4.2电解池 同步练习--2026-2027学年高二上学期化学人教版选择性必修1

高二化学人教版选择性必修1化学反应原理4.2电解池同步练习6-4（含解析） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．关于铜的电解精炼，下列说法正确的是 A．粗铜作阳极，纯铜作阴极 B．纯铜作阳极，粗铜作阴极 C．电解质溶液为溶液，电解过程中溶液浓度不变 D．阳极发生的反应为 2．下列关于电解池的说法正确的是 A．电解池中阳极发生还原反应，阴极发生氧化反应 B．电解池中阳离子向阳极移动 C．电解是将电能转化为化学能的装置 D．电解任何溶液时，阳极一定产生氧气 3．关于氯碱工业的叙述错误的是 A．阳极产生，阴极产生 B．电解饱和食盐水时，向阴极移动 C．阴极区溶液pH增大 D．可用湿润的淀粉KI试纸检验阴极产物 4．下列指定反应的电极方程式或离子方程式错误的是 A．铅酸蓄电池充电时的阳极反应： B．酸性条件下电催化还原制甲醇的阴极反应式： C．碱性锌锰电池正极反应： D．用惰性电极电解饱和溶液： 5．若要在铜片上镀银，则下列叙述中正确的是 A．将铜片接在电源的正极上 B．在银片上发生的反应是 C．在铜片上发生的反应是 D．可用溶液作电解质溶液 6．一种电化学装置如图所示，滤纸经过饱和NaCl溶液(滴加了淀粉-KI溶液)浸湿，将开关K闭合后，下列说法正确的是 A．电子流向 B．a极为阳极，发生氧化反应 C．盐桥中的电解质可换成Ba(NO3)2溶液 D．一段时间后，观察到滤纸b点变蓝 7．下列指定反应的方程式错误的是 A．用银电极电解溶液，阳极的电极反应式： B．粗铜的电解精炼中，阴极的电极反应式： C．氯碱工业中，电解饱和食盐水的电池总反应： D．铅蓄电池放电时，正极的电极反应式： 8．铁铬氧化还原液流电池是一种低成本的储能电池，电池结构如图所示，工作原理为。下列说法一定不正确的是 A．电池充电时，极的电极反应式为 B．电池放电时，极的电极反应式为 C．电池放电时，从极穿过选择性透过膜移向极 D．电池放电时，电路中每通过电子，的物质的量减少 9．利用CH4燃料电池电解制备Ca(H2PO4)2并得到副产物NaOH、H2、Cl2，装置如图所示。下列说法错误的是 A．a极反应：CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O B．A膜和C膜均为阴离子交换膜，B膜为阳离子交换膜 C．不可用铁电极替换阳极的石墨电极 D．a极上通入标况下2.24 L甲烷，理论上产品室可新增0.4 molCa(H2PO4)2 10．用光电化学法将CO2转化为有机物，实现碳资源的再生利用，其装置如图所示。 下列说法错误的是 A．b为电源的正极 B．电解时，生成的电极反应式为 C．当外电路中转移2mol电子时，理论上右侧电解室溶液质量减少16g D．电有机合成具有反应条件温和、反应试剂纯净等优点 11．某溶液中含有溶质和，它们的物质的量之比为3∶1。用石墨作电极电解溶液时，根据电极产物，可明显分为三个阶段。下列叙述不正确的是 A．阴极只析出 B．阳极先析出，后析出 C．电解最后阶段为电解水 D．溶液pH不断增大，最后为7 12．和都是比较稳定的分子，科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化，其原理如下图所示： 下列说法正确的是 A．X为电源的负极 B．固体电解质中转移时电路中转移1 mol电子 C．电极A生成的反应式是： D．相同条件下，若生成乙烯和乙烷体积比为，则消耗和体积比为 二、填空题 13．电解原理在化学工业中有广泛应用，请回答下列问题： (1)用惰性电极电解下列溶液： ①电解NaCl溶液的阳极反应式为：________阴极反应式为：________。总反应方程式为：________电解一段时间后，溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。 ②电解溶液的阳极反应式为：________阴极反应式为：________总反应方程式为：________电解一段时间后，溶液的酸性________(填“增强”“减弱”或“不变”)。 (2)铜的电解精炼：粗铜作________极，纯铜作________极，电解质溶液为________。阳极的电极反应式主要为：________。电解过程中电解质溶液中浓度________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (3)电解饱和食盐水时，若阴极产生2.24 L气体(标准状况)，则转移电子________mol，同时生成NaOH________g。 14．某化学兴趣小组的同学用以下装置研究电化学的问题。 (1)氢燃料电池车是北京冬奥会期间的交通服务用车，酸性氢氧燃料电池的构造如图所示。 ①b电极是该电池的_______极(填“正”或“负”)。 ②当转移0.2 mol电子时，需要消耗标况下的氢气体积是_______L。 (2)若用下图装置进行电解，U形管内装有电解液c，M、N是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题： ①若要进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，电解液c选用_____________，M电极的材料是_________。 ②下列说法正确的是_____________。 A．电能全部转化为化学能 B．溶液中Cu2+向阳极移动 C．在电解精炼中，电解液中有Al3+、Zn2+产生 D．阳极泥中可回收Ag、Pt、Au等金属 ③用惰性电极电解CuSO4溶液。若阴极析出Cu的质量为64 g，则阳极上产生的气体在标准状况下的体积为__________L。 15．氨燃料电池在航运、电力、交通等领域发挥着重要的作用。一种以氨燃料电池为电源的电解装置如下图所示，若A池工作5min时f极铁钥匙增重3.2g。 回答下列问题： (1)b电极为燃料电池的________极，A 池工作5 min 时 b 电极消耗O2(标准状况下)的体积为_________mL，a极电极反应式为_____________________________，A池中的离子交换膜为________交换膜(填“阳离子”或“阴离子”)。 (2)若用C池进行电解精炼铜，则应将_________(填“e”或“f”)极更换为粗铜；电解一段时间后，溶液中Cu2+浓度_________(填“减小”“增大”或“不变”)。 16．如下图所示，某同学设计一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理。 根据要求回答相关问题： (1)甲装置中通入氧气的电极为_____________（填“正极”或“负极”），负极的电极反应式为_____________________________。 (2)乙装置中铁电极为_______（填“阳极”或“阴极”），石墨电极（C）上发生_______反应（填“氧化”或“还原”），其电极反应式为___________________。 (3)反应一段时间后，乙装置中生成氢氧化钠主要在______________区（填“铁极”或“石墨极”），结合氯碱工业，电解池乙中，X为_________（填“阴”或“阳”）离子交换膜，这种离子交换膜将阴极区和阳极区隔开，可以起到的作用是__________________________。 (4)如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将_______（填“增大”“减小”或“不变”）。 (5)若在标准状况下，有2.24 L氧气参加反应，则乙装置中铁电极上生成的气体的物质的量为_____；丙装置中阴极析出铜的质量为____________。 试卷第1页（共3页） 试卷第1页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 《高二化学人教版选择性必修1化学反应原理4.2电解池同步练习6-4（含解析）》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A C D A C D A B B C 题号 11 12 答案 D D 1．A 【详解】A．电解精炼铜时，粗铜连接电源正极作阳极发生氧化反应溶解，纯铜连接电源负极作阴极，铜离子在阴极得电子析出，A正确； B．电解精炼铜时，纯铜应作阴极，粗铜应作阳极，B错误； C．电解质溶液为溶液，但阳极上比铜活泼的杂质（如、等）也会失电子变为离子进入溶液，而阴极只有得电子析出，因此电解过程中溶液中浓度会减小，C错误； D．阳极发生失电子的氧化反应，给出的反应是阴极的还原反应，阳极主要反应为，D错误； 故选A。 2．C 【详解】A．电解池中阳极失去电子发生氧化反应，阴极得到电子发生还原反应，选项描述反应类型颠倒，A错误； B．电解池中阳离子带正电，会向带负电的阴极移动，阴离子向阳极移动，B错误； C．电解池是将电能转化为化学能的装置，描述符合电解池的能量转化特点，C正确； D．若电解液中存在比还原性更强的离子（如），阳极优先是这些离子放电，比如电解饱和溶液时阳极生成，并非一定产生，D错误； 故选C。 3．D 【详解】A．氯碱工业电解饱和食盐水时，阳极失电子生成，阴极水电离出的得电子生成，A正确； B．电解池中阳离子向阴极移动，为阳离子，故向阴极移动，B正确； C．阴极不断被消耗，促进水的电离，阴极区浓度升高，溶液增大，C正确； D．湿润的淀粉试纸用于检验氧化性气体，但是阳极产物，阴极产物为，无法用该试纸检验氢气，D错误； 故选D。 4．A 【详解】A．铅酸蓄电池充电时，阳极上的被氧化生成，铅元素的化合价由+2价升高到+4价。难溶，不能拆写为离子，正确的阳极反应式为，A错误； B．阴极发生还原反应，转化为时，碳元素的化合价由+4价降低到−2价，每个碳原子得到6个电子。在酸性条件下，用和配平氢、氧原子，得到阴极反应式，原子和电荷均守恒，B正确； C．碱性锌锰电池的正极发生还原反应，转化为时，锰元素的化合价由+4价降低到+3价，每个锰原子得到1个电子。在碱性条件下，用和配平氢、氧原子，得到正极反应式，原子和电荷均守恒，C正确； D．用惰性电极电解饱和溶液时，阳极上失去电子生成氯气，电极反应式为；阴极上水得电子生成氢气和，电极反应式为。生成的与溶液中的反应：。将上述反应合并，得到总离子方程式，D正确； 故选A。 5．C 【详解】A．电镀时待镀金属铜作阴极，应接电源负极，A错误； B．银作活性阳极，优先失电子发生氧化反应，反应为，不是水失电子生成，B错误； C．铜片为阴极，电解质溶液中的在阴极得电子发生还原反应生成，反应为，C正确； D．电镀液需要含有镀层金属离子，应选用含的溶液（如溶液），不能用溶液，D错误； 故答案选C。 6．D 【分析】从装置图中看，两烧杯装置构成原电池，结合滤纸构成电解池。Zn为负极，则a为阴极，b为阳极，Cu为正极。 【详解】A．电子仅能在导线中移动，无法通过滤纸的电解质溶液环境，不存在的电子流向，A错误； B．连接原电池负极，为电解池阴极，发生还原反应，B错误； C．若盐桥换为溶液，会迁移到右侧溶液中，与反应生成沉淀，破坏盐桥的离子传导功能，原电池无法正常工作，C错误； D．为电解池阳极，在阳极失电子发生氧化反应生成，淀粉遇变蓝，一段时间后可观察到点变蓝，D正确； 故选D。 7．A 【详解】A．银为活性电极，电解溶液时阳极优先失电子发生氧化反应，电极反应应为，所给方程式错误，A符合题意； B．粗铜电解精炼时，阴极上优先得电子被还原为，电极反应式为：，B不符合题意； C．氯碱工业中电解饱和食盐水，被氧化为，被还原为和，总离子方程式为：，C不符合题意； D．铅蓄电池放电时，正极得电子，在酸性条件下与反应生成和，电极反应式为：，D不符合题意； 故答案选A。 8．B 【分析】根据题目可知铁铬氧化还原液流电池为可充电电池，放电时为原电池，负极b附近发生氧化反应，即有，正极a附近发生还原反应即有；充电时为电解池，原来的负极b作阴极，发生还原反应，正极a作阳极，发生氧化反应； 【详解】A．根据分析可知充电时b极为阴极，发生还原反应，电极反应式为，A正确； B．根据分析可知放电时b极为负极，电解液为铬的氯化物溶液，发生氧化反应的是，电极反应为，不是失电子，B错误； C．放电时阴离子向负极移动，从正极a移向负极b，C正确； D．根据分析可知放电时正极反应为，电路中每通过电子，物质的量减少，D正确； 故答案选B。 9．B 【分析】燃料原电池中，甲烷失电子发生氧化反应，所以通入燃料的a极为负极，通入氧化剂氧气的b极为原电池的正极，电池反应式为：，与电源的正极相连接的为电解池的阳极，在阳极为氯离子放电，则电极反应为：，电解池中阳离子移向阴极，阴离子移向阳极，则A膜应为阳离子交换膜，阴极附近氢离子放电生成氢气，破坏水的电离平衡，氢氧根离子浓度增大，结合钠离子生成氢氧化钠，则C膜也应为阳离子交换膜，据此分析判断。 【详解】A．a极为甲烷，甲烷失去电子，因此电极反应式为：，A正确； B．阳极室阴离子放电，钙离子穿过A膜进入到产品室，因此A膜为阳离子交换膜，原料室中钠离子穿过C膜进入到阴极室，因此C膜为阳离子交换膜，磷酸二氢根穿过B膜进入到产品室，因此B膜为阴离子交换膜，B错误； C．若用铁替换阳极的石墨电极，铁作为活性阳极，会优先失电子发生的反应，无法得到副产物，还会损耗电极，因此不可替换，C正确； D．a极上通入标况下2.24 L甲烷即物质的量为，根据，则转移电子，因此有钙离子移向产品室反应生成，即理论上产品室可新增，D正确； 故选B。 10．C 【分析】由图，水在BiVO4光敏电极上失去电子生成氧气，电极方程式为：，因此BiVO4光敏电极为阳极，与电源正极相连接；铜电极是二氧化碳得到电子转化为有机物，因此铜电极为阴极，与电源负极相连接。 【详解】A．根据分析， b与BiVO4光敏电极相连，该电极发生的是失电子的氧化反应，作阳极，与电源正极相连，A正确； B．酸性条件下二氧化碳得电子发生还原反应生成甲醇和水，电极反应式为，B正确； C．外电路中转移2 mol电子时，BiVO4光敏电极上发生反应：，生成且有从右室通过质子交换膜移向左室，质量减少18g，C错误； D．反应条件温和、反应试剂纯净是电有机合成的优点，D正确； 故答案选C。 11．D 【分析】设原溶液中的物质的量为，则的物质的量为，酸提供的和溶液中的物质的量分别为、。用石墨作电极电解时，第一阶段阴极消耗酸提供的，阳极消耗，总反应为。两种离子按1∶1消耗，因此酸提供的先耗尽，此时剩余和生成的均为。第二阶段电解剩余的溶液，总反应为，每消耗1 mol ，溶液中增加1 mol 。剩余耗尽后，溶液中的溶质为和，随后进入第三阶段。 【详解】A．水溶液中的不在阴极放电。第一阶段阴极反应为；酸提供的耗尽后，阴极反应可写为。各阶段阴极均只析出，A正确； B．用石墨作阳极时，溶液中的先放电，电极反应为；待耗尽后，放电，电极反应为。因此阳极先析出，后析出，B正确； C．第三阶段溶液中的溶质为和，阴极反应为，阳极反应为。将阴极反应乘以2后与阳极反应相加，得到总反应，故最后阶段实质上是电解水，C正确； D．原溶液中酸提供的为，为。第一阶段酸提供的逐渐减少，溶液pH增大；该阶段结束后仍有的，第二阶段将其电解完时生成的，溶液已呈碱性。第三阶段电解水，水量减少，浓度增大，pH继续增大，因此最后的pH不是7，D错误； 故选D。 12．D 【分析】由题给示意图可知，该装置为电解池，甲烷在电极A上生成乙烷、乙烯和水，碳元素化合价升高，甲烷失去电子，发生氧化反应，电极A为阳极，与电极A相连的X电极为电源的正极。二氧化碳在电极B上生成一氧化碳，碳元素化合价降低，二氧化碳得到电子，发生还原反应，电极B为阴极，与电极B相连的Y电极为电源的负极。 【详解】A．由上述分析知，X为电源的正极，A错误； B．带2个单位负电荷，1 mol 共携带2 mol负电荷，固体电解质中定向迁移1 mol 时，对应外电路需要转移2 mol电子来维持电荷平衡，并非1 mol电子，B错误； C．电极A是阳极，发生氧化反应，反应过程中需要失去电子，而选项给出的反应式中写的是得到4e⁻，电子得失错误，正确的反应式应为，C错误； D． 相同条件下气体体积比等于物质的量之比，假设生成的和均为1 mol：生成1 mol 需要消耗2 mol ，2个C原子共升高4价，失去4 mol电子；生成1 mol 需要消耗2 mol ，2个C原子共升高2价，失去2 mol电子。总消耗4 mol ，总失电子数为6 mol。电极B上每1 mol 转化为得到2 mol电子，因此转移6 mol电子时共消耗3 mol ，消耗和的体积比为4:3，D正确； 故选D。 13．(1) 增大 增强 (2) 阳 阴 溶液（或可溶性铜盐溶液） 减小 (3) 【详解】（1）① 用惰性电极电解溶液时，阳极上氯离子放电生成氯气，电极反应式为；阴极上水中的氢离子放电生成氢气，电极反应式为；总反应方程式为。由于反应生成了，溶液的碱性增强，因此pH增大。 ② 用惰性电极电解溶液时，阳极上水中的氢氧根离子放电生成氧气，电极反应式为；阴极上铜离子放电生成单质铜，电极反应式为；总反应方程式为。由于反应生成了，溶液中氢离子浓度增大，酸性增强。 （2）铜的电解精炼中，粗铜作阳极，纯铜作阴极，电解质溶液为溶液（或可溶性铜盐溶液）。阳极上主要是铜失电子，电极反应式为。由于粗铜中含有比铜活泼的杂质金属（如锌、铁等），它们在阳极也会失电子溶解，而阴极上只有得电子析出。根据整个电路中电子守恒，阳极溶解的铜少于阴极析出的铜，因此电解质溶液中浓度减小。 （3）电解饱和食盐水时，阴极产生氢气，反应式为。标准状况下气体的物质的量为。生成转移电子的物质的量为。根据反应方程式，生成的同时生成，其质量为。 14．(1) 正 2.24 (2) 硫酸铜溶液 粗铜 CD 11.2 【分析】（1）向b电极移动，原电池阳离子移向正极，所以b电极为正极，；a电极为负极，； （2）电流方向：从电源正极流出，流向负极，图中电流向下流向M电极：电源a端为正极，电源b端为负极；M电极接电源正极（a）为阳极，发生氧化反应，N电极接电源负极（b）为阴极，发生还原反应。 【详解】（1）①酸性氢氧燃料电池中，向b电极移动，且b电极通入，氧气得电子发生还原反应，因此b电极为正极； ②负极反应为，每消耗1 mol 转移2 mol电子，转移0.2 mol电子时消耗0.1 mol ，标况下体积为； （2）①电解精炼铜时，需使用含铜离子的电解质溶液（通常为硫酸铜溶液）；根据电流方向可判断a为电源正极，M为阳极，电解精炼时阳极材料为粗铜； ②A.电解过程中电能不可能全部转化为化学能，还有部分转化为热能，A错误； B.电解池中阳离子向阴极移动，向阴极N移动，B错误； C.阳极上比铜活泼的Al、Zn会优先失电子生成、，C正确； D.Ag、Pt、Au活泼性比Cu弱，无法在阳极失电子，会以单质形式沉积在阳极下方形成阳极泥，可回收，D正确； 故选CD。 ③ 惰性电极电解时阴极反应为，析出64 g Cu（1 mol Cu）时转移2 mol电子；阳极反应为，转移2 mol电子时生成0.5 mol，标况下体积为。 15．(1) 正 560 阴离子 (2) e 减小 【分析】A装置：氨燃料电池，a电极（负极）：，b电极（正极）：；B装置：电解NaCl溶液，c接正极b为阳极，d为阴极，c（阳极）：；d（阴极）：；C装置：电镀池（铁钥匙上镀铜，属于电解池的电镀），e（阳极，Cu棒）：，f（阴极，Fe钥匙）：；D装置：g（阳极）：，h（阴极）：；据此分析解题。 【详解】（1）A为氨燃料电池，a极通入生成，发生失电子的氧化反应，是负极，因此通入的b极为正极；A池工作5 min时f极铁钥匙增重3.2 g，在f极得电子析出Cu，增重的质量为析出Cu的质量，，对应转移电子总物质的量为，正极得电子的反应为，转移0.1 mol电子时消耗，标准状况下体积为；a电极为负极：在碱性（NaOH）环境中失电子生成，配平反应式为；离子交换膜判断：a极负极反应消耗，b极正极反应生成，为维持两侧溶液电荷平衡，b极生成的需要通过交换膜迁移到a极，因此交换膜为阴离子交换膜； （2）电解精炼铜时，粗铜作阳极、纯铜作阴极；C池中f极是阴极（铁钥匙为待镀件，连接电源负极），因此需要将连接电源正极的e极更换为粗铜；电解精炼时，阳极粗铜中比Cu活泼的杂质金属（如Zn、Fe等）会优先于Cu失电子溶解，而阴极只有得电子析出Cu，同一时间内阳极溶解的Cu的物质的量小于阴极析出的Cu的物质的量，因此溶液中浓度会减小。 16．(1) 正极 (2) 阴极 氧化 (3) 铁极 阳 避免阳极产物和阴极产物反应，同时防止和混合引发爆炸 (4)减小 (5) 【分析】甲为燃料电池，氢气通入一极为负极，氧气通入一极为正极；乙为电解池，与负极相连的Fe电极为阴极，石墨电极为阳极，实质为电解饱和食盐水；丙为铜的电解精炼池，与正极相连的粗铜为阳极，精铜为阴极。 【详解】（1）甲为氢氧燃料电池，氧气得电子发生还原反应，通入氧气的电极为正极；负极上氢气失电子，在碱性KOH电解质环境中与氢氧根结合生成水，对应电极反应式为。 （2）燃料电池中通的一极为负极，连接该极的Fe电极是电解池乙的阴极；石墨C连接燃料电池的正极，为阳极，阳极上失电子，发生氧化反应生成，其电极反应式为。 （3）乙装置的阴极（Fe极）上得电子生成和，向阴极移动，因此主要在铁极区生成；氯碱工业中需要让阳极区的钠离子定向移动到阴极区，因此X为阳离子交换膜；该交换膜的作用是只允许阳离子通过，可阻挡阴离子和气体分子，避免阳极产物和阴极产物反应，同时防止和混合引发爆炸。 （4）丙为粗铜精炼装置，阳极上比Cu活泼的杂质Zn会优先于Cu失电子：，而阴极始终发生，当转移相同电子时，阳极溶解的Cu的物质的量小于阴极析出的Cu的物质的量，因此溶液中的浓度会减小。 （5）标准状况下2.24 L氧气的物质的量为0.1 mol，1 mol 参与反应得到4 mol电子，因此整个电路中转移电子的总物质的量为0.4 mol。乙装置中铁电极为阴极，电极反应为，每转移2 mol电子生成1 mol ，转移0.4 mol电子时生成氢气的物质的量为0.2 mol；丙装置中阴极的电极反应为，每转移2 mol电子析出1 mol Cu，转移0.4 mol电子时析出Cu的物质的量为0.2 mol，对应质量为。 答案第1页（共2页） 答案第1页（共2页） 学科网（北京）股份有限公司 $