2022-2023学年高中化学苏教版选择性必修1 课时跟踪检测(七) 电解原理的应用 word版含解析
文档属性
| 名称 | 2022-2023学年高中化学苏教版选择性必修1 课时跟踪检测(七) 电解原理的应用 word版含解析 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 508.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2022-08-24 20:34:20 | ||
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文档简介
课时跟踪检测(七) 电解原理的应用
[基础巩固练]
知识点一 氯碱工业(电解饱和食盐水的工业生产)
1.如图所示，用石墨电极电解饱和食盐水，下列说法不正确的是( )
A．a极是阳极
B．通电使NaCl发生电离
C．Na＋、H＋向b极移动
D．a极产生黄绿色气体
2．氯碱工业以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系列化工产品。如图是离子交换膜法电解饱和食盐水制烧碱的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。完成下列填空：
(1)写出电解精制饱和食盐水的离子方程式：_______________________________
________________________________________________________________________。
(2)离子交换膜的作用为______________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)精制饱和食盐水从图中________位置补充，氢氧化钠溶液从图中________位置流出。(填“a”“b”“c”或“d”)
知识点二 电镀和电解精炼铜
3．利用电解原理，在铁皮表面镀一层锌的有关叙述正确的是( )
A．用可溶性铁盐作电解液 B．锌元素既被氧化又被还原
C．铁为负极，锌为正极 D．铁为阳极，锌为阴极
4．(2022·江苏南京高二期中)关于镀铜和电解精炼铜，下列说法中正确的是( )
A．都用粗铜作阳极、纯铜作阴极
B．电解液的成分都保持不变
C．阳极反应都只有Cu－2e－===Cu2＋
D．阴极反应都只有Cu2＋＋2e－===Cu
5．(2021·山东济南高二月考)工业上冶炼金属钠，通常采用的方法是( )
A．热分解法 B．热还原法
C．结晶法 D．电解法
6．(2021·黑龙江哈尔滨高二期中)研究发现，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2 CaO作电解质，利用图示装置获得金属钙，并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛。下列说法不正确的是( )
A．由TiO2制得1 mol金属Ti，理论上外电路转移4 mol电子
B．阳极的电极反应式为2O2－－4e－===O2↑
C．在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量不会减少
D．装置中石墨电极材料需要定期更换
知识点三 电解的相关计算
7．将0.4 mol Cu(NO3)2、0.6 mol KCl溶于水，配成100 mL溶液，用惰性电极电解一段时间后，某一电极上析出了0.3 mol Cu，此时在另一电极上产生的气体体积(标准状况下)为( )
A．7.84 L B．6.72 L
C．5.6 L D．4.48 L
8．在如图所示的装置中，通电5 min后，铜电极的质量增加2.16 g。试回答下列问题：
(1)电源中X极为直流电源的________极。
(2)溶液pH的变化情况：A__________，B__________，C________。(填“增大”“减小”或“不变”)
(3)通电5 min后，B装置中共收集224 mL(标准状况下)气体，溶液体积为200 mL，则通电前该装置溶液中CuSO4的物质的量浓度为________(设电解前后溶液体积无变化)。
[素养提升练]
9．用Na2SO3溶液吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫，将所得的混合液进行电解循环再生，这种新工艺叫再生循环脱硫法。其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如图所示，下列有关说法中不正确的是( )
A．X为直流电源的负极，Y为直流电源的正极
B．阳极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
C．图中的b>a
D．该过程中的产品主要为H2SO4和H2
10．(2021·福建厦门高二期末)煤电解脱硫装置如图，下列说法错误的是( )
A．a为正极
B．阴极的电极反应式为Mn3＋＋e－===Mn2＋
C．电解开始时，观察到阴极石墨棒上有无色气体产生
D．理论上，电路中每转移15 mol e－，可处理1 mol FeS2
11．(2021·山东师大附中高二期中)回答下列问题：
(1)在微电子工业中NF3常用作氮化硅的蚀刻剂，工业上通过电解含NH4F等的无水熔融物生产NF3，其电解原理如图所示。
①H＋向________(填“左”或“右”)移动。
②a电极为电解池的________(填“阴”或“阳”)极，写出该电极的电极反应式：________________________。
(2)利用甲醇燃料电池，采用电解法来处理酸性含铬废水(主要含Cr2O)时实验室利用如图装置模拟该法：
①M电极发生反应的电极反应式为________________________________________。
②已知电解池溶液里将Cr2O转化为Cr3＋，该反应的离子方程式为________________________。
③当N电极消耗标准状况下2.24 L气体时，通过质子交换膜的离子数目为________。
课时跟踪检测(七) 电解原理的应用
[基础巩固练]
知识点一 氯碱工业(电解饱和食盐水的工业生产)
1.如图所示，用石墨电极电解饱和食盐水，下列说法不正确的是( )
A．a极是阳极
B．通电使NaCl发生电离
C．Na＋、H＋向b极移动
D．a极产生黄绿色气体
解析：B 电解饱和食盐水的装置中，与电源正极相连的是阳极，与电源负极相连的是阴极，则a极是阳极，A正确；NaCl是强电解质，溶于水即可完全电离，B错误；电解过程中，阳离子向阴极移动，故Na＋、H＋向b极移动，C正确；电解过程中，阳极发生失电子的氧化反应，a极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，生成的氯气为黄绿色气体，D正确。
2．氯碱工业以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系列化工产品。如图是离子交换膜法电解饱和食盐水制烧碱的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。完成下列填空：
(1)写出电解精制饱和食盐水的离子方程式：_______________________________
________________________________________________________________________。
(2)离子交换膜的作用为______________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)精制饱和食盐水从图中________位置补充，氢氧化钠溶液从图中________位置流出。(填“a”“b”“c”或“d”)
解析：(1)电解精制饱和食盐水时可制得氯气、氢气、烧碱，反应的离子方程式为2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。(2)阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子和气体不能通过，用石墨作电极电解饱和食盐水时，阳极上氯离子放电生成氯气，氯气不能通过阳离子交换膜进入阴极，如果氯气进入阴极则易和氢气混合发生爆炸，且易和氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠而导致制取的氢氧化钠不纯。(3)电解槽中阴极上氢离子放电生成氢气，氢氧根离子浓度增大，生成氢氧化钠溶液，NaOH溶液的出口为d；氯气在阳极生成，根据装置图分析可知精制饱和食盐水从阳极补充，即进口为a。
答案：(1)2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑
(2)既避免了Cl2与H2混合光照下发生爆炸，又防止了Cl2与NaOH溶液的反应 (3)a d
知识点二 电镀和电解精炼铜
3．利用电解原理，在铁皮表面镀一层锌的有关叙述正确的是( )
A．用可溶性铁盐作电解液 B．锌元素既被氧化又被还原
C．铁为负极，锌为正极 D．铁为阳极，锌为阴极
解析：B 利用电解原理，在铁皮表面镀一层锌，应该使铁皮与电源的负极连接作阴极，Zn片与电源的正极连接，发生氧化反应失去电子变为Zn2＋进入电解液，电解液是含有Zn2＋的溶液，而电解液中的Zn2＋得到电子变为Zn在铁皮上被还原。
4．(2022·江苏南京高二期中)关于镀铜和电解精炼铜，下列说法中正确的是( )
A．都用粗铜作阳极、纯铜作阴极
B．电解液的成分都保持不变
C．阳极反应都只有Cu－2e－===Cu2＋
D．阴极反应都只有Cu2＋＋2e－===Cu
解析：D A项，电镀时镀件作阴极；B项，电解精炼铜时电解液成分改变；C项，电解精炼铜时，杂质若有比铜活泼的金属如锌，则还会发生Zn－2e－===Zn2＋的反应。
5．(2021·山东济南高二月考)工业上冶炼金属钠，通常采用的方法是( )
A．热分解法 B．热还原法
C．结晶法 D．电解法
解析：D 根据金属活动性顺序可知，常见的金属冶炼方法有电解法、热还原法、热分解法等，活泼性不同的金属用不同的方法冶炼，特别活泼的金属如K、Ca、Na、Mg、Al用电解的方法冶炼，故合理选项是D。
6．(2021·黑龙江哈尔滨高二期中)研究发现，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2 CaO作电解质，利用图示装置获得金属钙，并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛。下列说法不正确的是( )
A．由TiO2制得1 mol金属Ti，理论上外电路转移4 mol电子
B．阳极的电极反应式为2O2－－4e－===O2↑
C．在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量不会减少
D．装置中石墨电极材料需要定期更换
解析：B 钙还原二氧化钛反应的化学方程式为2Ca＋TiO2Ti＋2CaO，由TiO2制得1 mol金属Ti，理论上外电路转移4 mol电子，A正确；阳极上电极反应式为C＋2O2－－4e－===CO2↑，B错误；由反应2Ca＋TiO2Ti＋2CaO知，整套装置中CaO的总量不会减少，C正确；阳极上电极反应式为C＋2O2－－4e－===CO2↑，C不断被消耗，因此装置中石墨电极材料需要定期更换，D正确。
知识点三 电解的相关计算
7．将0.4 mol Cu(NO3)2、0.6 mol KCl溶于水，配成100 mL溶液，用惰性电极电解一段时间后，某一电极上析出了0.3 mol Cu，此时在另一电极上产生的气体体积(标准状况下)为( )
A．7.84 L B．6.72 L
C．5.6 L D．4.48 L
解析：B 若在一极析出0.3 mol Cu，则阴极得到的电子的物质的量为0.3 mol×2＝0.6 mol，阳极发生反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，则0.6 mol Cl－失去0.6 mol电子，生成0.3 mol Cl2，生成的气体的体积为0.3 mol×22.4 L·mol－1＝6.72 L，故选B。
8．在如图所示的装置中，通电5 min后，铜电极的质量增加2.16 g。试回答下列问题：
(1)电源中X极为直流电源的________极。
(2)溶液pH的变化情况：A__________，B__________，C________。(填“增大”“减小”或“不变”)
(3)通电5 min后，B装置中共收集224 mL(标准状况下)气体，溶液体积为200 mL，则通电前该装置溶液中CuSO4的物质的量浓度为________(设电解前后溶液体积无变化)。
解析：根据实验现象分析出电源的正、负极，进而确定三个电解池中电极的名称。(1)三个装置是串联的电解池，质量增加的铜电极是阴极，电解AgNO3溶液时，Ag＋在阴极发生还原反应生成Ag，则银电极是阳极，故Y极是电源的正极，X极是电源的负极。(2)电解KCl溶液生成KOH，溶液的pH增大；电解CuSO4溶液生成H2SO4，溶液的pH减小；电解AgNO3溶液，银为阳极，不断溶解，Ag＋的浓度基本不变，溶液的pH不变。(3)通电5 min后，C中析出0.02 mol Ag，电路中通过0.02 mol电子。B装置中共收集0.01 mol气体，若该气体全为氧气，则电路中需通过0.04 mol电子，与事实不符。因此，B装置中的电解过程分为两个阶段，先是电解CuSO4溶液生成O2和铜，然后是电解水，生成O2和H2，即B装置中收集到的气体是O2和H2的混合物。设电解CuSO4溶液时生成O2的物质的量为x，电解H2O时生成O2的物质的量为y，生成H2的物质的量为2y，则4x＋4y＝0.02 mol(得失电子守恒)，x＋3y＝0.01 mol，解得x＝y＝0.002 5 mol，所以n(CuSO4)＝2×0.002 5 mol＝0.005 mol，c(CuSO4)＝＝0.025 mol·L－1。
答案：(1)负 (2)增大 减小 不变 (3)0.025 mol·L－1
[素养提升练]
9．用Na2SO3溶液吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫，将所得的混合液进行电解循环再生，这种新工艺叫再生循环脱硫法。其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如图所示，下列有关说法中不正确的是( )
A．X为直流电源的负极，Y为直流电源的正极
B．阳极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
C．图中的b>a
D．该过程中的产品主要为H2SO4和H2
解析：B 根据Na＋和SO的移向可知Pt(Ⅰ)为阴极，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，Pt(Ⅱ)为阳极，电极反应为HSO＋H2O－2e－===SO＋3H＋、SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋。
10．(2021·福建厦门高二期末)煤电解脱硫装置如图，下列说法错误的是( )
A．a为正极
B．阴极的电极反应式为Mn3＋＋e－===Mn2＋
C．电解开始时，观察到阴极石墨棒上有无色气体产生
D．理论上，电路中每转移15 mol e－，可处理1 mol FeS2
解析：B 从图中可以看出，在左侧石墨电极，Mn2＋转化为Mn3＋，则此电极为阳极，a电极为正极，b电极为负极，与它相连的右侧的石墨电极为阴极，由箭头指示的方向，可确定电解质溶液中，发生的反应为FeS2＋15Mn3＋＋8H2O===Fe3＋＋15Mn2＋＋2SO＋16H＋。a为正极，A正确；阴极为右侧的石墨电极，H＋得电子生成H2，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，B错误；电解开始时，由阴极石墨棒上发生的H＋得电子生成H2的电极反应，可确定有无色气体(H2)产生，C正确；从溶液中发生的反应：FeS2＋15Mn3＋＋8H2O===Fe3＋＋15Mn2＋＋2SO＋16H＋，可以得出如下关系式：FeS2～15e－，则理论上，电路中每转移15 mol e－，可处理 1 mol FeS2，D正确。
11．(2021·山东师大附中高二期中)回答下列问题：
(1)在微电子工业中NF3常用作氮化硅的蚀刻剂，工业上通过电解含NH4F等的无水熔融物生产NF3，其电解原理如图所示。
①H＋向________(填“左”或“右”)移动。
②a电极为电解池的________(填“阴”或“阳”)极，写出该电极的电极反应式：________________________。
(2)利用甲醇燃料电池，采用电解法来处理酸性含铬废水(主要含Cr2O)时实验室利用如图装置模拟该法：
①M电极发生反应的电极反应式为________________________________________。
②已知电解池溶液里将Cr2O转化为Cr3＋，该反应的离子方程式为________________________。
③当N电极消耗标准状况下2.24 L气体时，通过质子交换膜的离子数目为________。
解析：(1)①由图知，在右侧区域氢离子得电子变成氢气，发生还原反应，故b电极为阴极，H＋向右移动。②据分析a电极为电解池的阳极，该电极上NH4F发生氧化反应转变为NF3，该电极的电极反应式：NH－6e－＋3F－===NF3＋4H＋。(2)①由图中氢离子的移动方向可知，M电极为负极、N为正极，则b端口通入甲醇，c端口通入氧气，M电极上CH3OH失去电子被氧化得到CO2，电极反应式为CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋。②电解池中，与N相连的电极为阳极，则阳极上Fe失去电子被氧化，得到Fe2＋，Fe2＋与Cr2O、H＋发生氧化还原反应生成Cr3＋和Fe3＋，该反应的离子方程式为Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。③燃料电池内有质子交换膜，N电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，当消耗标准状况下2.24 L即0.1 mol氧气时，转移0.4 mol电子，则通过质子交换膜的离子数目为0.4NA。
答案：(1)①右 ②阳 NH－6e－＋3F－===NF3＋4H＋ (2)①CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋
②Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O
③0.4NA
[基础巩固练]
知识点一 氯碱工业(电解饱和食盐水的工业生产)
1.如图所示，用石墨电极电解饱和食盐水，下列说法不正确的是( )
A．a极是阳极
B．通电使NaCl发生电离
C．Na＋、H＋向b极移动
D．a极产生黄绿色气体
2．氯碱工业以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系列化工产品。如图是离子交换膜法电解饱和食盐水制烧碱的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。完成下列填空：
(1)写出电解精制饱和食盐水的离子方程式：_______________________________
________________________________________________________________________。
(2)离子交换膜的作用为______________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)精制饱和食盐水从图中________位置补充，氢氧化钠溶液从图中________位置流出。(填“a”“b”“c”或“d”)
知识点二 电镀和电解精炼铜
3．利用电解原理，在铁皮表面镀一层锌的有关叙述正确的是( )
A．用可溶性铁盐作电解液 B．锌元素既被氧化又被还原
C．铁为负极，锌为正极 D．铁为阳极，锌为阴极
4．(2022·江苏南京高二期中)关于镀铜和电解精炼铜，下列说法中正确的是( )
A．都用粗铜作阳极、纯铜作阴极
B．电解液的成分都保持不变
C．阳极反应都只有Cu－2e－===Cu2＋
D．阴极反应都只有Cu2＋＋2e－===Cu
5．(2021·山东济南高二月考)工业上冶炼金属钠，通常采用的方法是( )
A．热分解法 B．热还原法
C．结晶法 D．电解法
6．(2021·黑龙江哈尔滨高二期中)研究发现，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2 CaO作电解质，利用图示装置获得金属钙，并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛。下列说法不正确的是( )
A．由TiO2制得1 mol金属Ti，理论上外电路转移4 mol电子
B．阳极的电极反应式为2O2－－4e－===O2↑
C．在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量不会减少
D．装置中石墨电极材料需要定期更换
知识点三 电解的相关计算
7．将0.4 mol Cu(NO3)2、0.6 mol KCl溶于水，配成100 mL溶液，用惰性电极电解一段时间后，某一电极上析出了0.3 mol Cu，此时在另一电极上产生的气体体积(标准状况下)为( )
A．7.84 L B．6.72 L
C．5.6 L D．4.48 L
8．在如图所示的装置中，通电5 min后，铜电极的质量增加2.16 g。试回答下列问题：
(1)电源中X极为直流电源的________极。
(2)溶液pH的变化情况：A__________，B__________，C________。(填“增大”“减小”或“不变”)
(3)通电5 min后，B装置中共收集224 mL(标准状况下)气体，溶液体积为200 mL，则通电前该装置溶液中CuSO4的物质的量浓度为________(设电解前后溶液体积无变化)。
[素养提升练]
9．用Na2SO3溶液吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫，将所得的混合液进行电解循环再生，这种新工艺叫再生循环脱硫法。其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如图所示，下列有关说法中不正确的是( )
A．X为直流电源的负极，Y为直流电源的正极
B．阳极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
C．图中的b>a
D．该过程中的产品主要为H2SO4和H2
10．(2021·福建厦门高二期末)煤电解脱硫装置如图，下列说法错误的是( )
A．a为正极
B．阴极的电极反应式为Mn3＋＋e－===Mn2＋
C．电解开始时，观察到阴极石墨棒上有无色气体产生
D．理论上，电路中每转移15 mol e－，可处理1 mol FeS2
11．(2021·山东师大附中高二期中)回答下列问题：
(1)在微电子工业中NF3常用作氮化硅的蚀刻剂，工业上通过电解含NH4F等的无水熔融物生产NF3，其电解原理如图所示。
①H＋向________(填“左”或“右”)移动。
②a电极为电解池的________(填“阴”或“阳”)极，写出该电极的电极反应式：________________________。
(2)利用甲醇燃料电池，采用电解法来处理酸性含铬废水(主要含Cr2O)时实验室利用如图装置模拟该法：
①M电极发生反应的电极反应式为________________________________________。
②已知电解池溶液里将Cr2O转化为Cr3＋，该反应的离子方程式为________________________。
③当N电极消耗标准状况下2.24 L气体时，通过质子交换膜的离子数目为________。
课时跟踪检测(七) 电解原理的应用
[基础巩固练]
知识点一 氯碱工业(电解饱和食盐水的工业生产)
1.如图所示，用石墨电极电解饱和食盐水，下列说法不正确的是( )
A．a极是阳极
B．通电使NaCl发生电离
C．Na＋、H＋向b极移动
D．a极产生黄绿色气体
解析：B 电解饱和食盐水的装置中，与电源正极相连的是阳极，与电源负极相连的是阴极，则a极是阳极，A正确；NaCl是强电解质，溶于水即可完全电离，B错误；电解过程中，阳离子向阴极移动，故Na＋、H＋向b极移动，C正确；电解过程中，阳极发生失电子的氧化反应，a极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，生成的氯气为黄绿色气体，D正确。
2．氯碱工业以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系列化工产品。如图是离子交换膜法电解饱和食盐水制烧碱的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。完成下列填空：
(1)写出电解精制饱和食盐水的离子方程式：_______________________________
________________________________________________________________________。
(2)离子交换膜的作用为______________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)精制饱和食盐水从图中________位置补充，氢氧化钠溶液从图中________位置流出。(填“a”“b”“c”或“d”)
解析：(1)电解精制饱和食盐水时可制得氯气、氢气、烧碱，反应的离子方程式为2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。(2)阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子和气体不能通过，用石墨作电极电解饱和食盐水时，阳极上氯离子放电生成氯气，氯气不能通过阳离子交换膜进入阴极，如果氯气进入阴极则易和氢气混合发生爆炸，且易和氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠而导致制取的氢氧化钠不纯。(3)电解槽中阴极上氢离子放电生成氢气，氢氧根离子浓度增大，生成氢氧化钠溶液，NaOH溶液的出口为d；氯气在阳极生成，根据装置图分析可知精制饱和食盐水从阳极补充，即进口为a。
答案：(1)2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑
(2)既避免了Cl2与H2混合光照下发生爆炸，又防止了Cl2与NaOH溶液的反应 (3)a d
知识点二 电镀和电解精炼铜
3．利用电解原理，在铁皮表面镀一层锌的有关叙述正确的是( )
A．用可溶性铁盐作电解液 B．锌元素既被氧化又被还原
C．铁为负极，锌为正极 D．铁为阳极，锌为阴极
解析：B 利用电解原理，在铁皮表面镀一层锌，应该使铁皮与电源的负极连接作阴极，Zn片与电源的正极连接，发生氧化反应失去电子变为Zn2＋进入电解液，电解液是含有Zn2＋的溶液，而电解液中的Zn2＋得到电子变为Zn在铁皮上被还原。
4．(2022·江苏南京高二期中)关于镀铜和电解精炼铜，下列说法中正确的是( )
A．都用粗铜作阳极、纯铜作阴极
B．电解液的成分都保持不变
C．阳极反应都只有Cu－2e－===Cu2＋
D．阴极反应都只有Cu2＋＋2e－===Cu
解析：D A项，电镀时镀件作阴极；B项，电解精炼铜时电解液成分改变；C项，电解精炼铜时，杂质若有比铜活泼的金属如锌，则还会发生Zn－2e－===Zn2＋的反应。
5．(2021·山东济南高二月考)工业上冶炼金属钠，通常采用的方法是( )
A．热分解法 B．热还原法
C．结晶法 D．电解法
解析：D 根据金属活动性顺序可知，常见的金属冶炼方法有电解法、热还原法、热分解法等，活泼性不同的金属用不同的方法冶炼，特别活泼的金属如K、Ca、Na、Mg、Al用电解的方法冶炼，故合理选项是D。
6．(2021·黑龙江哈尔滨高二期中)研究发现，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2 CaO作电解质，利用图示装置获得金属钙，并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛。下列说法不正确的是( )
A．由TiO2制得1 mol金属Ti，理论上外电路转移4 mol电子
B．阳极的电极反应式为2O2－－4e－===O2↑
C．在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量不会减少
D．装置中石墨电极材料需要定期更换
解析：B 钙还原二氧化钛反应的化学方程式为2Ca＋TiO2Ti＋2CaO，由TiO2制得1 mol金属Ti，理论上外电路转移4 mol电子，A正确；阳极上电极反应式为C＋2O2－－4e－===CO2↑，B错误；由反应2Ca＋TiO2Ti＋2CaO知，整套装置中CaO的总量不会减少，C正确；阳极上电极反应式为C＋2O2－－4e－===CO2↑，C不断被消耗，因此装置中石墨电极材料需要定期更换，D正确。
知识点三 电解的相关计算
7．将0.4 mol Cu(NO3)2、0.6 mol KCl溶于水，配成100 mL溶液，用惰性电极电解一段时间后，某一电极上析出了0.3 mol Cu，此时在另一电极上产生的气体体积(标准状况下)为( )
A．7.84 L B．6.72 L
C．5.6 L D．4.48 L
解析：B 若在一极析出0.3 mol Cu，则阴极得到的电子的物质的量为0.3 mol×2＝0.6 mol，阳极发生反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，则0.6 mol Cl－失去0.6 mol电子，生成0.3 mol Cl2，生成的气体的体积为0.3 mol×22.4 L·mol－1＝6.72 L，故选B。
8．在如图所示的装置中，通电5 min后，铜电极的质量增加2.16 g。试回答下列问题：
(1)电源中X极为直流电源的________极。
(2)溶液pH的变化情况：A__________，B__________，C________。(填“增大”“减小”或“不变”)
(3)通电5 min后，B装置中共收集224 mL(标准状况下)气体，溶液体积为200 mL，则通电前该装置溶液中CuSO4的物质的量浓度为________(设电解前后溶液体积无变化)。
解析：根据实验现象分析出电源的正、负极，进而确定三个电解池中电极的名称。(1)三个装置是串联的电解池，质量增加的铜电极是阴极，电解AgNO3溶液时，Ag＋在阴极发生还原反应生成Ag，则银电极是阳极，故Y极是电源的正极，X极是电源的负极。(2)电解KCl溶液生成KOH，溶液的pH增大；电解CuSO4溶液生成H2SO4，溶液的pH减小；电解AgNO3溶液，银为阳极，不断溶解，Ag＋的浓度基本不变，溶液的pH不变。(3)通电5 min后，C中析出0.02 mol Ag，电路中通过0.02 mol电子。B装置中共收集0.01 mol气体，若该气体全为氧气，则电路中需通过0.04 mol电子，与事实不符。因此，B装置中的电解过程分为两个阶段，先是电解CuSO4溶液生成O2和铜，然后是电解水，生成O2和H2，即B装置中收集到的气体是O2和H2的混合物。设电解CuSO4溶液时生成O2的物质的量为x，电解H2O时生成O2的物质的量为y，生成H2的物质的量为2y，则4x＋4y＝0.02 mol(得失电子守恒)，x＋3y＝0.01 mol，解得x＝y＝0.002 5 mol，所以n(CuSO4)＝2×0.002 5 mol＝0.005 mol，c(CuSO4)＝＝0.025 mol·L－1。
答案：(1)负 (2)增大 减小 不变 (3)0.025 mol·L－1
[素养提升练]
9．用Na2SO3溶液吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫，将所得的混合液进行电解循环再生，这种新工艺叫再生循环脱硫法。其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如图所示，下列有关说法中不正确的是( )
A．X为直流电源的负极，Y为直流电源的正极
B．阳极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
C．图中的b>a
D．该过程中的产品主要为H2SO4和H2
解析：B 根据Na＋和SO的移向可知Pt(Ⅰ)为阴极，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，Pt(Ⅱ)为阳极，电极反应为HSO＋H2O－2e－===SO＋3H＋、SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋。
10．(2021·福建厦门高二期末)煤电解脱硫装置如图，下列说法错误的是( )
A．a为正极
B．阴极的电极反应式为Mn3＋＋e－===Mn2＋
C．电解开始时，观察到阴极石墨棒上有无色气体产生
D．理论上，电路中每转移15 mol e－，可处理1 mol FeS2
解析：B 从图中可以看出，在左侧石墨电极，Mn2＋转化为Mn3＋，则此电极为阳极，a电极为正极，b电极为负极，与它相连的右侧的石墨电极为阴极，由箭头指示的方向，可确定电解质溶液中，发生的反应为FeS2＋15Mn3＋＋8H2O===Fe3＋＋15Mn2＋＋2SO＋16H＋。a为正极，A正确；阴极为右侧的石墨电极，H＋得电子生成H2，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，B错误；电解开始时，由阴极石墨棒上发生的H＋得电子生成H2的电极反应，可确定有无色气体(H2)产生，C正确；从溶液中发生的反应：FeS2＋15Mn3＋＋8H2O===Fe3＋＋15Mn2＋＋2SO＋16H＋，可以得出如下关系式：FeS2～15e－，则理论上，电路中每转移15 mol e－，可处理 1 mol FeS2，D正确。
11．(2021·山东师大附中高二期中)回答下列问题：
(1)在微电子工业中NF3常用作氮化硅的蚀刻剂，工业上通过电解含NH4F等的无水熔融物生产NF3，其电解原理如图所示。
①H＋向________(填“左”或“右”)移动。
②a电极为电解池的________(填“阴”或“阳”)极，写出该电极的电极反应式：________________________。
(2)利用甲醇燃料电池，采用电解法来处理酸性含铬废水(主要含Cr2O)时实验室利用如图装置模拟该法：
①M电极发生反应的电极反应式为________________________________________。
②已知电解池溶液里将Cr2O转化为Cr3＋，该反应的离子方程式为________________________。
③当N电极消耗标准状况下2.24 L气体时，通过质子交换膜的离子数目为________。
解析：(1)①由图知，在右侧区域氢离子得电子变成氢气，发生还原反应，故b电极为阴极，H＋向右移动。②据分析a电极为电解池的阳极，该电极上NH4F发生氧化反应转变为NF3，该电极的电极反应式：NH－6e－＋3F－===NF3＋4H＋。(2)①由图中氢离子的移动方向可知，M电极为负极、N为正极，则b端口通入甲醇，c端口通入氧气，M电极上CH3OH失去电子被氧化得到CO2，电极反应式为CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋。②电解池中，与N相连的电极为阳极，则阳极上Fe失去电子被氧化，得到Fe2＋，Fe2＋与Cr2O、H＋发生氧化还原反应生成Cr3＋和Fe3＋，该反应的离子方程式为Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。③燃料电池内有质子交换膜，N电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，当消耗标准状况下2.24 L即0.1 mol氧气时，转移0.4 mol电子，则通过质子交换膜的离子数目为0.4NA。
答案：(1)①右 ②阳 NH－6e－＋3F－===NF3＋4H＋ (2)①CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋
②Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O
③0.4NA