2020年高二化学人教选修4同步导学提分教程：4．3 第2课时《电解原理的应用》课时检测【 解析】

2020年高二化学人教选修4同步导学提分教程：
——《电解原理的应用》课时检测
1．将含有0.4 mol CuSO4和0.2 mol NaCl的水溶液1 L，用惰性电极电解一段时间后，在一个电极上得到0.3 mol Cu，另一个电极上析出气体在标准状况下的体积为(　　)
A．4.48 L B．5.6 L
C．6.72 L D．13.44 L
答案　A
解析　阴极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，因为反应的n(Cu2＋)＝0.3 mol，总n(Cu2＋)＝0.4 mol，说明Cu2＋过量，阴极共得到0.6 mol电子。由得失电子守恒可知，阳极应失去0.6 mol电子。阳极：首先2Cl－－2e－===Cl2↑，因为0.2 mol Cl－只能失去0.2 mol电子，另外0.4 mol电子只能由水失去，阳极反应还有2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，则阳极共放出气体体积(0.1 mol＋0.1 mol)×22.4 L/mol＝4.48 L，故应选A。
2. 某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和NaCl溶液。通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是(　　)

A．a为正极，b为负极；NaClO和NaCl
B．a为负极，b为正极；NaClO和NaCl
C．a为阳极，b为阴极；HClO和NaCl
D．a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl
答案　B
解析　电解氯化钠溶液时，阳极反应是氯离子失电子生成氯气，阴极反应是氢离子得电子生成氢气，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，应让氯气在下端产生，即a为负极，b为正极，氯气和氢氧化钠反应生成氯化钠、水和次氯酸钠。
3．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，使c、d两点短路，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2H＋＋2e－===H2↑
C．f电极为铜板
D．e极发生还原反应
答案　B
解析　K断开时，接通电路后，B上的c点显红色则证明c极为电解池的阴极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，a为直流电源的正极，C为电镀池，e为阳极，f为阴极，f电极为铁，e电极为铜，发生氧化反应。
4．用含有少量银和锌的粗铜作阳极，纯铜作阴极，硫酸铜溶液作电解液，通电一段时间后，阳极的质量减轻了6.4 g，下列说法正确的是(　　)
A．电解质溶液的质量增加了6.4 g
B．阴极的质量增加了6.4 g
C．阴极增加的质量小于6.4 g
D．溶液中Cu2＋浓度保持不变
答案　C
解析　在阳极上有锌与铜两种单质放电，而在阴极上只有Cu2＋放电且锌的摩尔质量大于铜的摩尔质量，当阳极的质量减轻6.4 g时，转移的电子少于0.2 mol，故在阴极上析出的铜少于0.1 mol，质量小于6.4 g；由于相同时间内两极上转移的电子数目相等，阴极上析出的铜比阳极上溶解的铜多，故溶液中Cu2＋浓度减小。
5．金属镍有广泛的用途，粗镍中含有Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制得高纯度的镍，下列叙述正确的是(已知：氧化性Fe2＋A．阳极发生还原反应，其电极反应式为Ni2＋＋2e－===Ni
B．电解过程中，阳极质量的减少量与阴极质量的增加量一定相等
C．电解后，溶液中存在的阳离子只有Fe2＋和Zn2＋
D．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt
答案　D
解析　电解时，阳极失去电子发生氧化反应，失电子的金属为Zn、Fe和Ni，A中的电极反应式错误；电解过程中阳极失电子的金属(依次是Zn、Fe、Ni)与在阴极得电子生成的金属(Ni)不同，阳极质量的减少量与阴极质量的增加量不一定相等，B错误；电解后溶液中阳离子除含有Fe2＋、Zn2＋、H＋外还有Ni2＋，C错误。
6．电解CuSO4溶液时，若要达到以下三点要求：①阳极质量减少，②阴极质量增加，③溶液中c(Cu2＋)不变。可选用的电极是(　　)
A．纯铜作阳极，含Zn、Ag的铜合金作阴极
B．含Zn、Ag的铜合金作阳极，纯铜作阴极
C．用纯铁作阳极，用纯铜作阴极
D．用石墨作阳极，用惰性电极(Pt)作阴极
答案　A
解析　A项，阳极反应Cu－2e－===Cu2＋，阴极反应Cu2＋＋2e－===Cu，正确；B项，阳极反应Zn－2e－===Zn2＋，Cu－2e－===Cu2＋，阴极反应Cu2＋＋2e－===Cu，c(Cu2＋)发生变化，不正确；C项，阳极反应Fe－2e－===Fe2＋，阴极反应Cu2＋＋2e－===Cu，c(Cu2＋)发生变化，不正确；D项，阳极反应2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，阳极质量不变，不正确。
7．用电化学方法提取废弃定影液中的银，同时使处理后的溶液中不引入其他新的重金属离子，下列方案正确的是(　　)


答案　D
解析　要用电化学方法提取废弃定影液中的银，同时使处理后的溶液中不引入其他新的重金属离子，则应该用电解原理，因此阴极应该是银，阳极可以是惰性电极，例如碳棒，答案选D。
8．如图甲为锌铜原电池装置，乙为电解熔融氯化钠装置。则下列说法正确的是(　　)

A．甲装置中锌为负极，发生还原反应，铜为正极，发生氧化反应
B．甲装置盐桥的作用是使反应过程中ZnSO4溶液和CuSO4溶液保持电中性
C．乙装置中铁极的电极反应式为2Na－2e－===2Na＋
D．乙装置中B是氯气出口，A是钠出口
答案　B
解析　甲装置为原电池，Zn为负极，发生氧化反应，Cu为正极，发生还原反应，A项错误；乙装置中，铁为阴极，电极反应式为Na＋＋e－===Na，C项错误；乙装置中，石墨为阳极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，A为Cl2出口，B是Na出口，D项错误。
9．1 L 0.1 mol/L AgNO3溶液在以Ag作阳极，Fe作阴极的电解槽中电解，当阴极上增重2.16 g时，下列判断中正确的是(　　)
A．溶液的浓度变为0.08 mol/L
B．阳极上产生112 mL O2(标准状况)
C．转移的电子数约是1.204×1022个
D．反应中有0.03 mol Ag被氧化
答案　C
解析　Ag作阳极，阳极反应式为Ag－e－===Ag＋；阴极上反应式为Ag＋＋e－===Ag。当阴极上增重2.16 g时，转移电子为0.02 mol，即约1.204×1022个，故C正确。
10．21世纪是钛的世纪，在800～1000 ℃时电解TiO2可制得钛，装置如图所示，下列叙述正确的是(　　)

A．a为电源的正极
B．石墨电极上发生氧化反应
C．阴极发生的反应为TiO2＋2e－===Ti＋2O2－
D．每生成0.1 mol钛，转移电子0.2 mol
答案　B
解析　由O2－移动方向可知b为电源正极，A项错误；b为电源正极，石墨电极上发生氧化反应，B项正确；阴极发生的反应为TiO2＋4e－===Ti＋2O2－，C项错误；每生成0.1 mol钛，转移电子0.4 mol，D项错误。
11．电解硫酸钠溶液生产硫酸和烧碱溶液的装置如图所示，其中阴极和阳极均为惰性电极。测得同温同压下，气体甲与气体乙的体积比约为1∶2，以下说法正确的是(　　)

A．a极与电源的负极相连
B．a电极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
C．离子交换膜d为阴离子交换膜
D．产物丙为硫酸溶液
答案　D
解析　据装置图分析可知是电解装置，电解硫酸钠溶液，实质是电解水，气体甲与气体乙的体积比约为1∶2，气体甲为氧气，气体乙为氢气，阳极生成氧气，电极反应4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极生成氢气，2H＋＋2e－===H2↑，所以a电极是阳极，b电极是阴极，在阳极室得到硫酸，在阴极室得到氢氧化钠，则c为阴离子交换膜，d为阳离子交换膜。
12．利用图中所示装置(电极均为惰性电极)可吸收SO2。下列说法正确的是(　　)

A．a为直流电源的负极
B．阴极的电极反应式为2HSO＋2H＋＋e－===S2O＋2H2O
C．阳极的电极反应式为SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋
D．电解时，H＋由阴极室通过阳离子交换膜到阳极室
答案　C
解析　A项，从图中左侧知，SO2转化成H2SO4，S从＋4价升高到＋6价，失去电子，则为阳极，对应的a为正极，错误；B项，得2e－，错误；C项，阳极为SO2失去电子生成SO，正确；D项，H＋应移向阴极，错误。
13．如图两个装置中用滴有酚酞的NaCl溶液作电解质溶液，进行化学能和电能相互转化的研究。

请回答：
(1)写出两个铁电极上的电极反应式。
甲：______________________________________________________；
乙：____________________________________________________________。
(2)乙装置中________电极(填“Fe”或“石墨”)附近的溶液变红。
(3)检验乙中石墨电极反应产物的方法及现象是_________________________
__________________________________________________________。
(4)如果起始时乙中盛有足量的一定浓度的CuSO4溶液，反应一段时间后，要使溶液恢复到起始状态，可向溶液中加入一定量的__________(填化学式)。

(5)“84消毒液”是常用的消毒剂。电解氯化钠稀溶液可制备“84消毒液”，装置如图所示。通电时氯气被溶液完全吸收，若所得消毒液仅含一种溶质，写出相应的化学反应方程式：________________________。
答案　(1)Fe－2e－===Fe2＋　2H＋＋2e－===H2↑
(2)Fe　(3)用湿润的淀粉－KI试纸靠近石墨电极所在一侧的支管口，试纸变蓝 (4)CuO
(5)NaCl＋H2ONaClO＋H2↑
解析　(1)甲是原电池。铁作负极失去电子变成Fe2＋；乙中铁是阴极，H＋在阴极放电生成H2。
(2)由于电解时阴极附近生成OH－，故铁电极附近变红色。
(3)石墨电极上产生的是氯气，可用淀粉－KI试纸检验。
(4)电解CuSO4溶液可得到H2SO4、Cu和O2：2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑，故加入适量的CuO即可。

(5)“84消毒液”的主要成分是NaClO，电解时阴极产生H2，阳极产生Cl2，电解反应为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，Cl2被NaOH溶液吸收生成NaCl、NaClO和H2O，反应为Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，两个反应方程式相加即得出NaCl＋H2ONaClO＋H2↑。
14．ClO2为一种黄绿色气体，是目前国际上公认的高效、广谱、快速安全的杀菌剂。制备ClO2的新工艺是电解法。

(1)如图所示用石墨做电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2，写出阳极产生ClO2的电极方程式：________________________________；图中b电极为________(填“阳极”或“阴极”)。
(2)电解一段时间，当阴极产生标准状况下气体112 mL时，停止电解，则通过阳离子交换膜的阳离子物质的量为________ mol，阴极区pH________(填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)ClO2对污水中Fe2＋、Mn2＋、S2－、CN－等有明显去除效果，某工厂中污水含CN－(a mol·L－1)，现用ClO2把CN－氧化成两种无毒气体，写出该反应的离子方程式：__________________________。
答案　(1)Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋　阴极
(2)0.01　变大
(3)2ClO2＋2CN－===N2＋2CO2＋2Cl－
解析　(1)电解液中阳离子由左至右迁移，故左边是阳极，右边是阴极(b是阴极)。
(2)阴极产生的是H2，n(H2)＝0.005 mol，需要转移的电子为0.01 mol，通过阳离子交换膜的为Na＋和H＋，故n(Na＋)＋n(H＋)＝0.01 mol；阴极区H＋放电，pH变大。