第9周 电解池和电解原理综合应用-【周测必刷】2025-2026学年高二化学选择性必修1+2（人教版2019）

— 76 — 【综合·一练到底】 解析 原电池的形成条件:①相对活泼的金属与电解质 溶液发生自发的氧化还原反应,②有活动性不同的两个 电极,③两电极插入电解质溶液中,④两极用导线相连 形成闭合回路。 答案 (1)电流表指针不偏转 (2)锌片溶解,锌片上有 气泡产生 (3)无明显现象 (4)铜片上有大量气泡产 生,锌片上没有气泡或有少量气泡,锌片溶解 (5)有电 子从锌片经导线向铜片移动 (6) 【选做·一飞冲天】 解析 (1)原电池中电流方向是由正极b流向负极a。 (2)由于负极材料Li是活泼的金属,能够与水发生反应, 所以不可用水代替电池中的混合有机溶剂。 答案 (1)b a (2)否 电极Li是活泼金属,能与水反应 (3)MnO2+e-+Li+􀪅􀪅LiMnO2 第九周 电解池和电解原理综合应用 【考点·一应俱全】 1.D [电解池中阳极若为活泼金属,在反应中失去电子而 被氧化,D错误。] 2.B [根据题图知,该装置有外接电源,属于电解池,根据 电子流向知,c是负极,d是正极,a是阴极,b是阳极,电 解时,电解质溶液中阳离子向阴极移动,阴离子向阳极 移动,则Q离子是阳离子,P离子是阴离子,故B正确。] 3.B [装置①右侧石墨电极为阳极,阳极是 H2O电离出 的OH-放电,阳极的电极反应为2H2O-4e-􀪅􀪅O2↑ +4H+;装置②中Cu作正极,正极上H+被还原,电极反 应为2H++2e-􀪅􀪅H2↑,B正确;装置①中相当于电解 水,硫酸浓度增大;装置②中消耗 H+,硫酸浓度减小,C 错误;电解池工作时,阳离子向阴极移动,原电池中阳离 子向正极移动,D错误。] 4.C [用惰性电极电解硫酸、氢氧化钠溶液、硫酸钠溶液 的实质是电解水,浓度增大,硫酸溶液的pH减小,氢氧 化钠溶液的pH增大,硫酸钠溶液的pH不变;电解氯化 钠溶液时生成氢氧化钠,溶液的pH增大。] 5.C [用惰性电极电解CuCl2 溶液时,阴极析出Cu,阳极 生成Cl2,要使溶液复原应加入适量CuCl2,A错误;用惰 性电极 电 解 AgNO3 溶 液 时,阴 极 析 出 Ag,阳 极 生 成 O2,要使溶液复原应加入适量 Ag2O,B错误;用惰性电 极电解H2SO4 溶液时,阳极生成O2,阴极生成 H2,相当 于电解水,要使溶液复原应加入适量水,C正确;用惰性 电极电解KCl溶液时,生成KOH、H2、Cl2,要使溶液复 原应通入适量HCl气体,D错误。] 6.C [因为Cu2+得电子能力强于H+,所以电解开始时阴 极有Cu析出,A错误;电解时阳极失电子,B错误;SO2-4 失电子能力弱于OH-,在水溶液中没有机会失电子,所 以整个电解过程中SO2-4 不参与电极反应,C正确;当电 路中通过电子的量超过0.2mol时,Cu2+ 在阴极放电完 成,此时阴极放电的离子为H+,D错误。] 7.D [得电子能力:H+>Na+,电解饱和食盐水阴极发生 反应:2H++2e-􀪅􀪅H2↑,故A正确;失电子能力:Cl- >OH-,阳极发生反应:2Cl--2e-􀪅􀪅Cl2↑,故C正 确;电解池中,总反应化学方程式为2NaCl+2H2O􀪅􀪅 2NaOH+Cl2↑+H2↑,所以电解过程中Na+ 的物质的 量不变且电解后溶液呈碱性,故B正确,D错误。] 8.D [电解食盐水时,阳极发生氧化反应,消耗 NaCl,则 应在阳极补充NaCl,故A正确;阴极生成OH-,且Na+ 向阴极移动,则产品烧碱溶液从阴极区Z处流出,故B 正确;未用离子交换膜时,阴极区混有NaCl,产品不纯, 而用离子交换膜时,只有 Na+ 向阴极移动,产品较为纯 净,故C正确;电解方程式为2NaCl+2H2O 电解 􀪅􀪅2NaOH +Cl2↑+H2↑,每转移 NA 个电子理论上可生成1mol 烧碱,故D错误。] 9.B [在金属表面镀银,应把镀件挂在电镀池的阴极,镀 层金属银作阳极,电镀液是含有银离子的溶液,AgCl溶 解度太小,不适合作电镀液,硝酸银溶液满足条件,故B 正确。] 10.A [在铁片上镀锌时,铁片作电解池的阴极,与电源负 极相连,①错误;锌片作电解池的阳极,和电源正极相 连,②正确;在铁片上发生的反应是Zn2++2e-􀪅􀪅Zn, ③正确;在锌片上发生的反应是Zn-2e-􀪅􀪅Zn2+,④ 错误;电解质溶液为含锌离子的溶液,不能用FeSO4 溶 液,需用ZnSO4 溶液,⑤错误、⑥正确。] 11.D [由于粗铜中含有Zn和Ag,在电解过程中阳极先 是锌失去电子,然后是铜失去电子,Ag形成阳极泥;而 阴极一直是铜析出。在电解过程中,两极得失电子相 等,所以溶解的锌和铜的物质的量之和等于析出的铜 的物质的量,A、B正确,但由于 M(Zn)>M(Cu),且还 有一部分Ag形成阳极泥,所以阳极减少的金属的质量 大于 阴 极 析 出 铜 的 质 量,即b<x,C 项 正 确、D 项 错误。] 12.C [铝土矿的主要成分是Al2O3,可用石墨作电解池的 阴、阳极电解熔融氧化铝冶炼铝,A正确;Al2O3 的熔点 较高,加入冰晶石和氟化钙可降低氧化铝的熔点,B正 确;氯化铝是共价化合物,熔融状态下不导电,无法电 解,C错误;用石墨电极电解熔融氧化铝,高温下阳极生 成的氧气能氧化碳生成CO、CO2,则冶炼过程中,阳极 材料可能会因不断被消耗而需要定期更换,D正确。] 13.C [由4NaOH(熔融)􀪅􀪅4Na+O2↑+2H2O可知, 阳极OH- 放电生成O2 和 H2O,电极反应式为4OH- -4e-􀪅􀪅2H2O+O2↑,A错误;Na的还原性强于Fe, 但Na的沸点比Fe低得多,盖·吕萨克法制钠利用了 Fe与Na的沸点差异,B错误;由电解原理可知,戴维法 制取4molNa时转移4mol电子,但盖·吕萨克法制 取4molNa时转移8mol电子,则转移的电子总数不 同,C正确;用电解熔融氯化钠法制钠时,铁为阳极时, 阳极上Fe放电,D错误。] 14.D [电解精炼铜时,粗铜作阳极,纯铜作阴极,则电极 A为粗铜,电极B为纯铜,A正确;阴极反应式为Cu2+ +2e-􀪅􀪅Cu,当电路中通过1mol电子时,生成0.5 molCu,即生成32gCu,B正确;根据电解原理,SO2-4 向阳极移动,C正确;阳极泥是阳极区产物,所以膜 A 为过滤膜,阻止阳极泥及杂质进入阴极区,膜B为阳离 子交换膜,D错误。] 【探究·一举突破】 探究路径 (1)电解过程中阳极发生氧化反应,溶液中 的氯离子放电生成氯气:2Cl--2e-􀪅􀪅Cl2↑,氯气溶 于水,溶液可能呈绿色。(2)阳极生成了氯气,但阳极附 近溶液仍为蓝色,说明不是生成氯气的缘故。(3)①根 据信息,取电解后绿色溶液2mL,加20mL水稀释,静 置5分钟后溶液中产生白色沉淀,说明电解后的绿色溶 液中存在[CuCl2]-,故a的目的是证明在上述实验条件 下,电解后的绿色溶液中存在[CuCl2]-。③c的步骤就 是证明电解时阴极附近生成[CuCl2]- 是导致溶液变绿 的原因,因此操作及现象为加入CuCl2 蓝色溶液,直至 溶液颜色与电解后绿色溶液基本相同。 参考答案 (1)Cl2 2Cl--2e-􀪅􀪅Cl2↑ (2)阳极附近溶液仍为蓝色 (3)①证明在上述实验条件下,电解后的绿色溶液中存 在[CuCl2]- ②Cu2++4Cl-+Cu △ 􀪅􀪅2[CuCl2]- ③ 加入CuCl2 蓝色溶液,直至溶液颜色与电解后绿色溶液 基本相同 【综合·一练到底】 解析 (1)通入氢气的电极为负极;由于电解质溶液是 碱性的,所 以 该 电 极 反 应 式 为 H2-2e- +2OH-􀪅􀪅 2H2O。(2)由于铁电极与电源的负极连接,所以铁电极 为阴极,石墨电极为阳极;反应一段时间后,在乙装置中 滴入酚酞溶液,溶液中的水电离出的 H+ 在阴极(铁电 极)放电,破坏了附近的水的电离平衡,该区域的溶液呈 碱性,因此铁极区的溶液变红。(3)因为粗铜中的锌等 活动性比Cu强的杂质金属优先失去电子,而得到电子 的只有Cu2+,所以丙装置中反应一段时间,硫酸铜溶液 的浓度会减小;精铜电极上的电极反应式为Cu2++2e- 􀪅􀪅Cu。 答案 (1)负极 H2-2e-+2OH-􀪅􀪅2H2O (2)阳极 铁极 (3)减小 Cu2++2e-􀪅􀪅Cu 【选做·一飞冲天】 (1)①3Cl2+8OH-+2NO􀪅􀪅2NO-3 +6Cl-+4H2O ②次氯酸钠在酸性条件下氧化能力增强 (2)①A 阳 ②NO2-e-+H2O􀪅􀪅NO-3 +2H+ (3)2NO-2 + 8H++6e-􀪅􀪅N2↑+4H2O 第十周 原子结构与核外电子排布的表示方法 【考点·一应俱全】 1.D [每一能层含有的能级数与其能层数相等,则n=3 时,能层数为3,则有3s、3p、3d能级,不存在3f,从n=4 时开始出现f能级,故选D。] 2.B [能级按照s、p、d、f…的顺序,最多可容纳的电子数 依次为1、3、5、7…的2倍,所以nd能级最多可容纳的电 子数为2×5=10。] 3.C [A项,M能层有s、p、d共3个能级,最多容纳18个 电子;B项,3d能级最多容纳10个电子,从N能层开始 有f能级,最多容纳14个电子,不存在3f能级;C项,每 个能层都从s能级开始,且s能级最多容纳2个电子;D 项,K能层只有s能级,不含有p能级。] 4.C [同一原子处于激发态时能量较高,较不稳定,A、B 不正确;原子光谱分为吸收光谱和发射光谱,电子从基 态跃迁到激发态时,也会产生原子光谱,D不正确。] 5.B [E(3d)<E(4p),故电子由3d能级跃迁至4p能级 时,吸收能量,形成吸收光谱。] 6.C [某基态原子部分核外电子排布式为3d64s2,符合构 造原理中电子填入能级的顺序,故B正确;绝大多数基 态原子的核外电子排布都遵循构造原理,但也有少数例 外,如Cu、Cr等,故C错误;根据构造原理可知,随着核 电荷数递增,电子并不总是填满一个能层后再开始填入 下一个能层,即能级交错现象,故D正确。] 7.C 8.D 9.D [p能级有3个轨道,沿x、y、z轴三个不同的方向延 伸,3px 所代表的含义是第三能层沿x 轴方向伸展的p 轨道。] 10.D [H原子的2s轨道能量低于3p轨道,A错误;每个 能层最多能容纳2n2 个电子,所以能层n=4的原子轨 道最多可容纳32个电子,B错误;所有的p能级都含有 3个轨道,所以随着能层序数的增加,p能级原子轨道 数不变,C错误;所有的s轨道电子云轮廓图都是球形, 所以锂原子的2s与5s轨道皆为球形,D正确。] 11.C [Ti的核电荷数为22,核外电子数也为22,共分布 在四个电子层上,其原子结构示意图为 ,A 正确;根 据 构 造 原 理,Ti的 核 外 电 子 排 布 式 为 1s22s22p63s23p63d24s2,简 化 电 子 排 布 式 为 [Ar] 3d24s2,B、D正确;根据洪特规则可知,基态原子中填入 简并轨道的电子总是先单独分占,且自旋平行,3d轨道 电子自旋方向错误,C错误。] 12.B [根据洪特规则可知,填入简并轨道的电子应先单 独分占,且自旋平行,正确的基态O原子价层电子轨道 表示式为↑↓ 2s ↑↓ ↑ ↑ 2p ,A错误;基态Fe原子价层电 子排布为3d64s2,轨道表示式为↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ 3d ↑↓ 4s , B正确;根据泡利原理可知,基态Si原子价层电子轨道 表示式的3s能级中电子应该自旋相反,正确的为↑↓ 3s ↑ ↑ 3p ,C错误;原子轨道处于半充满状态时,体系 的能量 较 低,正 确 的 基 态 Cr原 子 价 层 电 子 排 布 为 3d54s1,而不是3d44s2,轨道表示式为 ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ 3d ↑ 4s ,D错误。] 13.B [由题意知,该元素原子的价层电子排布为4d15s2, 则其 基 态 原 子 的 电 子 排 布 式 为1s22s22p63s23p63d10 4s24p64d15s2。A项,该 元 素 原 子 处 于 能 量 最 低 状 态 时,原子中只有4d1 中的1个未成对电子,错误;B项, 由核外电子排布式可知该元素原子有5个电子层,正 确;C项,M层共有18个电子,错误;D项,原子最外层 有2个电子,错误。] 14.C [基态原子中,填入简并轨道的电子总是先单独分 占,且自旋平行,选项给出的轨道表示式违反了洪特规 则,A不符合题意;同一原子轨道中的两个电子自旋相 反,选项给出的轨道表示式违反了泡利原理,B不符合 题 意; 基 态 K 原 子 的 电 子 排 布 式 为 1s22s22p63s23p64s1,选项给出的电子排布式错误,违反 能量最低原理,C符合题意;基态Cu原子的电子排布 式为[Ar]3d104s1,不符合构造原理,是洪特规则的特 例,D不符合题意。] 【探究·一举突破】 探究路径 由题意可知,A为 H,B为Cl,C为O,D为 K,E为Ar。(2)由 H、Cl、O、K中的三种元素组成的化 合物可以是酸,如 HClO、HClO2、HClO3、HClO4;也可 以是碱,如KOH;还可以是盐,如KClO、KClO2、KClO3、 KClO4 等。(3)A的单质为 H2,可以通过电解水、电解 KOH溶液或K和水反应等方法来制取。(4)对太阳光 进行光谱分析,便可确定太阳光中所含元素的种类。 参考答案 (1)① ②↑↓ 1s ↑↓ 2s ↑↓ ↑ ↑ 2p 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 — 75 — — 34 — 第九周 电解池和电解原理综合应用 (时间:45分钟 满分:100分) 􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌 􀤌 􀤌 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C.失电子能力:Cl->OH-,故阳极得到Cl2 D.电解一段时间后,将全部电解液转移到烧杯中,充分搅拌后,溶液呈中性 8.如图,用有阳离子交换膜(只允许阳离子通过)的立式隔膜电 解槽电解食盐水时,下列叙述错误的是 ( ) A.精制饱和氯化钠溶液从阳极区补充 B.Z处流出的溶液是较浓的NaOH溶液 C.使用离子交换膜时产品烧碱更纯 D.每转移NA 个电子理论上可生成0.5mol烧碱 考点四 电镀 电解精炼 9.欲在金属表面镀银,应把镀件挂在电镀池的阴极。下列各组中,选用的阳极金属和电镀液均正确 的是 ( ) A.Ag和AgCl溶液 B.Ag和AgNO3 溶液 C.Pt和Ag2CO3 溶液 D.Pt和Ag2SO4 溶液 10.在铁片上镀锌时,下列叙述正确的是 ( ) ①将铁片接在电池的正极上 ②将锌片接在电池的正极上 ③在铁片上发生的反应是Zn2++ 2e-􀪅􀪅Zn ④在锌片上发生的反应是2H2O-4e-􀪅􀪅O2↑+4H+ ⑤需用FeSO4 溶液 ⑥需用ZnSO4 溶液 A.②③⑥ B.②③④⑥ C.①④⑤ D.①③⑥ 11.用含少量银和锌的粗铜作阳极,纯铜片作阴极,CuSO4 溶液作电解液,电解一段时间后,阳极质 量减少了xg,则下列说法错误的是 ( ) A.两极得失电子相等 B.阳极溶解的金属的物质的量之和等于析出的铜的物质的量 C.阴极质量增加bg,b<x D.阳极减少的xg质量为溶解的锌和铜的质量 考点五 电冶金 12.下列有关传统工业电解法生产金属铝的说法错误的是 ( ) A.铝土矿的主要成分是Al2O3,电解铝的阴极和阳极材料均为碳 B.加入冰晶石和少量CaF2 的目的是降低氧化铝的熔点 C.将氧化铝转化为氯化铝再进行电解冶炼金属铝时可以节约大量能源 D.冶炼过程中,阳极材料可能会因不断被消耗而需要定期更换 13.1807年,化学家戴维通过电解熔融氢氧化钠制取金属钠:4NaOH(熔融)􀪅􀪅4Na+O2↑+ 2H2O;后来盖·吕萨克通过铁与熔融氢氧化钠作用也制得金属钠:3Fe+4NaOH􀪅􀪅Fe3O4+2H2↑ +4Na↑。下列有关说法正确的是 ( ) A.电解熔融氢氧化钠制取金属钠,阳极发生的电极反应为2OH--2e-􀪅􀪅H2↑+O2↑ B.盖·吕萨克制钠的原理是利用铁的还原性比钠强 C.若戴维法与盖·吕萨克法制得等量的钠,则两反应中转移的电子总数不同 D.目前工业上常用电解熔融氯化钠法制取金属钠,电解槽中石墨为阴极,铁为阳极 14.如图是利用阳离子交换膜和过滤膜制备高纯度的Cu的装置示意图, 下列有关叙述不正确的是 ( ) A.电极A是粗铜,电极B是纯铜 B.电路中通过1mol电子,生成32g铜 C.溶液中SO2-4 向电极A迁移 D.膜B是过滤膜,阻止阳极泥及杂质进入阴极区 — 33 — — 36 — 二、非选择题(本题包括3小题,共44分) 【探究·一举突破】 探究主题 (14分)某小组同学利用如图装置对电解氯化铜溶液的实验进行了研究。 装置 现象 电解一段时间后,阳极石墨表面产生气体,阴极石墨上附着红色物质,溶液由蓝色 变为绿色 探究问题: (1)甲认为电解过程中阳极产生的 是溶液变绿的原因,写出产生该物质的电极反应式: 。 (2)乙改用如图装置,在相同条件下电解CuCl2 溶液,对溶液变色现象继续探究。 装置 现象 电解相同时间后,阳极石墨表面产生气泡,溶液仍为蓝色;阴极石墨上附着红色物质, 溶液由蓝色变为绿色 乙通过对现象分析证实了甲的观点不是溶液变绿的主要原因,乙否定甲的依据是 。 (3)乙继续查阅资料: ⅰ.电解CuCl2 溶液时可能产生[CuCl2]-,[CuCl2]-掺杂Cu2+后呈黄色; ⅱ.稀释含[CuCl2]-的溶液生成CuCl白色沉淀。 据此乙认为:电解过程中,产生的[CuCl2]-掺杂Cu2+后呈黄色,与CuCl2 蓝色溶液混合呈绿色。 乙进行如下实验: a.取电解后绿色溶液2mL,加20mL水稀释,静置5分钟后溶液中产生白色沉淀。 b.另取少量氯化铜晶体和铜粉,向其中加2mL浓盐酸,加热获得含[CuCl2]-的黄色溶液。 c.冷却后向上述溶液…… d.取c中2mL溶液,加20mL水稀释,静置5分钟后溶液中产生白色沉淀。 ①a的目的是 。 ②写出b中生成[CuCl2]-的离子方程式: 。 ③补充c中必要的操作及现象: 。 乙据此得出结论:电解时阴极附近生成[CuCl2]-是导致溶液变绿的原因。 【综合·一练到底】 (15分)某同学设计了一个燃料电池(如图所示),目的是探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理,其 中乙装置中X为阳离子交换膜。 根据要求回答相关问题: (1)通入氢气的电极为 (填“正极”或“负极”),负极的电极反应式为 。 (2)石墨电极为 (填“阳极”或“阴极”),反应一段时间后,在乙装置中滴入酚酞溶液, (填“铁极”或“石墨极”)区的溶液变红。 (3)如果粗铜中含有锌、银等杂质,丙装置中反应一段时间,硫酸铜溶液的浓度将 (填“增 大”“减小”或“不变”)。精铜电极上的电极反应式为 。 【选做·一飞冲天】 (15分)氮氧化物(NOx)造成酸雨、光化学烟雾、臭氧层破坏等危害,不仅破坏自然生态环境,而且 严重危害人类健康。采用合适的还原剂能够实现烟气的高效脱硝。 (1)用食盐水作电解液电解烟气脱氮的原理如图所示,NO被阳极产生的氧化性物质氧化为 NO-3 ,尾气经氢氧化钠溶液吸收后排入空气。电流密度和溶液pH对烟气脱氮的影响如图所示。 ①NO被阳极产生的氧化性物质氧化为NO-3 ,反应的离子方程式为 。 ②溶液的pH对NO去除率影响的原因是 。 (2)采用电解法处理含氮氧化物废气,可回收硝酸,具有较高的环境效益和经济效益。实验室模 拟电解法吸收NOx 的装置如图所示(图中电极均为石墨电极)。 ①直流电源的负极为 (填“A”或“B”);该电解装置应选择 (填“阳”或“阴”)离子 交换膜。 ②若以处理NO2 为模拟实验,阳极发生的电极反应为 。 (3)含铈溶液可以处理大气中的氮氧化物,并可通过电解法再生。铈元素 (Ce)常见的化合价有+3价、+4价。NO可以被含Ce4+的溶液吸收,生成 NO-2 、NO-3 。可采用电解法将上述吸收液中的NO-2 转化为无毒物质,同 时再生Ce4+,其原理如图所示。阴极的电极反应式为 。 【错题重做】 错因 基础不牢 题意不明 思路不对 理解不够 分析不透 方法不对 根本不会 其他原因 题号 题号 题号 — 35 —