4.2 第2课时 电解原理的应用(Word课后习题)-【满分思维】2026-2027学年高中化学选择性必修第一册学生用书（人教版）

第2课时　电解原理的应用 1.D　[解析] 电解过程中阳离子向阴极移动,由图可知,右侧电极为阴极,电极反应为2H2O+2e-2OH-+H2↑,则N为电源负极,左侧电极为阳极,电极反应为2Cl--2e-Cl2↑,则M为电源正极。由分析可知,M为电源的正极,A错误;氯化钠在水溶液中发生电离,不需要通电,通电使氯化钠发生化学反应,B错误;电解时,由阴极电极反应式可知,溶液中氢氧根离子的浓度增大,则pH增大,C错误;电解时,由阴极电极反应式可知,生成氢氧根离子,Na+通过阳离子交换膜由阳极区进入阴极区,则产物之一的NaOH从d口获得,D正确。 2.D　[解析] Y电极为阳极,电极反应式为2Cl--2e-Cl2↑,要使海水淡化,M、N之间海水中的阴离子需透过离子交换膜N进入右侧溶液,则N为阴离子交换膜,A正确;电解时,Y电极上产生的Cl2为有色气体,B正确;X电极为阴极,发生还原反应,电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-,溶液中c(OH-)增大,海水中通过离子交换膜的阳离子Mg2+、Ca2+易产生Mg(OH)2、Ca(OH)2沉淀而使X电极区域出现浑浊,C正确,D错误。 3.D　[解析] 电解法精炼粗铜时,阴极(纯铜)的电极反应式为Cu2++2e-Cu(还原反应);阳极(粗铜)主要的电极反应式为Cu-2e-Cu2+(氧化反应),还有其他比Cu活泼的金属放电,不如Cu活泼的金属以单质的形式沉积在电解槽底部,形成阳极泥。根据上述分析可知,粗铜与电源的正极相连,主要发生失电子的氧化反应:Cu-2e-Cu2+,A正确;纯铜作为阴极材料,不参与电极反应,电极反应式为Cu2++2e-Cu,电解过程中不断生成的铜附着在阴极上,阴极逐渐变粗,B正确;用CuSO4溶液作电解质溶液,电解过程中铁、锌等比铜活泼的金属也会放电,根据得失电子守恒可知,消耗的铜离子会略多于生成的铜离子,即CuSO4浓度略减小,C正确;不如Cu活泼的金属以单质的形式沉积在电解槽底部,形成阳极泥,但比Cu活泼的锌、铁会放电生成离子,D错误。 4.C　[解析] 根据电解原理可知,Al要形成氧化膜,Al元素化合价升高失电子,因此待加工铝质工件为阳极,A正确;阴极仅作导体,可选用不锈钢网,且不锈钢网接触面积大,能增加电解效率,B正确;阴极应为氢离子得电子生成氢气,C错误;电解时,阴离子移向阳极,D正确。 5.C　[解析] 电解精炼铜时,粗铜作阳极,纯铜作阴极,故X电极是纯铜,Y电极是粗铜,A错误;铁棒是活性电极,若Y电极是铁棒,电解NaCl溶液,不能制取NaOH、H2和Cl2,B错误;铁棒上镀银,将铁棒作阴极,银棒作阳极,C正确;利用石墨作电极电解CuCl2溶液,两极析出Cu和Cl2,故加入CuCl2才能使溶液复原,D错误。 6.B　[解析] 由图可知,该装置为电解精炼池,与直流电源正极相连的粗镓为电解池的阳极,故A为正极,B为负极;碱性条件下,阳极中的锌和镓失去电子发生氧化反应生成 [Zn(OH)4]2-和[Ga(OH)4]-,电极反应式为Ga-3e-+4OH-[Ga(OH)4]-、Zn-2e-+4OH-[Zn(OH)4]2-,比镓不活泼的铁和铜不参与放电,沉在阳极的底部形成阳极泥,与负极相连的高纯镓为阴极,[Ga(OH)4]-在阴极得到电子生成镓,电极反应式为[Ga(OH)4]-+3e-Ga+4OH-。电解精炼池工作时,电流由正极A流向粗镓,经NaOH溶液,由高纯镓流向负极B,故A正确;阴极的电极反应式为[Ga(OH)4]-+3e-Ga+4OH-,故B错误;由分析可知,电解精炼镓时产生的阳极泥的主要成分为铁和铜,故C正确;电解过程中溶液中的水也会在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子,导致电解效率下降,则电解过程中需控制合适的电压,故D正确。 7.D　[解析] 钢材镀锌,则钢材作阴极,石墨作阳极,阴极上[Zn(OH)4]2-得到电子生成Zn,阳极上OH-失去电子生成氧气,以此分析。锌比铁活泼,当两种金属在电解质溶液中接触时,会形成原电池,锌作负极被腐蚀,铁作正极被保护,为牺牲阳极法,A正确;根据分析,石墨作阳极,与电源正极相连,位于右侧,B正确;阴极上[Zn(OH)4]2-得到电子生成Zn,阳极上OH-失去电子生成O2,为保证电镀液各物质浓度稳定,可向电镀液中持续补充ZnO固体,ZnO和NaOH溶液反应生成Na2[Zn(OH)4],C正确;阴极上[Zn(OH)4]2-得到电子生成Zn,电极反应式为[Zn(OH)4]2-+2e-Zn+4OH-,阳极上OH-失去电子生成氧气,电极反应式为4OH--4e-O2↑+2H2O,转移电子数相等时,溶液中OH-浓度增大,pH随电镀时间增加而增大,D错误。 8.C　[解析] 装置①中阳极上氯离子放电生成氯气,故A错误;装置②是电镀装置,待镀铁制品作阴极,应与电源负极相连,故B错误;装置③闭合电键后,a极是负极,因此外电路电子由a极流向b极,故C正确;装置④的离子交换膜只允许阳离子、水分子自由通过,故D错误。 9.D　[解析] 乙装置为粗铜的精炼,则粗铜作阳极,精铜作阴极;电源的右侧与粗铜相连,为电池的正极,电源的左侧为负极,所以甲装置的Fe电极为阴极,C电极为阳极。由分析可知,甲装置的Fe电极为阴极,C电极为阳极,若将Fe电极和C电极位置互换,则Fe电极作阳极,通电后,阳极Fe失电子生成Fe2+进入溶液,溶液中的Cl-就不可能在阳极失电子生成Cl2,同样,阴极区可能会生成Fe(OH)2沉淀,也难以得到NaOH,达不到进行氯碱工业生产的目的,A不正确;电池工作时,C电极上Cl-失电子生成Cl2,Fe电极上水得电子生成氢气和氢氧根离子,则阳极区的Na+透过离子交换膜进入左侧Fe电极附近生成NaOH,所以此离子交换膜只可以是阳离子交换膜,B不正确;电解精炼铜时,粗铜作阳极,粗铜中比铜活泼的金属有Zn、Fe等,它们在阳极失去电子被氧化,阳极主要反应为Cu-2e-Cu2+,其他电极反应有Zn-2e-Zn2+、Fe-2e-Fe2+等,比铜不活泼的金属如Ag、Pt、Au等成为阳极泥,电解质溶液为硫酸铜溶液,精铜作阴极,阴极上Cu2+得到电子被还原为Cu,电极反应式为Cu2++2e-Cu,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,则电解前后乙装置中硫酸铜溶液浓度变小,C不正确;电解一段时间后去掉X并将C电极换成 Mg电极继续通电,则Fe电极为阴极,水得电子生成氢气和氢氧根离子,Mg电极为阳极,镁失电子生成Mg2+,与溶液中的OH-反应生成Mg(OH)2沉淀,电极反应式为Mg+2OH--2e-Mg(OH)2,D正确。 10.C　[解析] 该装置为电解池,由图可知,β-PbO2电极表面Cl、S元素化合价升高,发生氧化反应,为阳极,Fe电极为阴极。根据分析,β-PbO2电极为阳极,A正确;根据分析,Fe电极为阴极,水得电子生成氢气和氢氧根离子,电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-,B正确;由图可知,阳极两种微粒发生氧化反应,两电极转移相同电子数时,无法确定产生氯气的量,C错误;若两电极材料互换,Fe电极为阳极,发生氧化反应,会导致Cl-和S难以除去,D正确。 11.D　[解析] 该装置有光伏电池,光伏电池将光能转化为电能,驱动电解反应,该装置工作时,电能→化学能,并非电能转化为光能,A错误;a极区Cl-转化为Cl2,Cl元素化合价从-1价升高到0价,发生氧化反应,B错误;a极Cl-失电子生成Cl2,Cl2与水反应生成HCl和HClO(Cl2+H2OHCl+HClO),溶液呈酸性,HClO有强氧化性,滴加酚酞溶液,a极区附近溶液不变红,C错误;b极H+得电子生成H2,发生还原反应,电极反应式书写正确,D正确。 12.(1)a　N+2H++e-NO2↑+H2O (2)LiOH　2Cl--2e-Cl2↑　B (3)负　4Al2C+3e-Al+7AlC　H2 [解析] (1)电解精炼银与电解精炼铜原理相似。电解精炼银装置中,含有杂质的粗银作阳极,电解池的阳极与电源的正极相连,则该装置中a极为含有杂质的粗银。该电解池的b极为阴极,阴极上有红棕色气体生成,可知N被还原为NO2,电极反应式为N+2H++e-NO2↑+H2O。 (2)根据电解装置图,两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液,B极区产生H2,电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-,生成的OH-与Li+结合生成LiOH,所以B极区电解液为LiOH溶液,B电极为阴极,则A电极为阳极,阳极区电解液为LiCl溶液,电极反应式为2Cl--2e-Cl2↑,电解过程中Li+向B电极迁移。 (3)在钢制品上电镀铝,故钢制品作阴极,与电源负极相连。由于电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应,Al元素在熔融盐中以Al2C和AlC形式存在,则电镀过程中阴极反应式为4Al2C+3e-Al+7AlC。若电解液改为氯化铝水溶液,水溶液中得电子能力:Al3+<H+,故阴极上的电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2课时　电解原理的应用 ◆ 学习任务一　电解饱和食盐水 1.氯碱工业中电解饱和食盐水的原理如图所示(电极均为石墨电极)。下列说法正确的是 (　) A.M为电源的负极 B.通电使氯化钠发生电离 C.电解一段时间后,阴极区pH降低 D.产物之一的NaOH从d口获得 2.模拟电渗析法淡化海水的工作原理示意图如图所示。已知X、Y均为惰性电极,模拟海水中富含Na+、Cl-、Ca2+、Mg2+、S等离子。下列叙述中不正确的是 (　) A.N是阴离子交换膜 B.Y电极上产生有色气体 C.X电极区域有浑浊产生 D.X电极反应式为2H2O-4e-4H++O2↑ ◆ 学习任务二　电镀与电解精练 3.粗铜中含有锌、铁、金、银等杂质,通过电解法将其精炼,下列说法不正确的是 (　) A.粗铜与电源的正极相连,主要发生氧化反应:Cu-2e-Cu2+ B.纯铜作为阴极材料,不参与电极反应,电解过程中逐渐变粗 C.用CuSO4溶液作电解质溶液,电解过程中CuSO4浓度略减小 D.锌、铁、金、银等杂质沉积在阳极周围,成为阳极泥 4.用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜,电解质溶液一般为H2SO4-H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是 (　) A.待加工铝质工件为阳极 B.可选用不锈钢网作为阴极 C.阴极的电极反应式为Al3++3e-Al D.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动 5.[2025·河北邯郸高二期末] 电解原理在化学工业中有广泛应用。某电解装置如图所示,X、Y为电极材料,a为电解质溶液。下表中的相关表述正确的是 (　) 选项 X电极 Y电极 a中溶质 相关表述 A 粗铜 纯铜 CuSO4 电解精炼铜 B 石墨棒 铁棒 NaCl 制取NaOH、H2和Cl2 C 铁棒 银棒 AgNO3 铁棒上镀银 D 石墨棒 石墨棒 CuCl2 一段时间后加入盐酸可使溶液复原 6.电解精炼法提纯镓(Ga)是工业上常用的方法,具体原理如图所示。已知金属活动性顺序为Zn>Ga>Fe;锌、镓的化学性质与铝相似。下列说法不正确的是 (　) A.该装置中电流流向为A极→粗Ga→NaOH溶液→高纯Ga→B极 B.阴极的电极反应式为Ga3++3e-Ga C.产生阳极泥的主要成分为Fe、Cu D.电解过程中需控制合适的电压,若电压太高,阴极可能会产生H2 7.[2025·湖南师大附中高二期中] 给钢材镀锌能够有效防止钢材腐蚀,其电镀方案如图所示,两个电极一端为待镀钢材,另一端为石墨电极。已知锌的化学性质与铝类似。则下列说法错误的是 (　) A.镀锌钢材能防腐蚀利用了牺牲阳极法 B.石墨电极是阳极,位于右侧 C.为保证电镀液各物质浓度稳定,可向电镀液中持续补充ZnO固体 D.电镀液的pH随电镀时间增加而变小 8.观察下列几个装置示意图,有关叙述正确的是 (　) A.装置①中阳极上析出红色固体 B.装置②的待镀铁制品应与电源正极相连 C.装置③闭合电键后,外电路电子由a极流向b极 D.装置④的离子交换膜允许阳离子、阴离子、水分子自由通过 9.某研究性学习小组利用以下装置探究氯碱工业和粗铜精炼的工作原理(X是离子交换膜),下列说法正确的是 (　) A.甲装置中的Fe电极和C电极位置可以互换 B.X可以是阳离子交换膜,也可以是阴离子交换膜 C.电解前后乙装置中硫酸铜溶液浓度保持不变 D.电解一段时间后去掉X并将C电极换成Mg电极继续通电,则Mg电极的电极反应式为Mg+2OH--2e-Mg(OH)2 10.[2025·湖北恩施高二期末] 科学家利用电化学法深度处理电厂脱硫废水(主要含Na2SO3、KCl)工作原理如图所示。 下列叙述错误的是 (　) A.β-PbO2电极是阳极 B.Fe电极的电极反应式是2H2O+2e-H2↑+2OH- C.电解一段时间,两电极产生的气体在标准状况下体积相等 D.若两电极材料互换,会导致Cl-和S难以除去 11.[2026·河北沧州沧县中学高二月考] 近日,科学家将Co-MOF掺入TiO2纳米棒,用于海水的光电催化分解,旨在制氢的同时合成HClO,如图所示。 下列说法正确的是 (　) A.该装置工作时,电能转化为光能 B.a极上发生还原反应 C.在a极区滴加酚酞溶液,最终变红色 D.b极反应式为2H++2e-H2↑ 12.电解的应用比较广泛。根据下列电解的应用,回答问题: (1)电解精炼银的示意图如图所示,　　　　(填“a”或“b”)极为含有杂质的粗银,若b极有少量红棕色气体生成,则生成该气体的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)利用如图所示装置电解制备LiOH,两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为　　　　(填化学式)溶液,阳极电极反应式为　　　　　　　　　　,电解过程中Li+向　　　　(填“A”或“B”)电极迁移。  (3)离子液体是一种室温熔融盐,为非水体系。由有机阳离子、Al2C和AlC组成的离子液体作电解液时,可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的　　　　极,已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应,阴极反应式为　　　　　　　　　　　　。若改用氯化铝水溶液作电解液,则阴极产物为　　　　　　　　　　。  学科网（北京）股份有限公司 $