第1章 第3节 第2课时 电解原理的应用-（配套练习）【精讲精练】2026-2027学年高中化学选择性必修第一册（鲁科版）

**基本信息** 聚焦电解原理及应用，通过基础单选、综合不定项选择、实践非选择三层设计，实现从概念理解到工业应用的递进，强化化学观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础单选（7题）|金属冶炼、电镀、电解装置等单一知识点|直接考查核心概念，如题1-3对应电解原理基础应用| |综合不定项（3题）|电解计算、原理辨析等综合考点|多选项设置提升思维深度，如题8-10涉及跨情境分析| |非选择题（3题）|原电池与电解池结合、工业流程设计|整合实验与计算，如题11-13强化科学探究与实践能力|

[对应知能达标训练P17] 一、选择题：每小题只有一个选项符合题目要求。 1．下列金属只能用电解法冶炼获得的是(　　) A．Na　　　　　　　 B．Cu C．Fe D．Au 解析　A　Cu、Fe用热还原法获取，Au用富集法获取；2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。 2．要在铁制品上镀上一定厚度的锌层，以下设计方案正确的是(　　) A．锌作阳极，铁制品作阴极，溶液含有锌离子 B．铂作阴极，铁制品作阳极，溶液含有锌离子 C．铁作阳极，铁制品作阴极，溶液含有亚铁离子 D．锌作阴极，铁制品作阳极，溶液含有锌离子 解析　A　电镀时，待镀金属作阴极，镀层金属作阳极，含有镀层金属离子的溶液作电镀液，所以要在铁制品上镀上一定厚度的锌层，应该是锌作阳极，铁制品作阴极，溶液含有锌离子。 3．电解原理具有广泛的应用。下列装置不正确的是(　　) A．用装置甲制取Cl2和NaOH溶液 B．用装置乙在金属制品表面镀银 C．用装置丙电解精炼粗铜 D．用装置丁制取Na 解析　A　电解饱和NaCl溶液，饱和NaCl溶液应从阳极进入，氯气在阳极产生，且应选用阳离子交换膜，A错误；在金属制品表面镀银，Ag作阳极，与电源正极相连，金属制品作阴极，与电源负极相连，B正确；粗铜精炼时，粗铜作阳极，与电源正极相连，精铜作阴极，与电源负极相连，C正确；制取金属钠，用惰性电极电解熔融的氯化钠，D正确；故选A。 4．金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是(已知：氧化性Fe2＋<Ni2＋<Cu2＋)(　　) A．阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2＋＋2e－===Ni B．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等 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有Cu和Pt，没有Zn、Fe、Ni 解析　D　电解精炼镍时，粗镍作阳极，纯镍作阴极，电解质溶液中含有Ni2＋，则阳极发生氧化反应，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，Fe－2e－===Fe2＋，Ni－2e－===Ni2＋，阴极电极反应式为Ni2＋＋2e－===Ni，因此，电解过程中阳极减少的质量不等于阴极增加的质量，电解后，溶液中存在的金属阳离子有Fe2＋、Ni2＋、Zn2＋，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt，没有Zn、Fe、Ni。 5．我国学者以熔融的NaOH－KOH作电解质，在Fe2O3/AC催化条件下，以N2和H2O为原料气，在250 ℃、常压条件下成功实现电催化合成氨，其装置如图所示。下列有关说法不正确的是(　　) A．电极a应连接电源负极 B．电极b上的反应为N2＋6H2O＋6e－===2NH3＋6OH－ C．反应过程中，OH－由b极区向a极区迁移 D．该电催化合成氨反应的化学方程式为2N2＋6H2O4NH3＋3O2 解析　A　该装置为电解池，介质为熔融的碱性物质，反应为N2和H2O合成氨，由N元素化合价从0价降低至－3价知，N2在阴极得电子，电极反应式为N2＋6H2O＋6e－===2NH3＋6OH－，阳极电极反应式为4OH－－4e－===2H2O↑＋O2↑。根据分析并结合题图，N2在阴极得电子，则b连接电源负极，a连接电源正极，A错误；电极b为阴极，N2在阴极得电子，电极反应式为N2＋6H2O＋6e－===2NH3＋6OH－，B正确；电解池中阴离子移向阳极，a为阳极，则OH－由b极区向a极区迁移，C正确；由阴极反应式和阳极反应式知总反应为2N2＋6H2O4NH3＋3O2，D正确。 6．某研究性学习小组利用如图装置探究氯碱工业和铜精炼的工作原理(M是离子交换膜)。下列说法错误的是(　　) A．电源a极为负极 B．M为阳离子交换膜 C．电解前后装置乙中CuSO4溶液浓度逐渐变小 D．通电后，若Fe电极上产生22.4 L Cl2(标准状况下)时，理论上电路中转移0.2 mol电子 解析　D　乙池为铜的精炼，则粗铜作阳极，精铜作阴极，粗铜中比铜活泼的有Zn、Fe、Ni等，它们在阳极失去电子被氧化，阳极主要反应为Cu－2e－===Cu2＋，其他电极反应式有Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋等，比铜不活泼的有Ag、Pt、Au等成为阳极泥，根据得失电子守恒，阳极溶解的铜的物质的量小于阴极析出的铜的物质的量，则电解前后装置乙中硫酸铜溶液浓度变小；电源的右侧与粗铜相连，为电池的正极，左侧为负极，所以甲池的Fe电极为阴极，发生的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，无Cl2生成，石墨电极为阳极，电源a极为负极，通电后，石墨电极上Cl－失电子生成Cl2，Fe电极上水得电子生成H2和OH－，则阳极区的Na＋透过离子交换膜进入左侧Fe电极附近，此离子交换膜只可以是阳离子交换膜，故选D。 7．海水提锂是一项具有巨大应用前景的技术。某电化学海水提锂的装置如图所示： 该装置工作步骤如下： ①打开电源b，海水中的Li＋嵌入MnO2电极形成LixMn2O4； ②关闭电源b，打开电源a，同时向石墨电极通入空气(其中O2体积分数为20%)，使LixMn2O4中的Li＋脱出进入甲溶液。下列说法错误的是(　　) A．步骤①中，MnO2电极应该与电源b的负极相连 B．步骤②中，MnO2电极应该与电源a的负极相连 C．步骤②中，阴极发生的电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．每有1 mol Li＋进入甲溶液，理论上消耗标准状况下的空气28 L 解析　B　在步骤①中，通电时海水中的Li＋嵌入MnO2电极形成LixMn2O4，这说明MnO2电极是阴极，应该与电源b的负极相连，A正确；在步骤②中，通电时LixMn2O4中的 Li＋脱出进入甲溶液，这说明MnO2电极是阳极，应该与电源a的正极相连，B错误；在步骤②中，通电时通入阴极的氧气得电子，发生的电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C正确；在步骤②中，每有1 mol Li＋进入甲溶液，理论上消耗标准状况下的氧气是0.25 mol，因为氧气的体积分数为20%，所以消耗的空气是＝1.25 mol，体积是1.25 mol×22.4 L·mol－1＝28 L，D正确。 二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题目要求。 8．一种基于氯碱工艺的新型电解池(下图)，可用于湿法冶铁的研究。电解过程中，下列说法错误的是(　　) A．阳极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑ B．阴极区溶液中OH－浓度逐渐升高 C．理论上每消耗1 mol Fe2O3，阳极室溶液减少213 g D．理论上每消耗1 mol Fe2O3，阴极室物质最多增加138 g 解析　C　左侧电极为阴极，发生还原反应，Fe2O3在碱性条件下转化为Fe，电极反应为Fe2O3＋6e－＋3H2O===2Fe＋6OH－；则右侧电极为阳极，Cl－放电产生氯气，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑；中间为阳离子交换膜，Na＋由阳极向阴极移动。由分析可知，阳极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，A正确；由分析可知，阴极反应为Fe2O3＋6e－＋3H2O===2Fe＋6OH－，消耗水产生OH－，阴极区溶液中OH－浓度逐渐升高，B正确；由分析可知，理论上每消耗1 mol Fe2O3，转移6 mol电子，产生3 mol Cl2，同时有6 mol Na＋由阳极转移至阴极，则阳极室溶液减少3×71 g＋6×23 g＝351 g，C错误；由分析可知，理论上每消耗1 mol Fe2O3，转移6 mol电子，有6 mol Na＋由阳极转移至阴极，阴极室物质最多增加6×23 g＝138 g，D正确。 9．电解法处理酸性含铬废水(主要含有Cr2O)时，以铁板作阴、阳极，处理过程中存在反应Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，最后Cr3＋以Cr(OH)3形式除去。下列说法不正确的是(　　) A．阳极反应为Fe－2e－===Fe2＋ B．电解过程中溶液pH不会变化 C．过程中有Fe(OH)3沉淀生成 D．电路中每转移12 mol电子，最多有2 mol Cr2O被还原 解析　BD　电解时用铁作阳极，失去电子生成Fe2＋，Fe2＋将废水中的Cr2O还原为Cr3＋，A正确；阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，溶液的pH变大，B错误；电解过程中H＋在阴极放电，Fe2＋还原Cr2O时也消耗H＋，使溶液的pH升高， Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀，C正确；根据电极反应式Fe－2e－===Fe2＋，可知每转移12 mol e－生成6 mol Fe2＋，6 mol Fe2＋可还原1 mol Cr2O，D错误。 10．膜技术原理在化工生产中有着广泛的应用。有人设想利用电化学原理制备少量硫酸和绿色硝化剂N2O5，装置图如下。下列说法不正确的是(　　) A．X是原电池 B．Y池能够生产N2O5 C．电路中电子流向为a→d→c→b→a，形成闭合回路 D．X、Y中H＋均从右边迁移到左边 解析　CD　由装置图可知X为燃料电池即原电池，SO2为负极，O2为正极，故A正确；Y为电解池，c是阳极，N2O4失去电子生成N2O5，d是阴极，硝酸得到电子生成NO2，故B 正确；电路中电子的流向为a→d，c→b，溶液中无电子移动，故C错误；原电池中阳离子移向正极(电极b)，电解池中阳离子移向阴极(电极d)，因此H＋均从左边迁移到右边，故D错误。 三、非选择题 11．依据电化学知识，解决下列问题： (1)图1为锌银电池，负极是Zn，正极是Ag2O，电解质是KOH溶液。写出该电池负极的电极反应式：_________________________________________________________________，电池工作时，正极区周围溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (2)图2是一种新型燃料电池，以CO为燃料，一定比例的Li2CO3和Na2CO3的熔融混合物为电解质，图3是粗铜精炼的装置图，现用该燃料电池为电源进行粗铜的精炼实验。 ①写出A极的电极反应式：________________。 ②用该燃料电池为电源进行粗铜的精炼实验，则B极应该与________(填“C”或“D”)极相连。 ③当消耗标准状况下2.24 L O2时，C电极的质量变化为________。 (3)某学习小组通过下列装置模拟氯碱工业进行实验探究。请回答： ①A物质是________(填化学式)；电解NaCl溶液总反应的离子方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 ②在阴极产生448 mL气体(标准状况)后停止实验，测得阴极室中溶液的体积为400 mL，则常温下此溶液中c(OH－)＝________。 ③有同学认为，改从B处加入饱和食盐水，并改用阴离子交换膜也可实现氯碱生产。如此改变的不利之处是___________________________________________________________(写一条即可)。 解析　(1)图1为锌银电池，负极是Zn，正极是Ag2O，电解质溶液是KOH溶液，则负极的电极反应式为Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋H2O；正极电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－，因此，电池工作时，正极区周围溶液的pH增大。 (2)①图2中，A电极为负极，电极反应式为CO－2e－＋CO===2CO2；②电解精炼铜时，粗铜应与燃料电池的正极即B电极相连；③利用得失电子守恒，可建立关系式：，m(Cu)＝0.2 mol×64 g·mol－1＝12.8 g； (3)在氯碱工业中，左侧电极上氯离子失电子产生氯气，为阳极，右侧水得电子产生A为氢气，同时氢氧根离子浓度增大，左侧钠离子通过阳离子交换膜进入右侧，产生氢氧化钠。①根据分析可知，A物质是H2，电解NaCl溶液产生氢氧化钠、氯气和氢气，总反应的离子方程式为2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－；②在阴极产生448 mL气体(标准状况)后停止实验，测得阴极室中溶液的体积为400 mL，则常温下此溶液的c(OH－)＝×2÷0.4 L＝0.1 mol·L－1；③若改从B处加入饱和食盐水，并改用阴离子交换膜，无法阻止Cl2与OH－反应或造成NaOH纯度下降，不利于实现氯碱生产。 答案　(1)Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O　增大 (2)①CO－2e－＋CO===2CO2　②D　③增加12.8 g (3)①H2　2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－　②0.1 mol·L－1　③无法阻止Cl2与OH－反应(或造成NaOH纯度下降) 12．铝和氢氧化钾都是重要的工业产品。请回答下列问题： (1)工业冶炼铝的化学方程式为_______________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)铝与氢氧化钾溶液反应的离子方程式为______________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)工业级氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜(只允许阳离子通过)，其工作原理如图所示。 ①该电解槽的阳极反应式是___________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因：_____________________________ ________________________________________________________________________。 ③除去杂质后的氢氧化钾溶液从液体出口______(填“A”或“B”)导出。 解析　(3)根据电解原理，阳极应是OH－失电子，所以电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，而阴极为H＋放电，促进水的电离，使OH－浓度增大，所以pH增大，根据阳离子交换膜的特点，K＋可从阳极区进入阴极区和OH－组成KOH，从而可在阴极区得到纯的KOH溶液，故液体应从B口导出。 答案　(1)2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ (2)2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑　(3)①4OH－－4e－===2H2O＋O2↑　②H＋放电，促进水的电离，OH－浓度增大　③B 13．电解是海水资源综合利用的重要手段。 (1)电解饱和食盐水的原理如图所示。 ①电解饱和食盐水的化学方程式是_____________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②电极a接电源的________(填“正”或“负”)极。 ③离子交换膜主要允许________(填离子符号)通过。 (2)海水中有丰富的锂资源，我国科学家研发出利用太阳能从海水中提取金属锂的技术，提取原理如图所示： ①金属锂在电极________(填“A”或“B”)上生成。 ②阳极产生两种气体单质，写出阳极的电极反应__________________________________。 解析　(1)①电解饱和食盐水生成氢气、氯气和氢氧化钠，化学方程式是2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑； ②电极a生成氯气，为阳极，连接电源的正极； ③为防止氯气和氢氧根反应，离子交换膜是阳离子交换膜，主要允许阳离子，即Na＋(或Na＋、H＋)通过； (2)①根据电子流向，电极A为阴极，发生还原反应，金属锂在电极A上生成； ②海水中含有氯离子，阳极产生两种气体单质应为氯气和氧气，阳极的电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑、2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。 答案　(1)①2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑ 　②正　③Na＋(或Na＋、H＋) (2)①A　②2Cl－－2e－===Cl2↑、2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 学科网（北京）股份有限公司 $