4.3 电解池 第2课时（分层作业）化学沪科版2020选择性必修1

4.3 电解池 第2课时 电解原理的应用 分层作业 1．电解原理应用广泛。下列相关说法错误的是 A．电解熔融NaCl可冶炼金属Na B．在钥匙上镀铜时，钥匙应接电源正极 C．离子交换膜电解槽电解饱和NaCl溶液可制备NaOH D．粗铜精炼纯铜时，阴极的电极反应为 【答案】B 【解析】A．电解熔融NaCl可冶炼金属Na，A正确； B．在钥匙上镀铜时，钥匙应该连在电解池阴极，钥匙应接电源负极，B错误； C．离子交换膜电解槽电解饱和NaCl溶液，钠离子会通过阳离子交换膜移向阴极，会与阴极产生的氢氧根离子结合成NaOH，C正确； D．粗铜精炼纯铜时，纯铜在阴极产生，阴极电极反应式为，D正确； 故选B。 2．化学在生产中有广泛的应用。下列说法正确的是 A．电解冶炼镁、铝通常电解和溶液 B．电解精炼铜时，阳极减少的质量和阴极增加的质量相等 C．电镀银时电解质溶液中保持不变 D．用外加电流法对钢铁进行防护时，钢铁应连接电源的正极 【答案】C 【解析】A．电解冶炼镁、铝需要电解熔融的氯化镁、氧化铝，A错误； B．电解精炼铜时，阳极为粗铜(Cu、Zn、Fe、Ag、Au)，阳极电极反应式为、、，Au与Ag无法失去电子沉落于阳极附近成为阳极泥，阴极为纯铜，阴极电极反应式为，阳极电极反应与阴极电极反应不相同，故减少的质量与增加的质量不相等，B错误； C．电镀银时阳极为银，阳极电极反应式为Ag-e-=Ag+，阴极为待镀金属，阴极电极反应式为Ag++e-=Ag，所以电镀银时电解质溶液中保持不变，C正确； D．用外加电流法对钢铁进行防护时，钢铁应连接电源的负极得电子被保护，D错误； 故选C。 3．下列关于用铜做电极的叙述错误的是 A．铜锌原电池中铜作正极 B．电解食盐水制氯气用铜作阳极 C．电解精炼铜中粗铜作阳极 D．金属表面镀铜用铜作阳极 【答案】B 【解析】A．铜锌原电池中，金属性强于铜的锌作原电池的负极、铜作正极，故A正确； B．电解食盐水制氯气时，应选用惰性电极作电解池的阳极，不能选用铜作阳极，故B错误； C．电解精炼铜中粗铜作精炼池的阳极、纯铜作阴极，故C正确； D．金属表面镀铜用铜作电镀池的阳极，镀件作阴极，故D正确； 故选B。 4．餐具表面镀银可达到增强抗腐蚀性、提升美观等目的。下列关于铁表面镀银的说法不正确的是 A．电路中每通过1mole-，阴极析出1mol银 B．铁电极应与电源负极相连 C．阳极电极反应式为Ag﹣e- = Ag+ D．电镀液需要不断更换 【答案】D 【解析】A．阴极发生反应Ag++e-=Ag，故每通过1mole-析出1mol银，A正确； B．铁为镀件，应与电源负极相连，故B正确； C．阳极为镀层金属，电极反应式为Ag﹣e- = Ag+，故C正确； D．阳极发生反应为Ag﹣e- = Ag+，阴极发生反应Ag++e-=Ag，电镀液浓度不变，不需要更换，故D错误； 故选D。 5．利用电解法可将含有、、、等杂质的粗铜提纯。下列叙述正确的是 A．电解时以精铜作阳极 B．电解时阴极上发生的反应为 C．用溶液作电解质溶液，反应一段时间后浓度保持不变 D．电解后，可在电解槽阴极下方收集到少量、等金属 【答案】B 【解析】A．将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯时，以精铜作阴极，粗铜作阳极，A错误； B．电解时，溶液中的Cu2+在阴极上得电子，发生的反应为，B正确； C．电解时，阳极的其他金属杂质也会放电，故电解液中溶液浓度减小，C错误； D．电解时，阳极粗铜中的Fe、Zn、Cu失电子转化为金属阳离子，Ag、Pt不失电子，则电解后，电解槽阳极底部会形成含有少量Ag、Pt等金属的阳极泥，D错误； 故选B。 6．工业上用电解法精炼粗铅(主要杂质为Cu、Ag、Zn)的装置如下图。已知：为强酸，的电离方程式为。下列说法正确的是 A．Y极材料为粗铅 B．通电过程中，溶液中不变 C．通电时，向X极移动 D．阳极泥的成分包括Cu、Ag和Zn 【答案】A 【分析】电解法精炼粗铅，粗铅作为阳极，与外接直流电正极相连，放在Y极，X为阴极。 【解析】A．据分析，Y极为阳极，材料为粗铅，A项正确； B．Zn比Pb活泼，通电过程中由于Zn先放电，阴极上Pb2+先得电子，所以溶液中降低，B项错误； C．通电时，阴离子朝阳极移动，向Y极移动，C项错误； D．Zn会先放电，所以阳极泥的成分不包括Zn，D项错误； 故选A。 7．工业上采用电解饱和食盐水制取氯气。氯气在电解池的 (选填“阴”或“阳”)极上产生，利用两极产生的气体，工业上可合成 (写物质名称)。 【答案】 阳 盐酸/氯化氢 【解析】电解饱和食盐水，阴极上发生还原反应得到H2，阳极上发生氧化反应得到Cl2，氢气和氯气反应，工业上可以制取氯化氢(或盐酸)。 8．如图所示，回答下列问题： （1）此装置的名称是 。 （2）氯化钠溶液中离子有 ，其中，定向移动至阴极附近的离子有 。 （3）阳极附近的产物是 ，检验该物质的方法是 。 （4）电解饱和食盐水的化学方程式 ，工业上，利用电解饱和食盐水可制得多种产品，如有 。(如举两例) 【答案】（1）电解池 （2）Na+、Cl-、H+、OH- Na+和H+ （3）氯气 用湿润的淀粉碘化钾试纸靠近导管口，若淀粉碘化钾试纸变蓝，则证明氯气存在 （4）2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑； 盐酸、漂白液等 【解析】（1）如图所示，有电源，所以此装置的名称是电解池，故答案为：电解池； （2）氯化钠溶液中离子有Na+、Cl-、H+、OH-，其中，阳离子Na+和H+定向移动至阴极附近，故答案为：Na+、Cl-、H+、OH-；Na+和H+； （3）溶液中的氯离子失电子在阳极发生氧化反应生成氯气，氯气具有强氧化性，能够氧化碘离子生成单质碘，碘遇到淀粉变蓝，所以检验氯气的方法是用湿润的淀粉碘化钾试纸靠近导管口，若淀粉碘化钾试纸变蓝，则证明氯气存在； 故答案为：氯气；用湿润的淀粉碘化钾试纸靠近导管口，若淀粉碘化钾试纸变蓝，则证明氯气存在； （4）电解饱和食盐水得到氢氧化钠、氢气和氯气，化学方程式为：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，则工业上，可以利用电解饱和食盐水生成的氢气、氯气化合制盐酸，也可用氯气和氢氧化钠反应制漂白液等，故答案为：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑；盐酸、漂白液等。 现代氯碱工业采用的是离子交换膜法电解精制饱和食盐水，原理如图所示： 9．粗盐中常含有、等杂质。如果不对粗盐进行提纯，直接电解粗盐水，在阴极区可能出现的现象是 。 10．电解产生1mol ，理论上阳极室减少的离子数为___________。 A．1 B．2 C．3 D．4 【答案】9．出现白色浑浊 10．D 【解析】9．如果不对粗盐进行提纯，直接电解粗盐水，阴极氢离子得电子，溶液中氢氧根浓度增大，会生成难溶的Mg(OH)2，微溶的Ca(OH)2，故在阴极区可能出现的现象是：出现白色浑浊； 10．电解产生1 mol，消耗2molCl-，转移2mol电子，则有2molNa+穿过阳离子交换膜进入阴极，故理论上阳极室减少的离子数为4NA，答案选D。 1．利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。下列说法正确的是 A．在铁片上镀铜时，X是纯铜 B．电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2+浓度不变 C．氯碱工业中，X电极上反应式是4OH--4e-=2H2O+O2↑ D．制取金属镁时，Z是氯化镁溶液 【答案】A 【分析】由图中电源的正负极可知，X是阳极、Y是阴极； 【解析】A．电镀时，镀层作阳极、镀件作阴极，所以在铁片上镀铜时，阳极为Cu发生氧化反应生成Cu2+，阳离子移动到铁电极，生成Cu，A正确； B．电解精炼粗铜时，阳极上Cu和其它活性金属失电子发生氧化反应，阴极上Cu2+得电子，根据转移电子守恒知，阳极上溶解Cu的质量小于阴极析出Cu的质量，所以溶液中Cu2+浓度变小，B错误； C．氯碱工业中，X电极上氯离子放电生成氯气，电极反应式为2Cl--2e-═Cl2↑，C错误； D．工业上采用电解熔融氯化镁制取Mg，D错误； 故答案为：A。 2．电解法制备的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．M为电源的负极 B．阳极上的电极反应式为 C．阴离子交换膜应能允许通过而能阻止的扩散 D．理论上每转移0.1mol，阴极上会产生1.12L气体 【答案】C 【分析】电解法制备的工作原理如图所示，Fe为电解池的阳极，M为电源的正极，电极反应式为Fe-6e-+8OH-=+4H2O，Pt为电解池的阴极，N为电源的负极，电极反应：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阴离子交换膜能允许OH-通过而能阻止的扩散，据此分析解题。 【解析】A．由分析可知，M为电源的正极，A错误； B．由分析可知，阳极上的电极反应式为Fe-6e-+8OH-=+4H2O，B错误； C．由分析可知，负极生成氢氧根，正极需要氢氧根作为反应物，故阴离子交换膜能允许OH-通过而能阻止的扩散，C正确； D．由分析可知，阴极电极反应为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，根据电子守恒可知，理论上每转移0.1mol e-，阴极上会产生标准状况下0.05molH2即0.05mol×22.4L/mol=1.12L气体，但是题干中没有标明气体状态，D错误； 故答案为：C。 3．是常用的绿色氧化剂，可用如图所示装置电解和制备。下列说法正确的是 A．该装置工作时将化学能转化为电能 B．装置工作时总反应为 C．装置工作过程中a极消耗的大于b极生成的 D．电解生成时，电子转移的数目为 【答案】C 【解析】A．电解H2O和O2制备H2O2是将电能转化为化学能，A错误； B．装置工作时总反应为：2H2O+O22H2O2，B错误； C．装置工作过程中a极反应为：O2+2H++2e-=H2O2， b极反应为2H2O-4e-=O2+4H+，通电时，电子转移数相等，a极消耗的O2大于b极生成的O2，C正确； D．根据O2+2H++2e-=H2O2，电解生成1molH2O2时，转移电子2mol电子,转移的数目为2×6.02×1023，D错误； 故答案为：C。 4．如下所示装置，通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列判断正确的是 A．b是电源的负极 B．当通过质子交换膜的H+为0.12mol时，Ⅱ室内溶液质量增加超过3.32g C．电解一段时间后，I室溶液的pH降低 D．电解一段时间后，欲使CuCl2溶液恢复到原来浓度，需补充一定量的金属铜和氯气 【答案】B 【解析】A．由石墨电极Ⅱ产生氧气可知，电极Ⅱ为阳极，电极I为阴极，则b是电源的正极，故A错误；B．随着电解的进行，当通过质子交换膜的H+为0.12mol时，Ⅱ室得到了来自I室的0.12mol氯离子，Ⅲ室的0.12mol氢离子，并且根据Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O，0.01mol Fe2O3完全溶解，质量增加为：0.12 mol×36.5 g/mol＋0.01 mol×160 g/mol＝5.98 g，超过3.32 g，故B正确；C．电解一段时间后，I室中Cu2+浓度降低，水解平衡Cu2+＋2H2OCu(OH)2＋2H+向左移动，溶液的pH升高，故C错误；D．电解一段时间后，欲使CuCl2溶液恢复到原来浓度，需补充氯化铜固体，故D错误。 5．Na2Cr2O7的酸性水溶液随着H+浓度的增大会转化为CrO3。电解法制备CrO3的原理如图所示。下列说法错误的是 A．电解时只允许H+通过离子交换膜 B．生成O2和H2的质量比为8∶1 C．电解一段时间后阴极区溶液OH-的浓度增大 D．CrO3的生成反应为：Cr2O+2H+=2CrO3+H2O 【答案】A 【分析】根据左侧电极上生成，右侧电极上生成，知左侧电极为阳极，发生反应：，右侧电极为阴极，发生反应：；由题意知，左室中随着浓度增大转化为，因此阳极生成的不能通过离子交换膜。 【解析】A．由以上分析知，电解时通过离子交换膜的是，A项错误；B．根据各电极上转移电子数相同，由阳极反应和阴极反应，知生成和的物质的量之比为1∶2，其质量比为8∶1，B项正确；C．根据阴极反应知，电解一段时间后阴极区溶液的浓度增大，C项正确；D．电解过程中阳极区的浓度增大，转化为，D项正确。故选A。 6．如图是电解未知浓度的Cu(NO3)2溶液的示意图，请根据要求答题。 （1）铁棒为 极，石墨棒上的电极反应式为 。 （2）若溶液不变，将电极都换成铜棒，通电一段时间后，溶液的颜色 (填“变深”、“变浅”或“无变化”)。 （3）若电极不变，将溶液换成足量饱和食盐水，通电一段时间后，下列叙述正确的是___________。 A．电解时在阴极极得到氢气，在阳极极得到氧气 B．若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈红色 C．标准状况下，若反应过程中转移电子0.2mol，则生成的气体为4.48L D．反应结束后，将溶液全部转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性 【答案】（1）阴 2H2O-4e-=4H++O2↑ （2）无变化 （3）BC 【分析】电解池中，与电源正极相连的石墨为阳极，与电源负极相连的铁为阴极，以此分析； 【解析】（1）根据分析，铁棒为阴极；石墨为阳极，吸引溶液中的阴离子，OH-发生氧化反应，2H2O-4e-=4H++O2↑； 故答案为：阴；2H2O-4e-=4H++O2↑； （2）若电极均换成Cu，阳极上Cu单质发生氧化反应，Cu-2e-=Cu2+，阴极上，Cu2++2e-=Cu，则电解质仍为Cu(NO3)2，颜色不变； 故答案为：无变化； （3）A．若电解质为饱和食盐水，阴极H2O中H+发生还原反应，，阳极上，溶液中的Cl-发生氧化反应生成氯气，，A错误； B．根据分析，阴极上发生反应，，则阴极附近显碱性，遇酚酞显红色，B正确； C．根据A中的分析，两极的反应关系，，转移0.2mol电子，生成0.1molH2和0.1molCl2，则标况下，气体体积为4.48L，C正确； D．根据A中分析，反应的总电解反应式为，则溶液显碱性，D错误； 故答案为：BC。 7．电解尿素()是一种低能耗制氢气的方法，工作原理如图： （1）溶液中的移动方向为 。 A．a→b                    B．b→a （2）写出b电极的电极方程式 。 （3）已知尿素中C元素为＋4价，一段时间后在a电极收集到标况下4.48L气体，则整个电路中转移的电子数为 个。 （4） 极的材料可用铁棒， A．a            B．b 且铁棒能够较长时间保持光亮不生锈，该防腐原理称为 。 （5）若将电路中的电源换成导线，此时铁棒会逐渐被腐蚀，写出腐蚀过程中另一电极材料(石墨)上发生的电极方程式： 。 （6）与铵态氮肥相比，写出施用尿素的两个优点： 。 【答案】（1）B （2）2H2O+2e-═2OH-+H2↑ （3） （4）B 加电流的阴极保护法 （5）O2+2H2O+2e-=4OH- （6）含氮量高；是一种中性肥料，适用于各种土壤 【分析】电解尿素的总反应方程式为：CO（NH2）2+2OH-N2↑+3H2↑+，根据装置图分析，阳极产生N2和，阴极产生H2，考虑到电解质溶液为碱性，则阴极反应式为：2H2O+2e-═2OH-+H2↑，阳极反应式为：CO（NH2）2-6e-+8OH-═+N2↑+6H2O，据此分析判断。 【解析】（1）电解池中阴离子移向阳极，则溶液中的移动方向为b→a，故选B。 （2）b电极为阴极，反应式为：2H2O+2e-═2OH-+H2↑。 （3）总反应为CO（NH2）2+2OH-N2↑+3H2↑+，阳极产生N2和，生成1molN2转移6mol电子；a电极收集到标况下4.48L（0.2mol）气体，则整个电路中转移的电子数为个。 （4）活泼金属作阳极，金属参与反应，则阴极的材料可用铁棒，故选B。铁棒能够较长时间保持光亮不生锈，该防腐原理称为外加电流的阴极保护法。 （5）若将电路中的电源换成导线，此时构成原电池，铁棒会逐渐被腐蚀，腐蚀过程中另一电极材料(石墨)上氧气得到电子，发生吸氧腐蚀，发生的电极方程式O2+2H2O+2e-=4OH-。 （6）与铵态氮肥相比，写出施用尿素的优点有：含氮量高；是一种中性肥料，适用于各种土壤。 8．电解工作原理的实际应用非常广泛。 （1）电解精炼银时，粗银作 ，阴极反应为 。 （2）工业上为了处理含有Cr2O的酸性工业废水，采用下面的处理方法：往工业废水中加入适量NaCl，以铁为电极进行电解，经过一段时间，有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成，工业废水中铬元素的含量可低于排放标准。关于上述方法，下列说法错误的是___________(填字母)。 A．阳极反应：Fe-2e-=Fe2＋ B．阴极反应：2H＋＋2e-=H2↑ C．在电解过程中工业废水由酸性变为碱性 D．可以将铁电极改为石墨电极 （3）某同学设计了如图装置进行以下电化学实验。 ①当开关K与a连接时，两极均有气泡产生，则阴极为 电极。 ②一段时间后，使开关K与a断开，与b连接时，虚线框内的装置可称为 。请写出此时Fe电极上的电极反应 。 （4）1 L某溶液中含有的离子如下表： 离子 Cu2＋ Al3＋ NO Cl- 1 1 a 1 用惰性电极电解该溶液，当电路中有3 mol e-通过时(忽略电解时溶液体积变化及电极产物可能存在的溶解现象)，下列说法正确的是___________(填字母)。 A．电解后溶液呈酸性 B．a=3 C．阳极生成1.5 mol Cl2 D．阴极析出的金属是铜与铝 【答案】（1）阳极 Ag++e-=Ag （2）D （3）Fe 原电池 Fe-2e-+2OH-=Fe(OH)2 （4）A 【解析】（1）电解精炼银时，粗银作阳极，精银作阴极，阴极上Ag+得电子生成银单质，阴极电极反应式为Ag++e-=Ag； （2）A．铁为电极进行电解时，阳极是活性电极，电极本身失电子发生氧化反应，其电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，故A正确；B．阴极上氢离子得电子发生还原反应，其电极反应式为2H++2e-=H2↑，故B正确；C．阴极反应消耗氢离子，溶液中的氧化还原反应也消耗氢离子，使溶液中氢离子浓度降低，所以在电解过程中工业废水由酸性变为碱性，故C正确；D．若用石墨作电极，则无法产生Fe2+，从而使无法还原为Cr3+变成沉淀而除去，所以不能用石墨做电极，故D错误，故答案为：D； （3）①当开关K与a连接时，该装置为电解池，如果两极均有气泡产生，说明阳极材料不可能是铁，铁应为阴极，否则不能在铁极上生成气体，此时铁电极上的电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，石墨上的电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑； ②一段时间后，使开关K与a断开、与b连接时，此时形成原电池，且铁为负极，电解质溶液为氢氧化钠溶液，所以负极反应式为Fe-2e-+2OH-=Fe(OH)2； （4）A．1molCu2+在阴极上放电时转移2mol电子，Cu2+放电完毕后，1molH+放电转移1mol电子，阳极首先由1molCl-放电转移1mol电子生成氯气，Cl-放电完毕后，水电离的氢氧根继续放电：2H2O-4e-=O2↑+4H+，由电极反应式可知，又转移的2mol电子生成2mol氢离子，即生成的氢离子比消耗的氢离子多，所以电解后溶液呈酸性，故A正确；B．溶液中电荷守恒，即，由表格可知，各离子浓度均为1mol/L，代入可得a=4，故B错误；C．电解时阳极首先发生2Cl--2e-=Cl2↑，但是溶液中氯离子的物质的量为1mol，所以生成的氯气不可能是1.5mol，故C错误；D．离子放电顺序Cu2+＞H+＞Al3+，所以阴极析出的金属没有铝，故D错误；故答案为：A。 9．电解原理在化学工业中有着广泛的应用。如图所示装置，C、D、E、F、G、H都是惰性电极，A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，E极附近呈红色。请回答： （1）外接直流电源B为 极。 （2）乙中F电极的电极反应式为 （3）甲中开始电解时的化学反应方程式为 ；通电一段时间后，向甲所得溶液中加入0.1粉末，恰好恢复到电解前的浓度和pH，则电解过程中转移的电子的物质的量为 ，若将甲中产生的气体收集，共收集到标准状况下气体 L。 （4）现用丙装置给铜件镀银，G为 （填“镀件”或“镀层”），当乙中溶液的是13时（此时乙溶液体积为1000），丙中镀件上析出银的质量为 。 【答案】（1）正 （2） （3） 0.4 4.48 （4）镀件 10.8g 【分析】由信息可知，将直流电源接通后，E极附近呈红色，可知道氢离子在该电极放电，所以E是阴极，F是阳极，则电源电极A是负极，B是正极，C、E、G为阴极，D、F、H为阳极，在同一串联电路中电子转移数目相等，结合电镀要求判断镀件、镀层。 【解析】（1）由分析可知B为电源的正极； （2）F为阳极，Cl-失去电子得到Cl2，电极反应式为：； （3）根据上述分析可知：在甲溶液中阴离子有OH-、，放电能力：OH-＞，C电极发生反应：4OH--4e-=O2↑+2H2O；阳离子有Cu2+、H+，放电能力Cu2+＞H+，所以在D电极发生反应：Cu2++2e-=Cu，电解时总反应方程式为：，通电后加入0.1molCu(OH)2(相当于CuO和H2O)后溶液与电解前相同，第一阶段根据铜元素守恒，析出金属铜的物质的量是0.1mol，阴极反应是：2Cu2++4e-═2Cu，当析出金属铜的物质的量是0.1mol时，则转移的电子是0.2mol，阳极生成氧气的物质的量为0.05mol，第二阶段电解掉0.1mol水时，转移电子是0.2mol，该阶段阳极和阴极生成气体总物质的量为＝0.15mol，两阶段总共转移电子是0.4mol,生成气体的体积为(0.05mol+0.15mol)×22.4mol/L=4.48L。 （4）电镀装置中，镀层金属必须作阳极连接电源的正极，镀件作阴极，连接电源的负极，所以丙装置中H应该是镀件，G是镀层金属。当乙中溶液的pH是13时(此时乙溶液体积为1000mL)时，根据电极反应2H++2e-=H2↑，则放电的氢离子的物质的量为：0.1mol/L×1L=0.1mol,转移电子的物质的量为0.1mol电子时，丙中镀件上析出银的质量m(Ag)=0.1mol×108g/mol=10.8g。 10．电化学原理在现代工业中应用广泛，回答下列问题： （1）氯碱工业上利用电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等一系列化工产品，如图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。 ①离子交换膜的作用为 、 。 ②氢氧化钠溶液从图中 (填“a”“b”“c”或“d”)处收集。 （2）可作超级电容器材料。用惰性电极电解溶液制得，其阳极的电极反应式为 。 （3）金属镍有广泛的用途，粗镍中含有少量的Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，故可用电解法制备高纯度的镍。(金属活动性：) ①电解过程中，阳极杂质的电极反应式为 。 ②电解过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量 (填“相等”或“不相等”)，电解结束后，Pt以 形式存在。 （4）图甲是一种将废水中的氯乙烯()进行环境无害化处理的微生物电池装置，同时利用此装置在铁上镀铜。 ①M为 (填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，镀铜时， (填“X”或“Y”)与铁电极相连，工作过程中，N极区域溶液中pH将 (填“增大”“减小”或“不变”)。 ②若M极消耗0.1mol氯乙烯，则铁电极增重 g，硫酸铜溶液的浓度将 (填“增大”“减小”或“不变”)。 【答案】（1）得到纯度较高的NaOH溶液 避免与混合发生反应而爆炸 d （2） （3）， 不相等 阳极泥 （4）负极 X 增大 32 不变 【解析】（1）①电解过程中生成的氯气会和氢氧化钠反应且氢气和氯气混合容易发生爆炸，故离子交换膜的作用为避免与混合发生反应而爆炸、防止氢氧化钠吸收氯气以得到纯度较高的NaOH溶液。 ②右侧水放电生成氢气和氢氧根离子，故氯氧化钠溶液从图中d处收集。 （2）用惰性电极电解溶液制得，其阳极的电极反应为锰离子失去电子发生氧化反应生成二氧化锰，反应为； （3）①金属活动性：，则电解过程中，阳极杂质的放电顺序为锌、铁依次失去电子生成锌离子和亚铁离子，电极反应式为，。 ②电解过程中，阳极的锌铁镍均会放电成为阳离子，而阴极只有镍离子放电生成单质镍，故阳极减少的质量与阴极增加的质量不相等，电解结束后，Pt不放电，以阳极泥的形式存在。 （4）①由图可知，N极氧气得到电子发生还原反应生成水，N为正极，则M为负极，镀铜时，铁做镀件，应为电解池的阴极，故负极X与铁电极相连，工作过程中，N极反应为，故该区域消耗氢离子，溶液中pH将增大。 ②转化碳化合价由-1变为+4，电子转移为，铁极铜离子得到电子生成铜，根据电子守恒，若M极消耗0.1mol氯乙烯，则铁电极生成0.5molCu，增重32g，电解池中阳极铜转化为铜离子，铜离子在阴极转化为铜，故硫酸铜溶液的浓度将不变。 1．Ⅰ．硒()在人体内可以起到提高免疫力、抗氧化等功效，含硒化合物在材料和药物领域具有重要作用。铬()被广泛应用在冶金、化工、铸铁、耐火及高精端科技等领域。 （1）在元素周期表中，硒是第34号元素，与氧同主族，硒原子的电子式表示为 ，比较硫和硒的氢化物的热稳定性： (填“>”、“=”或“<”)。 Ⅱ.工业制备高纯硒的流程如下： （2）下列说法正确的是___________。 A．过程Ⅰ只发生氧化反应 B．过程Ⅱ的水洗过程属于非氧化还原反应 C．能与反应生成和 D．在过程Ⅲ的反应中体现了还原性 （3）过程Ⅲ中还需要用的反应物为，对应产物为，标况下，当有生成时，该反应中转移的电子数目为 。 （4）工业上常将铬镀在其他金属表面，同铁、镍组成各种性质的不锈钢，在下图装置中，观察到图1装置铜电极上产生大量的无色气泡，而图2装置中铜电极上无气体产生，铬电极上产生大量有色气体，则下列叙述正确的是___________。 A．由实验现象可知：金属活动性 B．图1为原电池装置，电极上产生的是 C．两个装置中，电子均由电极流向电极 D．图2装置中电极上发生的电极反应式为 Ⅲ.+6价铬的化合物毒性较大，常用甲醇酸性燃料电池电解处理酸性含铬废水(主要含有)，其原理示意图如下图所示： （5）M极为原电池的 极(填“正”或“负”)。 （6）N极附近的 (填“变大”或“变小”或“不变”)。 （7）写出电解池中阳极产物将转化为的离子方程式 。 【答案】（1） > （2）BC （3）4NA （4）D （5）负 （6）变大 （7）Cr2O+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O 【分析】由题给流程可知，工业硒在氧气中燃烧生成二氧化硒，二氧化硒水洗转化为亚硒酸，亚硒酸与一水合肼反应生成硒，反应得到的硒经纯化得到高纯硒。 【解析】（1）由硒元素与氧元素同主族可知，硒原子最外层电子数为6，电子式为；同主族元素，从上到下非金属性依次减弱，氢化物的热稳定性依次减弱，则硫化氢的热稳定性强于硒化氢，故答案为：；>； （2）A．由分析可知，过程Ⅰ发生的反应为硒在氧气中燃烧生成二氧化硒，反应中硒元素化合价升高被氧化，硒为反应的还原剂，发生氧化反应，同时氧元素的化合价降低被还原，氧气是氧化剂，发生还原反应，故错误； B．由分析可知，过程Ⅱ发生的反应为二氧化硒水洗转化为亚硒酸，反应中没有元素发生化合价变化，属于非氧化还原反应，故正确； C．二氧化硒是酸性氧化物，能与氢氧化钠溶液反应生成亚硒酸钠和水，故正确； D．由分析可知，过程Ⅲ发生的反应为亚硒酸与一水合肼反应生成硒，反应中硒元素化合价降低被还原，亚硒酸是反应的氧化剂，表现氧化性，故错误； 故选BC； （3）由化合价变化可知，一水合肼生成1mol氮气时，反应转移电子的物质的量为4mol，则标准状况下生成22.4L氮气时，反应中转移的电子数目为×4×NAmol—1=4NA，故答案为：4NA； （4）由实验现象可知，图1装置中，金属性强于铜的铬电极为原电池的负极，铬失去电子发生氧化反应生成铬离子，铜电极为正极，氢离子在正极得到电子发生还原反应生成氢气；图2装置中，在浓硝酸中发生钝化的铬电极为原电池的正极，酸性条件下硝酸根离子在正极得到电子发生还原反应生成二氧化氮和水，铜电极为负极，铜失去电子发生氧化反应生成铜离子； A．由分析可知，铬元素的金属性强于铜元素，故错误； B．由分析可知，图1装置中，铜为正极，氢离子在正极得到电子发生还原反应生成氢气，故错误； C．由分析可知，图2装置中，在浓硝酸中发生钝化的铬为原电池的正极，铜为负极，则电子由铜电极流向铬电极，故错误； D．由分析可知，图2装置中，铜电极为负极，铜失去电子发生氧化反应生成铜离子，电极反应式为，故正确； 故选D； （5）由图可知，通入甲醇的M电极为燃料电池的负极，水分子作用下甲醇在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子，故答案为：负； （6）由图可知，通入氧气的N电极为正极，氢离子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，放电过程中消耗氢离子，所以N极附近溶液的pH变大，故答案为：变大； （7）由图可知，与N电极相连的铁电极为电解池的阳极，铁失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，酸性条件下亚铁离子与废水中的重铬酸根离子反应生成铬离子、铁离子和水，反应的离子方程式为Cr2O+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O，故答案为：Cr2O+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O。 2．硫酸是一种重要的化工原料，是硫最重要的含氧酸，工业上常以为原料制备硫酸。 （1）二氧化硫的催化氧化是工业上制备硫酸的重要反应，其反应过程的能量变化如图所示。 ①该反应的热化学方程式为 。 ②加入催化剂后，会 (填“增大”“减小”或“不变”，下同)，会 。 （2）通过电化学方式用二氧化硫制硫酸，不仅能将热能转化为电能，同时还更环保，原理如图所示。 ①该装置可作电源，其正极为 (填“”或“”)，负极的电极反应式为 。 ②该电池每消耗，理论上至少需要标准状况下氧气的体积为 L。 （3）为除去制备硫酸的烧渣中残留的，用稀硫酸和硫酸锰的混合溶液将烧渣调成烧渣浆液，然后通过电解方式进行脱硫，其原理如图所示。 ①石墨与电源 (填“正极”或“负极”)相连；石墨上有气泡产生，发生的电极反应式为 。 ②被氧化的离子方程式为 。 【答案】（1）   减小 不变 （2） 5.6 （3）正极 【解析】（1）①根据图像可知该反应的热化学方程式为； 故答案为： ②催化剂不影响反应热，只影响活化能，所以加入催化剂后，E1减小，E2不变； 故答案为：减小、不变； （2）①通入的电极为正极，所以电池的正极为，负极的电极反应式为； 故答案为：PT2、 ②该电池每消耗32gSO2，理论上转移电子，，所以消耗标准状况下氧气的体积为5.6L； 故答案为：5.6 （3）①如图所示：石墨Ⅰ上失电子，所以与电源正极相连；石墨Ⅱ上有气泡产生，发生的电极反应式为； 故答案为：正极、 ②如图所示：被氧化的离子方程式为； 故答案为： 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 1 / 9 学科网（北京）股份有限公司 $ 4.3 电解池 第2课时 电解原理的应用 分层作业 1．电解原理应用广泛。下列相关说法错误的是 A．电解熔融NaCl可冶炼金属Na B．在钥匙上镀铜时，钥匙应接电源正极 C．离子交换膜电解槽电解饱和NaCl溶液可制备NaOH D．粗铜精炼纯铜时，阴极的电极反应为 2．化学在生产中有广泛的应用。下列说法正确的是 A．电解冶炼镁、铝通常电解和溶液 B．电解精炼铜时，阳极减少的质量和阴极增加的质量相等 C．电镀银时电解质溶液中保持不变 D．用外加电流法对钢铁进行防护时，钢铁应连接电源的正极 3．下列关于用铜做电极的叙述错误的是 A．铜锌原电池中铜作正极 B．电解食盐水制氯气用铜作阳极 C．电解精炼铜中粗铜作阳极 D．金属表面镀铜用铜作阳极 4．餐具表面镀银可达到增强抗腐蚀性、提升美观等目的。下列关于铁表面镀银的说法不正确的是 A．电路中每通过1mole-，阴极析出1mol银 B．铁电极应与电源负极相连 C．阳极电极反应式为Ag﹣e- = Ag+ D．电镀液需要不断更换 5．利用电解法可将含有、、、等杂质的粗铜提纯。下列叙述正确的是 A．电解时以精铜作阳极 B．电解时阴极上发生的反应为 C．用溶液作电解质溶液，反应一段时间后浓度保持不变 D．电解后，可在电解槽阴极下方收集到少量、等金属 6．工业上用电解法精炼粗铅(主要杂质为Cu、Ag、Zn)的装置如下图。已知：为强酸，的电离方程式为。下列说法正确的是 A．Y极材料为粗铅 B．通电过程中，溶液中不变 C．通电时，向X极移动 D．阳极泥的成分包括Cu、Ag和Zn 7．工业上采用电解饱和食盐水制取氯气。氯气在电解池的 (选填“阴”或“阳”)极上产生，利用两极产生的气体，工业上可合成 (写物质名称)。 8．如图所示，回答下列问题： （1）此装置的名称是 。 （2）氯化钠溶液中离子有 ，其中，定向移动至阴极附近的离子有 。 （3）阳极附近的产物是 ，检验该物质的方法是 。 （4）电解饱和食盐水的化学方程式 ，工业上，利用电解饱和食盐水可制得多种产品，如有 。(如举两例) 现代氯碱工业采用的是离子交换膜法电解精制饱和食盐水，原理如图所示： 9．粗盐中常含有、等杂质。如果不对粗盐进行提纯，直接电解粗盐水，在阴极区可能出现的现象是 。 10．电解产生1mol ，理论上阳极室减少的离子数为___________。 A．1 B．2 C．3 D．4 1．利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。下列说法正确的是 A．在铁片上镀铜时，X是纯铜 B．电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2+浓度不变 C．氯碱工业中，X电极上反应式是4OH--4e-=2H2O+O2↑ D．制取金属镁时，Z是氯化镁溶液 2．电解法制备的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．M为电源的负极 B．阳极上的电极反应式为 C．阴离子交换膜应能允许通过而能阻止的扩散 D．理论上每转移0.1mol，阴极上会产生1.12L气体 3．是常用的绿色氧化剂，可用如图所示装置电解和制备。下列说法正确的是 A．该装置工作时将化学能转化为电能 B．装置工作时总反应为 C．装置工作过程中a极消耗的大于b极生成的 D．电解生成时，电子转移的数目为 4．如下所示装置，通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列判断正确的是 A．b是电源的负极 B．当通过质子交换膜的H+为0.12mol时，Ⅱ室内溶液质量增加超过3.32g C．电解一段时间后，I室溶液的pH降低 D．电解一段时间后，欲使CuCl2溶液恢复到原来浓度，需补充一定量的金属铜和氯气 5．Na2Cr2O7的酸性水溶液随着H+浓度的增大会转化为CrO3。电解法制备CrO3的原理如图所示。下列说法错误的是 A．电解时只允许H+通过离子交换膜 B．生成O2和H2的质量比为8∶1 C．电解一段时间后阴极区溶液OH-的浓度增大 D．CrO3的生成反应为：Cr2O+2H+=2CrO3+H2O 6．如图是电解未知浓度的Cu(NO3)2溶液的示意图，请根据要求答题。 （1）铁棒为 极，石墨棒上的电极反应式为 。 （2）若溶液不变，将电极都换成铜棒，通电一段时间后，溶液的颜色 (填“变深”、“变浅”或“无变化”)。 （3）若电极不变，将溶液换成足量饱和食盐水，通电一段时间后，下列叙述正确的是___________。 A．电解时在阴极极得到氢气，在阳极极得到氧气 B．若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈红色 C．标准状况下，若反应过程中转移电子0.2mol，则生成的气体为4.48L D．反应结束后，将溶液全部转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性 7．电解尿素()是一种低能耗制氢气的方法，工作原理如图： （1）溶液中的移动方向为 。 A．a→b                    B．b→a （2）写出b电极的电极方程式 。 （3）已知尿素中C元素为＋4价，一段时间后在a电极收集到标况下4.48L气体，则整个电路中转移的电子数为 个。 （4） 极的材料可用铁棒， A．a            B．b 且铁棒能够较长时间保持光亮不生锈，该防腐原理称为 。 （5）若将电路中的电源换成导线，此时铁棒会逐渐被腐蚀，写出腐蚀过程中另一电极材料(石墨)上发生的电极方程式： 。 （6）与铵态氮肥相比，写出施用尿素的两个优点： 。 8．电解工作原理的实际应用非常广泛。 （1）电解精炼银时，粗银作 ，阴极反应为 。 （2）工业上为了处理含有Cr2O的酸性工业废水，采用下面的处理方法：往工业废水中加入适量NaCl，以铁为电极进行电解，经过一段时间，有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成，工业废水中铬元素的含量可低于排放标准。关于上述方法，下列说法错误的是___________(填字母)。 A．阳极反应：Fe-2e-=Fe2＋ B．阴极反应：2H＋＋2e-=H2↑ C．在电解过程中工业废水由酸性变为碱性 D．可以将铁电极改为石墨电极 （3）某同学设计了如图装置进行以下电化学实验。 ①当开关K与a连接时，两极均有气泡产生，则阴极为 电极。 ②一段时间后，使开关K与a断开，与b连接时，虚线框内的装置可称为 。请写出此时Fe电极上的电极反应 。 （4）1 L某溶液中含有的离子如下表： 离子 Cu2＋ Al3＋ NO Cl- 1 1 a 1 用惰性电极电解该溶液，当电路中有3 mol e-通过时(忽略电解时溶液体积变化及电极产物可能存在的溶解现象)，下列说法正确的是___________(填字母)。 A．电解后溶液呈酸性 B．a=3 C．阳极生成1.5 mol Cl2 D．阴极析出的金属是铜与铝 9．电解原理在化学工业中有着广泛的应用。如图所示装置，C、D、E、F、G、H都是惰性电极，A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，E极附近呈红色。请回答： （1）外接直流电源B为 极。 （2）乙中F电极的电极反应式为 （3）甲中开始电解时的化学反应方程式为 ；通电一段时间后，向甲所得溶液中加入0.1粉末，恰好恢复到电解前的浓度和pH，则电解过程中转移的电子的物质的量为 ，若将甲中产生的气体收集，共收集到标准状况下气体 L。 （4）现用丙装置给铜件镀银，G为 （填“镀件”或“镀层”），当乙中溶液的是13时（此时乙溶液体积为1000），丙中镀件上析出银的质量为 。 10．电化学原理在现代工业中应用广泛，回答下列问题： （1）氯碱工业上利用电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等一系列化工产品，如图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。 ①离子交换膜的作用为 、 。 ②氢氧化钠溶液从图中 (填“a”“b”“c”或“d”)处收集。 （2）可作超级电容器材料。用惰性电极电解溶液制得，其阳极的电极反应式为 。 （3）金属镍有广泛的用途，粗镍中含有少量的Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，故可用电解法制备高纯度的镍。(金属活动性：) ①电解过程中，阳极杂质的电极反应式为 。 ②电解过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量 (填“相等”或“不相等”)，电解结束后，Pt以 形式存在。 （4）图甲是一种将废水中的氯乙烯()进行环境无害化处理的微生物电池装置，同时利用此装置在铁上镀铜。 ①M为 (填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，镀铜时， (填“X”或“Y”)与铁电极相连，工作过程中，N极区域溶液中pH将 (填“增大”“减小”或“不变”)。 ②若M极消耗0.1mol氯乙烯，则铁电极增重 g，硫酸铜溶液的浓度将 (填“增大”“减小”或“不变”)。 1．Ⅰ．硒()在人体内可以起到提高免疫力、抗氧化等功效，含硒化合物在材料和药物领域具有重要作用。铬()被广泛应用在冶金、化工、铸铁、耐火及高精端科技等领域。 （1）在元素周期表中，硒是第34号元素，与氧同主族，硒原子的电子式表示为 ，比较硫和硒的氢化物的热稳定性： (填“>”、“=”或“<”)。 Ⅱ.工业制备高纯硒的流程如下： （2）下列说法正确的是___________。 A．过程Ⅰ只发生氧化反应 B．过程Ⅱ的水洗过程属于非氧化还原反应 C．能与反应生成和 D．在过程Ⅲ的反应中体现了还原性 （3）过程Ⅲ中还需要用的反应物为，对应产物为，标况下，当有生成时，该反应中转移的电子数目为 。 （4）工业上常将铬镀在其他金属表面，同铁、镍组成各种性质的不锈钢，在下图装置中，观察到图1装置铜电极上产生大量的无色气泡，而图2装置中铜电极上无气体产生，铬电极上产生大量有色气体，则下列叙述正确的是___________。 A．由实验现象可知：金属活动性 B．图1为原电池装置，电极上产生的是 C．两个装置中，电子均由电极流向电极 D．图2装置中电极上发生的电极反应式为 Ⅲ.+6价铬的化合物毒性较大，常用甲醇酸性燃料电池电解处理酸性含铬废水(主要含有)，其原理示意图如下图所示： （5）M极为原电池的 极(填“正”或“负”)。 （6）N极附近的 (填“变大”或“变小”或“不变”)。 （7）写出电解池中阳极产物将转化为的离子方程式 。 2．硫酸是一种重要的化工原料，是硫最重要的含氧酸，工业上常以为原料制备硫酸。 （1）二氧化硫的催化氧化是工业上制备硫酸的重要反应，其反应过程的能量变化如图所示。 ①该反应的热化学方程式为 。 ②加入催化剂后，会 (填“增大”“减小”或“不变”，下同)，会 。 （2）通过电化学方式用二氧化硫制硫酸，不仅能将热能转化为电能，同时还更环保，原理如图所示。 ①该装置可作电源，其正极为 (填“”或“”)，负极的电极反应式为 。 ②该电池每消耗，理论上至少需要标准状况下氧气的体积为 L。 （3）为除去制备硫酸的烧渣中残留的，用稀硫酸和硫酸锰的混合溶液将烧渣调成烧渣浆液，然后通过电解方式进行脱硫，其原理如图所示。 ①石墨与电源 (填“正极”或“负极”)相连；石墨上有气泡产生，发生的电极反应式为 。 ②被氧化的离子方程式为 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 1 / 9 学科网（北京）股份有限公司 $