第1章 第3节 第2课时 电解原理的应用-【创新教程】2025-2026学年高中化学选择性必修1五维课堂Word课时作业（鲁科版2019）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．下列变化过程均与“电”相关，其中需要通电才能进行的是(　　) ①电离　②电解　③电镀　④电泳 A．①②③　　　　　　　　　 B．①②④ C．①③④ D．②③④ 解析：D　[电离需在水溶液或熔融状态下发生，不需要通电。] 2．若在铜片上镀银时，下列叙述正确的是(　　) ①将铜片接在电源的正极上　②将银片接在电源的正极上　③在铜片上发生的反应是Ag＋＋e－===Ag　④在银片上发生的反应是4OH－－4e－===O2↑＋2H2O　⑤需用硫酸铜溶液为电镀液　⑥需用硝酸银溶液为电镀液 A．①③⑥ B．②③⑥ C．①④⑤ D．②③④⑥ 解析：B　[铜片上镀银，铜片作阴极，接电源负极，①错；银片作阳极，接电源正极，②正确；铜电极上，Ag＋得电子析出Ag，③正确；银片是阳极，失电子变成Ag＋进入电解液，④错；需用AgNO3作电镀液，⑥正确，⑤错。正确的为②③⑥。] 3．如图为电解饱和食盐水的简单装置，下列有关说法正确的是(　　) A．通电一段时间后，向蛋壳内的溶液中滴加几滴酚酞，呈红色 B．蛋壳表面缠绕的铁丝发生氧化反应 C．铁丝表面生成的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 D．蛋壳可阻止生成的氯气与氢气、氢氧化钠溶液接触 解析：D　[蛋壳可以将两极产物分开，防止产物之间发生反应。] 4．以硫酸铜溶液作电解液，对含有杂质Fe、Zn、Ag的粗铜进行电解精炼。下列叙述中正确的是(　　) ①粗铜与直流电源负极相连　②阴极发生的反应为Cu2＋＋2e－===Cu　③电路中每通过3.01×1023个电子，得到的精铜质量为16 g　④杂质Ag以Ag2SO4的形式沉入电解槽形成“阳极泥” A．②③ B．②④ C．③④ D．①③ 解析：A　[电解精炼铜时，粗铜作阳极，精铜在阴极析出，单质银不放电，形成阳极泥，没有Ag2SO4。综合上述分析A项正确。] 5．某同学为了使反应2HCl＋2Ag===2AgCl＋H2↑能进行，设计了下列四个方案，你认为可行的方案是(　　) 解析：C　[要使反应2HCl＋2Ag===2AgCl＋H2↑能进行，需通过电解装置来实现。B是原电池装置(Fe作原电池的负极，Ag作原电池的正极)，其总反应为Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑；D既不是原电池，也不是电解池；A是电解池装置，但Ag连接在电源的负极上，不会溶解，其实质是电解HCl(2HClH2↑＋Cl2↑)；C是电解池装置，与电源正极连接的Ag失去电子(Ag－e－===Ag＋)，产生的Ag＋立即与溶液中的Cl－结合生成AgCl沉淀，溶液中的H＋在阴极上获得电子产生H2(2H＋＋2e－===H2↑)，其总反应为2HCl＋2Ag2AgCl＋H2↑。] 6．500 mL NaNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)＝0.3 mol·L－1，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1.12 L气体(标准状况)，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(Na＋)＝0.2 mol·L－1 B．电解后溶液中c(H＋)＝0.2 mol·L－1 C．上述电解过程中共转移0.4 mol电子 D．电解后得到的Cu的物质的量为0.1 mol 解析：B　[阳极是阴离子放电(放电能力：OH－＞NO)，根据题给信息，阳极一定是OH－放电，生成0.05 mol氧气，转移0.2 mol电子；阴极离子放电能力：Cu2＋＞H＋＞Na＋，所以Cu2＋先放电，然后是H＋放电，阴极生成0.05 mol氢气时，转移0.1 mol电子，根据得失电子守恒知，Cu2＋转移0.1 mol电子，n(Cu2＋)＝0.05 mol。所以原溶液中n[Cu(NO3)2]＝0.05 mol，n(NO)＝0.3 mol·L－1×0.5 L＝0.15 mol，n(NaNO3)＝0.05 mol。原混合溶液中c(Na＋)＝0.1mol·L－1，A项错误；结合以上分析及电解总方程式Cu2＋＋2H2OCu＋H2↑＋O2↑＋2H＋可知，生成0.05 mol Cu、0.05 mol O2,0.05 mol H2和0.1 mol H＋，电解后溶液中c(H＋)＝＝0.2 mol·L－1，B项正确、D项错误；上述电解过程中共转移0.2 mol电子，C项错误。] 7．用惰性电极电解M(NO3)x的水溶液，当阴极上增重a g时，在阳极上同时产生b L氧气(标准状况)，从而可知M的相对原子质量为(　　) A. B. C. D. 解析：C　[根据得失电子守恒列出物质间的对应关系，设M的相对原子质量为Ar。 Ax＋～xe－～O2 Arg 22.4×L a g b L 解得Ar＝＝。] 8．某模拟“人工树叶”电化学实验装置如图所示，该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是(　　) A．该装置将化学能转化为光能和电能 B．该装置工作时，H＋从b极区向a极区迁移 C．每生成1 mol O2，有44 g CO2被还原 D．电极的反应为3CO2＋18H＋－18e－===C3H8O＋5H2O 解析：B　[结合题图可知，该装置将光能和电能转化为化学能，A项错误；a与电源负极相连，所以a是阴极，电解池中H＋向阴极移动，即H＋从阳极(b极)区向阴极(a极)区迁移，B项正确；电池总反应为6CO2＋8H2O2C3H8O＋9O2，故生成1 mol O2，有 mol CO2被还原，故被还原的CO2为29.3 g，C项错误；a极上发生还原反应：3CO2＋18H＋＋18e－===C3H8O＋5H2O，D项错误。] 9．如图甲为一种新型污水处理装置，该装置可利用微生物将有机废水的化学能直接转化为电能，如图乙是一种用惰性电极电解饱和食盐水的消毒液发生器。关于甲，乙的说法不正确的是(　　) A．装置甲的X极要与装置乙的a极连接 B．装置乙中b极的电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑ C．当N极消耗1 mol气体时，有2 mol H＋通过离子交换膜 D．若有机废水中主要含有葡萄糖，则装置甲中M极的电极反应为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋ 解析：C　[由题图甲分析得出X为负极，Y为正极，由题图乙分析得出a为阴极，b为阳极。乙的a极要与甲的X极相连接，A项正确；乙的b极为阳极，氯离子放电，B项正确；氧气在N电极得到电子，电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，故当N极消耗1 mol气体时，有4 mol H＋通过离子交换膜，C项错误；因题图甲中传递的是质子，葡萄糖在M极放电发生氧化反应，故电极反应为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋，D项正确] 10．KIO3在工业上可用电解法制取，以石墨和铁为电极，以KI溶液为电解质溶液。在一定条件下电解，总反应式为KI＋3H2OKIO3＋3H2↑。下列有关说法正确的是(　　) A．电解时，石墨作阳极，铁作阴极 B．电解时，在阳极上产生氢气 C．电解后得到KIO3产品的步骤：过滤→浓缩→结晶→灼烧 D．电解过程中，每转移0.6 mol电子，理论上可得到0.6 mol无水KIO3晶体 解析：A　[电解过程中，阳极上I－放电生成IO，阴极上H2O电离出的H＋放电生成H2，因此阳极应为惰性电极，A项正确，B项错误。电解后得到KIO3产品的步骤：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，C项错误。1 mol I－生成1 mol IO转移电子6 mol，则每转移0.6 mol电子，理论上可得到0.1 mol无水KIO3晶体，D项错误。] 11．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)电解食盐水是氯碱工业的基础。 ①电解所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去Mg2＋和Ca2＋，要加入的试剂分别为　______　、　________　。 电解时，阴极反应的主要产物是_____________________________________。 ②电解时用盐酸控制阳极区的pH在2～3，用必要的文字和反应化学方程式说明原因：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)①由电解装置可知，阳极上氧离子失去电子，电极反应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)①食盐溶液中混有Mg2＋和Ca2＋，可以利用过量NaOH溶液除去Mg2＋，利用过量Na2CO3溶液除去Ca2＋；电解时，阴极反应2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，阴极反应的主要产物是NaOH和H2；②电解时用盐酸控制阳极区的pH在2～3，用必要的文字和反应化学方程式说明原因：Cl2＋H2OHCl＋HClO，增大H＋和Cl－浓度，抑制氯气与水的反应，减少氯气的损失。 答案：(1)①2O2－－4e－===O2↑　②石墨电极被阳极上产生的氧气氧化 (2)①NaOH　Na2CO3　NaOH和H2　②Cl2＋H2OHCl＋HClO，增大H＋和Cl－浓度，抑制氯气与水的反应，减少氯气的损失 12．如图所示，A为直流电源，B为浸润饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸，C为电镀槽，接通电路后，发现滤纸B上的c附近显红色。请回答： (1)电源A中a为　________　极。 (2)滤纸B上发生的总反应方程式为________________________________________。 (3)欲在电镀槽中实现铁上镀锌，接通开关K，使c、d短路，则电极e上发生的反应为 ____________________________________________________， 电极f上发生的反应为_____________________________________________________， 槽中盛放的电镀液可以是　________　或　________　(要求填两种电解质溶液)。 解析：(1)根据c附近显红色可知，该极发生反应2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，即该极为阴极，与电源的负极相连，所以a是电源的正极。(2)滤纸B上发生的总反应方程式为2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH。 (3)电极e为阳极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，阴极铁上镀锌，则阴极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn，电解液应为含镀层金属离子的溶液，所以可用ZnSO4溶液或ZnCl2溶液等。 答案：(1)正　(2)2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH　(3)Zn－2e－===Zn2＋　Zn2＋＋2e－===Zn　ZnSO4溶液　ZnCl2溶液 13．全钒液流储能电池是利用不同价态离子对的氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置，其原理如图所示。 (1)当左槽溶液颜色逐渐由黄变蓝，其电极反应式为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)充电过程中，右槽溶液颜色逐渐由　________　色变为　________　色。 (3)放电过程中氢离子的作用是_______________________________________________ 和________________________________________________________________________； 充电时若转移的电子数为3.01×1023个，左槽溶液中n(H＋)的变化量为　________　。 解析：解本题时需注意电解池内部是离子的定向移动形成的闭合回路，离子的移动会造成溶液中离子物质的量的变化。 (1)由左槽电解液颜色的变化可知，溶液中的VO转化为VO2＋，即V元素的化合价从＋5价降低为＋4价，VO在左侧电极上发生还原反应，由于电解液是酸性的，因此可以判断该电极上发生的电极反应是VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O，同时能判断此时右槽发生的是氧化反应。(2)该装置作为电解池充电时，右侧电极为阴极，V3＋在该电极上得电子转化为V2＋，因此，溶液颜色由绿色变为紫色。(3)在放电过程中，右槽中将发生氧化反应，即左槽中发生还原反应，VO在左侧电极上放电时，H＋参与了反应，氢离子从右槽通过交换膜向左槽移动，使电流通过溶液。在充电时，左槽的电极反应式为VO2＋－e－＋H2O===VO＋2H＋。左槽中每生成2 mol氢离子，伴随有1 mol电子的转移，同时有1 mol氢离子从左槽通过交换膜到达右槽，左槽中氢离子的变化量(增加)是1 mol。因此，当转移的电子数为3.01×1023个时，n(H＋)的变化量为n＝N/NA＝3.01×1023/(6.02×1023 mol－1) ＝0.5 mol。 答案：(1)VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O　(2)绿 紫　(3)参与正极反应　通过交换膜定向移动使电流通过溶液　0.5 mol 学科网（北京）股份有限公司 $$