2022年新教材高中化学 第1章 化学反应与能量转化 第3节 电能转化为化学能——电解 课时2 电解原理的应用作业（含解析）鲁科版选择性必修第一册.docx

1、课时2 电解原理的应用1.电解原理的应用有氯碱工业、电解精炼铜。下列有关说法正确的是( )A.电解精炼铜时,负极反应为Cu2+2e-=CuB.氯碱工业和电解精炼铜中,阳极都是氯离子放电生成氯气C.在氯碱工业中,电解池中的阴极产生的是H2,NaOH 在阳极附近产生D.电解精炼铜时,应用粗铜作阳极、精铜作阴极,可溶性铜盐的溶液作电解质溶液答案：D解析：电解精炼铜的两极分别是阴极和阳极,阴极反应为Cu2+2e-=Cu,A 项错误;在氯碱工业中,阳极是Cl- 放电生成氯气,电解精炼铜时,阳极主要是铜失电子生成Cu2+,B 项错误;在氯碱工业中,电解池的阴极是氢离子放电生成氢气,水电离产生的氢氧根离子与

2、Na+ 结合,使NaOH 在阴极附近产生,C项错误;电解精炼铜时,应用粗铜作阳极、精铜作阴极,可溶性铜盐的溶液作电解质溶液,D项正确。2.（2021山东泰安高二月考）如图为电解饱和食盐水的简单装置,下列有关说法正确的是( )A.通电一段时间后,向蛋壳内的溶液中滴加几滴酚酞溶液,呈红色B.蛋壳表面缠绕的铁丝发生氧化反应C.铁丝表面生成的气体能使湿润的淀粉-KI 试纸变蓝D.蛋壳可阻止生成的氯气与氢气、氢氧化钠溶液接触答案：D解析：蛋壳可以将两极产物分开,防止产物之间发生反应。3.现用铂电极电解1L 浓度均为0.1molL-1 的HCl、CuSO4 的混合溶液,装置如图所示,下列说法正确的是( )

3、A.电解开始时阴极有H2 放出B.电解开始时阳极上发生反应：Cu2+2e-=CuC.当电路中通过的电子的物质的量超过0.1mol 时,此时阴极放电的离子发生变化D.整个电解过程中,SO42- 不参与电极反应答案：D解析：依据放电顺序,阴极先放电的是Cu2+ ,故电解开始时阴极析出的是Cu,A错误;阳极先放电的是Cl- ,故电解开始时阳极产生的是Cl2,B 错误;电解开始时阴极发生反应：Cu2+2e-=Cu,n(Cu2+)=0.1mol ,当电路中通过电子的物质的量达到0.2mol 时,Cu2+ 放电完毕,阴极放电离子变为H+,C 错误;阴离子中Cl- 先放电,然后是OH- 放电,在水溶液中SO

4、42- 不参与电极反应,D正确。4.（2021天津六校高二期末联考）利用双离子交换膜电解法可以处理含NH4NO3 的工业废水,原理如图所示,下列叙述错误的是( )A.NH4+ 由b 室向c 室迁移B.c 室得到的混合气体是NH3 和H2C.X 为电源正极D.理论上外电路中流过1mol 电子,可处理工业废水中0.5molNH4NO3答案：D解析：阳离子交换膜只允许阳离子通过,c 室发生的电极反应为2NH4+2e-=2NH3+H2 ,则NH4+ 由b 室向c 室迁移,c 室得到的混合气体是NH3 和H2 ,故A、B正确;c室发生还原反应,即c 室电极为阴极,Y 为电源负极,X 为正极,故C正确;阳

5、极电极反应式为2H2O-4e-=O2+4H+ ,阴极电极反应式为2NH4+2e-=2NH3+H+ 阳极电过1mol 电子,可处理工业废水中1molNH4NO3 ,故D错误。5.（2021辽宁沈阳高二月考）臭氧是常见的强氧化剂,广泛用于水处理系统。制取臭氧的方法有很多,其中高压放电法（图1）和电解纯水法（图2）的原理如图所示,下列有关说法不正确的是( ) 图1 图2A.高压放电法反应的原理为3O2=通电2O3B.高压放电出来的空气中,除含臭氧外还含有氮的氧化物C.电解时,电极b 周围发生的电极反应有3H2O-6e-=O3+6H+ 和2H2O-4e-=O2+4H+D.电解时,H+ 由电极a 经聚合

6、电解质膜流向电极b答案：D解析：高压放电法与闪电条件下氧气部分转化为臭氧类似,其反应的原理为3O2=通电2O3 ,由于空气中还含有氮气,放电条件下,氮气也能与氧气反应,故有氮的氧化物生成,A、B项正确;由题图可知,电极b发生氧化反应,生成氧气、臭氧,同时有H+ 生成,C项正确;电极b为阳极,电解质中的阳离子移向阴极,D项不正确。6.（2021海南海口高二月考）中学电化学装置主要有原电池、电解池和电镀池。（1）电镀铜时,镀件与电源的 极连接,电解质溶液应选用 （填化学式）溶液。（2）用惰性电极电解硫酸铜溶液时,若阴、阳两极产生气体的体积相等且和为2.24L （标准状况下测定）时,需加入 （填化学

7、式） g ,才能使溶液恢复到原状态。（3）化学镀的原理是利用化学反应生成金属单质沉淀在镀件表面形成镀层。若用铜盐进行化学镀铜,应选用 （填“氧化剂”或“还原剂”）与之反应。某化学镀铜的反应速率随镀液pH 的变化如图所示。该镀铜过程中,镀液pH 控制在12.5左右。据图中信息,给出使反应停止的方法： 。答案：（1）负; CuSO4 （合理即可） （2）Cu(OH)2 ; 4.9 （3）还原剂 调节溶液的pH 在89 之间解析：（1）电镀铜时,镀件作阴极,与电源的负极相连,用CuSO4 溶液作电解液。（2）阳极电极反应式为4OH-4e-=2H2O+O2 ,阴极电极反应式为Cu2+2e-=Cu、2H

8、+2e-=H2,n(O2)=n(H2)=0.05mol ,说明0.05mol 的CuSO4 放电完全后又电解水放出了0.05mol 的H2 ,因此,复原需要加入0.05mol 的Cu(OH)2 。（3）将Cu2+ 转化为Cu ,需要加入还原剂与之反应。根据题图可知,调节溶液的pH 在89 之间,反应速率为0,即反应停止。素养提升练7.（不定项）高铁酸钠(Na2FeO4) 是一种新型绿色水处理剂。工业上可电解浓NaOH 溶液制备Na2FeO4 ,其工作原理如图所示,两端隔室中的离子不能进入中间隔室。下列说法错误的是( )A.阳极反应为Fe-6e-+4H2O=FeO42-+8H+B.甲溶液可循环利

9、用C.离子交换膜a 是阴离子交换膜D.当电路中通过2mol 电子的电量时,会有1molH2 生成答案：A ; C解析：A项,溶液为碱性环境,阳极反应为Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O, 错误;B项,阴极发生还原反应,水电离出的氢离子放电生成氢气,甲溶液为浓NaOH 溶液,可循环利用,正确;C项,电解池中阳离子向阴极移动,通过离子交换膜a 的是Na+ ,故离子交换膜a为阳离子交换膜,错误;D项,阴极发生还原反应,电极反应为2H2O+2e-=H2+2OH- ,当电路中通过2mol 电子的电量时,会有1molH2 生成,正确。8.次氯酸的相对分子质量较小,容易扩散到细菌、病毒表面并进入

10、菌体、病毒内部,使菌体、病毒的蛋白质、遗传物质等被氧化而导致细菌、病毒死亡。为了抑制新型冠状病毒的蔓延,确保安全复工复产,需要在电梯间、办公场所等地使用含氯消毒剂进行消毒。氯碱工业是制备含氯消毒剂的基础。工业电解饱和食盐水的装置示意图如下所示,下列有关说法中不正确的是( )A.装置中出口处的物质是氯气,出口处的物质是氢气B.该离子交换膜只能让阳离子通过,不能让阴离子通过C.装置中发生反应的离子方程式为Cl-+2H+=通电Cl2+H2D.该装置是将电能转化为化学能的装置答案： C解析：由题图可知出口处的物质为电解池阳极产生的氯气,处的物质为电解池阴极产生的氢气,A正确;题图中的离子交换膜只能让阳

11、离子通过,不能让阴离子通过,防止氯气与氢氧化钠反应,且在阴极区得到浓度较高的NaOH 溶液,B正确;电解饱和食盐水的离子方程式为2Cl-+2H2O=通电Cl2+H2+2OH-,C 错误;题给装置是将电能转化为化学能的装置,D正确。解题关键解答本题需要注意两点：（1）溶液中离子移动方向;（2）进出电极室的溶质浓度的变化。9.（不定项）（2021北京东城高二月考）用铁和石墨作电极电解酸性废水,可将废水中的PO43- 以FePO4 （不溶于水）的形式除去,其装置如图所示。下列说法中正确的是( )A.若X、Y 电极材料连接反了,则仍可将废水中的PO43- 除去B.X 电极为石墨,该电极上发生氧化反应C

12、.电解过程中Y 电极周围溶液的pH 增大D.电解时废水中会发生反应：4Fe2+O2+4H+4PO43-=4FePO4+2H2O答案：C ; D解析：根据题意分析,X 电极材料为铁,Y 电极材料为石墨,若X、Y 电极材料连接反了,铁不能失电子变为Fe2+ ,不能生成FePO4,A 项错误;Y 电极材料为石墨,该电极发生还原反应,B项错误;电解过程中Y 电极上发生的反应为2H+2e-=H2 ,氢离子浓度减小,溶液的pH 增大,C项正确;铁在阳极失电子变为Fe2+ ,通入的氧气将Fe2+ 氧化为Fe3+,Fe3+ 与PO43- 反应生成FePO4,D 项正确。10.（不定项）（2021山东济宁高二期

13、末）一种利用LiCl、Li2CO3 制备金属锂的装置如图所示。下列说法正确的是( )A.每有1molLi+ 通过隔膜,将产生11.2LCl2B.电极N 应与电源的正极相连C.隔膜应为阳离子交换膜D.电解池左侧的反应为2Cl2+2Li2CO3=4LiCl+2CO2+O2答案：C ; D解析：状态未知无法计算气体体积,A错误;电极N 为阴极,应与外电源负极相连,B错误;阳极氯离子放电后剩余的锂离子应向阴极移动补充阴极放电的锂离子,C正确;由图示根据方程式配平可判断D正确。创新拓展练11.“可上九天揽月,可下五洋捉鳖”,新中国把毛主席的诗句变为了现实。“嫦娥系列”飞船发射成功,“蛟龙号”载人潜水器成

14、功下潜7000米以下。两者均大量用到了铬合金。铬是常见的过渡金属之一,研究铬的性质具有重要意义。（1）在如图所示装置中,观察到装置甲中铜电极上产生大量的无色气体,而装置乙中铜电极上无气体产生,铬电极上产生大量红棕色气体。由此可得到的结论是 。 甲 乙（2）工业上使用下图装置,采用石墨作电极电解Na2CrO4 溶液,使Na2CrO4 转化为Na2Cr2O7 ,其转化原理为 。答案：（1）由装置甲知铬的金属活动性比铜强;由装置乙知常温下铬在浓硝酸中钝化（2）阳极反应为4OH-4e-=O2+2H2O,c(H+) 增大,导致反应2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O 发生解析：（1）由装置甲及题给信息知铬的金属活动性比铜强;由装置乙知常温下铬在浓硝酸中钝化。解答关键 解答本题需要注意两点：（1）盐桥电池的工作原理;（2）电解Na2CrO4 溶液时进出电极室溶液的成分。