（2019）新鲁科版高中化学选择性必修一 1.3.2　电解原理的工业应用同步作业.docx

1、第2课时电解原理的工业应用基础过关练 题组一氯碱工业1.(2020江苏宿迁高二期中)如图为电解饱和食盐水的简易装置,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试液,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碘化钾试纸变蓝D.蛋壳可阻止生成的氯气与氢气、氢氧化钠接触2.(2020福建长乐高二期末)氯碱工业中电解饱和食盐水的原理如图所示(两电极均为石墨电极)。下列说法中正确的是(易错)A.M为电子流出的一极B.通电使氯化钠发生电离C.电解一段时间后,阴极区pH减小D.电解时用盐酸调节阳极区的pH在23之间,有利于气体逸出题组二电解

2、精炼3.以硫酸铜溶液作电解液,对含杂质Fe、Zn、Ag的粗铜进行电解精炼。下列叙述正确的是()粗铜与直流电源负极相连阴极发生的反应为Cu2+2e- Cu电路中每通过3.011023个电子,得到的精铜质量为16 g杂质Ag以Ag2SO4的形式沉入电解槽形成阳极泥A.B.C.D.4.(2020山东德州武城二中高二月考)金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质,可用电解法制备高纯度的镍,下列叙述正确的是(已知:氧化性Fe2+Ni2+b=c题组二电解精炼3.()用下图装置进行粗铜精炼,粗铜中一般含有锌、铁、银、金杂质(此题中不考虑其他杂质)。在如图所示的装置中,接通电路一段时间后

3、,其中一个电极质量增加了3.2 g,下列说法正确的是()A.甲池将化学能转化为电能,工作时OH-由ab定向移动B.通电时,整个外电路中电流方向为bc,daC.乙池中Cu2+的浓度不变D.电极d是纯铜,此过程中转移0.05 mol电子4.(2020四川攀枝花高二教学质量检测,)电解精炼法提纯镓的方法:以含Zn、Fe、Cu杂质的粗镓为阳极,纯镓为阴极,NaOH溶液为电解质溶液。通电时,粗镓溶解以GaO2-形式进入电解质溶液,并在阴极放电析出高纯镓(已知金属活动性顺序:ZnGaFe)。下列说法中不正确的是()A.阳极主要电极反应:Ga+4OH-3e- GaO2-+2H2OB.电解过程中,阳极减少的质

4、量与阴极增加的质量相等C.在阴极除了析出高纯度的镓之外,还可能有H2产生D.电解后,电解槽底部的阳极泥中有Cu和Fe5.(2020山东青岛第58中学高二月考,)金属冶炼和提纯常涉及电化学反应。(1)工业上冶炼下列金属时,没有采用电解法的是(填字母)。a.Feb.Nac.Cud.Al(2)下图为电解精炼银的示意图,(填“a”或“b”)极为含有杂质的粗银;电解过程中,若b极伴有少量无色气体生成,在空气中变红棕色,则生成气体的电极反应式为。题组三电镀6.(2020湖南衡阳第八中学高二月考,)图甲是一种在微生物作用下将废水中的尿素CO(NH2)2转化为环境友好物质,实现化学能转化为电能的装置。利用甲、

5、乙两装置实现在铁上镀铜。下列说法中不正确的是()A.乙装置中溶液颜色不变B.铜电极应与Y相连接C.M电极反应式:CO(NH2)2+H2O-6e- CO2+N2+6H+D.当N电极消耗0.25 mol O2时,铜电极质量减少16 g7.(2020湖北天门、仙桃、潜江高二期末,)工业上采用如图装置模拟在A池中实现铁上镀铜,在C装置中实现KCl溶液制取KOH溶液。下列有关说法错误的是()A.a为精铜,b为铁制品,可实现镀铜要求B.石墨c为负极,电极反应式为CH3OH+8OH-6e- CO32-+6H2OC.从e口出来的气体为氧气,从f口出来的气体为氢气D.钾离子从电解槽左侧向右侧迁移,h口出来的为高

6、浓度的KOH溶液题组四膜电解技术的工业应用8.(2020吉林长春实验中学高三开学考试,)利用氯碱工业中的离子交换膜技术原理,用下图装置可电解Na2SO4溶液生产NaOH溶液和H2SO4溶液。已知B口、C口均为气体出口,下列说法中正确的是()A.阴极的电极反应式为4OH-4e- 2H2O+O2B.从A口出来的是NaOH溶液C.b是阳离子交换膜,允许Na+通过D.Na2SO4溶液从G口加入9.(2020湖北黄梅国际育才高级中学高二期中,)甲是CO2电催化还原为碳氢化合物(CxHy)的工作原理示意图,用某钾盐水溶液作电解液;乙是用H2还原CO2制备甲醇的工作原理示意图,用稀硫酸作电解质溶液。下列说法

7、中不正确的是()甲乙A.甲中铜片作阴极,K+向铜片电极移动B.乙中正极发生的电极反应为CO2-6e-+6H+ CH3OH+H2OC.乙中的H2SO4可以增强溶液的导电性D.若CxHy为C2H4,则生成1 mol C2H4的同时生成3 mol O210.(2020陕西西安第五中学期中,)下图所示是一种正投入生产的大型蓄电系统。放电前,被膜隔开的电解质为Na2S2和NaBr3,放电后分别变为Na2S4和NaBr。下列叙述正确的是()A.放电时,负极反应为3NaBr-2e- NaBr3+2Na+B.充电时,阳极反应为2Na2S2-2e- Na2S4+2Na+C.放电时,Na+经过离子交换膜,由b池移

8、向a池D.用该电池电解饱和食盐水,产生2.24 L H2时,b池生成17.40 g Na2S411.(2020湖北华中师范大学第一附属中学高三期中,)(1)可采用“电解法”制备KIO3,装置如图所示。写出电解时阴极的电极反应式:。电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为,其迁移方向是(填“a到b”或“b到a”)。(2)制备Na2S2O5可采用三室膜电解技术,装置如图所示,其中SO2的碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为。电解后,(填“a”或“b”)室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水,可得到Na2S2O5。答案全解全析基础过关练1.D2.D3.D4.D5.C6

9、.A7.A8.D1.D电解饱和食盐水时碳棒作阳极,铁丝作阴极,阳极反应式为2Cl-2e- Cl2,少量Cl2溶解在溶液中,使溶液显酸性,滴入酚酞试液溶液不变红色,A错误;阴极反应式为2H2O+2e- H2+2OH-(或2H+2e- H2),铁丝自身并未发生反应,B错误;铁丝表面生成的气体是氢气,不能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝,C错误;蛋壳将两极产物分开,防止产物之间发生反应,D正确。2.D由题图可知,N为负极,电子从负极流出,即N为电子流出的一极,故A错误;氯化钠在水溶液中发生电离,不需要通电,故B错误;电解时,氢离子在阴极上得电子生成氢气,溶液中氢氧根离子的浓度增大,则pH增大,故C错误;电

10、解时,氯离子在阳极上失电子生成氯气,用盐酸控制阳极区溶液的pH在23之间的作用是减少Cl2在水中的溶解,有利于Cl2的逸出,故D正确。易错辨析电离与电解本题涉及了电离与电解的辨别。电离是指电解质在水溶液中或熔融状态下产生自由移动离子的过程,不需要通电。电解是将电流通过电解质溶液或熔融态物质,在阴极、阳极上分别发生还原反应和氧化反应的过程。3.D粗铜作阳极,与电源正极相连,依次发生反应:Zn-2e- Zn2+、Fe-2e- Fe2+、Cu-2e- Cu2+,Ag以单质的形式沉入电解槽底部形成阳极泥,、错误;阴极发生的反应为Cu2+2e- Cu,电路中每通过3.011023个电子,析出0.25 m

11、ol铜,其质量为16 g,、正确。4.D阳极发生氧化反应,其电极反应依次为Zn-2e- Zn2+、Fe-2e- Fe2+、Ni-2e-Ni2+,故A错误;电解过程中阳极失电子的有Fe、Zn、Ni,阴极析出的是镍,依据得失电子守恒,可知阳极减少的质量与阴极增加的质量不相等,故B错误;电解后,溶液中存在的金属阳离子有Fe2+、Zn2+、Ni2+,故C错误;粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质,铜和铂不失电子,沉积在电解池底部形成阳极泥,电解后,电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt,故D正确。5.C电解精炼铜时,阳极为粗铜,比铜活泼的金属杂质也会反应,电解初期,电路中每通过2 mol e-,阳极

12、溶解的铜的质量小于64 g,A项错误;电解精炼铜时,比铜活泼的金属杂质在阳极优先失去电子,电解质溶液中的铜离子在阴极上得到电子转化为铜单质,溶液中的铜离子浓度减小,B项错误;在铁制器皿上镀铝,若用含有铝离子的溶液充当电解质溶液,则氢离子先得电子,不能达到镀铝的目的,应用熔融氧化铝作电解质,铁制器皿作阴极,铝棒作阳极,C项正确;电镀时,可用镀层金属作阳极材料,含镀层金属离子的盐溶液作电镀液,此种情况下电镀液不需要更换,D项错误。6.A电镀时,镀层金属作阳极,镀件作阴极,因此甲学生应将铁制钥匙连接在电源的负极上,A项正确;电镀液一般选用含有镀层金属离子的盐溶液,因此乙学生应使用可溶性银盐溶液,B项

13、错误;图b中铜制汤匙上发生的电极反应为Ag+e- Ag,C项错误;若图b中的电镀液为硝酸银溶液,则阳极上发生反应:Ag-e- Ag+,阴极上发生反应:Ag+e- Ag,故电镀后电镀液的浓度保持不变,D项错误。7.ANa、Mg、Al等活泼金属用电解法冶炼制备;金属铜、铁的冶炼采用热还原法;金属银的冶炼采用热分解法。知识拓展金属的冶炼根据金属活动性顺序可以大致确定金属冶炼的方法:(1)Al之前的金属很活泼,用电解熔融盐或熔融态氧化物的方法冶炼,如Na是电解熔融NaCl来冶炼,Al是电解熔融Al2O3来冶炼;(2)中间一段从Zn至Cu一般采用热还原法冶炼,用合适的还原剂如H2、C、CO或者较活泼的金

14、属Al(铝热反应)进行冶炼;(3)不活泼金属Hg、Ag可以通过加热其氧化物分解的方法冶炼,如加热HgO分解成Hg和O2;(4)Pt、Au采用物理方法富集。8.D由题给工艺流程图可知,试剂X只能是氢氧化钠溶液,Al2O3溶于适量氢氧化钠溶液得到NaAl(OH)4溶液,Fe2O3与氢氧化钠溶液不反应,所以反应后,过滤所得沉淀为Fe2O3;Y为CO2,向NaAl(OH)4溶液中通入过量CO2的化学方程式为NaAl(OH)4+CO2 Al(OH)3+NaHCO3;电解熔融Al2O3属于氧化还原反应。综上分析,选D。能力提升练1.C2.A3.B4.B6.D7.C8.C9.B10.C1.C由题图可知出口位

15、于阳极区,阳极产生Cl2,出口位于阴极区,阴极产生H2,A正确。该离子交换膜只能让阳离子通过,不能让阴离子通过,目的是防止氯气与NaOH反应,且在阴极区得到浓度较高的NaOH溶液,B正确。工业电解饱和食盐水的离子方程式为2Cl-+2H2O Cl2+H2+2OH-,C错误。电解池是将电能转化为化学能的装置,D正确。2.A题给电解池中生成氢气的一极为电解池的阴极,溶液中氢离子得到电子生成氢气,阴极反应式为2H2O+2e- 2OH-+H2,故A正确;由燃料电池的工作原理可知,负极是通入氢气的电极,正极为通入空气的电极,故B错误;根据得失电子守恒得2Cl2O2,则电解池中产生2 mol Cl2,理论上

16、燃料电池中消耗1 mol O2,故C错误;燃料电池中的阳离子交换膜只允许阳离子通过,而燃料电池中氧气在正极得到电子产生OH-,反应后氢氧化钠溶液的浓度升高,即a%小于c%,氢气在负极失电子生成水,消耗氢氧根离子,所以b%a%,得到bac,故D错误。3.B甲为原电池,a为负极,工作时阴离子向负极移动,故A错误;a为负极,b为正极,电流经外电路由b流向c,由d流向a,故B正确;乙池为粗铜的电解精炼,粗铜电极上Zn、Fe比Cu活泼,优先失电子,电解质溶液中铜离子在阴极上得电子,则溶液中铜离子浓度降低,故C错误;质量增加的电极为阴极,析出铜,电极反应式为Cu2+2e- Cu,电极质量增加了3.2 g,

17、则此过程中转移0.1 mol电子,故D错误。4.B由金属活动性顺序可知,阳极上Zn、Ga失电子发生氧化反应分别生成Zn2+和GaO2-进入电解质溶液,主要电极反应为Ga+4OH-3e- GaO2-+2H2O,故A正确;阳极上Zn、Ga失电子发生氧化反应分别生成Zn2+和GaO2-,阴极上只有GaO2-得电子发生还原反应生成Ga,由得失电子守恒可知阳极减少的质量与阴极增加的质量不可能相等,故B错误;在电解初期电解质溶液中的水电离出的H+在阴极上得电子发生还原反应生成氢气,故C正确;由金属活动性顺序可知,Fe、Cu不参与电极反应,沉入电解槽底部形成阳极泥,故D正确。5.答案(1)ac(2)aNO3

18、-+4H+3e- NO+2H2O解析(1)电解法常用于冶炼活泼金属,如K、Ca、Na、Mg、Al等。工业上采用热还原法冶炼金属Fe、Cu。(2)电解精炼银时,用含杂质的粗银作阳极,用纯银作阴极,含Ag+的电解质溶液作电解液。题图中b极与电源的负极相连,则b极为阴极,NO3-在阴极放电生成NO,电极反应式为NO3-+4H+3e- NO+2H2O。6.D甲装置中N极上O2得到电子被还原成H2O,N为正极,M为负极。乙装置中Cu2+在Fe电极上得电子变为Cu单质,Cu作阳极,失去电子变为Cu2+进入溶液,所以乙装置中溶液的颜色不变,A正确;乙装置中铁上镀铜,则铁为阴极,与负极X相连,铜为阳极,与正极

19、Y相连,B正确;CO(NH2)2在负极M上失电子,发生氧化反应,电极反应式为CO(NH2)2+H2O-6e- CO2+N2+6H+,C正确;N极电极反应式为O2+4e-+4H+ 2H2O,当N电极消耗0.25 mol氧气时,转移0.25 mol4=1 mol电子,Cu电极上的电极反应为Cu-2e- Cu2+,所以Cu电极减少的质量为0.5 mol64 g/mol=32 g,D错误。7.Ca为精铜,作电解池的阳极,失电子,b为铁制品,作阴极,铜离子在b上得电子可实现镀铜要求,A项正确;石墨c为负极,电极反应式为CH3OH+8OH-6e- CO32-+6H2O,B项正确;电解KCl溶液,e口位于阳

20、极区,Cl-在阳极上发生氧化反应,产生Cl2,f口位于阴极区,H+在阴极上发生还原反应,产生H2,所以从e口出来的气体为氯气,从f口出来的气体为氢气,C项错误;C装置中电解槽左侧为阳极区,钾离子从电解槽左侧向右侧迁移,h口出来的为高浓度的KOH溶液,D项正确。8.C阴极上氢离子放电,电极反应式为2H+2e- H2,A项错误;连接电源正极的是电解池的阳极,连接电源负极的是电解池的阴极,A口位于阳极区,水在阳极上放电产生氧气,同时生成氢离子,则阳极附近生成硫酸,从A口出来的是H2SO4溶液,B项错误;在阴极区一侧放置阳离子交换膜,故b是阳离子交换膜,允许Na+通过,C项正确;NaOH在阴极附近生成

21、,则Na2SO4溶液从F口加入,D项错误。9.B电解时,阳离子移向阴极,铜片为阴极,所以K+向铜片电极移动,A正确;由题图可知,乙中正极上是二氧化碳发生得电子的还原反应,电极反应为CO2+6e-+6H+ CH3OH+H2O,B错误;乙中的电解质H2SO4可以增强溶液的导电性,C正确;若CxHy为C2H4,则电解的总反应为2CO2+2H2O 3O2+C2H4,所以生成1 mol C2H4的同时生成3 mol O2,D正确。10.C由题给信息可知,放电前被膜隔开的电解质为Na2S2(右罐)和NaBr3(左罐),则Na2S2在负极失电子,NaBr3在正极得电子。放电时,负极反应为2S22-2e- S

22、42-,故A错误;充电时,阳极上Br-失电子转化为Br3-,则阳极反应为3Br-2e- Br3-,故B错误;电池放电时,阳离子移向正极区,所以Na+经过离子交换膜,由b池移向a池,故C正确;用该电池电解饱和食盐水,产生2.24 L H2时,未说明H2所处状况,无法计算b池生成Na2S4的质量,故D错误。11.答案(1)2H2O+2e- 2OH-+H2钾离子a到b(2)2H2O-4e- O2+4H+a解析(1)阳极区的单质碘和氢氧化钾反应:3I2+6KOH KIO3+5KI+3H2O。根据放电顺序,在阳极碘离子优先失电子转化为单质碘:2I-2e- I2,阴极实际上是H2O电离出的氢离子放电,电极反应为2H2O+2e- 2OH-+H2。阳极区钾离子通过阳离子交换膜进入阴极区,迁移方向是a到b。阳极生成的单质碘再与氢氧化钾反应,生成KIO3和KI,以上反应循环进行将单质碘转化为碘酸钾。(2)由题目信息可知,阳极反应为2H2O-4e- O2+4H+,阴极反应为2H2O+2e- H2+2OH-。由于阳离子交换膜只允许阳离子通过,故阳极产生的H+向a室移动,先与SO32-结合,产生HSO3-,导致NaHSO3浓度增加。