人教版高中化學(xué)選擇性必修1第4章化學(xué)反應(yīng)與電能分層作業(yè)24電解原理的應(yīng)用含答案

分層作業(yè)24電解原理的應(yīng)用A級必備知識基礎(chǔ)練題組1.電解原理的應(yīng)用1.利用如圖所示裝置,當(dāng)X、Y選用不同材料時,可將電解原理廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。下列說法正確的是()A.氯堿工業(yè)中,X、Y均為石墨,X附近能得到NaOHB.銅的精煉中,X是純銅,Y是粗銅,Z是CuSO4C.電鍍工業(yè)中,X是待鍍金屬,Y是鍍層金屬D.若Z為AgNO3,X、Y均為石墨,電解過程中Y電極質(zhì)量增大2.下列“鐵釘鍍銅”實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計正確的是()3.電解原理具有廣泛的應(yīng)用。下列裝置不正確的是()A.用裝置甲制取Cl2和NaOH溶液B.用裝置乙在金屬制品表面鍍銀C.用裝置丙電解精煉粗銅D.用裝置丁制取Na題組2.離子交換膜電解槽及應(yīng)用4.利用石墨作電極,電解Na2SO4溶液制備NaOH和H2SO4的裝置如圖所示。下列說法不正確的是()A.Ⅰ區(qū)溶液pH下降B.Ⅲ區(qū)發(fā)生電極反應(yīng):2H2O+2e-2OH-+H2↑C.理論上,每生成1molNaOH,同時生成0.5molH2SO4D.離子交換膜a為陽離子交換膜5.以純堿溶液為原料,通過電解的方法可制備小蘇打,裝置如圖所示。裝置工作時,下列有關(guān)說法正確的是()A.乙池電極接電池正極,氣體X為H2B.Na+由乙池穿過交換膜進(jìn)入甲池C.NaOH溶液Z比NaOH溶液Y濃度大D.甲池電極反應(yīng)式:4CO32--4e-+2H2O4HCO6.電解法可以對含亞硝酸鹽(如亞硝酸鈉)的污水進(jìn)行處理(工作原理如圖所示)。通電后,左極區(qū)產(chǎn)生淺綠色溶液,隨后生成無色氣體。下列說法不正確的是()A.陽極附近溶液中反應(yīng)的離子方程式為6Fe2++2NO2-+8H+6Fe3++N2↑+4HB.兩極區(qū)產(chǎn)生的N2和H2的物質(zhì)的量之比為6∶1C.該裝置中所用的離子交換膜是陽離子交換膜D.當(dāng)Fe電極消耗8.4g時,理論上可處理NaNO2含量為5%的污水69g7.高鐵酸鉀(K2FeO4)是環(huán)保型水處理劑,以光伏電池為電源先制備高鐵酸鈉,再將其轉(zhuǎn)化為高鐵酸鉀,裝置如圖所示。下列說法不正確的是()A.石墨為陰極,鐵電極發(fā)生氧化反應(yīng)B.a可能是H2,b為Na2FeO4溶液C.鐵電極反應(yīng)式為Fe-6e-+8OH-FeO42-D.若電路中轉(zhuǎn)移1mol電子,則石墨電極區(qū)NaOH溶液質(zhì)量增加23gB級關(guān)鍵能力提升練8.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)電極繼續(xù)使用C.根據(jù)裝置推測,Y電極是陽極,·OH在該電極側(cè)產(chǎn)生D.起始時,在Y電極附近加入適量Fe2+或Fe3+,均能讓裝置正常工作9.用如圖所示裝置除去含CN-、Cl-廢水中的CN-時,控制溶液pH為9~10,陽極產(chǎn)生的ClO-將CN-氧化為兩種無污染的氣體。下列說法不正確的是()A.用石墨作陽極,鐵作陰極B.陽極的電極反應(yīng)式:Cl--2e-+2OH-ClO-+H2OC.陰極的電極反應(yīng)式:2H2O+2e-H2↑+2OH-D.除去CN-的反應(yīng):2CN-+5ClO-+2H+N2↑+2CO2↑+5Cl-+H2O10.(2024·河北邯鄲聯(lián)考)電解精制的濃縮海水制備酸堿的工作原理如圖所示。其中a、c為離子交換膜,BP為雙極膜(在直流電場的作用下,雙極膜內(nèi)中間界面層的水會解離為H+和OH-,分別遷移進(jìn)入雙極膜兩側(cè))。下列說法正確的是()A.a、c分別為陽離子交換膜和陰離子交換膜B.電流流向:電源正極→X電極→Y電極→電源負(fù)極C.若去掉X電極與a膜之間的雙極膜,X電極區(qū)產(chǎn)物不變D.若外電路中通過1mol電子,雙極膜內(nèi)有4molH2O解離C級學(xué)科素養(yǎng)拔高練11.某興趣小組的同學(xué)用如圖所示裝置研究有關(guān)電化學(xué)的問題。當(dāng)閉合該裝置的電鍵時,觀察到電流表的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。(電解質(zhì)溶液均足量)請回答下列問題:(1)甲池為(填“原電池”“電解池”或“電鍍池”),通入O2電極的電極反應(yīng)式為。

(2)乙池中A(石墨)電極的名稱為(填“正極”“負(fù)極”“陰極”或“陽極”),總反應(yīng)離子方程式為。

(3)當(dāng)乙池中B極質(zhì)量增加2.16g時,甲池中理論上消耗O2的體積為mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下),此時若要將乙池復(fù)原需向乙池加一定量的(填化學(xué)式)。

(4)丙池中電極C的電極反應(yīng)式為,若丙池中電極不變,將其溶液換成NaCl溶液,電鍵閉合一段時間后,丙中溶液的pH將(填“增大”“減小”或“不變”)。

分層作業(yè)24電解原理的應(yīng)用1.D解析氯堿工業(yè)中,用惰性電極電解飽和氯化鈉溶液,陰極反應(yīng)式為2H2O+2e-2OH-+H2↑,故Y(陰極)附近能得到NaOH,A錯誤;銅的精煉中,粗銅作陽極X,純銅作陰極Y,硫酸銅溶液作電解質(zhì)溶液,B錯誤;電鍍工業(yè)中,Y是待鍍金屬,X是鍍層金屬,C錯誤;利用石墨作電極,電解AgNO3溶液,Y電極是陰極,電極反應(yīng)式為Ag++e-Ag,故Y電極質(zhì)量增大,D正確。2.B解析要在鐵釘上鍍銅,則Cu應(yīng)與電源正極相連,作為陽極,失去電子,陰極為鐵釘,接電源負(fù)極,電解質(zhì)溶液應(yīng)為含Cu2+的鹽溶液,故選B。3.A解析電解飽和NaCl溶液,飽和NaCl溶液應(yīng)從陽極進(jìn)入,氯氣在陽極產(chǎn)生,且應(yīng)選用陽離子交換膜,A錯誤;在金屬制品表面鍍銀,Ag作陽極,與電源正極相連,金屬制品作陰極,與電源負(fù)極相連,B正確;粗銅精煉時,粗銅作陽極,與電源正極相連,精銅作陰極,與電源負(fù)極相連,C正確;制取金屬鈉,用惰性電極電解熔融的氯化鈉,D正確。4.D解析陽極區(qū)電解液是稀硫酸,則陽極反應(yīng)式為2H2O-4e-4H++O2↑,反應(yīng)生成H+,溶液的酸性增強(qiáng),pH下降,A正確;右側(cè)是陰極,電解液是稀NaOH溶液,電極反應(yīng)式為2H2O+2e-2OH-+H2↑,B正確;根據(jù)陰極反應(yīng)可知,生成1molNaOH時,電路中通過1mol電子,結(jié)合陽極反應(yīng)可知,陽極生成1molH+,故同時生成0.5molH2SO4,C正確;由圖可知,Ⅱ區(qū)中濃Na2SO4溶液變成稀Na2SO4溶液,說明Ⅱ區(qū)Na+、SO42-向兩側(cè)遷移,結(jié)合陽極反應(yīng)生成H+推知,SO42-通過離子交換膜a向陽極區(qū)遷移5.D解析乙池電極為電解池陰極,與電源負(fù)極連接,溶液中氫離子放電生成氫氣,A錯誤;電解池中陽離子移向陰極,鈉離子移向乙池,B錯誤;陰極附近氫離子放電破壞了水的電離平衡,電極附近氫氧根離子濃度增大,NaOH溶液Y比NaOH溶液Z濃度大,C錯誤;放出氧氣的電極為陽極,電解質(zhì)溶液中OH-放電生成氧氣,c(H+)增大,碳酸根離子結(jié)合氫離子生成碳酸氫根離子,出口為碳酸氫鈉,則電極反應(yīng)式為4CO32-+2H2O-4e-4HCO3-6.B解析左側(cè)Fe電極是陽極,電極反應(yīng)式為Fe-2e-Fe2+,生成的Fe2+與NO2-發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Fe3+和N2:6Fe2++2NO2-+8H+6Fe3++N2↑+4H2O,A正確;根據(jù)得失電子守恒可得關(guān)系式:N2~6Fe2+~12e-~6H2,則產(chǎn)生N2和H2的物質(zhì)的量之比為1∶6,B錯誤;陽極區(qū)生成Fe3+,但流出溶液為硫酸鈉溶液,故Fe3+透過交換膜向右側(cè)遷移,故離子交換膜是陽離子交換膜,C正確;當(dāng)Fe電極消耗8.4g時,生成0.15molFe2+,理論上可處理0.05molNaNO2,m(NaNO2)=nM=0.05mol×69g·mol-1=3.45g,處理NaNO2含量為5%的污水7.D解析依題意,本裝置模擬制備高鐵酸鈉的工作原理,鐵電極發(fā)生氧化反應(yīng)生成高鐵酸鈉,石墨電極為陰極,發(fā)生還原反應(yīng),A正確;石墨電極的電極反應(yīng)式為2H2O+2e-2OH-+H2↑,a可能為H2、NaOH溶液,b為高鐵酸鈉溶液,B正確;鐵電極發(fā)生氧化反應(yīng),濃氫氧化鈉溶液中的OH-向右側(cè)遷移,C正確;每轉(zhuǎn)移1mol電子,濃氫氧化鈉溶液中有1molNa+向左遷移,2H2O+2e-2OH-+H2↑,石墨電極區(qū)的溶液質(zhì)量增加22g,D錯誤。8.C解析由圖可知,X電極上H2O失電子生成氧氣,發(fā)生氧化反應(yīng),則X為陽極,Y為陰極。X電極上發(fā)生的電極反應(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,將X電極上產(chǎn)生的O2收集起來,輸送到Y(jié)電極繼續(xù)使用,B正確;根據(jù)分析可知Y為陰極,C錯誤;該裝置工作時,Fe2+與Fe3+循環(huán)轉(zhuǎn)化,起始時,在Y電極附近加入適量Fe2+或Fe3+,均能讓裝置正常工作,D正確。9.D解析陽極要產(chǎn)生ClO-,則陽極不能用鐵,故石墨作陽極,鐵作陰極,A正確;由題目信息提示,溶液中的離子為CN-和Cl-,而陽極產(chǎn)生ClO-,故其反應(yīng)物一定是Cl-,即Cl-在陽極被氧化為ClO-,B正確;陰極為水得電子生成H2和OH-的反應(yīng),C正確;該反應(yīng)體系是堿性環(huán)境,故反應(yīng)中不可能有H+,除去CN-的反應(yīng)為2CN-+5ClO-+H2O5Cl-+2CO2↑+N2↑+2OH-,D錯誤。10.B解析該裝置為電解池,根據(jù)濃縮海水中Na+、Cl-移動方向可知,a膜為陰離子交換膜,c膜為陽離子交換膜,A錯誤;X電極為陽極、Y電極為陰極,陽極與電源正極相接、陰極與電源負(fù)極相接,則工作時電流流向:電源正極→X電極→電解質(zhì)溶液→Y電極→電源負(fù)極,B正確;X電極為電解池的陽極,若去掉X電極與a膜之間的雙極膜,放電能力:Cl->OH-,Cl-放電生成Cl2,電極產(chǎn)物發(fā)生改變,C錯誤;水電離方程式為H2OH++OH-,外電路中通過1mol電子,雙極膜內(nèi)定向移動的H+、OH-各1mol,即有1molH2O解離,D錯誤。11.答案(1)原電池O2+2H2O+4e-4OH-(2)陽極4Ag++2H2O4Ag+O2↑+4H+(3)112Ag2O(4)2Cl--2e-Cl2↑增大解析由圖示信息可知,甲池為甲醇燃料電池,通O2的一極為正極,通甲醇的一極為負(fù)極;乙池為電解池,石墨電極A為陽極,Ag電極B為陰極;丙池為電解池,電極C為陽極,電極D為陰極。(1)甲池為原電池,通入O2電極是正極,電極反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O4OH-。(2)乙池為電解池,石墨電極A為陽極,電極反應(yīng)式為2H2O-4e-4H++O2↑,Ag電極B為陰極,電極反應(yīng)式為Ag++e-Ag,總反應(yīng)式為4Ag++2H2O4Ag+O2↑+4H+。(3)當(dāng)乙池中B極質(zhì)量增加2.16g,即析出2.16g的Ag時,n(Ag)=2.16g108g·mol-1=0.02mol,轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是0.02mol;根據(jù)O2+2H2O+