第四章 第二节 第2课时 电解原理的应用 课时练（含答案）2023-2024学年化学人教（2019）
文档属性
| 名称 | 第四章 第二节 第2课时 电解原理的应用 课时练（含答案）2023-2024学年化学人教（2019） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 573.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-08-28 23:14:09 | ||
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文档简介
第2课时 电解原理的应用
题组一 氯碱工业
1．如图是工业电解饱和食盐水的装置示意图，下列有关说法不正确的是( )
A．装置中出口①处的物质是氯气，出口②处的物质是氢气
B．该离子交换膜只能让阳离子通过，不能让阴离子通过
C．装置中发生反应的离子方程式为2Cl－＋2H＋Cl2↑＋H2↑
D．该装置将电能转化为化学能
2．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0.5 mol O2
D．a、b、c的大小关系为a>b＝c
3．图甲为一种新型污水处理装置，该装置可利用一种微生物将有机废水的化学能直接转化为电能，图乙是一种用惰性电极电解饱和食盐水的消毒液发生器。下列说法不正确的是( )
A．图甲的X点要与图乙中的a极连接
B．图乙中b极的电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑
C．当N极消耗1 mol气体时，有2 mol H＋通过离子交换膜
D．若有机废水中主要含有淀粉，则图甲中M极反应为(C6H10O5)n＋7nH2O－24ne－===6nCO2＋24nH＋
题组二 电镀 电解精炼
4．利用如图所示装置可以在铜牌表面电镀一层银。下列有关说法正确的是( )
A．通电后，Ag＋向阳极移动
B．银片与电源负极相连
C．该电解池的阴极反应可表示为Ag＋＋e－===Ag
D．当电镀一段时间后，将电源反接，铜牌可恢复如初
5．(2022·江苏沭阳高二检测)餐具表面镀银可达到增强抗腐蚀性、提升美观度等目的。下列关于铁表面镀银的说法不正确的是( )
A．电路中每通过1 mol e－，阴极析出1 mol银
B．铁电极应与电源负极相连
C．阳极电极反应式为Ag－e－===Ag＋
D．电渡液需要不断更换
6．如图是利用阳离子交换膜和过滤膜制备高纯度的Cu的装置示意图，下列有关叙述不正确的是( )
A．电极A是粗铜，电极B是纯铜
B．电路中通过1 mol电子，生成32 g铜
C．溶液中SO向电极A迁移
D．膜B是过滤膜，阻止阳极泥及杂质进入阴极区
7．氧化亚铜是杀菌剂、陶瓷和搪瓷的着色剂以及红色玻璃染色剂，利用如图所示装置制备氧化亚铜和精炼铜，已知粗铜中含有铁、碳、锌、银等杂质。下列说法错误的是( )
A．乙池中电解后X极附近形成的阳极泥的主要成分是银和碳
B．电压过高时，乙中可能会产生有刺激性气味的气体，将CuCl2溶液换成CuSO4溶液可避免产生该气体
C．若该装置的能量转化率为80%，则当外电路有1.93×105 C电量通过(法拉第常数F＝9.65×104 C·mol－1)时可制得115.2 g的Cu2O
D．由图可知装置甲中制备Cu2O的总反应式为2Cu＋H2OCu2O＋H2↑
题组三 电冶金
8．1807年，化学家戴维通过电解熔融氢氧化钠制取金属钠：4NaOH(熔融)4Na＋O2↑＋2H2O；后来盖·吕萨克通过铁与熔融氢氧化钠作用也制得金属钠：3Fe＋4NaOHFe3O4 ＋2H2↑＋4Na↑。下列有关说法正确的是( )
A．电解熔融氢氧化钠制取金属钠，阳极发生的电极反应为2OH－－2e－===H2↑＋O2↑
B．盖·吕萨克制钠的原理是利用铁的还原性比钠强
C．若戴维法与盖·吕萨克法制得等量的钠，则两反应中转移的电子总数不同
D．目前工业上常用电解熔融氯化钠法制取金属钠，电解槽中石墨为阴极，铁为阳极
9．(2023·合肥检测)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
10．用如图所示装置除去含CN－、Cl－废水中的CN－时，控制溶液pH为9～10，CN－与阳极产生的ClO－反应生成无污染的气体，下列说法不正确的是( )
A．用石墨作阳极，铁作阴极
B．除去CN－的反应为2CN－＋5ClO－＋2H＋===N2↑＋2CO2↑＋ 5Cl－＋ H2O
C．阳极的电极反应式为Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O
D．阴极的电极反应式为2H2O ＋2e－===H2↑＋2OH－
11．氯化氢回收氯气技术近年来成为科学研究的热点，一种新的氯化氢电解回收氯气的过程如图。下列说法正确的是( )
A．石墨电极连接电源正极
B．H＋通过质子交换膜从铂电极向石墨电极移动
C．Fe3＋在石墨电极区域可循环再生，涉及到的反应为Fe2＋＋O2＋2H＋===Fe3＋＋H2O
D．随着反应的进行，阴、阳两极电解质溶液pH均不变
12．电解原理在化学工业中有着广泛的应用。如图所示装置中，E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同，A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F极附近溶液呈红色。下列说法不正确的是( )
A．用甲装置精炼铜时，C电极材料为粗铜
B．乙装置中E电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑
C．用丙装置给铜件镀银，当乙中溶液的OH－浓度是0.1 mol·L－1时(此时乙溶液体积为500 mL)，丙中镀件上析出银的质量为5.4 g
D．电解一段时间后，发现丁中Y极附近溶液红褐色加深，则Fe(OH)3胶体带正电荷
13．工业上采用电解氧化铝-冰晶石(Na3AlF6)熔融体的方法冶炼得到金属铝：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑。加入冰晶石的作用是________________，两极的电极反应分别是__________________________、__________________________________，在电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是________________________。
14．电解Na2CO3溶液可制得NaHCO3和NaOH，原理如图1所示：
(1)阳极生成HCO的电极反应式为______________________，阴极产生的物质A的化学式为________________________________________________________________________。
(2)工作一段时间后，两极区制得NaHCO3与NaOH的物质的量之比约为________________。
(3)利用上述所得NaHCO3溶液在实验室中模拟铝制品表面“钝化”处理的过程中，发现溶液逐渐变浑浊，原理如图2所示，原因是__________________________________(用相关的电极反应式表示)。
15．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。
(1)a为电源的____(填“正”或“负”)极。
(2)电极A的反应式为____________________________________________________，电极B生成乙烯的反应式为______________________________________________________。
(3)若生成的乙烯和乙烷的体积比为2∶1，则消耗CH4和CO2的体积比为________。
第2课时 电解原理的应用
1．C 2.A
3．C [题图甲中N极上O2转化为H2O，发生还原反应，为正极，M极为负极，图乙通过电解饱和食盐水获得消毒液，a极生成H2，b极生成Cl2，则a极为阴极，b极为阳极，电解池的阴极与电源负极相连，故X点与a极相连，A正确；图乙中b极生成氯气，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，B正确；根据反应O2＋4e－＋4H＋===2H2O，当N极消耗1 mol气体时，转移4 mol电子，故有4 mol H＋通过离子交换膜，C错误；若有机废水中主要含有淀粉，则图甲中M极上淀粉转化为CO2，电极反应为(C6H10O5)n＋7nH2O－24ne－===6nCO2＋24nH＋，D正确。]
4．C [铜牌上镀银，银片为阳极，Ag＋向阴极移动，阴极反应为Ag＋＋e－===Ag。由于实验中镀层不可能非常均匀致密，所以将电源反接，阳极上Cu、Ag均会溶解，铜牌不可能恢复如初。]
5．D 6.D
7．A [C电极上H2O→H2，发生还原反应，则C电极为阴极，Cu电极为阳极，X电极为阴极，Y电极为阳极，b为电源正极，a为电源负极。X电极为阴极，Y电极为阳极，电解精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，所以乙池中电解后Y极附近形成的阳极泥的主要成分是银和碳，A错误；电压过高时，Cl－会在阳极放电生成Cl2，而SO不会放电，将CuCl2溶液换成CuSO4溶液可避免产生该气体，B正确；当外电路有1.93×105 C电量通过时，转移电子的物质的量为＝2 mol，该装置的能量转化率为80%，即有2 mol×80%＝1.6 mol的电子发生氧化还原反应，则生成Cu2O的物质的量为0.8 mol，其质量为115.2 g，C正确。]
8．C 9.B
10．B [根据已知信息可知，阳极上Cl－失电子生成ClO－，铁不能作阳极，否则阳极反应为铁失电子发生氧化反应，得不到ClO－，故用石墨作阳极，铁作阴极，A正确；阳极产生的ClO－将CN－氧化为两种无污染的气体，两种气体为二氧化碳和氮气，该反应在碱性条件下进行，化学方程式为2CN－＋5ClO－＋H2O===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋2OH－，B错误；阳极上Cl－失电子生成ClO－，电极反应式为Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O，C正确； 电解质溶液呈碱性，则阴极上水得电子生成氢气和氢氧根离子，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，D正确。]
11．B [石墨电极上Fe3＋转化为Fe2＋，得电子，应该是在电解池中作阴极，连接电源负极，A错误；铂电极为阳极，HCl失电子产生Cl2和H＋，H＋通过质子交换膜从阳极(铂电极)向阴极(石墨电极)移动，B正确；涉及的反应为4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O，C错误；随着反应的进行，阳极H＋向阴极移动，移动过来的H＋在阴极又参与反应生成了水，所以阴、阳两极电解质溶液pH均升高，D错误。]
12．D
13．作助熔剂，降低熔点 阳极：6O2－－12e－===3O2↑ 阴极：4Al3＋＋12e－===4Al 石墨电极被阳极上产生的氧气氧化
14．(1)4CO＋2H2O－4e－===4HCO＋O2↑ H2
(2)1∶1 (3)Al－3e－＋3HCO===Al(OH)3↓＋3CO2↑
15．(1)负 (2)CO2＋2e－===CO＋O2－ 2CH4＋2O2－－4e－===C2H4＋2H2O (3)6∶5
解析 (1)电极A上CO2变为CO，发生还原反应，为阴极，则a为电源的负极。(2)电极A为阴极，发生还原反应，反应式为CO2＋2e－===CO＋O2－；电极B为阳极，生成乙烯的反应式为2CH4＋2O2－－4e－===C2H4＋2H2O。(3)令生成乙烯和乙烷分别为2体积和1体积，根据得失电子守恒，发生的总反应为：6CH4＋5CO2===2C2H4＋C2H6＋5H2O＋5CO，即消耗CH4和CO2的体积比为6∶5。
题组一 氯碱工业
1．如图是工业电解饱和食盐水的装置示意图，下列有关说法不正确的是( )
A．装置中出口①处的物质是氯气，出口②处的物质是氢气
B．该离子交换膜只能让阳离子通过，不能让阴离子通过
C．装置中发生反应的离子方程式为2Cl－＋2H＋Cl2↑＋H2↑
D．该装置将电能转化为化学能
2．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0.5 mol O2
D．a、b、c的大小关系为a>b＝c
3．图甲为一种新型污水处理装置，该装置可利用一种微生物将有机废水的化学能直接转化为电能，图乙是一种用惰性电极电解饱和食盐水的消毒液发生器。下列说法不正确的是( )
A．图甲的X点要与图乙中的a极连接
B．图乙中b极的电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑
C．当N极消耗1 mol气体时，有2 mol H＋通过离子交换膜
D．若有机废水中主要含有淀粉，则图甲中M极反应为(C6H10O5)n＋7nH2O－24ne－===6nCO2＋24nH＋
题组二 电镀 电解精炼
4．利用如图所示装置可以在铜牌表面电镀一层银。下列有关说法正确的是( )
A．通电后，Ag＋向阳极移动
B．银片与电源负极相连
C．该电解池的阴极反应可表示为Ag＋＋e－===Ag
D．当电镀一段时间后，将电源反接，铜牌可恢复如初
5．(2022·江苏沭阳高二检测)餐具表面镀银可达到增强抗腐蚀性、提升美观度等目的。下列关于铁表面镀银的说法不正确的是( )
A．电路中每通过1 mol e－，阴极析出1 mol银
B．铁电极应与电源负极相连
C．阳极电极反应式为Ag－e－===Ag＋
D．电渡液需要不断更换
6．如图是利用阳离子交换膜和过滤膜制备高纯度的Cu的装置示意图，下列有关叙述不正确的是( )
A．电极A是粗铜，电极B是纯铜
B．电路中通过1 mol电子，生成32 g铜
C．溶液中SO向电极A迁移
D．膜B是过滤膜，阻止阳极泥及杂质进入阴极区
7．氧化亚铜是杀菌剂、陶瓷和搪瓷的着色剂以及红色玻璃染色剂，利用如图所示装置制备氧化亚铜和精炼铜，已知粗铜中含有铁、碳、锌、银等杂质。下列说法错误的是( )
A．乙池中电解后X极附近形成的阳极泥的主要成分是银和碳
B．电压过高时，乙中可能会产生有刺激性气味的气体，将CuCl2溶液换成CuSO4溶液可避免产生该气体
C．若该装置的能量转化率为80%，则当外电路有1.93×105 C电量通过(法拉第常数F＝9.65×104 C·mol－1)时可制得115.2 g的Cu2O
D．由图可知装置甲中制备Cu2O的总反应式为2Cu＋H2OCu2O＋H2↑
题组三 电冶金
8．1807年，化学家戴维通过电解熔融氢氧化钠制取金属钠：4NaOH(熔融)4Na＋O2↑＋2H2O；后来盖·吕萨克通过铁与熔融氢氧化钠作用也制得金属钠：3Fe＋4NaOHFe3O4 ＋2H2↑＋4Na↑。下列有关说法正确的是( )
A．电解熔融氢氧化钠制取金属钠，阳极发生的电极反应为2OH－－2e－===H2↑＋O2↑
B．盖·吕萨克制钠的原理是利用铁的还原性比钠强
C．若戴维法与盖·吕萨克法制得等量的钠，则两反应中转移的电子总数不同
D．目前工业上常用电解熔融氯化钠法制取金属钠，电解槽中石墨为阴极，铁为阳极
9．(2023·合肥检测)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
10．用如图所示装置除去含CN－、Cl－废水中的CN－时，控制溶液pH为9～10，CN－与阳极产生的ClO－反应生成无污染的气体，下列说法不正确的是( )
A．用石墨作阳极，铁作阴极
B．除去CN－的反应为2CN－＋5ClO－＋2H＋===N2↑＋2CO2↑＋ 5Cl－＋ H2O
C．阳极的电极反应式为Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O
D．阴极的电极反应式为2H2O ＋2e－===H2↑＋2OH－
11．氯化氢回收氯气技术近年来成为科学研究的热点，一种新的氯化氢电解回收氯气的过程如图。下列说法正确的是( )
A．石墨电极连接电源正极
B．H＋通过质子交换膜从铂电极向石墨电极移动
C．Fe3＋在石墨电极区域可循环再生，涉及到的反应为Fe2＋＋O2＋2H＋===Fe3＋＋H2O
D．随着反应的进行，阴、阳两极电解质溶液pH均不变
12．电解原理在化学工业中有着广泛的应用。如图所示装置中，E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同，A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F极附近溶液呈红色。下列说法不正确的是( )
A．用甲装置精炼铜时，C电极材料为粗铜
B．乙装置中E电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑
C．用丙装置给铜件镀银，当乙中溶液的OH－浓度是0.1 mol·L－1时(此时乙溶液体积为500 mL)，丙中镀件上析出银的质量为5.4 g
D．电解一段时间后，发现丁中Y极附近溶液红褐色加深，则Fe(OH)3胶体带正电荷
13．工业上采用电解氧化铝-冰晶石(Na3AlF6)熔融体的方法冶炼得到金属铝：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑。加入冰晶石的作用是________________，两极的电极反应分别是__________________________、__________________________________，在电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是________________________。
14．电解Na2CO3溶液可制得NaHCO3和NaOH，原理如图1所示：
(1)阳极生成HCO的电极反应式为______________________，阴极产生的物质A的化学式为________________________________________________________________________。
(2)工作一段时间后，两极区制得NaHCO3与NaOH的物质的量之比约为________________。
(3)利用上述所得NaHCO3溶液在实验室中模拟铝制品表面“钝化”处理的过程中，发现溶液逐渐变浑浊，原理如图2所示，原因是__________________________________(用相关的电极反应式表示)。
15．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。
(1)a为电源的____(填“正”或“负”)极。
(2)电极A的反应式为____________________________________________________，电极B生成乙烯的反应式为______________________________________________________。
(3)若生成的乙烯和乙烷的体积比为2∶1，则消耗CH4和CO2的体积比为________。
第2课时 电解原理的应用
1．C 2.A
3．C [题图甲中N极上O2转化为H2O，发生还原反应，为正极，M极为负极，图乙通过电解饱和食盐水获得消毒液，a极生成H2，b极生成Cl2，则a极为阴极，b极为阳极，电解池的阴极与电源负极相连，故X点与a极相连，A正确；图乙中b极生成氯气，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，B正确；根据反应O2＋4e－＋4H＋===2H2O，当N极消耗1 mol气体时，转移4 mol电子，故有4 mol H＋通过离子交换膜，C错误；若有机废水中主要含有淀粉，则图甲中M极上淀粉转化为CO2，电极反应为(C6H10O5)n＋7nH2O－24ne－===6nCO2＋24nH＋，D正确。]
4．C [铜牌上镀银，银片为阳极，Ag＋向阴极移动，阴极反应为Ag＋＋e－===Ag。由于实验中镀层不可能非常均匀致密，所以将电源反接，阳极上Cu、Ag均会溶解，铜牌不可能恢复如初。]
5．D 6.D
7．A [C电极上H2O→H2，发生还原反应，则C电极为阴极，Cu电极为阳极，X电极为阴极，Y电极为阳极，b为电源正极，a为电源负极。X电极为阴极，Y电极为阳极，电解精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，所以乙池中电解后Y极附近形成的阳极泥的主要成分是银和碳，A错误；电压过高时，Cl－会在阳极放电生成Cl2，而SO不会放电，将CuCl2溶液换成CuSO4溶液可避免产生该气体，B正确；当外电路有1.93×105 C电量通过时，转移电子的物质的量为＝2 mol，该装置的能量转化率为80%，即有2 mol×80%＝1.6 mol的电子发生氧化还原反应，则生成Cu2O的物质的量为0.8 mol，其质量为115.2 g，C正确。]
8．C 9.B
10．B [根据已知信息可知，阳极上Cl－失电子生成ClO－，铁不能作阳极，否则阳极反应为铁失电子发生氧化反应，得不到ClO－，故用石墨作阳极，铁作阴极，A正确；阳极产生的ClO－将CN－氧化为两种无污染的气体，两种气体为二氧化碳和氮气，该反应在碱性条件下进行，化学方程式为2CN－＋5ClO－＋H2O===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋2OH－，B错误；阳极上Cl－失电子生成ClO－，电极反应式为Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O，C正确； 电解质溶液呈碱性，则阴极上水得电子生成氢气和氢氧根离子，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，D正确。]
11．B [石墨电极上Fe3＋转化为Fe2＋，得电子，应该是在电解池中作阴极，连接电源负极，A错误；铂电极为阳极，HCl失电子产生Cl2和H＋，H＋通过质子交换膜从阳极(铂电极)向阴极(石墨电极)移动，B正确；涉及的反应为4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O，C错误；随着反应的进行，阳极H＋向阴极移动，移动过来的H＋在阴极又参与反应生成了水，所以阴、阳两极电解质溶液pH均升高，D错误。]
12．D
13．作助熔剂，降低熔点 阳极：6O2－－12e－===3O2↑ 阴极：4Al3＋＋12e－===4Al 石墨电极被阳极上产生的氧气氧化
14．(1)4CO＋2H2O－4e－===4HCO＋O2↑ H2
(2)1∶1 (3)Al－3e－＋3HCO===Al(OH)3↓＋3CO2↑
15．(1)负 (2)CO2＋2e－===CO＋O2－ 2CH4＋2O2－－4e－===C2H4＋2H2O (3)6∶5
解析 (1)电极A上CO2变为CO，发生还原反应，为阴极，则a为电源的负极。(2)电极A为阴极，发生还原反应，反应式为CO2＋2e－===CO＋O2－；电极B为阳极，生成乙烯的反应式为2CH4＋2O2－－4e－===C2H4＋2H2O。(3)令生成乙烯和乙烷分别为2体积和1体积，根据得失电子守恒，发生的总反应为：6CH4＋5CO2===2C2H4＋C2H6＋5H2O＋5CO，即消耗CH4和CO2的体积比为6∶5。