专题1 第2单元 第4课时 电解原理的应用（Word练习）-【精讲精练】2025-2026学年高中化学选择性必修第一册（苏教版）

[对应知能达标训练P14] 1．某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液。通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是(　　) A.a为正极，b为负极；NaClO和NaCl B．a为负极，b为正极；NaClO和NaCl C．a为阳极，b为阴极；HClO和NaCl D．a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl 解析　有关反应有2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，因阳极生成Cl2，阴极生成NaOH，为使两者充分作用，Cl2应在下端产生，从而推知电源b为正极，a为负极，消毒液的主要成分是NaCl、NaClO。 答案　B 2．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。下列叙述正确的是(　　) ①粗铜与直流电源负极相连 ②阴极发生的电极反应为Cu2+＋2e－===Cu ③电路中每通过3.01×1023个电子，得到的纯铜质量为16 g ④杂质Ag以Ag2SO4的形式沉入电解槽形成阳极泥 A．①②③　　　　　　　　 B．②④ C．②③④ D．②③ 解析　粗铜作阳极，与电源正极相连；阴极反应为Cu2+得电子生成单质Cu，即Cu2+＋2e－===Cu；反应中转移3.01×1023个电子，即转移电子的物质的量为0.5 mol时，生成纯铜16 g；杂质Ag以单质的形式沉入电解槽形成阳极泥。 答案　D 3．利用如图所示装置可以在铜牌表面电镀一层银。下列有关说法正确的是(　　) A．通电后，Ag＋向阳极移动 B．银片与电源负极相连 C．该电解池的阴极反应可表示为Ag＋＋e－===Ag D．当电镀一段时间后，将电源反接，铜牌可恢复如初 解析　铜牌上镀银，银片为阳极，Ag＋向阴极移动，阴极反应为Ag＋＋e－===Ag；由于实验中镀层不可能非常均匀致密，所以将电源反接，阳极上Cu、Ag均会溶解，铜牌不可能恢复如初。 答案　C 4．金属镍有广泛的用途，粗镍中含有少量的Fe、Zn、Cu、Pt杂质，用电解法制备高纯度的镍，下列叙述中正确的是(已知氧化性Fe2+<Ni2+<Cu2+)(　　) A．阳极发生还原反应，其电极反应式为Ni2+＋2e－===Ni B．电解过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量相等 C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+和Zn2+ D．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt 解析　 阳极应发生氧化反应；溶液中的阳离子主要为Ni2+，根据金属的还原性和金属阳离子的氧化性顺序，阳极反应为Zn－2e－===Zn2+，Fe－2e－===Fe2+，Ni－2e－===Ni2+，Cu、Pt在该条件下不失电子，阴极反应为Ni2+＋2e－===Ni，Fe2+、Zn2+在该条件下不得电子；比较两电极反应，因Zn、Fe、Ni的相对原子质量不等，当两极通过相同的电量时，阳极减少的质量与阴极增加的质量不等。 答案　D 5．用石墨电极电解CuSO4溶液一段时间后，向所得溶液中加入0.2 mol Cu(OH)2后，恰好使溶液恢复到电解前的浓度。则电解过程中转移电子的物质的量为 (　　) A．0.4 mol B．0.5 mol C．0.6 mol D．0.8 mol 解析　将Cu(OH)2改写为CuO·H2O，根据CuO·H2O知，阳极上OH－放电生成O2，阴极上Cu2+和H＋放电生成Cu和H2，根据氧原子守恒得n(O2)＝n[Cu(OH)2]＝0.2 mol，则转移电子的物质的量为0.2 mol×4＝0.8 mol，D正确。 答案　D 6．(2024·重庆检测)SO2是主要大气污染物之一，工业上可用如下装置吸收转化SO2(A、B为惰性电极)。下列说法正确的是(　　) A．电子流动方向为a→A→B→a B．a、A极上均发生氧化反应 C．离子交换膜为阳离子交换膜 D．B极上的电极反应式为SO2＋2e－＋2H2O===SO＋4H＋ 解析　电子流动方向为a→A、B→b，电子不能通过电解质溶液，A错误；a为电源负极，发生氧化反应，A极为电解池阴极，发生还原反应，B错误；阳极的电极反应式为SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋，阴极的电极反应式为2SO＋4H＋＋2e－===S2O＋2H2O，离子交换膜应使H＋通过，应为阳离子交换膜，C正确；B极上为电解池的阳极，二氧化硫失去电子发生氧化反应，电极反应式为SO2－2e－＋2H2O===SO＋4H＋，D错误。 答案　C 7．利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Au等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是(　　) A．电解时以纯铜作阳极 B．电解时阳极发生还原反应 C．纯铜连接电源负极，其电极反应式是Cu－2e－===Cu2+ D．电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Au等金属的阳极泥 解析　电解法精炼金属铜时，粗铜作阳极，失去电子逐渐溶解，Cu2+得到电子后析出，附着在阴极上，故纯铜作阴极；在电解池中，阴极接电源的负极，发生还原反应，阳极接电源的正极，发生氧化反应，A、B、C错误；越活泼的金属越易失去电子，故比铜活泼的Fe、Zn先失去电子，变成Fe2+、Zn2+进入溶液，然后是铜失去电子，变成Cu2+进入溶液，因Ag、Au等金属不如铜活泼，故在铜溶解后便沉积在电解槽底部成为阳极泥，D正确。 答案　D 8．为实现节能减排，氯碱工业中相关物料的传输与转化关系如下图所示(电极均为惰性电极，图中未标出)。下列说法中正确的是(　　) A．A1区域为阴极区，电解过程中，溶液pH增大 B．B2区域中发生的电极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O C．若两池中所用离子膜类型相同，则a＞b D．利用整套装置最终获得的产品是氯气和烧碱 解析　在电解池中生成的物质只能是氢氧化钠、氢气和氯气，由图示得到Y要进入燃料电池，所以Y为氢气，X为氯气，则A1区域为电解池的阳极，A错误；燃料电池的电解质溶液为氢氧化钠，所以正极上是氧气得电子生成氢氧根离子的反应，B错误；电解饱和食盐水只能用阳离子交换膜，燃料电池中也是阳离子交换膜，在B装置中Na＋透过阳离子交换膜由左向右进入装置B2区域中，同时B2中氧气得电子生成氢氧根离子，所以B2区域中氢氧化钠浓度增大，C错误；整套装置中的氢气在燃料电池中被消耗了，所以氢气不是最终产物，D正确。 答案　D 9．如图为电解装置，X、Y为电极材料，a为电解质溶液。 (1)若a为含有酚酞的KCl溶液，X为Fe，Y为石墨，电解一段时间后：X电极附近可观察到的实验现象是___________________________________________________________，写出Y电极的电极反应式_________________________________________________________。 (2)若要实现Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑，则Y电极材料是________，写出X电极的电极反应式_________________________________________________________________。 (3)若要利用该装置在铁制品表面镀上一层银，则a为________，反应前两电极的质量相等，反应后两电极质量相差2.16 g，则该过程理论上通过电流表的电子数为________。 (4)若X、Y均为惰性电极，a为NaOH溶液，电解一段时间后，溶液的pH________(填“增大”“不变”或“减小”)，若要使溶液恢复原来的状态，可往溶液中加入__________。 解析　(1)若a为含有酚酞的KCl溶液，X为Fe，Y为石墨，X电极上氢离子得到电子生成氢气，电极附近溶液中氢氧根离子浓度增大，使酚酞变红色；Y电极上氯离子失电子生成氯气，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑。(2)要实现Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑，需要利用电解原理，Y电极应是铜作阳极，X电极上是氢离子得到电子生成氢气，阴极电极反应为2H＋＋2e－===H2↑。(3)利用该装置在铁制品表面镀上一层银，银作阳极Y，铁制品作阴极X，含银离子的电解质溶液(硝酸银溶液)进行电解完成，阳极电极反应和电子守恒计算电子转移数，反应前两电极的质量相等，反应后两电极质量相差2.16 g，依据电子守恒可知，阳极减小的质量与阴极增加的质量相同，阴极析出银的质量＝阳极溶解减少的银的质量＝1.08 g，析出银的物质的量＝＝0.01 mol，则该过程理论上通过电流表的电子数为0.01NA或6.02×1021。(4)X、Y均为惰性电极，a为NaOH溶液，实质是电解水，溶液浓度增大，溶液pH增大；氢氧根离子在阳极上失电子发生氧化反应，氢离子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气，故应加入水恢复溶液浓度。 答案　(1)电极表面产生气体，附近溶液变红 2Cl－－2e－===Cl2↑ (2)Cu　2H＋＋2e－===H2↑ (3)AgNO3溶液　0.01NA(或6.02×1021) (4)增大　H2O 10．某小组同学认为，如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，那么可以设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。 (1)该电解槽的阴极反应式为_____________。此时通过阴离子交换膜的离子数_____________(填“大于”“小于”或“等于”)通过阳离子交换膜的离子数。 (2)制得的氢氧化钾溶液从出口_____________(填“A”“B”“C”或“D”)导出。 (3)通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因：________________________________________________________________________。 解析　(1)阴极水电离的氢离子放电生成氢气：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，为保持中间硫酸钾溶液呈电中性，阴离子交换膜通过一个硫酸根离子时，阳离子交换膜应同时通过2个钾离子，故答案为小于。(2)阴极产生氢气的同时也产生氢氧根离子，中间硫酸钾溶液中钾离子从阳离子交换膜向阴极移动，故氢氧化钾溶液从D口导出，C口导出的是氢气。(3)通电开始后，阴极发生的电极反应式为：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故附近溶液pH会增大。 答案　(1)2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－　小于 (2)D　(3)阴极发生的电极反应式为：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，生成OH－，故附近溶液pH会增大 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$