第四章　基础课时26　电解原理的应用 练习（含答案）2025秋高中化学选择性必修一（人教版2019）

第四章　基础课时26　电解原理的应用
A级　合格过关练
选择题只有1个选项符合题意(每小题5分)
(一)氯碱工业
1.如图为电解饱和食盐水装置(阳离子交换膜只允许阳离子通过)，下列有关说法不正确的是(　　)
左侧电极上发生氧化反应
右侧生成的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
电解一段时间后，B口排出NaOH溶液
电解饱和食盐水的离子方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑
2.(2022·天津卷)实验装置如图所示。接通电源后，用碳棒(a′、b′)作笔，在浸有饱和NaCl溶液和石蕊溶液的湿润试纸上同时写字，a′端的字迹呈白色。下列结论正确的是(　　)
a为负极
b′端的字迹呈蓝色
电子流向为：b→b′→a′→a
如果将a′、b′换成铜棒，与碳棒作电极时的现象相同
(二)电镀和金属精炼
3.关于镀铜和电解精炼铜，下列说法中正确的是(　　)
都用粗铜作阳极、纯铜作阴极
电解液的成分都保持不变
阳极反应都只有Cu－2e－===Cu2＋
阴极反应都只有Cu2＋＋2e－===Cu
4.(2024·广州黄埔区高二期末)电解法将粗Cu(含Zn、Fe、Ag、Pt等杂质)精炼纯Cu的装置图如图所示，下列叙述中错误的是(　　)
a是粗Cu，作阳极，发生氧化反应
电解时，b极上的电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu
电解时，外电路每通过0.2 mol电子，阳极上减小的Cu为6.4 g
电解后，电解槽底部的阳极泥中含有少量Ag、Pt等金属
(三)电冶金
5.工业上以氧化物为原料采用电解法制备下列物质的是(　　)
镁 烧碱
铜 铝
6.工业上先后用下列方法制备金属钠：
①用石墨作电极电解熔融氢氧化钠制钠。
②铁与熔融氢氧化钠作用制钠：3Fe＋4NaOHFe3O4＋2H2↑＋4Na↑。
③电解熔融氯化钠。
下列有关说法正确的是(　　)
电解熔融氢氧化钠制钠的反应为4NaOH(熔融)4Na＋2O2↑＋2H2↑
在电解熔融氯化钠的电解槽(如图)中，石墨为阳极，铁为阴极
电解熔融氯化钠时，Na＋向阳极移动
方法①与②制得等量的钠，两反应中转移的电子总数相等
(四)电化学的计算
7.(11分)如图所示的装置中，若通入直流电5 min时，铜电极质量增加21.6 g，试回答：
(1)(2分)若电源为碱性甲醇燃料电池，则电源电极X反应式为___________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(2)(3分)pH变化：A__________，B__________，C__________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)(2分)若A中KCl足量且溶液的体积是200 mL，电解后，溶液的pH为________(假设电解前后溶液的体积无变化)。
(4)(4分)通电5 min后，B中共收集2 240 mL气体(标准状况)，溶液体积为200 mL，则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为________(设电解前后溶液体积无变化)，若要使B装置溶液要恢复到电解前的状态，需要加入的物质以及相应的物质的量正确的是________。
A.0.05 mol CuO
B.0.05 mol CuO和0.025 mol H2O
C.0.05 mol Cu(OH)2
D.0.05 mol CuCO3和0.05 mol H2O
B级　素养培优练
8.用电解法处理酸性含铬废水(主要含有Cr2O)时，以铁板作阴、阳极，处理过程中存在反应Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，最后Cr3＋以Cr(OH)3形式除去。下列说法不正确的是(　　)
阳极反应为Fe－2e－===Fe2＋
电解过程中溶液pH不会变化
过程中有Fe(OH)3沉淀生成
电路中每转移12 mol电子，最多有1 mol Cr2O被还原
9.(2024·常州高级中学高二期中)利用如图装置(电极材料均为石墨，右侧装置为原电池)从废旧锂离子电池正极材料LiCoO2中回收金属钴。工作时借助细菌降解乙酸盐生成CO2，将LiCoO2转化为Co2＋，并定时将乙室溶液转移至甲室。下列说法不正确的是(　　)
b电极为电解池的阴极，d电极为原电池的正极
c电极反应式为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋
为保持细菌所在环境pH稳定，两池均应选择阴离子交换膜
若甲室Co2＋减少100 mg，乙室Co2＋增加200 mg，则此时可能还未进行过溶液转移
10.(9分)(2024·福建三校协作体高二联考)完成下列问题。
(1)(5分)用间接电化学法除去NO的过程，如图1所示：
图1
①(2分)已知电解池的阴极室中溶液的pH在4～7之间，写出阴极的电极反应式：___________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
②(3分)用离子方程式表示吸收池除去NO的原理
___________________________________________________________________。
(2)(4分)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可以节(电)能30%以上。该工艺的相关物质运输与转化关系如图2所示(其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过)。
图2
①燃料电池B中正极电极反应式为_____________________________________
___________________________________________________________________。
②分析图2可知，氢氧化钠的质量分数为a%、b%、c%，由大到小的顺序为___________________________________________________________________。
基础课时26　电解原理的应用
1.B　[阴极发生2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，不是氯气，B错误。]
2.B　[根据实验现象，a′端呈白色，即生成了氯气，即氯离子失去电子，为阳极，即a为正极，A错误；b′端为阴极，水得到电子放电的同时，生成氢氧根离子，遇石蕊变蓝，B正确；电子只在导线内移动，a为正极，b为负极，方向为a′→a→b→b′，C错误；如果换成铜棒，铜做阳极放电，现象与碳作电极时不相同，D错误。]
3.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。]
4.C　[电解精炼粗铜时，粗铜作阳极、纯铜作阴极，即a是粗Cu，作阳极，发生氧化反应，A正确；精铜连接电源的负极，阴极发生还原反应，b极上的电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，B正确；粗铜作阳极，阳极连接原电池正极，铜、铁、锌等失电子发生氧化反应，阳极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，Fe－2e－===Fe2＋，Zn－2e－===Zn2＋，故电解时，外电路每通过0.2 mol电子，阳极上减小的Cu的质量不等于6.4 g，C错误；电解后，电解槽底部会形成含有少量Ag、Pt等金属的阳极泥，D正确。]
5.D　[A项，工业上采用电解熔融氯化镁制备镁；B项，工业上采用电解饱和食盐水制备氢氧化钠；C项，工业上采用火法炼铜或者湿法炼铜来制得粗铜，再以粗铜为原料电解精炼获得纯铜；D项，工业上采用电解熔融氧化铝制备铝。]
6.B　[电解熔融氢氧化钠时，生成钠、水和氧气，电池总反应为4NaOH(熔融)4Na＋O2↑＋2H2O，A错误；电解熔融氯化钠时，电解槽的阳极如果用活泼金属材料，则会导致电解时阳极放电而不是电解质中的阴离子放电，可用石墨作阳极，B正确；电解熔融氯化钠时，钠离子向阴极移动，氯离子向阳极移动，C错误；方法①中只有钠离子得电子，方法②中不仅有钠离子还有氢离子得电子，所以制得相等量的钠，两反应中转移的电子总数不相等，D错误。]
7.(1)CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O　(2)增大　减小　不变　(3)14　(4)0.25 mol/L　CD
解析　(1)X为原电池的负极，Y为原电池的正极。在负极上甲醇失去电子被氧化产生CO2，CO2与溶液中OH－结合形成CO、H2O，故负极X电极的电极反应式为CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O；(2)对于A装置，电解反应方程式为2KCl＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2KOH，电解后反应产生KOH，导致溶液碱性增强，故溶液pH增大；对于B装置，电解时发生反应方程式为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，电解反应产生H2SO4，使溶液酸性增强，因而溶液pH减小；对于C装置，阳极上Ag失去电子变为Ag＋进入溶液，在阴极Cu上Ag＋得到电子变为Ag单质，溶液成分不变，浓度不变，因此电解后溶液pH不变；(3)铜电极发生反应Ag＋＋e－===Ag，质量增加21.6 g，其物质的量n(Ag)＝＝0.2 mol，则n(e－)＝n(Ag)＝0.2 mol，根据同一闭合回路中电子转移数目相等，结合A装置的电解反应方程式为2KCl＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2KOH可知：反应转移0.2 mol电子时反应产生0.2 mol KOH，由于溶液体积是200 mL，故c(KOH)＝＝1 mol/L，在室温下溶液c(H＋)＝ mol/L＝10－14 mol/L，故溶液pH＝14；(4)通电5 min后，B中共收集2 240 mL即0.1 mol气体(标准状况)，阳极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，铜电极发生反应Ag＋＋e－===Ag，质量增加21.6 g，电路中转移0.2 mol电子，生成氧气物质的量是0.05 mol，故阴极分别发生反应Cu2＋＋2e－===Cu，2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，生成H2的物质的量是0.05 mol，转移电子n(e－)＝0.05 mol×2＝0.1 mol，铜离子得电子0.1 mol，故铜离子的物质的量为n(Cu2＋)＝0.05 mol，由于溶液体积为200 mL，则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为c(CuSO4)＝＝0.25 mol/L。电解过程中生成0.05 mol Cu、0.05 mol O2和0.05 mol H2，若要使B装置溶液要恢复到电解前的状态，需要加入的物质0.05 mol Cu(OH)2或0.05 mol CuO和0.05 mol H2O或0.05 mol CuCO3和0.05 mol H2O，故合理选项是CD。
8.B　[电解时用铁板作阳极，失去电子生成Fe2＋，Fe2＋将废水中的Cr2O还原为Cr3＋，A项正确；电解过程中H＋在阴极放电，Fe2＋还原Cr2O时也消耗H＋，使溶液的pH升高，Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀，B项错误、C项正确；根据电极反应式Fe－2e－===Fe2＋，可知每转移12 mol e－生成6 mol Fe2＋，6 mol Fe2＋可还原1 mol Cr2O，D项正确。]
9.C　[b电极为电解池的阴极，d电极为原电池的正极，A正确；c电极为原电池负极，细菌降解乙酸盐生成CO2，其中碳元素化合价升高，失去电子，根据氧化还原规律可得电极反应式为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋，B正确；电池工作时，电解池中a极乙酸盐阴离子失去电子被氧化为CO2气体，同时生成H＋，电极反应式为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋，为了保持细菌所在环境pH稳定，H＋通过阳离子交换膜进入阴极室；由分析可知对于原电池，负极反应为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋，同样，为了保持细菌所在环境pH稳定，H＋通过阳离子交换膜进入正极室，两池均应选择阳离子交换膜，C项错误；左室的b电极反应为Co2＋＋2e－===Co，若左室中Co2＋减少100 mg，左侧装置转移电子物质的量为n＝；右室中d电极反应为LiCoO2＋e－＋4H＋===Co2＋＋Li＋＋2H2O，若右室Co2＋增加200 mg，则转移电子的物质的量为n＝，由于电子转移的物质的量相等，说明此时可能还未进行过溶液转移，D正确。]
10.(1)①2HSO＋2e－＋2H＋===S2O＋2H2O
②2NO＋2S2O＋2H2O===N2＋4HSO
(2)①O2＋4e－＋2H2O===4OH－　②b%>a%>c%
解析　(1)电解池的阴极发生还原反应，根据图示可知HSO得电子生成S2O，电极反应式：2HSO＋2e－＋2H＋===S2O＋2H2O；吸收池除去NO的原理：2NO＋2S2O＋2H2O===N2＋4HSO；(2)燃料电池正极通入空气，发生还原反应，电极反应式：O2＋4e－＋2H2O===4OH－；图中电解池加入NaOH目的是增大溶液导电性，通过电解生成NaOH，所以加入的NaOH浓度小于出来的NaOH浓度，即c＜a；原电池正极生成NaOH，其浓度大于加入的NaOH，则b＞a，所以大小关系：b%>a%>c%。