2023版高中化學(xué)人教版選擇性必修1 第四章 化學(xué)反應(yīng)與電能 第2課時(shí) 電解原理的應(yīng)用

?第2課時(shí)電解原理的應(yīng)用基礎(chǔ)過關(guān)練題組一氯堿工業(yè)1.(2022河南新鄭期中)如圖是氯堿工業(yè)中的電解裝置,下列說法不正確的是()A.電解總反應(yīng)式為2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑B.陽(yáng)極反應(yīng)式:2Cl--2e-Cl2↑C.離子交換膜應(yīng)為陽(yáng)離子交換膜D.每生成1molCl2,此裝置理論上共轉(zhuǎn)移電子4mol2.某學(xué)生想制作一種家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器,用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液,通電時(shí),為使Cl2被完全吸收制得有較強(qiáng)殺菌能力的消毒液,設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置,c、d都為石墨電極?；卮鹣铝袉栴}:(1)a為電源的(填“正”或“負(fù)”)極,c為電解池的極(填“陰”或“陽(yáng)”)。

(2)d電極上的電極反應(yīng)式為,電解產(chǎn)生消毒液的總反應(yīng)式為。

題組二電解精煉與電鍍3.(2020福建泉州期末)下列關(guān)于電解精煉銅的說法不正確的是()A.粗銅作陽(yáng)極、純銅作陰極B.電解質(zhì)溶液中一定含有Cu2+C.陽(yáng)極反應(yīng)只有Cu-2e-Cu2+D.陰極反應(yīng)只有Cu2++2e-Cu4.在鐵制品上鍍一層一定厚度的鋅層,以下方案設(shè)計(jì)正確的是()A.鋅作陽(yáng)極,鍍件作陰極,溶液中含有鋅離子B.鉑作陰極,鍍件作陽(yáng)極,溶液中含有鋅離子C.鐵作陽(yáng)極,鍍件作陰極,溶液中含有亞鐵離子D.鋅作陰極,鍍件作陽(yáng)極,溶液中含有亞鐵離子5.(2021北京豐臺(tái)期中)粗銅中含有鋅、鐵、金、銀等雜質(zhì),通過電解法將其精煉,下列說法不正確的是()A.粗銅與電源的正極相連,主要發(fā)生氧化反應(yīng):Cu-2e-Cu2+B.純銅作為陰極材料,不參與電極反應(yīng),電解過程中逐漸變粗C.用CuSO4溶液作電解質(zhì)溶液,電解過程中CuSO4溶液濃度略減小D.鋅、鐵、金、銀等雜質(zhì)沉積在陽(yáng)極周圍,成為陽(yáng)極泥6.如圖所示,甲、乙為相互串聯(lián)的兩個(gè)電解池?；卮鹣铝袉栴}:(1)甲池若為電解精煉銅的裝置,則A極為(填“陰”或“陽(yáng)”)極,電極材料是,電極反應(yīng)式為,電解質(zhì)溶液可以是。

(2)乙池中鐵電極的電極反應(yīng)式為。

(3)若將乙池中的石墨電極改為銀電極,則乙池為裝置,電解一段時(shí)間后,AgNO3溶液的濃度(填“增大”“減小”或“不變”)。

題組三電冶金7.海水提鎂的最后一步是將氯化鎂電解來獲取金屬鎂,下列有關(guān)該電解過程的敘述中,正確的是()A.兩個(gè)電極必須都用惰性電極B.陽(yáng)極可以用活性電極,陰極必須是惰性電極C.電解熔融狀態(tài)的氯化鎂D.電解氯化鎂的水溶液8.21世紀(jì)是鈦的世紀(jì),在800~1000℃時(shí)電解TiO2可制得鈦,裝置如圖所示,下列敘述正確的是()A.a為電源的正極B.石墨電極上發(fā)生還原反應(yīng)C.陰極發(fā)生的反應(yīng)為TiO2+4e-Ti+2O2-D.每生成0.1molTi,轉(zhuǎn)移0.2mol電子9.(2021黑龍江哈爾濱期中)研究發(fā)現(xiàn),可以用石墨作陽(yáng)極、鈦網(wǎng)作陰極、熔融CaF2-CaO作電解質(zhì),利用圖示裝置獲得金屬鈣,并以鈣為還原劑還原二氧化鈦制備金屬鈦。下列說法不正確的是()A.由TiO2制得1mol金屬Ti,理論上外電路轉(zhuǎn)移4mol電子B.陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為2O2--4e-O2↑C.在制備金屬鈦前后,整套裝置中CaO的總量不會(huì)減少D.裝置中石墨電極材料需要定期更換10.(2021廣東,16)鈷(Co)的合金材料廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)械制造等領(lǐng)域。如圖為水溶液中電解制備金屬鈷的裝置示意圖。下列說法正確的是()A.工作時(shí),Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均增大B.生成1molCo,Ⅰ室溶液質(zhì)量理論上減少16gC.移除兩交換膜后,石墨電極上發(fā)生的反應(yīng)不變D.電解總反應(yīng):2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+能力提升練題組一利用電解原理制備新物質(zhì)1.(2021山東新高考聯(lián)盟聯(lián)考)一種電解法制備高純鉻和硫酸的簡(jiǎn)單裝置如圖所示。下列說法正確的是()A.b為直流電源的負(fù)極B.陰極反應(yīng)式為2H++2e-H2↑C.工作時(shí),乙池中溶液的pH減小D.若有1mol離子通過A膜,理論上陽(yáng)極生成5.6mL氣體2.(2021河南南陽(yáng)期中)如圖為制備H3BO3的工作原理示意圖。下列說法正確的是()A.a膜為陰離子交換膜,c膜為陽(yáng)離子交換膜B.N室中,進(jìn)口和出口NaOH溶液的濃度:a%>b%C.每生成2molH3BO3,兩極室共生成33.6L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)D.電子從電源負(fù)極流出到達(dá)右側(cè)石墨電極,經(jīng)過電解質(zhì)溶液到達(dá)左側(cè)石墨電極,沿導(dǎo)線流回電源正極3.(2022廣東深圳實(shí)驗(yàn)中學(xué)月考)利用CH4燃料電池電解制備Ca(H2PO4)2,裝置如圖所示。下列說法不正確的是()A.a極反應(yīng):CH4-8e-+4O2-CO2+2H2OB.A膜、C膜均為陽(yáng)離子交換膜,B膜為陰離子交換膜C.該裝置工作時(shí)還可得到產(chǎn)物NaOH、H2、Cl2D.a極通入2.24L甲烷(標(biāo)準(zhǔn)狀況),陽(yáng)極室Ca2+減少0.8mol題組二利用電解原理治理污染4.(2020安徽滁州期末)SO2是大氣污染物,利用電化學(xué)法處理SO2的裝置如圖所示(已知電極M、N均為石墨烯電極,質(zhì)子交換膜只允許H+通過)。下列說法錯(cuò)誤的是()A.N極的電極反應(yīng)為O2+4e-+4H+2H2OB.電極M的電勢(shì)比電極N的低C.一段時(shí)間后右室硫酸的濃度變大D.反應(yīng)過程中,氫離子從左室向右室移動(dòng)5.(2021福建廈門期末)煤電解脫硫裝置如圖所示,下列說法錯(cuò)誤的是()A.a為正極B.陰極反應(yīng)式為Mn3++e-Mn2+C.電解開始時(shí),觀察到陰極有無色氣體產(chǎn)生D.理論上,電路中每轉(zhuǎn)移15mole-,可處理1molFeS26.(2021北京海淀期末)采用電化學(xué)方法使Fe2+與H2O2反應(yīng),可生成非?；顫姷摹H(羥基自由基)中間體用于降解廢水中的有機(jī)污染物,原理如圖所示。下列說法不正確的是()A.X電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為2H2O-4e-O2↑+4H+B.可將X電極上產(chǎn)生的O2收集起來,輸送到Y(jié)電極使用C.根據(jù)裝置推測(cè),Y電極是陽(yáng)極,·OH在該電極側(cè)產(chǎn)生D.起始時(shí),在Y電極附近加入適量Fe2+或Fe3+,均能讓裝置正常工作7.(2022吉林長(zhǎng)春第二實(shí)驗(yàn)中學(xué)期中)廚房垃圾發(fā)酵液可通過電滲析法處理得到乳酸,其原理如圖所示(圖中HA表示乳酸分子、A-表示乳酸根離子)。下列說法正確的是()A.陰極反應(yīng)式:4OH--4e-2H2O+O2↑B.H+從濃縮室通過陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入左室C.A-通過陰離子交換膜從右室進(jìn)入濃縮室D.當(dāng)濃縮室中增加0.6molHA時(shí),可得到4.48LH2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)題組三電解原理的綜合應(yīng)用8.(2022山東師大附中期中)回答下列問題:(1)在微電子工業(yè)中NF3常用作氮化硅的蝕刻劑,工業(yè)上通過電解含NH4F等的無水熔融物生產(chǎn)NF3,其電解原理如圖所示。①H+向(填“左”或“右”)移動(dòng)。

②a電極為電解池的(填“陰”或“陽(yáng)”)極,寫出該電極的電極反應(yīng)式:。

(2)實(shí)驗(yàn)室利用甲醇燃料電池,采用電解法來處理酸性含鉻廢水(主要含Cr2O72-①M(fèi)電極的電極反應(yīng)式為。

②已知電解池溶液里Cr2O72-被還原為Cr3+,該反應(yīng)的離子方程式為③設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值。當(dāng)N電極消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24L氣體時(shí),通過質(zhì)子交換膜的H+數(shù)目為。

答案全解全析基礎(chǔ)過關(guān)練1.D氯堿工業(yè)中電解飽和食鹽水,得到氫氧化鈉、氫氣和氯氣,A正確;氯離子在陽(yáng)極上失去電子被氧化生成氯氣,B正確;左側(cè)陽(yáng)極區(qū)食鹽水濃度減小,鈉離子應(yīng)透過離子交換膜向陰極區(qū)移動(dòng),離子交換膜應(yīng)為陽(yáng)離子交換膜,C正確;根據(jù)2Cl--2e-Cl2↑可知,每生成1mol氯氣,理論上應(yīng)轉(zhuǎn)移電子2mol,D錯(cuò)誤。2.答案(1)負(fù)陽(yáng)(2)2H2O+2e-H2↑+2OH-NaCl+H2ONaClO+H2↑解析要生成NaClO,Cl2需被NaOH充分吸收,則應(yīng)在消毒液發(fā)生器c電極上產(chǎn)生Cl2,故a為負(fù)極,b為正極,c為陽(yáng)極,d為陰極。3.C電解精煉銅時(shí),粗銅為電解池的陽(yáng)極,純銅為電解池的陰極,A正確;電解質(zhì)溶液中含銅離子,銅離子在陰極上得到電子析出銅,B正確;粗銅為電解池的陽(yáng)極,陽(yáng)極上比銅活潑的金屬鋅、鐵、鎳等會(huì)先于金屬銅失電子,C錯(cuò)誤;純銅為電解池的陰極,電極反應(yīng)為Cu2++2e-Cu,D正確。4.A電鍍時(shí),通常將鍍層金屬作陽(yáng)極,鍍件作陰極,含有鍍層金屬陽(yáng)離子的溶液作電鍍液。5.D電解法精煉粗銅時(shí),陰極(純銅)的電極反應(yīng)式為Cu2++2e-Cu(還原反應(yīng));陽(yáng)極(粗銅)主要的電極反應(yīng)式為Cu-2e-Cu2+(氧化反應(yīng)),還有其他活潑金屬放電,不活潑的金屬以單質(zhì)的形式沉積在電解槽底部,形成陽(yáng)極泥。根據(jù)上述分析可知,粗銅與電源的正極相連,主要發(fā)生失電子的氧化反應(yīng):Cu-2e-Cu2+,A正確;純銅作為陰極材料,不參與電極反應(yīng),電極反應(yīng)式為Cu2++2e-Cu,電解過程中不斷生成銅附著在陰極上,陰極逐漸變粗,B正確;用CuSO4溶液作電解質(zhì)溶液,電解過程中鐵、鋅等比銅活潑的金屬也會(huì)放電,根據(jù)得失電子守恒可知,消耗的銅離子會(huì)略多于生成的銅離子,即CuSO4溶液濃度略減小,C正確;不活潑的金屬以單質(zhì)的形式沉積在電解槽底部,形成陽(yáng)極泥,但鋅、鐵會(huì)放電生成離子,D錯(cuò)誤。6.答案(1)陰純銅Cu2++2e-CuCuSO4溶液(答案合理即可)(2)Ag++e-Ag(3)電鍍不變解析(1)由題圖可知,甲池中A極為陰極,B極為陽(yáng)極,在電解精煉銅時(shí),粗銅作陽(yáng)極,純銅作陰極,故A為純銅,電極反應(yīng)式為Cu2++2e-Cu;電解質(zhì)溶液應(yīng)為含有Cu2+的鹽溶液,如CuSO4溶液。(2)由題圖可知,乙池中鐵作陰極,石墨作陽(yáng)極,故鐵電極的電極反應(yīng)式為Ag++e-Ag。(3)若將乙池中的石墨電極改為銀電極,則乙池為電鍍池,且電鍍過程中AgNO3溶液的濃度不變。7.C在陰極發(fā)生的是鎂離子得到電子的反應(yīng),陰極材料可以為活性電極或惰性電極,故A錯(cuò)誤;在陽(yáng)極上發(fā)生失電子的反應(yīng),如果使用活性電極,活性電極會(huì)優(yōu)先失電子,所以陽(yáng)極必須用惰性電極,故B錯(cuò)誤;電解氯化鎂來獲取金屬鎂,鎂離子需要得電子,如果在水溶液中,水電離的氫離子會(huì)優(yōu)先于Mg2+得電子,因此電解熔融狀態(tài)的MgCl2獲取金屬鎂,故C正確,D錯(cuò)誤。8.C由O2-的移動(dòng)方向可知,石墨為陽(yáng)極,則b為電源正極,A錯(cuò)誤;石墨電極作陽(yáng)極,發(fā)生氧化反應(yīng),B錯(cuò)誤;每生成0.1molTi,轉(zhuǎn)移0.4mol電子,D錯(cuò)誤。9.B鈣還原二氧化鈦反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Ca+TiO2Ti+2CaO,由TiO2制得1mol金屬Ti,理論上外電路轉(zhuǎn)移4mol電子,A正確;陽(yáng)極反應(yīng)式為C+2O2--4e-CO2↑,B錯(cuò)誤;2Ca+TiO2Ti+2CaO,整套裝置中CaO的總量不會(huì)減少,C正確;陽(yáng)極反應(yīng)式為C+2O2--4e-CO2↑,C不斷被消耗,因此裝置中石墨電極材料需要定期更換,D正確。10.D根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置圖,電源正極對(duì)應(yīng)Ⅰ室為陽(yáng)極室,電極反應(yīng)式為2H2O-4e-O2↑+4H+;電源負(fù)極對(duì)應(yīng)Ⅲ室為陰極室,電極反應(yīng)式為Co2++2e-Co。H+通過陽(yáng)離子交換膜由Ⅰ室進(jìn)入Ⅱ室,Cl-通過陰離子交換膜由Ⅲ室進(jìn)入Ⅱ室。A項(xiàng),工作時(shí),Ⅰ室因消耗H2O,溶液pH減小,Ⅱ室因H+由Ⅰ室遷移過來而使溶液pH減小,錯(cuò)誤;B項(xiàng),生成1molCo,轉(zhuǎn)移2mole-,消耗1molH2O,Ⅰ室溶液質(zhì)量理論上減少18g,錯(cuò)誤;C項(xiàng),移除兩交換膜后,石墨電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為2Cl--2e-Cl2↑,錯(cuò)誤;D項(xiàng),電解總反應(yīng)為2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+,正確。能力提升練1.C該裝置制備高純鉻和硫酸,甲池中鉻棒上Cr3+得電子發(fā)生還原反應(yīng),則鉻棒為陰極,連接陰極的電極a為負(fù)極,則b為正極,A錯(cuò)誤;根據(jù)分析可知,陰極反應(yīng)為Cr3++3e-Cr,陽(yáng)極反應(yīng)為2H2O-4e-O2↑+4H+,B錯(cuò)誤;甲池中的硫酸根離子通過陰膜進(jìn)入乙池,丙池中生成的氫離子通過A膜進(jìn)入乙池,所以導(dǎo)致乙池中硫酸濃度增大,溶液的pH減小,C正確;若有1mol離子通過A膜,則丙池生成1mol氫離子,理論上陽(yáng)極生成的氣體(氧氣)為1mol4×1=0.25mol,不知道氣體所處狀況,無法計(jì)算生成氣體的體積,D錯(cuò)誤。2.C由裝置圖可知,N室中石墨為陰極,電解時(shí)陰極上水得電子生成H2和OH-,則原料室中的鈉離子通過c膜進(jìn)入N室,N室溶液中c(NaOH)增大,c膜為陽(yáng)離子交換膜;M室中石墨電極為陽(yáng)極,電解時(shí)陽(yáng)極上水失電子生成O2和H+,H+通過a膜進(jìn)入產(chǎn)品室,則a膜為陽(yáng)離子交換膜,原料室中的B(OH)4-通過b膜進(jìn)入產(chǎn)品室,B(OH)4-、H+發(fā)生反應(yīng)生成H3BO3,所以b膜為陰離子交換膜。由分析可知,a膜和c膜均為陽(yáng)離子交換膜,A錯(cuò)誤;由分析可知,a%<b%,B錯(cuò)誤;M、N室石墨電極的電極反應(yīng)式分別為2H2O-4e-O2↑+4H+、2H2O+2e-H2↑+2OH-,理論上每生成2molH3BO3,M室生成0.5molO2、N室生成1.0molH2,兩極室生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的總體積是(0.5mol+1.0mol)×22.4L/mol=33.6L,C正確;電子不能通過電解質(zhì)溶液3.DCH4燃料電池中,甲烷失電子在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),所以a極為負(fù)極,通入氧氣的b極為正極,a極的電極反應(yīng)為CH4-8e-+4O2-CO2+2H2O,A正確。與電源的正極相連接的為電解池的陽(yáng)極,在陽(yáng)極氯離子放電,電極反應(yīng)為2Cl--2e-Cl2↑,陽(yáng)極室中的Ca2+通過A膜進(jìn)入產(chǎn)品室,則A膜應(yīng)為陽(yáng)離子交換膜;磷酸二氫根離子由原料室通過B膜進(jìn)入產(chǎn)品室,所以B膜為陰離子交換膜;陰極上氫離子放電生成氫氣,破壞水的電離平衡,氫氧根離子濃度增大,鈉離子從原料室通過C膜進(jìn)入陰極室,則C膜應(yīng)為陽(yáng)離子交換膜,B、C正確。左側(cè)為原電池,右側(cè)為電解池,構(gòu)成閉合回路,若a極通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24L甲烷,n(CH4)=2.24L22.4L/mol=0.1mol,根據(jù)CH4-8e-+4O2-CO2+2H2O,可知0.1mol甲烷反應(yīng)轉(zhuǎn)移0.8mol電子,根據(jù)電荷守恒和得失電子守恒可知,陽(yáng)極室Ca4.CN為正極,發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)為O2+4e-+4H+2H2O,A正確;M為負(fù)極,N為正極,則電極M的電勢(shì)比電極N的低,B正確;N為正極,電極反應(yīng)為O2+4e-+4H+2H2O,生成H2O,右室硫酸的濃度減小,C錯(cuò)誤;原電池工作時(shí),陽(yáng)離子向正極移動(dòng),即氫離子從左室向右室移動(dòng),D正確。5.B從圖中可以看出,在左側(cè)石墨電極上Mn2+轉(zhuǎn)化為Mn3+,則此電極為陽(yáng)極,a為正極,b為負(fù)極,右側(cè)石墨電極為陰極,A正確;陰極上H+得電子生成H2,電極反應(yīng)式為2H++2e-H2↑,B錯(cuò)誤,C正確;由Mn2+-e-Mn3+及反應(yīng)FeS2+15Mn3++8H2OFe3++15Mn2++2SO42-+16H+可知,理論上,電路中每轉(zhuǎn)移15mole-,可處理1molFeS2,D正確。6.C據(jù)題圖可知,X電極上H2O失電子生成氧氣,發(fā)生氧化反應(yīng),X電極為陽(yáng)極,電極反應(yīng)為2H2O-4e-O2↑+4H+,A正確;Y電極上的反應(yīng)物有O2,而X電極產(chǎn)生O2,所以可將X電極上產(chǎn)生的O2收集起來,輸送到Y(jié)電極使用,B正確;Y電極上Fe3+得電子轉(zhuǎn)化為Fe2+,O2得電子結(jié)合氫離子生成H2O2,發(fā)生還原反應(yīng),所以Y電極為陰極,C錯(cuò)誤;據(jù)題圖