4.2.2 电解原理的应用 同步巩固练 2024-2025学年化学人教版(2019) 选择性必修第一册
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| 名称 | 4.2.2 电解原理的应用 同步巩固练 2024-2025学年化学人教版(2019) 选择性必修第一册 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 823.2KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-03-27 16:06:22 | ||
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文档简介
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4.2.2 电解原理的应用 同步巩固练
2024-2025学年化学人教版(2019) 必修第一册
一、单选题
1．氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺，节能超过30%，在此工艺中，物料传输和转化关系如图（电极均为石墨电极）。已知：空气中氧气的体积分数为20%。下列说法不正确的是
A．燃料电池中阳离子的移动方向是从左侧移向右侧
B．丁电极上的反应为
C．若两池中所用离子膜类型相同，则
D．标准状况下，若电解产生22.4LY，则消耗空气56L
2．研究发现，可以用石墨作阳极，钛网作阴极，熔融作电解液，利用如图所示装置获得金属钙，并用钙作还原剂，还原二氧化钛制备金属钛。下列叙述正确的是
A．该电池工作过程中，向阴极移动
B．将熔融换成溶液也可以达到相同目的
C．在阴极表面放电
D．制备金属钛前后的量不变
3．用如图装置处理含甲醇的废水并进行粗铜的精炼。下列说法正确的是
A．乙电极为粗铜
B．装置工作一段时间后，原电池装置中溶液的pH不变
C．理论上每产生11.2LCO2，甲电极增重9.6g
D．甲电极增加的质量等于乙电极减少的质量
4．如图是模拟铁制品镀铜工艺的装置，下列说法正确的是
A．a电极上发生还原反应
B．b电极为铜
C．电解质溶液可以是CusO4溶液
D．电镀过程中，溶液中Cu2+浓度不断减小
5．电有机合成反应温和高效，体系简单，环境友好。若电解合成1，2-二氯乙烷的实验装置如下图所示，则下列说法中不正确的是
A．该装置工作时，NaCl溶液的浓度不断减小
B．液相反应中，和CuCl不断被消耗，故需定期补充
C．依题可知离子交换膜y应为阳离子膜，其可允许通过
D．该装置总反应为
6．利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。下列说法不正确的是
装置示意图
序号 电解质溶液 实验现象
① +少量 阴极表面有无色气体，一段时间后阴极表面有红色固体，气体减少。经检验电解液中有
② +过量氨水 阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验电解液中无Fe元素
A．①中气体减少，推测是由于溶液中减少，且覆盖铁电极，阻碍与铁接触
B．①中检测到，推测可能发生反应：、
C．随阴极析出，推测②阴极以四氨合铜离子得电子为主
D．②中生成，使得比①中溶液的小，缓慢析出，镀层更致密
7．下列描述中，不符合生产实际的是
A．合成氨的过程中为保持催化剂的活性最高，温度控制在 500 C
B．电解氯化钠溶液制取金属钠
C．用氯气与石灰乳制备漂白粉
D．在镀件上电镀锌，用锌作阳极
8．欲在铁制品上镀一层一定厚度的铜，以下方案设计正确的是
A．铜作阳极，镀件作阴极，溶液中含有铜离子
B．铂作阴极，镀件作阳极，溶液中含有铜离子
C．铁作阳极，镀件作阴极，溶液中含有亚铁离子
D．铜作阴极，镀件作阳极，溶液中含有亚铁离子
9．回收利用工业废气中的CO2和SO2，实验原理示意图如下图所示。下列说法不正确的是
A．装置a中溶液的作用是吸收废气中的CO2和SO2
B．装置a中溶液中：c(Na+)>c()>c()>c()
C．装置b中的阴极反应式为CO2+2H++2e-=HCOOH
D．装置b中的总反应为+CO2+H2OHCOOH+
10．电解溶液制取溶液和NaOH溶液的装置如图所示，下列不正确的是
A．阴极产生的物质A是
B．溶液中由阳极室向阴极室迁移
C．阳极放电，浓度增大，转化为
D．物质B是NaCl，其作用是增强溶液导电性
11．电催化氧化甲烷制备高附加值化学品是一种有吸引力的直接利用天然气的方法。天津大学王中利课题组利用的催化氧化和的催化还原耦合反应进行HCOOH的制备，工作原理如图所示。
下列有关说法错误的是
A．N极的电极反应式：
B．若有个通过质子交换膜，共产生15.3gHCOOH
C．和位置不可互换
D．若使用氢氧燃料电池为外加电源，则燃料电池的a极通入的是氢气
12．利用电化学方法富集海水中的锂，其工作原理如下图所示．工作步骤如下：①向所在腔室通入海水，启动电源1，使海水中的进入而形成；②关闭电源1和海水通道，启动电源2，同时向电极2上通入空气．下列说法正确的是
A．上述过程中，电极1和电极2分别作阴极和阳极
B．启动电源1时，阴极上的电极反应：
C．腔室2中通过阳离子交换膜从左向右移动
D．工作时电极1附近和电极2附近溶液的pH均增大
13．某工厂利用电解法处理含醛类废水，并由邻溴硝基苯制备邻溴苯胺，其工作原理如图所示：
下列说法中错误的是
A．工作时乙池双极膜中的向极区移动
B．在电解过程中极区溶液的逐渐减小
C．制备1mol邻溴苯胺消耗标准状况下约22.4L
D．极的电极反应为
14．化学在环境保护中起着十分重要的作用，电化学降解的原理如图所示．下列说法错误的是
A．Pt电极上的电极反应式：
B．若电源为铅蓄电池，则Ag—Pt电极应与电极相连
C．电池工作时，左侧室产生的穿过质子交换膜往右侧室迁移
D．电池工作时，每转移0.1 mol电子，此时消耗0.02 mol
15．二氧化氯（ClO2）是国内外公认的高效、广谱、快速、安全无毒的杀菌消毒剂，电解法是目前研究最为热门的生产ClO2的方法之一。如图所示为直接电解氯酸钠、自动催化循环制备高纯ClO2的装置。下列说法
不正确的是
A．a接电源负极 B．b极发生氧化反应
C．H从电解池左侧通过质子交换膜移向右侧 D．阴极的电极反应式为
二、填空题
16．电解的应用比较广泛，回答下列问题：
(1)由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是 (填字母，下同)。
a．Fe2O3 b．NaCl c．Cu2S d．Al2O3
(2)CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是 。
a．电能全部转化为化学能
b．粗铜接电源正极，发生氧化反应
c．溶液中Cu2＋向阳极移动
d．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属
e．若阳极质量减少64 g，则转移电子数为2NA个
f．SO的物质的量浓度不变(不考虑溶液体积变化)
(3)如图为电解精炼银的示意图， (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 。
(4)利用如图装置电解制备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。
(5)离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系，由有机阳离子、Al2Cl和AlCl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，阴极电极反应式为 。若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为 。
17．铅蓄电池是常见的二次电池。以铅蓄电池为电源电解硫酸钠溶液，装置如图所示。
已知乙池中X、Y均为惰性电极，回答下列问题：
(1)下列判断正确的是___________ (填字母)。
A．为负极，为正极
B．为正极，为负极
C．工作时，电子由电极流出
D．电极发生氧化反应，电极发生还原反应
(2)X的电极反应式为 。
(3)在U形管两端分别滴入几滴酚酞溶液， (填“X”或“Y”)极附近溶液显红色。
(4)若把乙池中的硫酸钠溶液换成氯化钠溶液，电解的总反应方程式为 。
参考答案
1．C
丁为燃料电池的正极发生，丙为燃料电池的负极，则与丙相连的乙为电解池的阴极，甲为电解池的阳极。
A．燃料电池中阳离子向正极移动，阳离子的移动方向是从左侧移向右侧，故A正确；
B．据分析，丁为燃料电池的正极发生，故B正确；
C．丁为燃料电池的正极，有氢氧根离子在丁电极生成，离子膜为阳离子交换膜，，故C错误；
D．乙为阴极，则Y是H2，根据得失电子守恒有标准状况下22.4LO2~4e-~44.8LH2，标准状况下，若电解产生22.4LY，则消耗氧气11.2L，空气11.2L÷20%=56L，故D正确；
故答案为：C。
2．D
由图可知，石墨为阳极，其电极反应式为C＋2O2－－4e－=CO2↑，钛网是阴极，其电极反应式为Ca2＋＋2e－=Ca。
A．该电池工作过程中，向阳极移动，选项A错误；
B．将熔融CaF2-CaO换成Ca(NO3)2溶液，阴极上H＋放电，无法得到金属Ca，，选项B错误；
C．钛网是阴极，钙在阴极表面放电，其电极反应式为Ca2＋＋2e－=Ca，选项C错误；
D．钛网是阴极，其电极反应式为Ca2＋＋2e－=Ca，钙还原二氧化钛的化学方程式为2Ca＋TiO2=Ti＋2CaO，通电条件下该装置总反应为C＋TiO2=CO2↑+Ti，则制备金属钛前后，CaO的总量不变，选项D正确；
答案选D。
3．A
根据图像中左侧的物质变化，利用碳和铁的化合价的变化判断左侧是正极，右侧是正极，接右边的装置为电解池，甲为阴极，乙为阳极，根据电子守恒和原子守恒可以书写电极反应及化学反应方程式；
A．左室中得电子生成Fe3+，则碳棒为正极，因此乙电极为电解池的阳极，乙电极为粗铜，故A正确；
B．根据装置图中左边参与的甲醇判断，左边属于原电池，根据参于物质发生反应方程式为：，消耗氢离子，故溶液的pH增大，故B错误；
C．根据B中书写的化学方程式利用二氧化碳和电子的关系式：CO2～6e-，标准状况下1.12 LCO2物质的量为，转移的电子为0.3mol，甲电极为阴极发生的反应为：Cu2++2e-=Cu，转移0.3mol电子生成铜的物质的量为0.15mol，故甲电极增重0.15mol ×64g/mol=9.6g，但题目未指明11.2L二氧化碳处于标准状况下，则无法计算物质的量，故C错误；
D．根据粗铜的精炼阳极是粗铜，电极反应中杂质锌、铁等会发生反应，而阴极是精铜，发生的反应是Cu2++2e-=Cu，故增加的质量和减少的质量不相等，故D错误；
故选答案A；
4．C
由图可知，该装置为电镀池，与直流电源正极相连的a电极为铜，铜在阳极失去电子发生氧化反应生成铜离子，与负极相连的b电极为铁制品，铜铁离子在阴极得到电子发生还原反应生成铜，电解质溶液为可溶性铜盐，电镀过程中，溶液中铜离子浓度不变。
A．由分析可知，与直流电源正极相连的a电极为铜，铜在阳极失去电子发生氧化反应生成铜离子，故A错误；
B．由分析可知，与负极相连的b电极为铁制品，故B错误；
C．由分析可知，该装置为电镀池，电解质溶液为可溶性铜盐，可以是硫酸铜溶液，故C正确；
D．由分析可知，电镀过程中，溶液中铜离子浓度不变，故D错误；
故选C。
5．B
由图可知，右侧电极为阴极，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，钠离子透过离子交换膜Y向右侧迁移，故Y为阳离子交换膜，阳极区生成NaOH，左侧电极为阳极，电极反应式为CuCl-e-+Cl-=CuCl2，氯离子透过离子交换膜X向左侧迁移，故X为阴离子交换膜，液相反应中，CH2=CH2+2CuCl2=2CuCl+ClCH2CH2Cl，据此作答。
A．该装置工作时，钠离子和氯离子分别向左右迁移，NaCl溶液的浓度不断减小，A正确；
B．由分析可知，液相反应中，CH2=CH2+2CuCl2=2CuCl+ClCH2CH2Cl，CuCl2不断被消耗，但经过电极反应CuCl-e-+Cl-=CuCl2又可复原，故不需定期补充，B错误；
C．由分析可知，依题可知离子交换膜Y应为阳离子膜，其可允许Na+通过，C正确；
D．由图可知，反应物为CH2=CH2、H2O、NaCl，生成物为H2、NaOH、ClCH2CH2Cl，由电子守恒和原子守恒可得反应为CH2=CH2+2H2O+2NaClH2↑+2NaOH+ClCH2CH2Cl，D正确；
故答案为：B。
6．C
由实验现象可知，实验①时，铁做电镀池的阴极，铁会先与溶液中的氢离子、铜离子反应生成亚铁离子、氢气和铜，一段时间后，铜离子在阴极得到电子发生还原反应生成铜；实验②中铜离子与过量氨水反应生成四氨合铜离子，铜离子浓度降低，在阴极得到电子缓慢发生还原反应生成铜，在铁表面得到比实验①更致密的镀层。
A．由分析可知，实验①时，铁会先与溶液中的氢离子、铜离子反应，当溶液中氢离子浓度减小，反应和放电生成的铜覆盖铁电极，阻碍氢离子与铁接触，导致产生的气体减少，故A正确；
B．由分析可知，实验①时，铁做电镀池的阴极，铁会先与溶液中的氢离子、铜离子反应生成亚铁离子、氢气和铜，可能发生的反应为，故B正确；
C．由分析可知，铜离子在阴极得到电子缓慢发生还原反应生成铜，故C错误；
D．由分析可知，实验②中铜离子与过量氨水反应生成四氨合铜离子，四氨合铜离子在阴极得到电子缓慢发生还原反应生成铜，在铁表面得到比实验①更致密的镀层，故D正确；
故选C。
7．B
A．合成氨反应用铁媒作催化剂，该催化剂在500℃时活性最好，因此合成氨的过程中为保持催化剂的活性最高，温度控制在 500 C，故A正确；
B．电解氯化钠溶液生成氢氧化钠、氯气和氢气，无法得到金属钠，必须通过电解熔融氯化钠获得金属钠和氯气，故B错误；
C．氯气与氢氧化钙反应生成次氯酸钙、氯化钙和水，其中氯化钙和次氯酸钙为漂白粉的主要成分，故C正确；
D．电镀时，镀件作阴极，镀层作阳极，则在镀件上电镀锌时用锌作阳极，故D正确；
故选B。
8．A
电镀原理是镀层金属作阳极发生氧化反应，镀件作阴极镀层金属阳离子在镀件发生还原反应，含有镀层金属阳离子的电解质溶液作电镀液，综上分析A符合题意，故选A。
答案选A
9．A
A．装置a中NaHCO3溶液可与SO2反应，吸收SO2气体，但不与CO2反应，不能吸收CO2，故装置a中溶液的作用是吸收废气中的SO2气体，故A错误；
B．装置a中NaHCO3溶液显碱性，碳酸氢根离子水解程度大于电离程度，离子浓度为：c(Na+)>c()>c()>c()，故B正确；
C．阴极为二氧化碳得电子变成甲酸的过程，装置b中的阴极反应式为：CO2+2H++2e-=HCOOH，故C正确；
D．由装置b中阴极和阳极上物质转化可知，装置b中总反应为+CO2+H2OHCOOH+，故D正确；
故答案为A。
10．D
装置图分析左侧阳极电极附近氢氧根离子放电生成氧气，溶液中氢离子浓度增大和碳酸钠反应生成碳酸氢钠，右侧阴极电极附近氢离子放电生成氢气，水电离平衡被破坏，溶液中氢氧根离子浓度增大，生成氢氧化钠，阳离子交换膜使允许阳离子通过，阴离子不能通过；
A．分析可知阴极产生的物质A是H2，A正确；
B．阳离子交换膜使允许阳离子通过，电极过程中溶液中Na+由阳极室向阴极室迁移，B正确；
C．阳极OH-放电，水电离平衡正向进行溶液中H+浓度增大，氢离子和离子反应转化为，C正确；
D．水为弱电解质，导电能力弱，随着反应不断进行，浓氢氧化钠流出，氢氧根离子不断减少，应及时补充稀氢氧化钠，增强溶液导电性，若B是NaCl会引入氯离子，氯离子会优先放电，D错误；
故选D。
11．B
的催化氧化在N极进行，N为阳极，的催化还原耦合在M极进行，M为阴极，则a为负极，b为正极。
A．N极发生氧化反应，电极反应式：，A正确；
B．若有个通过质子交换膜转移2mole-，阳极产生HCOOH，根据阴极电极反应式：，阴极产生HCOOH，共产生61.3gHCOOH，B错误；
C．N为阳极，M为阴极，和位置不可互换，C正确；
D．若使用氢氧燃料电池为外加电源，则燃料电池的a极为负极，通入的是氢气，D正确；
故选B。
12．B
由图可知，该电化学系统工作时，先通入海水，启动电源1，形成LixMn2O4，Mn元素化合价降低得电子，故二氧化锰电极为阴极，电极反应式为2MnO2+xe-+xLi+=LixMn2O4，惰性电极1为阳极，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，关闭电源1和海水通道，启动电源2，LixMn2O4转化为MnO2，二氧化锰电极为阳极，电极反应式为LixMn2O4+xe-=2MnO2+xLi+，惰性电极2为阴极，氧气得电子，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，据此作答。
A．由分析可知，上述过程中，电极1和电极2分别作阳极和阴极，A错误；
B．由分析可知，启动电源1时，阴极上的电极反应：，B正确；
C．由分析可知，启动电源2，MnO2电极为阳极，惰性电极2为阴极，则腔室2中Li+通过阳离子交换膜从阳极移向阴极即从右向左移动，C错误；
D．由分析可知，工作时惰性电极1为阳极，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，即电极1附近pH碱性，惰性电极2为阴极，氧气得电子，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，即电极2附近溶液的pH增大，D错误；
故答案为：B。
13．C
从图中可知，甲为酸性甲烷燃料电池，通入甲烷的电极为负极，则b为负极，通入氧气的电极为正极，则a为正极，乙为电解池，c与原电池负极相连，则c为阴极，阴极上硝基得电子被还原生成-NH2，d与原电池正极相连为阳极，阳极上溴离子失电子生成溴，溴再将RCHO氧化为RCOOH。
A．由装置图可知，甲池为酸性甲烷燃料电池，a为正极，b为负极；乙池为电解池，c为阴极，d为阳极。在乙池中应向阴极区迁移，A正确；
B．电解过程中，d极区发生的反应有：，，阳极区溶液的逐渐减小，B正确；
C．制备邻溴苯胺的反应为，制备1mol邻溴苯胺需要转移6mol电子，结合a极反应可知，要消耗1.5mol，在标准状况下体积约为33.6L，C错误；
D．b极参加反应，在酸性条件下生成，根据化合价变化，可知电极反应为，D正确；
故答案选C。
14．B
由题意，MN外接电源，本题考查的是电解池，Ag-Pt电极上，转化为N2，化合价降低，得电子，为阴极，电极反应式为：↑，左侧阳极只有水，和电解水的阳极相同，且为酸性条件，故电极反应式为：2H2O 4e-=4H++O2↑，据此作答。
A．由分析知，Pt电极上的电极反应式为2H2O 4e-=4H++O2↑，A正确；
B．Ag—Pt电极为阴极，与外电源负极相连，铅蓄电池的负极为Pb电极，B错误；
C．由分析中的电极反应，左侧阳极产生H+，右侧阴极消耗H+，故左侧室产生的H+穿过质子交换膜往右侧室迁移，C正确；
D．电池工作时，转化为N2，化合价降低，每个N原子得5个电子，故每转移0.1 mol电子，有0.02 mol转化为N2，D正确；
本题选B。
15．C
由图可知，电极a上发生反应，生成的与溶液中的结合生成ClO2，则a为阴极室，b为阳极室，水中的氢氧根失去电子得到氧气，氢离子向左边移动，据此作答。
A．由上述分析可知，a为阴极，接电源的负极，故A正确；
B．由上述分析可知，b为阳极，发生氧化反应，故B正确；
C．H+从电解池右侧通过质子交换膜移向左侧移动，故C错误；
D．阴极的电极反应式为，故D正确；
故答案选C。
16．(1)bd
(2)bdf
(3) a
(4) LiOH 2Cl--2e-=Cl2↑ B
(5) 负 H2
电解法精炼金属，纯金属作阴极、含有杂质的金属作阳极；电镀时，镀件作阴极、镀层金属作阳极，含有镀层金属的盐溶液作电解质溶液。
（1）a．Fe2O3和CO反应冶炼金属铁，故不选a；
b．电解熔融NaCl冶炼金属钠，故选b；
c．Cu2S和氧气反应生成Cu2O，Cu2O和Cu2S反应炼铜，故不选c；
d．电解熔融Al2O3冶炼金属铝，故选d。
选bd。
（2）a．电能主要转化为化学能，部分转化为热能，故a错误；
b．粗铜接电源正极，发生氧化反应，故b正确；
c．电解池中阳离子移向阴极，溶液中Cu2＋向阴极移动，故c错误；
d．粗铜中Ag、Pt、Au等杂质以原子形式掉落在阳极下方形成阳极泥，利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属，故d正确；
e．阳极铜、铁、锌等金属失电子，若阳极质量减少64 g，则转移电子数不一定为2NA个，故e错误；
f．SO不参与反应，SO的物质的量浓度不变(不考虑溶液体积变化)，故f正确；
选bdf。
（3）电解精炼银，粗银作阳极、纯银作阴极，故a极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体生成，该气体为NO2，则生成该气体的电极反应式为 。
（4）利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区放出氢气，可知B极发生还原反应，B为阴极，B电极反应式为，B生成LiOH，B极区电解液为LiOH溶液；氯离子失电子生成氯气，阳极电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，电解过程中阳离子移向阴极，Li＋向B电极迁移。
（5）离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系，由有机阳离子、Al2Cl和AlCl 组成的离子液体作电解液时。电镀时，镀件作阴极，在钢制品上电镀铝，钢制品应接电源的负极，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Al2Cl得电子生成Al和AlCl电极反应式为 。若改用AlCl3水溶液作电解液，氢离子得电子生成氢气，则阴极产物为H2。
17．(1)AD
(2)
(3)Y
(4)
甲池为铅蓄电池，Pb失电子发生氧化反应生成硫酸铅，得电子发生还原反应生成硫酸铅，为正极、Pb为负极；乙池为电解池，X与铅蓄电池正极相连，X为阳极；Y与铅蓄电池负极相连，Y为阴极。
（1）A．甲池为铅蓄电池，Pb失电子发生氧化反应生成硫酸铅，得电子发生还原反应生成硫酸铅，为正极、Pb为负极，故A正确；
B．甲池为铅蓄电池，Pb失电子发生氧化反应生成硫酸铅，得电子发生还原反应生成硫酸铅，为正极、Pb为负极，故B错误；
C．工作时，电子由负极流出、正极流入，Pb为负极，电子由Pb电极流出，故C错误；
D．Pb失电子发生氧化反应生成硫酸铅，得电子发生还原反应生成硫酸铅，故D正确；
选AD。
（2）乙池为电解池，X与铅蓄电池正极相连，X为阳极，氢氧根离子在阳极失电子发生氧化反应生成氧气，X的电极反应式为；
（3）X为阳极，阳极反应式为，反应生成氢离子，溶液呈酸性；Y极为阴极，阴极反应式为，反应生成氢氧根离子，溶液呈碱性，在U形管两端分别滴入几滴酚酞溶液， Y极附近溶液显红色。
（4）若把乙池中的硫酸钠溶液换成氯化钠溶液，X电极氯离子失电子生成氯气，Y电极发生反应，电解的总反应方程式为。
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4.2.2 电解原理的应用 同步巩固练
2024-2025学年化学人教版(2019) 必修第一册
一、单选题
1．氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺，节能超过30%，在此工艺中，物料传输和转化关系如图（电极均为石墨电极）。已知：空气中氧气的体积分数为20%。下列说法不正确的是
A．燃料电池中阳离子的移动方向是从左侧移向右侧
B．丁电极上的反应为
C．若两池中所用离子膜类型相同，则
D．标准状况下，若电解产生22.4LY，则消耗空气56L
2．研究发现，可以用石墨作阳极，钛网作阴极，熔融作电解液，利用如图所示装置获得金属钙，并用钙作还原剂，还原二氧化钛制备金属钛。下列叙述正确的是
A．该电池工作过程中，向阴极移动
B．将熔融换成溶液也可以达到相同目的
C．在阴极表面放电
D．制备金属钛前后的量不变
3．用如图装置处理含甲醇的废水并进行粗铜的精炼。下列说法正确的是
A．乙电极为粗铜
B．装置工作一段时间后，原电池装置中溶液的pH不变
C．理论上每产生11.2LCO2，甲电极增重9.6g
D．甲电极增加的质量等于乙电极减少的质量
4．如图是模拟铁制品镀铜工艺的装置，下列说法正确的是
A．a电极上发生还原反应
B．b电极为铜
C．电解质溶液可以是CusO4溶液
D．电镀过程中，溶液中Cu2+浓度不断减小
5．电有机合成反应温和高效，体系简单，环境友好。若电解合成1，2-二氯乙烷的实验装置如下图所示，则下列说法中不正确的是
A．该装置工作时，NaCl溶液的浓度不断减小
B．液相反应中，和CuCl不断被消耗，故需定期补充
C．依题可知离子交换膜y应为阳离子膜，其可允许通过
D．该装置总反应为
6．利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。下列说法不正确的是
装置示意图
序号 电解质溶液 实验现象
① +少量 阴极表面有无色气体，一段时间后阴极表面有红色固体，气体减少。经检验电解液中有
② +过量氨水 阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验电解液中无Fe元素
A．①中气体减少，推测是由于溶液中减少，且覆盖铁电极，阻碍与铁接触
B．①中检测到，推测可能发生反应：、
C．随阴极析出，推测②阴极以四氨合铜离子得电子为主
D．②中生成，使得比①中溶液的小，缓慢析出，镀层更致密
7．下列描述中，不符合生产实际的是
A．合成氨的过程中为保持催化剂的活性最高，温度控制在 500 C
B．电解氯化钠溶液制取金属钠
C．用氯气与石灰乳制备漂白粉
D．在镀件上电镀锌，用锌作阳极
8．欲在铁制品上镀一层一定厚度的铜，以下方案设计正确的是
A．铜作阳极，镀件作阴极，溶液中含有铜离子
B．铂作阴极，镀件作阳极，溶液中含有铜离子
C．铁作阳极，镀件作阴极，溶液中含有亚铁离子
D．铜作阴极，镀件作阳极，溶液中含有亚铁离子
9．回收利用工业废气中的CO2和SO2，实验原理示意图如下图所示。下列说法不正确的是
A．装置a中溶液的作用是吸收废气中的CO2和SO2
B．装置a中溶液中：c(Na+)>c()>c()>c()
C．装置b中的阴极反应式为CO2+2H++2e-=HCOOH
D．装置b中的总反应为+CO2+H2OHCOOH+
10．电解溶液制取溶液和NaOH溶液的装置如图所示，下列不正确的是
A．阴极产生的物质A是
B．溶液中由阳极室向阴极室迁移
C．阳极放电，浓度增大，转化为
D．物质B是NaCl，其作用是增强溶液导电性
11．电催化氧化甲烷制备高附加值化学品是一种有吸引力的直接利用天然气的方法。天津大学王中利课题组利用的催化氧化和的催化还原耦合反应进行HCOOH的制备，工作原理如图所示。
下列有关说法错误的是
A．N极的电极反应式：
B．若有个通过质子交换膜，共产生15.3gHCOOH
C．和位置不可互换
D．若使用氢氧燃料电池为外加电源，则燃料电池的a极通入的是氢气
12．利用电化学方法富集海水中的锂，其工作原理如下图所示．工作步骤如下：①向所在腔室通入海水，启动电源1，使海水中的进入而形成；②关闭电源1和海水通道，启动电源2，同时向电极2上通入空气．下列说法正确的是
A．上述过程中，电极1和电极2分别作阴极和阳极
B．启动电源1时，阴极上的电极反应：
C．腔室2中通过阳离子交换膜从左向右移动
D．工作时电极1附近和电极2附近溶液的pH均增大
13．某工厂利用电解法处理含醛类废水，并由邻溴硝基苯制备邻溴苯胺，其工作原理如图所示：
下列说法中错误的是
A．工作时乙池双极膜中的向极区移动
B．在电解过程中极区溶液的逐渐减小
C．制备1mol邻溴苯胺消耗标准状况下约22.4L
D．极的电极反应为
14．化学在环境保护中起着十分重要的作用，电化学降解的原理如图所示．下列说法错误的是
A．Pt电极上的电极反应式：
B．若电源为铅蓄电池，则Ag—Pt电极应与电极相连
C．电池工作时，左侧室产生的穿过质子交换膜往右侧室迁移
D．电池工作时，每转移0.1 mol电子，此时消耗0.02 mol
15．二氧化氯（ClO2）是国内外公认的高效、广谱、快速、安全无毒的杀菌消毒剂，电解法是目前研究最为热门的生产ClO2的方法之一。如图所示为直接电解氯酸钠、自动催化循环制备高纯ClO2的装置。下列说法
不正确的是
A．a接电源负极 B．b极发生氧化反应
C．H从电解池左侧通过质子交换膜移向右侧 D．阴极的电极反应式为
二、填空题
16．电解的应用比较广泛，回答下列问题：
(1)由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是 (填字母，下同)。
a．Fe2O3 b．NaCl c．Cu2S d．Al2O3
(2)CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是 。
a．电能全部转化为化学能
b．粗铜接电源正极，发生氧化反应
c．溶液中Cu2＋向阳极移动
d．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属
e．若阳极质量减少64 g，则转移电子数为2NA个
f．SO的物质的量浓度不变(不考虑溶液体积变化)
(3)如图为电解精炼银的示意图， (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 。
(4)利用如图装置电解制备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。
(5)离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系，由有机阳离子、Al2Cl和AlCl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，阴极电极反应式为 。若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为 。
17．铅蓄电池是常见的二次电池。以铅蓄电池为电源电解硫酸钠溶液，装置如图所示。
已知乙池中X、Y均为惰性电极，回答下列问题：
(1)下列判断正确的是___________ (填字母)。
A．为负极，为正极
B．为正极，为负极
C．工作时，电子由电极流出
D．电极发生氧化反应，电极发生还原反应
(2)X的电极反应式为 。
(3)在U形管两端分别滴入几滴酚酞溶液， (填“X”或“Y”)极附近溶液显红色。
(4)若把乙池中的硫酸钠溶液换成氯化钠溶液，电解的总反应方程式为 。
参考答案
1．C
丁为燃料电池的正极发生，丙为燃料电池的负极，则与丙相连的乙为电解池的阴极，甲为电解池的阳极。
A．燃料电池中阳离子向正极移动，阳离子的移动方向是从左侧移向右侧，故A正确；
B．据分析，丁为燃料电池的正极发生，故B正确；
C．丁为燃料电池的正极，有氢氧根离子在丁电极生成，离子膜为阳离子交换膜，，故C错误；
D．乙为阴极，则Y是H2，根据得失电子守恒有标准状况下22.4LO2~4e-~44.8LH2，标准状况下，若电解产生22.4LY，则消耗氧气11.2L，空气11.2L÷20%=56L，故D正确；
故答案为：C。
2．D
由图可知，石墨为阳极，其电极反应式为C＋2O2－－4e－=CO2↑，钛网是阴极，其电极反应式为Ca2＋＋2e－=Ca。
A．该电池工作过程中，向阳极移动，选项A错误；
B．将熔融CaF2-CaO换成Ca(NO3)2溶液，阴极上H＋放电，无法得到金属Ca，，选项B错误；
C．钛网是阴极，钙在阴极表面放电，其电极反应式为Ca2＋＋2e－=Ca，选项C错误；
D．钛网是阴极，其电极反应式为Ca2＋＋2e－=Ca，钙还原二氧化钛的化学方程式为2Ca＋TiO2=Ti＋2CaO，通电条件下该装置总反应为C＋TiO2=CO2↑+Ti，则制备金属钛前后，CaO的总量不变，选项D正确；
答案选D。
3．A
根据图像中左侧的物质变化，利用碳和铁的化合价的变化判断左侧是正极，右侧是正极，接右边的装置为电解池，甲为阴极，乙为阳极，根据电子守恒和原子守恒可以书写电极反应及化学反应方程式；
A．左室中得电子生成Fe3+，则碳棒为正极，因此乙电极为电解池的阳极，乙电极为粗铜，故A正确；
B．根据装置图中左边参与的甲醇判断，左边属于原电池，根据参于物质发生反应方程式为：，消耗氢离子，故溶液的pH增大，故B错误；
C．根据B中书写的化学方程式利用二氧化碳和电子的关系式：CO2～6e-，标准状况下1.12 LCO2物质的量为，转移的电子为0.3mol，甲电极为阴极发生的反应为：Cu2++2e-=Cu，转移0.3mol电子生成铜的物质的量为0.15mol，故甲电极增重0.15mol ×64g/mol=9.6g，但题目未指明11.2L二氧化碳处于标准状况下，则无法计算物质的量，故C错误；
D．根据粗铜的精炼阳极是粗铜，电极反应中杂质锌、铁等会发生反应，而阴极是精铜，发生的反应是Cu2++2e-=Cu，故增加的质量和减少的质量不相等，故D错误；
故选答案A；
4．C
由图可知，该装置为电镀池，与直流电源正极相连的a电极为铜，铜在阳极失去电子发生氧化反应生成铜离子，与负极相连的b电极为铁制品，铜铁离子在阴极得到电子发生还原反应生成铜，电解质溶液为可溶性铜盐，电镀过程中，溶液中铜离子浓度不变。
A．由分析可知，与直流电源正极相连的a电极为铜，铜在阳极失去电子发生氧化反应生成铜离子，故A错误；
B．由分析可知，与负极相连的b电极为铁制品，故B错误；
C．由分析可知，该装置为电镀池，电解质溶液为可溶性铜盐，可以是硫酸铜溶液，故C正确；
D．由分析可知，电镀过程中，溶液中铜离子浓度不变，故D错误；
故选C。
5．B
由图可知，右侧电极为阴极，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，钠离子透过离子交换膜Y向右侧迁移，故Y为阳离子交换膜，阳极区生成NaOH，左侧电极为阳极，电极反应式为CuCl-e-+Cl-=CuCl2，氯离子透过离子交换膜X向左侧迁移，故X为阴离子交换膜，液相反应中，CH2=CH2+2CuCl2=2CuCl+ClCH2CH2Cl，据此作答。
A．该装置工作时，钠离子和氯离子分别向左右迁移，NaCl溶液的浓度不断减小，A正确；
B．由分析可知，液相反应中，CH2=CH2+2CuCl2=2CuCl+ClCH2CH2Cl，CuCl2不断被消耗，但经过电极反应CuCl-e-+Cl-=CuCl2又可复原，故不需定期补充，B错误；
C．由分析可知，依题可知离子交换膜Y应为阳离子膜，其可允许Na+通过，C正确；
D．由图可知，反应物为CH2=CH2、H2O、NaCl，生成物为H2、NaOH、ClCH2CH2Cl，由电子守恒和原子守恒可得反应为CH2=CH2+2H2O+2NaClH2↑+2NaOH+ClCH2CH2Cl，D正确；
故答案为：B。
6．C
由实验现象可知，实验①时，铁做电镀池的阴极，铁会先与溶液中的氢离子、铜离子反应生成亚铁离子、氢气和铜，一段时间后，铜离子在阴极得到电子发生还原反应生成铜；实验②中铜离子与过量氨水反应生成四氨合铜离子，铜离子浓度降低，在阴极得到电子缓慢发生还原反应生成铜，在铁表面得到比实验①更致密的镀层。
A．由分析可知，实验①时，铁会先与溶液中的氢离子、铜离子反应，当溶液中氢离子浓度减小，反应和放电生成的铜覆盖铁电极，阻碍氢离子与铁接触，导致产生的气体减少，故A正确；
B．由分析可知，实验①时，铁做电镀池的阴极，铁会先与溶液中的氢离子、铜离子反应生成亚铁离子、氢气和铜，可能发生的反应为，故B正确；
C．由分析可知，铜离子在阴极得到电子缓慢发生还原反应生成铜，故C错误；
D．由分析可知，实验②中铜离子与过量氨水反应生成四氨合铜离子，四氨合铜离子在阴极得到电子缓慢发生还原反应生成铜，在铁表面得到比实验①更致密的镀层，故D正确；
故选C。
7．B
A．合成氨反应用铁媒作催化剂，该催化剂在500℃时活性最好，因此合成氨的过程中为保持催化剂的活性最高，温度控制在 500 C，故A正确；
B．电解氯化钠溶液生成氢氧化钠、氯气和氢气，无法得到金属钠，必须通过电解熔融氯化钠获得金属钠和氯气，故B错误；
C．氯气与氢氧化钙反应生成次氯酸钙、氯化钙和水，其中氯化钙和次氯酸钙为漂白粉的主要成分，故C正确；
D．电镀时，镀件作阴极，镀层作阳极，则在镀件上电镀锌时用锌作阳极，故D正确；
故选B。
8．A
电镀原理是镀层金属作阳极发生氧化反应，镀件作阴极镀层金属阳离子在镀件发生还原反应，含有镀层金属阳离子的电解质溶液作电镀液，综上分析A符合题意，故选A。
答案选A
9．A
A．装置a中NaHCO3溶液可与SO2反应，吸收SO2气体，但不与CO2反应，不能吸收CO2，故装置a中溶液的作用是吸收废气中的SO2气体，故A错误；
B．装置a中NaHCO3溶液显碱性，碳酸氢根离子水解程度大于电离程度，离子浓度为：c(Na+)>c()>c()>c()，故B正确；
C．阴极为二氧化碳得电子变成甲酸的过程，装置b中的阴极反应式为：CO2+2H++2e-=HCOOH，故C正确；
D．由装置b中阴极和阳极上物质转化可知，装置b中总反应为+CO2+H2OHCOOH+，故D正确；
故答案为A。
10．D
装置图分析左侧阳极电极附近氢氧根离子放电生成氧气，溶液中氢离子浓度增大和碳酸钠反应生成碳酸氢钠，右侧阴极电极附近氢离子放电生成氢气，水电离平衡被破坏，溶液中氢氧根离子浓度增大，生成氢氧化钠，阳离子交换膜使允许阳离子通过，阴离子不能通过；
A．分析可知阴极产生的物质A是H2，A正确；
B．阳离子交换膜使允许阳离子通过，电极过程中溶液中Na+由阳极室向阴极室迁移，B正确；
C．阳极OH-放电，水电离平衡正向进行溶液中H+浓度增大，氢离子和离子反应转化为，C正确；
D．水为弱电解质，导电能力弱，随着反应不断进行，浓氢氧化钠流出，氢氧根离子不断减少，应及时补充稀氢氧化钠，增强溶液导电性，若B是NaCl会引入氯离子，氯离子会优先放电，D错误；
故选D。
11．B
的催化氧化在N极进行，N为阳极，的催化还原耦合在M极进行，M为阴极，则a为负极，b为正极。
A．N极发生氧化反应，电极反应式：，A正确；
B．若有个通过质子交换膜转移2mole-，阳极产生HCOOH，根据阴极电极反应式：，阴极产生HCOOH，共产生61.3gHCOOH，B错误；
C．N为阳极，M为阴极，和位置不可互换，C正确；
D．若使用氢氧燃料电池为外加电源，则燃料电池的a极为负极，通入的是氢气，D正确；
故选B。
12．B
由图可知，该电化学系统工作时，先通入海水，启动电源1，形成LixMn2O4，Mn元素化合价降低得电子，故二氧化锰电极为阴极，电极反应式为2MnO2+xe-+xLi+=LixMn2O4，惰性电极1为阳极，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，关闭电源1和海水通道，启动电源2，LixMn2O4转化为MnO2，二氧化锰电极为阳极，电极反应式为LixMn2O4+xe-=2MnO2+xLi+，惰性电极2为阴极，氧气得电子，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，据此作答。
A．由分析可知，上述过程中，电极1和电极2分别作阳极和阴极，A错误；
B．由分析可知，启动电源1时，阴极上的电极反应：，B正确；
C．由分析可知，启动电源2，MnO2电极为阳极，惰性电极2为阴极，则腔室2中Li+通过阳离子交换膜从阳极移向阴极即从右向左移动，C错误；
D．由分析可知，工作时惰性电极1为阳极，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，即电极1附近pH碱性，惰性电极2为阴极，氧气得电子，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，即电极2附近溶液的pH增大，D错误；
故答案为：B。
13．C
从图中可知，甲为酸性甲烷燃料电池，通入甲烷的电极为负极，则b为负极，通入氧气的电极为正极，则a为正极，乙为电解池，c与原电池负极相连，则c为阴极，阴极上硝基得电子被还原生成-NH2，d与原电池正极相连为阳极，阳极上溴离子失电子生成溴，溴再将RCHO氧化为RCOOH。
A．由装置图可知，甲池为酸性甲烷燃料电池，a为正极，b为负极；乙池为电解池，c为阴极，d为阳极。在乙池中应向阴极区迁移，A正确；
B．电解过程中，d极区发生的反应有：，，阳极区溶液的逐渐减小，B正确；
C．制备邻溴苯胺的反应为，制备1mol邻溴苯胺需要转移6mol电子，结合a极反应可知，要消耗1.5mol，在标准状况下体积约为33.6L，C错误；
D．b极参加反应，在酸性条件下生成，根据化合价变化，可知电极反应为，D正确；
故答案选C。
14．B
由题意，MN外接电源，本题考查的是电解池，Ag-Pt电极上，转化为N2，化合价降低，得电子，为阴极，电极反应式为：↑，左侧阳极只有水，和电解水的阳极相同，且为酸性条件，故电极反应式为：2H2O 4e-=4H++O2↑，据此作答。
A．由分析知，Pt电极上的电极反应式为2H2O 4e-=4H++O2↑，A正确；
B．Ag—Pt电极为阴极，与外电源负极相连，铅蓄电池的负极为Pb电极，B错误；
C．由分析中的电极反应，左侧阳极产生H+，右侧阴极消耗H+，故左侧室产生的H+穿过质子交换膜往右侧室迁移，C正确；
D．电池工作时，转化为N2，化合价降低，每个N原子得5个电子，故每转移0.1 mol电子，有0.02 mol转化为N2，D正确；
本题选B。
15．C
由图可知，电极a上发生反应，生成的与溶液中的结合生成ClO2，则a为阴极室，b为阳极室，水中的氢氧根失去电子得到氧气，氢离子向左边移动，据此作答。
A．由上述分析可知，a为阴极，接电源的负极，故A正确；
B．由上述分析可知，b为阳极，发生氧化反应，故B正确；
C．H+从电解池右侧通过质子交换膜移向左侧移动，故C错误；
D．阴极的电极反应式为，故D正确；
故答案选C。
16．(1)bd
(2)bdf
(3) a
(4) LiOH 2Cl--2e-=Cl2↑ B
(5) 负 H2
电解法精炼金属，纯金属作阴极、含有杂质的金属作阳极；电镀时，镀件作阴极、镀层金属作阳极，含有镀层金属的盐溶液作电解质溶液。
（1）a．Fe2O3和CO反应冶炼金属铁，故不选a；
b．电解熔融NaCl冶炼金属钠，故选b；
c．Cu2S和氧气反应生成Cu2O，Cu2O和Cu2S反应炼铜，故不选c；
d．电解熔融Al2O3冶炼金属铝，故选d。
选bd。
（2）a．电能主要转化为化学能，部分转化为热能，故a错误；
b．粗铜接电源正极，发生氧化反应，故b正确；
c．电解池中阳离子移向阴极，溶液中Cu2＋向阴极移动，故c错误；
d．粗铜中Ag、Pt、Au等杂质以原子形式掉落在阳极下方形成阳极泥，利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属，故d正确；
e．阳极铜、铁、锌等金属失电子，若阳极质量减少64 g，则转移电子数不一定为2NA个，故e错误；
f．SO不参与反应，SO的物质的量浓度不变(不考虑溶液体积变化)，故f正确；
选bdf。
（3）电解精炼银，粗银作阳极、纯银作阴极，故a极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体生成，该气体为NO2，则生成该气体的电极反应式为 。
（4）利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区放出氢气，可知B极发生还原反应，B为阴极，B电极反应式为，B生成LiOH，B极区电解液为LiOH溶液；氯离子失电子生成氯气，阳极电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，电解过程中阳离子移向阴极，Li＋向B电极迁移。
（5）离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系，由有机阳离子、Al2Cl和AlCl 组成的离子液体作电解液时。电镀时，镀件作阴极，在钢制品上电镀铝，钢制品应接电源的负极，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Al2Cl得电子生成Al和AlCl电极反应式为 。若改用AlCl3水溶液作电解液，氢离子得电子生成氢气，则阴极产物为H2。
17．(1)AD
(2)
(3)Y
(4)
甲池为铅蓄电池，Pb失电子发生氧化反应生成硫酸铅，得电子发生还原反应生成硫酸铅，为正极、Pb为负极；乙池为电解池，X与铅蓄电池正极相连，X为阳极；Y与铅蓄电池负极相连，Y为阴极。
（1）A．甲池为铅蓄电池，Pb失电子发生氧化反应生成硫酸铅，得电子发生还原反应生成硫酸铅，为正极、Pb为负极，故A正确；
B．甲池为铅蓄电池，Pb失电子发生氧化反应生成硫酸铅，得电子发生还原反应生成硫酸铅，为正极、Pb为负极，故B错误；
C．工作时，电子由负极流出、正极流入，Pb为负极，电子由Pb电极流出，故C错误；
D．Pb失电子发生氧化反应生成硫酸铅，得电子发生还原反应生成硫酸铅，故D正确；
选AD。
（2）乙池为电解池，X与铅蓄电池正极相连，X为阳极，氢氧根离子在阳极失电子发生氧化反应生成氧气，X的电极反应式为；
（3）X为阳极，阳极反应式为，反应生成氢离子，溶液呈酸性；Y极为阴极，阴极反应式为，反应生成氢氧根离子，溶液呈碱性，在U形管两端分别滴入几滴酚酞溶液， Y极附近溶液显红色。
（4）若把乙池中的硫酸钠溶液换成氯化钠溶液，X电极氯离子失电子生成氯气，Y电极发生反应，电解的总反应方程式为。
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