资源简介

中小学教育资源及组卷应用平台
2025鲁科版化学选择性必修1
分层作业6　电解原理的应用
A级必备知识基础练
题组1.氯碱工业、电解精炼和电镀
1.工业上电解熔融NaCl与电解食盐水都能直接得到的物质是(　　)
A.Na B.NaOH C.H2 D.Cl2
2.下列图示中关于铜电极的连接,错误的是(　　)
3.电解硫酸铜溶液要达到如下三个要求:①阳极质量减小;②阴极质量增加;③电解过程中Cu2+浓度不变。则可选用的电极是(　　)
A.石墨作阳极,铁作阴极
B.粗铜(含Fe、Ni、Zn)作阳极,纯铜作阴极
C.纯铜作阳极,铁作阴极
D.铁作阳极,纯铜作阴极
4.氯碱工业的一种节能新工艺是将电解池与燃料电池相结合,相关物料的传输与转化关系如图所示(电极未标出)。下列说法正确的是(　　)
A.电解池的阴极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-
B.通入空气的电极为负极
C.电解池中产生2 mol Cl2时,理论上燃料电池中消耗2 mol O2
D.a、b、c的大小关系为a>b=c
5.如图A为直流电源,B为浸透饱和NaCl溶液和酚酞溶液的滤纸,C为电镀槽,接通电路后发现B上的c点显红色,为实现铁上镀铜,接通K后,下列叙述正确的是(　　)
A.a为直流电源的负极
B.c极上发生的反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-
C.f电极为铜板
D.e极发生还原反应
题组2.电解原理的应用
6.用惰性电极电解FeSO4溶液制备高纯铁的原理如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.阳极主要发生反应:Fe2+-e-Fe3+
B.可用高纯铁电极作阴极
C.电解液中的S由右向左通过阴离子交换膜
D.电解法制备高纯铁总反应:3Fe2+Fe+2Fe3+
7.KIO3在工业上可用电解法制取,以石墨和铁为电极,以KI溶液为电解质溶液。在一定条件下电解,总反应式为KI+3H2OKIO3+3H2↑。下列有关说法正确的是(　　)
A.电解时,石墨作阳极,铁作阴极
B.电解时,在阳极上产生氢气
C.电解后得到KIO3产品的步骤:过滤→浓缩→结晶→灼烧
D.电解过程中,每转移0.6 mol电子,理论上可得到0.6 mol无水KIO3晶体
8.电解精炼法提纯镓的方法是:以含Zn、Fe、Cu杂质的粗镓为阳极,纯镓为阴极,NaOH水溶液为电解质溶液。通电时,粗镓溶解以Ga形式进入电解质溶液,并在阴极放电析出高纯镓。(金属活动性顺序:Zn>Ga>Fe)。下列有关说法中不正确的是(　　)
A.电解过程中,阳极附近溶液的pH增大
B.电解后,电解槽底部的阳极泥中有Cu和Fe
C.在阴极除了析出高纯度的镓之外,还可能有H2产生
D.电路中转移3 mol电子时,粗镓溶解进入电解质溶液的n(Ga)小于1 mol
B级关键能力提升练
以下选择题中有1~2个选项符合题意。
9.利用电解法将CO2转化为CH4的原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.电解过程中,H+由a极区向b极区迁移
B.电极b上反应为CO2+8HC-8e-CH4+8C+2H2O
C.电解过程中化学能转化为电能
D.电解时Na2SO4溶液的物质的量浓度保持不变
10.CH4和CO2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1 mol O2-时电路中转移1 mol电子
C.电极A生成C2H4的反应式是2CH4-4e-+2O2-C2H4+2H2O
D.相同条件下,若生成乙烯和乙烷体积比为1∶1,则消耗CH4和CO2体积比为4∶3
11.工业上可采用惰性电极电解K2MnO4溶液制得KMnO4,装置如图所示。下列说法不正确的是 (　　)
A.离子交换膜应采用阳离子交换膜
B.电解过程中阴极附近溶液pH逐渐减小
C.电解总反应:2Mn+2H+2Mn+H2↑
D.电解法优点为产率高,产品易分离,缺点为耗能高
12.目前,液流电池是电化学储能领域的一个研究热点,其优点是储能容量大、使用寿命长。以全钒液流电池为例,酸性溶液中钒通常以V2+、V3+、VO2+、V等形式存在。一种简单钒液流电池放电时的结构及工作原理如图,其电解液存储在储液罐中。下列说法错误的是(　　)
A.放电时,导线中电子的方向为从B到A
B.将该电池电极连接电源充电时,则B极连接电源的正极
C.充电时A发生的电极反应为V+e-+2H+VO2++H2O
D.电流由A电极经负载、B电极、电解液回到A电极
13.电解法制取Na2FeO4的总反应为Fe+2H2O+2OH-Fe+3H2↑,工作原理如图所示。已知:Na2FeO4只在强碱性条件下稳定,易被H2还原。下列叙述正确的是(　　)
A.铁电极做阳极,电极反应:Fe-6e-+8OH-Fe+4H2O
B.Ni电极上发生还原反应,有H2生成
C.该离子交换膜为阳离子交换膜
D.当电路中通过1 mol电子时,阴极区有11.2 L H2生成
14.电解在化工生产、金属冶炼及科学研究等方面有重要应用。
(1)工业上用电解熔融氧化铝的方法制取金属铝。纯净氧化铝的熔点很高(约2 045 ℃),在实际生产中,通过加入助熔剂冰晶石(Na3AlF6)在1 000 ℃左右就可以得到熔融体。
①写出电解时阳极的电极反应式: 　　　　　　　 　　　　　　　。
②电解过程中作阳极的石墨易消耗,原因是 　 　　　　　　　 　　　　　　　。
(2)电解食盐水是氯碱工业的基础。
①电解所用食盐水由粗盐水精制而成,精制时,为除去Mg2+和Ca2+,要加入的试剂分别为　　　、　　　　　　。电解时,阴极反应的主要产物是　　　　　　　　。
②电解时应在阴极和阳极间添加　　　　(填“阴”或“阳”)离子交换膜,目的是防止反应　 　　　　　　　 　　　　　　　　(填离子方程式)的发生。
C级学科素养拔高练
15.如图装置所示,C、D、E、F、X、Y都是惰性电极,甲、乙装置中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变),A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后,F电极附近呈红色。
请回答:
(1)B极是电源的　　　　,一段时间后,甲装置中溶液颜色　　　　　　,丁装置中X电极附近的颜色逐渐变浅,Y电极附近的颜色逐渐变深,这表明氢氧化铁胶体粒子带　　　　(填“正”或“负”)电荷,在电场作用下向Y电极移动。
(2)若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时,对应单质的物质的量之比为　　　　　　　　。
(3)现用丙装置给铜件镀银,则H应该是　　　　(填“镀层金属”或“镀件”),电镀液是　　　　　溶液。常温下,当乙装置溶液中c(OH-)=0.1 mol·L-1时(此时乙溶液体积为500 mL),丙装置中镀件上析出银的质量为　　　　,甲装置中溶液的pH　　　　(填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)若将C电极换为铁,其他装置都不变,则甲装置中发生的总反应的离子方程式是 　　　　　　　 　　　　　　　　。
分层作业6　电解原理的应用
1.D　解析 电解熔融氯化钠生成氯气和钠,方程式为2NaCl2Na+Cl2↑;电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气和氯气,方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑,所以二者都能得到Cl2,故选D。
2.C　解析 Cu、Zn、稀硫酸原电池中,锌易失电子作负极、Cu作正极,故A正确;电解精炼粗铜时,粗铜作阳极、精铜作阴极,硫酸铜溶液作电解质溶液,故B正确;电镀时,镀层金属作阳极、镀件作阴极,硫酸铜溶液作电解质溶液,故C错误;电解氯化铜溶液时,可以用石墨作阳极、铜作阴极,石墨连接电池的正极、铜连接电池的负极,故D正确。
3.C　解析 所述的电解过程实际就是电镀过程。阳极质量减少,必须用活性金属电极作阳极;要使Cu2+浓度不变,则阳极必须用纯铜,所以选C。
4.A　解析 题中电解池的阴极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-,阳极反应式为2Cl--2e-Cl2↑,A正确;结合A中分析可知,题给燃料电池为氢氧燃料电池,通入空气的电极为正极,B错误;由整个电路中得失电子守恒可知,电解池中产生2 mol Cl2,理论上转移4 mol电子,则燃料电池中消耗1 mol O2,C错误;题给燃料电池的负极反应式为2H2-4e-+4OH-4H2O,正极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-,所以a、b、c的大小关系为c>a>b,D错误。
5.B　解析 K断开时,接通电路后,B上的c点显红色说明c极为电解池的阴极,电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-,B正确;c极为阴极,则b为直流电源的负极,a为正极,A错误;C为电镀槽,e为阳极,f为阴极,则f电极为铁,e电极为铜发生氧化反应,C、D错误。
6.C　解析 根据图中信息可知,阳极Fe2+失电子产生Fe3+,电极反应为Fe2+-e-Fe3+,A正确;可用高纯铁电极作阴极,阴极上Fe2+得电子产生铁单质析出在高纯铁电极上,B正确;电解池中阴离子S定向移动到阳极,故S由左向右通过阴离子交换膜,C错误;电解法制备高纯铁阳极反应式为2Fe2+-2e-2Fe3+,阴极反应式为Fe2++2e-Fe,总反应为3Fe2+Fe+2Fe3+,D正确。
7.A　解析 电解过程中,阳极上I-放电生成I,阴极上H2O电离出的H+放电生成H2,因此阳极应为惰性电极,A正确,B错误;电解后得到KIO3产品的步骤:蒸发浓缩、冷却结晶、过滤,C错误;阳极反应为I--6e-+3H2OI+6H+,1 mol I-生成1 mol I转移6 mol电子,则每转移0.6 mol电子,理论上可得到0.1 mol无水KIO3晶体,D错误。
8.A　解析 由金属活动性顺序Zn>Ga>Fe可知,阳极上Zn、Ga失电子生成Zn2+、Ga进入电解质溶液,阳极主要电极反应式:Ga+4OH--3e-Ga+2H2O,阳极附近溶液的pH减小,A错误;铁、铜不参与电极反应,沉入电解槽底部形成阳极泥,B正确;在阴极上Ga发生还原反应生成Ga,除此之外,电解质溶液中的水也可能在阴极上得电子发生还原反应生成H2,C正确;根据金属活动性顺序,阳极有锌失电子变成Zn2+进入溶液,因此电路中转移3 mol电子时,溶解的Ga的物质的量小于1 mol,粗镓溶解进入电解质溶液的n(Ga)小于1 mol,D正确。
9.A　解析 此装置为电解池,由a极生成O2可知a为阳极,b为阴极。a极上反应为4H2O-8e-2O2↑+8H+,H+通过质子交换膜进入阴极区,b极总反应为CO2+8e-+8H+CH4+2H2O,A正确,B错误。电解过程中电能转化为化学能,C错误。电解时,阳极区的水被消耗,所以Na2SO4溶液的物质的量浓度增大,D错误。
10.CD　解析 由题给示意图可知,该装置为电解池,甲烷在阳极A上发生氧化反应生成C2H6、C2H4和H2O,则X电极为电源的正极,A错误;CO2在阴极B上发生还原反应生成CO,电极反应式为CO2+2e-CO+O2-,固体电解质中转移1 mol O2-时,消耗1 mol CO2,电路中转移2 mol电子,B错误;电极A为阳极,甲烷生成C2H4的电极反应式为2CH4-4e-+2O2-C2H4+2H2O,C正确;设生成乙烯和乙烷的物质的量均为1 mol,由碳元素守恒可知,消耗甲烷的物质的量为4 mol,由得失电子守恒可知,消耗二氧化碳的物质的量为=3 mol,则相同条件下,消耗CH4和CO2的体积比为4∶3,D正确。
11.BC　解析 电解时Mn失去电子变为Mn,左侧惰性电极为电解池的阳极,阴极是水电离出的H+得到电子生成H2,左边的K+通过离子交换膜进入右边,因此离子交换膜应采用阳离子交换膜,A正确;电解过程中阴极是水电离出的H+得到电子生成H2,OH-浓度增大,因此阴极附近溶液pH逐渐增大,B错误;根据阳极和阴极电极反应式得到电解总反应:2Mn+2H2O2Mn+2OH-+H2↑,故C错误;该方法优点为产率高,产品易分离,缺点为耗能高,D正确。
12.BC　解析 放电时装置为原电池。
信息(放电) 结论
A极室(质子交换膜): V+2H++e-VO2++H2O A为正极 充电:VO2++H2O-e-V+2H+
B极室:V2+-e-V3+ B为负极 充电:V3++e-V2+
由以上分析可得,放电时,导线中电子从B到A,电流由A电极经负载、B电极、电解液回到A电极,A正确,D正确;充电时B极为阴极,连接电源的负极,B错误;充电时,A电极反应式为VO2++H2O-e-V+2H+,C错误。
13.AB　解析 工作原理为电解反应。
信息 结论
电解反应: Fe+2H2O+2OH-Fe+3H2↑ 阳极(Fe): Fe-6e-+8OH-Fe+4H2O 离子交换膜为阴离子交换膜
阴极(Ni): 6H2O+6e-6OH-+3H2↑
由以上分析知,A、B正确,C错误;当电路中通过1 mol电子时,阴极区有0.5 mol H2生成,由于不知道温度和压强,无法计算H2的体积,D错误。
14.答案 (1)①2O2--4e-O2↑
②高温条件下,石墨电极被阳极上产生的氧气氧化
(2)①NaOH　Na2CO3　NaOH和H2
②阳　Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O
解析 (1)①由电解装置可知,阳极上氧离子失去电子,电极反应:2O2--4e-O2↑。
②阳极上产生O2,石墨电极被阳极上产生的O2氧化,故电解过程中作阳极的石墨易消耗。
(2)①食盐溶液中混有Mg2+和Ca2+,可以利用NaOH除去Mg2+,利用Na2CO3除去Ca2+;电解时,阴极反应为2H2O+2e-2OH-+H2↑,阴极反应的主要产物是NaOH和H2。
②电解时应采用阳离子交换膜,防止发生反应:Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O。
15.答案 (1)负极　逐渐变浅　正
(2)1∶2∶2∶2
(3)镀件　AgNO3　5.4 g　变小
(4)Fe+Cu2+Cu+Fe2+
解析 (1)将直流电源接通后,F电极附近呈红色,说明F电极是阴极,E电极是阳极,则A为电源正极,B为电源负极。甲装置中因Cu2+放电使溶液颜色变浅。丁装置中Y电极附近颜色变深,说明Fe(OH)3胶体粒子向阴极移动,即Fe(OH)3胶体粒子带正电荷。
(2)C、D、E、F的电极产物分别为O2、Cu、Cl2、H2,由于电路中通过的电量相等,因此其物质的量之比为1∶2∶2∶2。
(3)乙装置溶液中c(OH-)=0.1 mol·L-1,则生成的n(NaOH)=0.1 mol·L-1×0.5 L=0.05 mol,电路中通过的电子的物质的量为0.05 mol,所以丙装置中镀件上析出银的质量为0.05 mol×108 g·mol-1=5.4 g。
(4)当活泼金属作阳极时,金属先于溶液中的阴离子放电而溶解,故甲装置中发生的总反应的离子方程式为Fe+Cu2+Fe2++Cu。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)

展开更多......

收起↑