课时梯级训练(6) 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（苏教版2019）

课时梯级训练(6)　电解原理的应用 一　氯碱工业(电解饱和食盐水的工业应用) 1．如图是工业电解饱和食盐水的装置示意图，下列说法不正确的是(　　) A．装置中出口①处的物质是氯气，出口②处的物质是氢气 B．该离子交换膜只能让阳离子通过，不能让阴离子通过 C．装置中发生反应的离子方程式为2Cl－＋2H＋Cl2↑＋H2↑ D．该装置将电能转化为化学能 C　解析：由图看出出口①处为电解池阳极，产生氯气，出口②处为电解池阴极，产生氢气，A正确；该离子交换膜只能让阳离子通过，不能让阴离子通过，能防止氯气与碱反应，且在阴极区得到浓度较高的烧碱溶液，B正确；电解饱和食盐水有烧碱生成且H2O应写化学式，C错误；电解装置是将电能转化为化学能的装置，D正确。 二　电镀和电解精炼铜 2．在铁制品上镀上一定厚度的锌层，以下电镀方案中正确的是 (　　) A．锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含Fe2＋ B．锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含Zn2＋ C．锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含Fe3＋ D．锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含Zn2＋ D　解析：在电镀池中，镀件作阴极，镀层金属作阳极，含镀层金属阳离子的溶液作电解质溶液。 3．关于电镀铜和电解精炼铜，下列说法正确的是(　　) A.都用粗铜作阳极、纯铜作阴极 B．电解质溶液的成分都保持不变 C．阳极反应都只有Cu－2e－===Cu2＋ D．阴极反应都只有Cu2＋＋2e－===Cu D　解析：电镀时镀件作阴极，纯铜作阳极，A错误；电解精炼铜时电解液成分改变，B错误；电解精炼铜时，若有比铜活泼的金属杂质如锌，则阳极还会发生如Zn－2e－===Zn2＋的反应，C错误。 三　电冶金 4．电解在化工生产、金属冶炼及科学研究等方面有重要应用。 (1)工业上用电解熔融氧化铝的方法来制取金属铝。纯净氧化铝的熔点很高(约2 045 ℃)，在实际生产中，通过加入助熔剂冰晶石(Na3AlF6)在1 000 ℃ 左右就可以得到熔融体。 ①写出电解时阳极的电极反应式：________________________________。②电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是____________________________。 (2)某同学设计的一种电解法制取Fe(OH)2 的实验装置如图所示。通电后，竖直装置下端B 极上有大量气泡产生，溶液中产生大量的Fe(OH)2 白色沉淀，且较长时间不变色。则装置上端A 极电极材料是________________(填化学式)，B 极上的电极反应式为_______________________。 答案：(1)①2O2－－4e－===O2↑　②石墨电极被阳极上产生的氧气氧化 (2)Fe　2H＋＋2e－===H2↑ 解析：(1)①由题给电解装置可知，阳极上氧离子失去电子，电极反应为2O2－－4e－===O2↑。②阳极上产生氧气，石墨电极被阳极上产生的氧气氧化，故电解过程中作阳极的石墨易消耗。 (2)电解法制备Fe(OH)2 时，采用金属Fe 作阳极，其电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋；阴极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，阴极产生的OH－ 与Fe2＋ 结合成Fe(OH)2 沉淀。 四　物质的制备、提纯 5．用Na2SO3溶液吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫，将所得的混合液进行电解循环再生，这种新工艺叫再生循环脱硫法。其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如图所示，下列说法不正确的是(　　) A．X为直流电源的负极，Y为直流电源的正极 B．阳极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ C．图中的b>a D．该过程中的产品主要为H2SO4和H2 B　解析：根据Na＋和SO的移向可知Pt(Ⅰ)为阴极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，Pt(Ⅱ)为阳极，电极反应式为HSO＋H2O－2e－===SO＋3H＋、SO＋H2O－2e－===SO＋2H＋。 五　电解的相关计算 6．将0.4 mol Cu(NO3)2、0.6 mol KCl溶于水，配成100 mL溶液，用惰性电极电解一段时间后，某一电极上析出了0.3 mol Cu，此时在另一电极上产生的气体体积(标准状况下)为(　　) A．7.84 L　　B．6.72 L　　C．5.6 L　　D．4.48 L B　解析：若在一极析出0.3 mol Cu，则阴极得到的电子的物质的量为0.3 mol×2＝0.6 mol，阳极发生反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，则0.6 mol Cl－失去0.6 mol电子，生成0.3 mol Cl2，生成的气体的体积为0.3 mol×22.4 L·mol－1＝6.72 L，故选B。 7．在如图所示的装置中，通电5 min后，铜电极的质量增加2.16 g。试回答下列问题： (1)电源中X极为直流电源的________极。 (2)溶液pH的变化情况：A________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，B________，C________。 (3)通电5 min后，B装置中共收集224 mL(标准状况下)气体，溶液体积为200 mL，则通电前该装置溶液中CuSO4的物质的量浓度为________(设电解前后溶液体积无变化)。 答案：(1)负　(2)增大　减小　不变　(3)0.025 mol·L－1 解析：根据实验现象分析出电源的正、负极，进而确定三个电解池中电极的名称。(1)三个装置是串联的电解池。质量增加的铜电极是阴极，电解AgNO3溶液时，Ag＋在阴极发生还原反应生成Ag，则银电极是阳极，故Y极是电源的正极，X极是电源的负极。(2)电解KCl溶液生成KOH，溶液的pH增大；电解CuSO4溶液生成H2SO4，溶液的pH减小；电解AgNO3溶液，银为阳极，不断溶解，Ag＋的浓度基本不变，溶液的pH不变。(3)通电5 min后，C中析出0.02 mol Ag，电路中通过0.02 mol电子。B装置中共收集0.01 mol气体，若该气体全为氧气，则电路中需通过0.04 mol电子，与事实不符。因此，B装置中的电解过程分为两个阶段，先是电解CuSO4溶液生成O2和铜，然后是电解水，生成O2和H2，即B装置中收集到的气体是O2和H2的混合物。设电解CuSO4溶液时生成O2的物质的量为x，电解H2O时生成O2的物质的量为y，生成H2的物质的量为2y，则4x＋4y＝0.02 mol(电子守恒)，x＋3y＝0.01 mol，解得x＝y＝0.002 5 mol，所以n(CuSO4)＝2×0.002 5 mol＝0.005 mol，c(CuSO4)＝＝0.025 mol·L－1。 8．化学实验小组在学习化学电源和氯碱工业相关知识后，在实验室进行实验验证。他们设计组装了如图所示装置，已知a为石墨电极，b为铁电极，c为铝电极(已除去表面氧化膜)，d为多孔石墨电极，烧杯中是足量饱和食盐水(滴有酚酞)，连好导线后，电流计指针发生明显偏转。下列判断正确的是(　　) A．b为负极，d为阳极 B．一段时间后，a和d电极附近溶液变红 C．b电极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑ D．电解一段时间，当B中出现大量白色沉淀时，停止实验，再将A中溶液倒入B中混合，充分振荡，沉淀全部消失 D　解析：右侧装置为原电池，左侧装置为电解池。在右侧装置中，通入O2的电极为原电池的正极，其电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，所以一段时间后d电极附近溶液变红，Al为原电池的负极，Al失去电子生成Al3＋，Al3＋与溶液中的OH－反应生成白色的Al(OH)3 沉淀，电池反应方程式为4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3，a与电池的正极相连，故a为电解池的阳极，b与电池的负极相连，故b为电解池的阴极，电解饱和NaCl溶液时，Cl－在a极放电生成Cl2，H＋在b极放电生成H2，故一段时间后b电极附近溶液变红。根据得失电子守恒知，A中产生的NaOH与B中和Al3＋结合的OH－的物质的量相等，所以电解一段时间后，将A、B溶液混合并充分振荡，Al(OH)3能被NaOH全部溶解。 9．下列实验装置，其中按要求设计正确的是(　　) B　解析：Fe与电源正极相连为阳极，铁失去电子，则阳极不生成氯气，所以利用淀粉­KI溶液检验不到氯气的生成，不合理，A错误；锌的金属性强于铜，Zn为负极，Cu为正极，图中构成Cu­Zn原电池，产生的电流由正极流向负极，B正确；电镀银时，Ag为阳极，镀件为阴极，电解质溶液为硝酸银溶液，不能是硝酸钠溶液，不合理，C错误；粗铜精炼时，粗铜为阳极，纯铜为阴极，图中与之相反，不合理，D错误。 10．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.阴极的电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ C.电解一段时间后，阴极室溶液的pH升高 D．电解一段时间后，阴极室溶液中的溶质一定是(NH4)3PO4 C　解析：Fe与电源正极相连为阳极，失电子发生氧化反应生成Fe2＋，故溶液由无色变为浅绿色，A错误；阴极上H＋发生还原反应：2H＋＋2e－===H2↑，B错误；根据阴极上发生的电极反应知，阴极消耗H＋，电解一段时间后，阴极室溶液pH升高，C正确；电解一段时间后，阴极室溶液pH升高，阴极室溶液中的溶质可能有很多种，比如(NH4)3PO4、NH4H2PO4、(NH4)2HPO4、H3PO4等，D错误。 11．化学可以变废为宝，利用电解法处理烟道气中的NO，将其转化为NH4NO3的原理如下图所示，下列说法错误的是(　　) A．该电解池的阳极反应式为NO＋2H2O－3e－===NO＋4H＋ B．该电解池的电极材料为多孔石墨，目的是提高NO的利用率和加快反应速率 C．用NH4NO3的稀溶液代替水可以增强导电能力，有利于电解的顺利进行 D．为使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充的物质A为HNO3 D　解析：根据装置图可知在阳极NO失去电子，被氧化生成NO：NO＋2H2O－3e－===NO＋4H＋；在阴极NO被还原生成NH，电极反应式为NO＋6H＋＋5e－===NH＋H2O，电解反应方程式为8NO＋7H2O3NH4NO3＋2HNO3，为使电解产物全部转化为NH4NO3，要适当补充NH3，A正确，D错误；多孔石墨电极表面积大，吸附力强，因此可提高NO的利用率和加快反应速率，B正确；NH4NO3的稀溶液导电能力比水强，因此用NH4NO3稀溶液代替水有利于电解的顺利进行，C正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$