝0.96 g。 答案　(1)负　Zn－2e－===Zn2＋　(2)0.4　从右向左　(3)O2　4OH－－4e－===O2↑＋2H2O　(4)增大　(5)0.96 学科网（北京）股份有限公司 $$