專題4-2-1-電解原理(備作業(yè))(解析版)

第四章化學(xué)反應(yīng)與電能第二節(jié)電解池第1課時(shí)電解原理單選題1．（2020·武功縣普集高級(jí)中學(xué)高二月考）用如圖所示裝置用石墨電極電解氯化銅溶液，Y電極上產(chǎn)生能使?jié)駶櫟牡矸跭I試紙變藍(lán)的黃綠色氣體。下列判斷正確的是()A．a(chǎn)為電源正極B．X電極質(zhì)量增加C．Y電極若換成Cu，電極反應(yīng)質(zhì)量不變D．X電極表面發(fā)生氧化反應(yīng)【答案】B【分析】Y電極上產(chǎn)生能使?jié)駶櫟牡矸跭I試紙變藍(lán)的黃綠色氣體，即產(chǎn)生氯氣，則Y為陽極，與Y相連的b為電源正極，X為陰極，與X相連的a為電源負(fù)極?！驹斀狻緼．根據(jù)分析可知a為電源負(fù)極，故A錯(cuò)誤；B．X為陰極，銅離子在陰極被還原生成銅單質(zhì)，所以X電極質(zhì)量增加，故B正確；C．Y為陽極，若換成Cu，則Cu被氧化生成銅離子，電極質(zhì)量減小，故C錯(cuò)誤；D．X為陰極，電極表面得電子發(fā)生還原反應(yīng)，故D錯(cuò)誤；綜上所述答案為B。2．（2020·泉州第十六中學(xué)高二期中）在電解水制取H2和O2時(shí)，為了增強(qiáng)導(dǎo)電性，常常要加入一些電解質(zhì)，下列電解質(zhì)中不適宜加入的是()A．KI B．NaNO3 C．H2SO4 D．Ba(OH)2【答案】A【詳解】A．加入KI時(shí)，碘離子還原性大于氫氧根離子，陽極為I?放電，陰極H+放電，不是電解水，故A選；B．加入NaNO3，在陰極上析出氫氣，陽極上析出氧氣，增強(qiáng)了導(dǎo)電性，可以加入，故B不選；C．加入H2SO4時(shí)，在陰極上析出氫氣，陽極上析出氧氣，增強(qiáng)了導(dǎo)電性，可以加入，故C不選；D．加入Ba(OH)2時(shí)，在陰極上析出氫氣，陽極上析出氧氣，增強(qiáng)了導(dǎo)電性，可以加入，故D不選；答案選A。3．（2020·武功縣普集高級(jí)中學(xué)高二月考）利用如圖所示裝置模擬電解原理在工業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用。下列說法正確的是()A．鐵片上鍍銅時(shí)，Y是純銅B．制取金屬鈉時(shí)，Y電極反應(yīng)為Na++e-=NaC．電解精煉銅時(shí)，Z溶液中的Cu2+濃度不變D．電解飽和食鹽水時(shí)，X極的電極反應(yīng)式為4OH--4e-=2H2O+O2↑【答案】B【分析】X與直流電源的正極相連為電解池的陽極，Y為電解池的陰極。【詳解】A．鐵片上鍍銅時(shí)，銅單質(zhì)要在鐵片表面生成，銅離子發(fā)生還原反應(yīng)，所以鐵片為陰極，純銅為陽極，即X時(shí)純銅，故A錯(cuò)誤；B．制取金屬鈉時(shí)要電解熔融的氯化鈉，鈉離子在陰極即Y電極上被還原，電極反應(yīng)式為Na++e-=Na，故B正確；C．電解精煉銅時(shí)，銅離子在陰極放電生成銅單質(zhì)，但陽極放電的物質(zhì)不只有銅單質(zhì)，還有粗銅中比銅活潑的金屬單質(zhì)，所以溶液中銅離子的濃度會(huì)減小，故C錯(cuò)誤；D．電解飽和食鹽水時(shí)，X極即陽極上氯離子放電被氧化生成氯氣，故D錯(cuò)誤；綜上所述答案為B。4．（2020·浙江高二期中）若在鐵片上鍍鋅，以下敘述錯(cuò)誤的是()A．把鐵片與電源的正極相連B．電解質(zhì)必須用含有鋅離子的可溶性鹽C．鋅極發(fā)生氧化反應(yīng)D．鐵極的電極反應(yīng)式為Zn2++2e-=Zn【答案】A【分析】在鐵片上鍍鋅，則Zn作陽極，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Zn-2e-=Zn2+，F(xiàn)e作陰極，Zn2+得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：Zn2++2e-=Zn，據(jù)此解答?！驹斀狻緼．根據(jù)上述分析，Zn作陽極，與電源正極相連，F(xiàn)e作陰極，與電源負(fù)極相連，A錯(cuò)誤；B．電解質(zhì)必須用含有鋅離子的可溶性鹽，保證Zn2+在陰極得到電子生成Zn，B正確；C．Zn作陽極，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，C正確；D．Fe作陰極，Zn2+得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：Zn2++2e-=Zn，D正確；答案選A。5．（2020·浙江高二月考）電催化NRR合成氨的示意圖如圖所示。中間隔膜允許H+通過。下列說法正確的是()A．X極為陽極B．Y極電極反應(yīng)：4OH--8e-=4H++2O2C．膜為陰離子交換膜，并可以阻止氨被氧化D．催化劑表面生成*N2Hy中間體的反應(yīng)：*N2+y(H++e-)=*N2Hy(*N2表示活化氮?dú)?【答案】D【分析】X極N2得電子，發(fā)生還原反應(yīng)生成NH3，說明X為陰極；而Y極表面H2O失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成O2，說明Y極為陽極?！驹斀狻緼．X極上N2得電子，發(fā)生還原反應(yīng)生成NH3，則X為陰極，故A錯(cuò)誤；B．Y為陽極，表面有O2生成，則發(fā)生的電極反應(yīng)為4OH--4e-=2H2O+O2↑或2H2O-4e-=4H++O2↑，故B錯(cuò)誤；C．隔膜允許H+通過，則為陽離子交換膜，可阻止氨被氧化，故C錯(cuò)誤；D．在催化劑表面*N2與H+得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成中間體*N2Hy的反應(yīng)為*N2+y(H++e-)=*N2Hy，故D正確；故答案為D。6．（2020·上海閔行區(qū)·高三一模）用石墨作電極電解飽和食鹽水可制取NaClO消毒液，簡(jiǎn)易裝置如圖所示。下列說法正確的是（）A．a(chǎn)為電源的負(fù)極B．用鐵制容器盛放食鹽水C．電解過程中，c(Na+)保持不變D．電解結(jié)束后，用pH試紙測(cè)定溶液的pH【答案】A【詳解】A．電解飽和食鹽水，陽極上發(fā)生氯離子失去電子生成氯氣的反應(yīng)，陰極上發(fā)生水得電子生成氫氣和氫氧根離子的反應(yīng)，為使氯氣和氫氧根離子反應(yīng)生成次氯酸根與氯離子，必須使氯氣在裝置下部產(chǎn)生，故下面為陽極，b電源為正極，a為電源負(fù)極，故A正確；B．鐵在中性食鹽水中易發(fā)生吸氧腐蝕，鐵失去電子變成亞鐵離子，故不能用鐵制容器盛放食鹽水，故B錯(cuò)誤；C．電解過程中，陰極水作為反應(yīng)物被消耗，溶液體積減小，鈉離子物質(zhì)的量不變，所以c(Na+)減小，故C錯(cuò)誤；D．由于次氯酸鈉具有漂白性，會(huì)漂白pH試紙，所以不能用pH試紙測(cè)定溶液的pH，故D錯(cuò)誤；故答案為A。7．下列反應(yīng)對(duì)應(yīng)的離子方程式書寫正確的是()A．向硫酸亞鐵溶液中加入過氧化鈉固體：2Na2O2+2Fe2++2H2O=4Na++2Fe(OH)2↓+O2↑B．向次氯酸鈣溶液中通入少量SO2：Ca2++2ClO-+SO2+H2O=CaSO3↓+2HClOC．將1molCl2通入含1molFeI2的溶液中：2Fe2++2I-+2Cl2=2Fe3++4Cl-+I2D．電解飽和食鹽水：2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-【答案】D【詳解】A．硫酸亞鐵溶液中加入過氧化鈉，生成氫氧化鐵和氧氣，離子方程式為：，故A錯(cuò)誤；B．向次氯酸鈣溶液中通入少量SO2，次氯酸根離子具有氧化性，二氧化硫有還原性，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，正確的離子方程式是，故B錯(cuò)誤；C．碘離子的還原性大于亞鐵離子，氯氣先與碘離子反應(yīng)，1mol氯氣消耗2mol碘離子，正確的離子方程式是2I-+Cl2=2Cl-+I2，故C錯(cuò)誤；D．電解飽和食鹽水：2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-，符合電解原理、電荷守恒、原子守恒，故D正確；故選：D。8．已知是阿伏伽德羅常數(shù)的值，下列說法正確的是(

)A．，1mol完全反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為20NAB．常溫常壓下，1.8g甲基(—CD3)中含有的中子數(shù)目為NAC．100g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為46%的乙醇水溶液中，O—H鍵數(shù)目為NAD．用電解粗銅的方法精煉銅，當(dāng)電路中通過的電子數(shù)為NA時(shí)，陽極應(yīng)有32gCu轉(zhuǎn)化為Cu2+【答案】A【詳解】A．，反應(yīng)過程中錳化合價(jià)從+7降低到+2價(jià)，則按得失電子數(shù)守恒可知，1mol完全反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為20NA，A正確；B．常溫常壓下，1.8g甲基(—CD3)的物質(zhì)的量為0.1mol，含有的中子數(shù)目為0.9NA，B不正確；C．100g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為46%的乙醇水溶液中，乙醇分子內(nèi)O—H鍵數(shù)目為NA，但水中還有O—H鍵，故溶液中O—H鍵數(shù)目大于NA，C不正確；D．用電解粗銅的方法精煉銅，當(dāng)電路中通過的電子數(shù)為NA時(shí)，陽極有比銅活潑的鋅、鐵等被氧化，故發(fā)生轉(zhuǎn)化的Cu小于32g，D不正確；答案選A。9．（2020·沈丘縣長(zhǎng)安高級(jí)中學(xué)高二期中）用如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行相應(yīng)實(shí)驗(yàn)，不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖茿．圖1所示裝置用于實(shí)驗(yàn)室制備SO2 B．圖2所示裝置用于盛裝KMnO4溶液C．圖3所示裝置用于在鋅制品表面鍍鐵 D．圖4所示裝置用于除去HBr中的Br2【答案】C【詳解】A．實(shí)驗(yàn)室用濃硫酸和亞硫酸鈉反應(yīng)制備SO2，圖1所示裝置符合要求，故A正確；B．圖2所示裝置為酸式滴定管，酸式滴定管可用于盛裝酸性或氧化性溶液，KMnO4溶液具有氧化性，因此可以用于盛裝KMnO4溶液，故B正確；C．在鋅制品表面鍍鐵，則鐵作陽極，鋅作陰極，電鍍液應(yīng)為含有鍍層金屬的可溶性鹽溶液，則應(yīng)使用硫酸亞鐵溶液，故C錯(cuò)誤；D．圖4所示裝置除去的Br2不易溶于水，易溶于CCl4，HBr不易溶于CCl4，易溶于水，則圖4所示裝置可以用于除去HBr中的Br2，故D正確；答案選C。10．圖a、b、c分別為氯化鈉在不同狀態(tài)下的導(dǎo)電實(shí)驗(yàn)的微觀示意圖(X、Y均表示石墨電極且與直流電源連接方式相同，表示水分子)，下列說法正確的是A．X電極與電源負(fù)極相連B．圖b、c中Y電極上會(huì)生成不同產(chǎn)物C．NaCl是電解質(zhì)，三種狀態(tài)下都能導(dǎo)電D．圖b說明通電后發(fā)生了：NaCl→Na++Cl—【答案】B【詳解】A．氯離子半徑大于鈉離子，則圖中代表的離子是Cl-，b圖中陰離子向X極移動(dòng)，失電子生成氯氣，則X為陽極，接電源正極，A錯(cuò)誤；B．Y是陰極，圖b中是Na+得電子生成Na單質(zhì)，圖c中是水電離的H+得電子生成H2，產(chǎn)物不同，B正確；C．NaCl在晶體狀態(tài)沒有自由移動(dòng)的電子不導(dǎo)電，即圖a不導(dǎo)電，C錯(cuò)誤；D．熔融狀態(tài)下，NaCl通電生成Na和Cl2，氯化鈉生成鈉離子和氯離子的過程為電離，不需要通電也能電離，D錯(cuò)誤；答案選B。二、填空題11．（2020·岳麓區(qū)·湖南師大附中高二期中）電化學(xué)原理在探究物質(zhì)性質(zhì)和實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，據(jù)此回答下列問題。(1)在如圖裝置中，觀察到裝置甲銅電極上產(chǎn)生大量的無色氣體；而裝置乙中銅電極上無氣體產(chǎn)生，鉻電極上產(chǎn)生大量紅棕色氣體。由裝置甲知鉻的金屬活動(dòng)性比銅__(填“強(qiáng)”或“弱”)；由裝置乙知常溫下鉻在濃硝酸中出現(xiàn)__現(xiàn)象。(2)工業(yè)上使用如圖裝置，以石墨作電極電解Na2CrO4溶液，使Na2CrO4轉(zhuǎn)化為Na2Cr2O7，其轉(zhuǎn)化原理為__。(3)CrO3和K2Cr2O7均易溶于水，它們是工業(yè)廢水造成鉻污染的主要原因。要將Cr(Ⅵ)轉(zhuǎn)化為Cr(Ⅲ)常見的處理方法是電解法和鐵氧磁體法。①電解法：將含Cr2O的廢水通入電解槽內(nèi)，用鐵作陽極，在酸性環(huán)境中，加入適量的NaCl進(jìn)行電解，使陽極產(chǎn)物和Cr2O發(fā)生反應(yīng)，則陽極的電極反應(yīng)式為__。陰極上Cr2O、H+、Fe3+都可能放電。若Cr2O放電，則陰極的電極反應(yīng)式為__；若H+放電，則陰極區(qū)形成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀。②鐵氧磁體法：在含Cr(Ⅵ)的廢水中加入綠礬，在pH＜4時(shí)發(fā)生反應(yīng)使Cr(Ⅵ)轉(zhuǎn)化為Cr(Ⅲ)，調(diào)節(jié)溶液pH為6~8，使溶液中的Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)、Cr(Ⅲ)析出組成相當(dāng)于Fe(Ⅱ)[Fe(Ⅲ)x?Cr(Ⅲ)2-x]O4(鐵氧磁體)的沉淀，則鐵氧磁體中x=___。(4)電解法還可用于處理酸性硝酸鹽污水，設(shè)計(jì)如圖電解池。若電解過程中轉(zhuǎn)移了0.1mol電子，則質(zhì)子交換膜兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化差(△m左?△m右)為___g?！敬鸢浮繌?qiáng)鈍化陽極發(fā)生反應(yīng)2H2O?4e－=O2↑+4H+，使c(H+)增大，從而導(dǎo)致CrO+2H+Cr2O+H2O反應(yīng)發(fā)生Fe?2e－=Fe2+Cr2O+6e－+14H+=2Cr3++7H2O1.50.72【詳解】(1)稀硫酸是非氧化性酸，在甲裝置中，觀察到裝置甲銅電極上產(chǎn)生大量的無色氣體，說明Cu為正極，Cr為負(fù)極；而裝置乙中銅電極上無氣體產(chǎn)生，鉻電極上產(chǎn)生大量紅棕色氣體，說明銅作負(fù)極，鉻電極是硝酸根得到電子變?yōu)槎趸饕浅叵裸t在濃硝酸中出現(xiàn)鈍化現(xiàn)象，由裝置甲知鉻的金屬活動(dòng)性比銅強(qiáng)；故答案為：強(qiáng)；鈍化。(2)工業(yè)上以石墨作電極電解Na2CrO4溶液，陽極發(fā)生反應(yīng)2H2O?4e－＝O2↑+4H+，使c(H+)增大，在酸性較強(qiáng)作用下使Na2CrO4轉(zhuǎn)化為Na2Cr2O7，其轉(zhuǎn)化原理為CrO+2H+Cr2O+H2O；故答案為：陽極發(fā)生反應(yīng)2H2O?4e－＝O2↑+4H+，使c(H+)增大，從而導(dǎo)致CrO+2H+Cr2O+H2O反應(yīng)發(fā)生。(3)①電解法：用鐵作陽極，在酸性環(huán)境中，加入適量的NaCl進(jìn)行電解，使陽極產(chǎn)物Fe2+和Cr2O發(fā)生反應(yīng)氧化還原反應(yīng)，則陽極的電極反應(yīng)式為Fe?2e－＝Fe2+。陰極上Cr2O、H+、Fe3+都可能放電。若Cr2O放電，則化合價(jià)降低變?yōu)?3價(jià)Cr，則陰極的電極反應(yīng)式為Cr2O+6e－+14H+＝2Cr3++7H2O；故答案為：Fe?2e－＝Fe2+；Cr2O+6e－+14H+＝2Cr3++7H2O。②鐵氧磁體法：根據(jù)Cr(Ⅵ)和Fe(Ⅱ)反應(yīng)生成Fe(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)，利用化合價(jià)升降守恒，則得到Fe(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)的比例為3:1，調(diào)節(jié)溶液pH為6~8，使溶液中的Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)、Cr(Ⅲ)析出組成相當(dāng)于Fe(Ⅱ)[Fe(Ⅲ)x?Cr(Ⅲ)2-x]O4(鐵氧磁體)的沉淀，根據(jù)化合價(jià)和Fe(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)的比例為3:1，則鐵氧磁體中x=1.5；故答案為：1.5。(4)電解法還可用于處理酸性硝酸鹽污水，設(shè)計(jì)如圖電解池。若電解過程中轉(zhuǎn)移了0.1mol電子，左側(cè)電極反應(yīng)為2H2O–4e－＝O2↑+4H＋，電解過程中轉(zhuǎn)移了0.1mol電子，則有0.1molH＋移動(dòng)到右側(cè)，有0.025molO2逸出，右邊電極反應(yīng)為2+10e－+12H＋＝N2↑+6H2O，即右側(cè)逸出0.01molN2，有0.1molH＋從左側(cè)移到右側(cè)，因此左側(cè)質(zhì)量改變量為△m左＝0.025mol×32g?mol?1+0.1mol×1g?mol?1＝0.9g，右側(cè)質(zhì)量改變量為△m右＝0.01mol×28g?mol?1–0.1mol×1g?mol?1＝0.18g，則質(zhì)子交換膜兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化差(△m左?△m右)為0.9g–0.18g＝0.72g；故答案為：0.72。12．（2020·麻城市第二中學(xué)高二期中）如圖，p、q為直流電源兩極，A由＋2價(jià)金屬單質(zhì)X制成，B、C、D為鉑電極，接通電源，金屬X沉積于B極，同時(shí)C、D產(chǎn)生氣泡。試回答：(1)p為_____極，A極發(fā)生了________反應(yīng)。(2)C為____極，試管里收集到的氣體是____