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2025魯科版化學(xué)選擇性必修1
分層作業(yè)6　電解原理的應(yīng)用
A級(jí)必備知識(shí)基礎(chǔ)練
題組1.氯堿工業(yè)、電解精煉和電鍍
1.工業(yè)上電解熔融NaCl與電解食鹽水都能直接得到的物質(zhì)是(　　)
A.Na B.NaOH C.H2 D.Cl2
2.下列圖示中關(guān)于銅電極的連接,錯(cuò)誤的是(　　)
3.電解硫酸銅溶液要達(dá)到如下三個(gè)要求:①陽(yáng)極質(zhì)量減小;②陰極質(zhì)量增加;③電解過(guò)程中Cu2+濃度不變。則可選用的電極是(　　)
A.石墨作陽(yáng)極,鐵作陰極
B.粗銅(含F(xiàn)e、Ni、Zn)作陽(yáng)極,純銅作陰極
C.純銅作陽(yáng)極,鐵作陰極
D.鐵作陽(yáng)極,純銅作陰極
4.氯堿工業(yè)的一種節(jié)能新工藝是將電解池與燃料電池相結(jié)合,相關(guān)物料的傳輸與轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示(電極未標(biāo)出)。下列說(shuō)法正確的是(　　)
A.電解池的陰極反應(yīng)式為2H2O+2e-H2↑+2OH-
B.通入空氣的電極為負(fù)極
C.電解池中產(chǎn)生2 mol Cl2時(shí),理論上燃料電池中消耗2 mol O2
D.a、b、c的大小關(guān)系為a>b=c
5.如圖A為直流電源,B為浸透飽和NaCl溶液和酚酞溶液的濾紙,C為電鍍槽,接通電路后發(fā)現(xiàn)B上的c點(diǎn)顯紅色,為實(shí)現(xiàn)鐵上鍍銅,接通K后,下列敘述正確的是(　　)
A.a為直流電源的負(fù)極
B.c極上發(fā)生的反應(yīng)為2H2O+2e-H2↑+2OH-
C.f電極為銅板
D.e極發(fā)生還原反應(yīng)
題組2.電解原理的應(yīng)用
6.用惰性電極電解FeSO4溶液制備高純鐵的原理如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)
A.陽(yáng)極主要發(fā)生反應(yīng):Fe2+-e-Fe3+
B.可用高純鐵電極作陰極
C.電解液中的S由右向左通過(guò)陰離子交換膜
D.電解法制備高純鐵總反應(yīng):3Fe2+Fe+2Fe3+
7.KIO3在工業(yè)上可用電解法制取,以石墨和鐵為電極,以KI溶液為電解質(zhì)溶液。在一定條件下電解,總反應(yīng)式為KI+3H2OKIO3+3H2↑。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是(　　)
A.電解時(shí),石墨作陽(yáng)極,鐵作陰極
B.電解時(shí),在陽(yáng)極上產(chǎn)生氫氣
C.電解后得到KIO3產(chǎn)品的步驟:過(guò)濾→濃縮→結(jié)晶→灼燒
D.電解過(guò)程中,每轉(zhuǎn)移0.6 mol電子,理論上可得到0.6 mol無(wú)水KIO3晶體
8.電解精煉法提純鎵的方法是:以含Zn、Fe、Cu雜質(zhì)的粗鎵為陽(yáng)極,純鎵為陰極,NaOH水溶液為電解質(zhì)溶液。通電時(shí),粗鎵溶解以Ga形式進(jìn)入電解質(zhì)溶液,并在陰極放電析出高純鎵。(金屬活動(dòng)性順序:Zn>Ga>Fe)。下列有關(guān)說(shuō)法中不正確的是(　　)
A.電解過(guò)程中,陽(yáng)極附近溶液的pH增大
B.電解后,電解槽底部的陽(yáng)極泥中有Cu和Fe
C.在陰極除了析出高純度的鎵之外,還可能有H2產(chǎn)生
D.電路中轉(zhuǎn)移3 mol電子時(shí),粗鎵溶解進(jìn)入電解質(zhì)溶液的n(Ga)小于1 mol
B級(jí)關(guān)鍵能力提升練
以下選擇題中有1~2個(gè)選項(xiàng)符合題意。
9.利用電解法將CO2轉(zhuǎn)化為CH4的原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是(　　)
A.電解過(guò)程中,H+由a極區(qū)向b極區(qū)遷移
B.電極b上反應(yīng)為CO2+8HC-8e-CH4+8C+2H2O
C.電解過(guò)程中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能
D.電解時(shí)Na2SO4溶液的物質(zhì)的量濃度保持不變
10.CH4和CO2都是比較穩(wěn)定的分子,科學(xué)家利用電化學(xué)裝置實(shí)現(xiàn)兩種分子的耦合轉(zhuǎn)化,其原理如圖所示:
下列說(shuō)法正確的是(　　)
A.X為電源的負(fù)極
B.固體電解質(zhì)中轉(zhuǎn)移1 mol O2-時(shí)電路中轉(zhuǎn)移1 mol電子
C.電極A生成C2H4的反應(yīng)式是2CH4-4e-+2O2-C2H4+2H2O
D.相同條件下,若生成乙烯和乙烷體積比為1∶1,則消耗CH4和CO2體積比為4∶3
11.工業(yè)上可采用惰性電極電解K2MnO4溶液制得KMnO4,裝置如圖所示。下列說(shuō)法不正確的是 (　　)
A.離子交換膜應(yīng)采用陽(yáng)離子交換膜
B.電解過(guò)程中陰極附近溶液pH逐漸減小
C.電解總反應(yīng):2Mn+2H+2Mn+H2↑
D.電解法優(yōu)點(diǎn)為產(chǎn)率高,產(chǎn)品易分離,缺點(diǎn)為耗能高
12.目前,液流電池是電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn),其優(yōu)點(diǎn)是儲(chǔ)能容量大、使用壽命長(zhǎng)。以全釩液流電池為例,酸性溶液中釩通常以V2+、V3+、VO2+、V等形式存在。一種簡(jiǎn)單釩液流電池放電時(shí)的結(jié)構(gòu)及工作原理如圖,其電解液存儲(chǔ)在儲(chǔ)液罐中。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)
A.放電時(shí),導(dǎo)線中電子的方向?yàn)閺腂到A
B.將該電池電極連接電源充電時(shí),則B極連接電源的正極
C.充電時(shí)A發(fā)生的電極反應(yīng)為V+e-+2H+VO2++H2O
D.電流由A電極經(jīng)負(fù)載、B電極、電解液回到A電極
13.電解法制取Na2FeO4的總反應(yīng)為Fe+2H2O+2OH-Fe+3H2↑,工作原理如圖所示。已知:Na2FeO4只在強(qiáng)堿性條件下穩(wěn)定,易被H2還原。下列敘述正確的是(　　)
A.鐵電極做陽(yáng)極,電極反應(yīng):Fe-6e-+8OH-Fe+4H2O
B.Ni電極上發(fā)生還原反應(yīng),有H2生成
C.該離子交換膜為陽(yáng)離子交換膜
D.當(dāng)電路中通過(guò)1 mol電子時(shí),陰極區(qū)有11.2 L H2生成
14.電解在化工生產(chǎn)、金屬冶煉及科學(xué)研究等方面有重要應(yīng)用。
(1)工業(yè)上用電解熔融氧化鋁的方法制取金屬鋁。純凈氧化鋁的熔點(diǎn)很高(約2 045 ℃),在實(shí)際生產(chǎn)中,通過(guò)加入助熔劑冰晶石(Na3AlF6)在1 000 ℃左右就可以得到熔融體。
①寫(xiě)出電解時(shí)陽(yáng)極的電極反應(yīng)式: 　　　　　　　 　　　　　　　。
②電解過(guò)程中作陽(yáng)極的石墨易消耗,原因是 　 　　　　　　　 　　　　　　　。
(2)電解食鹽水是氯堿工業(yè)的基礎(chǔ)。
①電解所用食鹽水由粗鹽水精制而成,精制時(shí),為除去Mg2+和Ca2+,要加入的試劑分別為　　　、　　　　　　。電解時(shí),陰極反應(yīng)的主要產(chǎn)物是　　　　　　　　。
②電解時(shí)應(yīng)在陰極和陽(yáng)極間添加　　　　(填“陰”或“陽(yáng)”)離子交換膜,目的是防止反應(yīng)　 　　　　　　　 　　　　　　　　(填離子方程式)的發(fā)生。
C級(jí)學(xué)科素養(yǎng)拔高練
15.如圖裝置所示,C、D、E、F、X、Y都是惰性電極,甲、乙裝置中溶液的體積和濃度都相同(假設(shè)通電前后溶液體積不變),A、B為外接直流電源的兩極。將直流電源接通后,F電極附近呈紅色。
請(qǐng)回答:
(1)B極是電源的　　　　,一段時(shí)間后,甲裝置中溶液顏色　　　　　　,丁裝置中X電極附近的顏色逐漸變淺,Y電極附近的顏色逐漸變深,這表明氫氧化鐵膠體粒子帶　　　　(填“正”或“負(fù)”)電荷,在電場(chǎng)作用下向Y電極移動(dòng)。
(2)若甲、乙裝置中的C、D、E、F電極均只有一種單質(zhì)生成時(shí),對(duì)應(yīng)單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為　　　　　　　　。
(3)現(xiàn)用丙裝置給銅件鍍銀,則H應(yīng)該是　　　　(填“鍍層金屬”或“鍍件”),電鍍液是　　　　　溶液。常溫下,當(dāng)乙裝置溶液中c(OH-)=0.1 mol·L-1時(shí)(此時(shí)乙溶液體積為500 mL),丙裝置中鍍件上析出銀的質(zhì)量為　　　　,甲裝置中溶液的pH　　　　(填“變大”“變小”或“不變”)。
(4)若將C電極換為鐵,其他裝置都不變,則甲裝置中發(fā)生的總反應(yīng)的離子方程式是 　　　　　　　 　　　　　　　　。
分層作業(yè)6　電解原理的應(yīng)用
1.D　解析 電解熔融氯化鈉生成氯氣和鈉,方程式為2NaCl2Na+Cl2↑;電解飽和食鹽水生成氫氧化鈉、氫氣和氯氣,方程式為2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑,所以二者都能得到Cl2,故選D。
2.C　解析 Cu、Zn、稀硫酸原電池中,鋅易失電子作負(fù)極、Cu作正極,故A正確;電解精煉粗銅時(shí),粗銅作陽(yáng)極、精銅作陰極,硫酸銅溶液作電解質(zhì)溶液,故B正確;電鍍時(shí),鍍層金屬作陽(yáng)極、鍍件作陰極,硫酸銅溶液作電解質(zhì)溶液,故C錯(cuò)誤;電解氯化銅溶液時(shí),可以用石墨作陽(yáng)極、銅作陰極,石墨連接電池的正極、銅連接電池的負(fù)極,故D正確。
3.C　解析 所述的電解過(guò)程實(shí)際就是電鍍過(guò)程。陽(yáng)極質(zhì)量減少,必須用活性金屬電極作陽(yáng)極;要使Cu2+濃度不變,則陽(yáng)極必須用純銅,所以選C。
4.A　解析 題中電解池的陰極反應(yīng)式為2H2O+2e-H2↑+2OH-,陽(yáng)極反應(yīng)式為2Cl--2e-Cl2↑,A正確;結(jié)合A中分析可知,題給燃料電池為氫氧燃料電池,通入空氣的電極為正極,B錯(cuò)誤;由整個(gè)電路中得失電子守恒可知,電解池中產(chǎn)生2 mol Cl2,理論上轉(zhuǎn)移4 mol電子,則燃料電池中消耗1 mol O2,C錯(cuò)誤;題給燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為2H2-4e-+4OH-4H2O,正極反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O4OH-,所以a、b、c的大小關(guān)系為c>a>b,D錯(cuò)誤。
5.B　解析 K斷開(kāi)時(shí),接通電路后,B上的c點(diǎn)顯紅色說(shuō)明c極為電解池的陰極,電極反應(yīng)式為2H2O+2e-H2↑+2OH-,B正確;c極為陰極,則b為直流電源的負(fù)極,a為正極,A錯(cuò)誤;C為電鍍槽,e為陽(yáng)極,f為陰極,則f電極為鐵,e電極為銅發(fā)生氧化反應(yīng),C、D錯(cuò)誤。
6.C　解析 根據(jù)圖中信息可知,陽(yáng)極Fe2+失電子產(chǎn)生Fe3+,電極反應(yīng)為Fe2+-e-Fe3+,A正確;可用高純鐵電極作陰極,陰極上Fe2+得電子產(chǎn)生鐵單質(zhì)析出在高純鐵電極上,B正確;電解池中陰離子S定向移動(dòng)到陽(yáng)極,故S由左向右通過(guò)陰離子交換膜,C錯(cuò)誤;電解法制備高純鐵陽(yáng)極反應(yīng)式為2Fe2+-2e-2Fe3+,陰極反應(yīng)式為Fe2++2e-Fe,總反應(yīng)為3Fe2+Fe+2Fe3+,D正確。
7.A　解析 電解過(guò)程中,陽(yáng)極上I-放電生成I,陰極上H2O電離出的H+放電生成H2,因此陽(yáng)極應(yīng)為惰性電極,A正確,B錯(cuò)誤;電解后得到KIO3產(chǎn)品的步驟:蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾,C錯(cuò)誤;陽(yáng)極反應(yīng)為I--6e-+3H2OI+6H+,1 mol I-生成1 mol I轉(zhuǎn)移6 mol電子,則每轉(zhuǎn)移0.6 mol電子,理論上可得到0.1 mol無(wú)水KIO3晶體,D錯(cuò)誤。
8.A　解析 由金屬活動(dòng)性順序Zn>Ga>Fe可知,陽(yáng)極上Zn、Ga失電子生成Zn2+、Ga進(jìn)入電解質(zhì)溶液,陽(yáng)極主要電極反應(yīng)式:Ga+4OH--3e-Ga+2H2O,陽(yáng)極附近溶液的pH減小,A錯(cuò)誤;鐵、銅不參與電極反應(yīng),沉入電解槽底部形成陽(yáng)極泥,B正確;在陰極上Ga發(fā)生還原反應(yīng)生成Ga,除此之外,電解質(zhì)溶液中的水也可能在陰極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成H2,C正確;根據(jù)金屬活動(dòng)性順序,陽(yáng)極有鋅失電子變成Zn2+進(jìn)入溶液,因此電路中轉(zhuǎn)移3 mol電子時(shí),溶解的Ga的物質(zhì)的量小于1 mol,粗鎵溶解進(jìn)入電解質(zhì)溶液的n(Ga)小于1 mol,D正確。
9.A　解析 此裝置為電解池,由a極生成O2可知a為陽(yáng)極,b為陰極。a極上反應(yīng)為4H2O-8e-2O2↑+8H+,H+通過(guò)質(zhì)子交換膜進(jìn)入陰極區(qū),b極總反應(yīng)為CO2+8e-+8H+CH4+2H2O,A正確,B錯(cuò)誤。電解過(guò)程中電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,C錯(cuò)誤。電解時(shí),陽(yáng)極區(qū)的水被消耗,所以Na2SO4溶液的物質(zhì)的量濃度增大,D錯(cuò)誤。
10.CD　解析 由題給示意圖可知,該裝置為電解池,甲烷在陽(yáng)極A上發(fā)生氧化反應(yīng)生成C2H6、C2H4和H2O,則X電極為電源的正極,A錯(cuò)誤;CO2在陰極B上發(fā)生還原反應(yīng)生成CO,電極反應(yīng)式為CO2+2e-CO+O2-,固體電解質(zhì)中轉(zhuǎn)移1 mol O2-時(shí),消耗1 mol CO2,電路中轉(zhuǎn)移2 mol電子,B錯(cuò)誤;電極A為陽(yáng)極,甲烷生成C2H4的電極反應(yīng)式為2CH4-4e-+2O2-C2H4+2H2O,C正確;設(shè)生成乙烯和乙烷的物質(zhì)的量均為1 mol,由碳元素守恒可知,消耗甲烷的物質(zhì)的量為4 mol,由得失電子守恒可知,消耗二氧化碳的物質(zhì)的量為=3 mol,則相同條件下,消耗CH4和CO2的體積比為4∶3,D正確。
11.BC　解析 電解時(shí)Mn失去電子變?yōu)镸n,左側(cè)惰性電極為電解池的陽(yáng)極,陰極是水電離出的H+得到電子生成H2,左邊的K+通過(guò)離子交換膜進(jìn)入右邊,因此離子交換膜應(yīng)采用陽(yáng)離子交換膜,A正確;電解過(guò)程中陰極是水電離出的H+得到電子生成H2,OH-濃度增大,因此陰極附近溶液pH逐漸增大,B錯(cuò)誤;根據(jù)陽(yáng)極和陰極電極反應(yīng)式得到電解總反應(yīng):2Mn+2H2O2Mn+2OH-+H2↑,故C錯(cuò)誤;該方法優(yōu)點(diǎn)為產(chǎn)率高,產(chǎn)品易分離,缺點(diǎn)為耗能高,D正確。
12.BC　解析 放電時(shí)裝置為原電池。
信息(放電) 結(jié)論
A極室(質(zhì)子交換膜): V+2H++e-VO2++H2O A為正極 充電:VO2++H2O-e-V+2H+
B極室:V2+-e-V3+ B為負(fù)極 充電:V3++e-V2+
由以上分析可得,放電時(shí),導(dǎo)線中電子從B到A,電流由A電極經(jīng)負(fù)載、B電極、電解液回到A電極,A正確,D正確;充電時(shí)B極為陰極,連接電源的負(fù)極,B錯(cuò)誤;充電時(shí),A電極反應(yīng)式為VO2++H2O-e-V+2H+,C錯(cuò)誤。
13.AB　解析 工作原理為電解反應(yīng)。
信息 結(jié)論
電解反應(yīng): Fe+2H2O+2OH-Fe+3H2↑ 陽(yáng)極(Fe): Fe-6e-+8OH-Fe+4H2O 離子交換膜為陰離子交換膜
陰極(Ni): 6H2O+6e-6OH-+3H2↑
由以上分析知,A、B正確,C錯(cuò)誤;當(dāng)電路中通過(guò)1 mol電子時(shí),陰極區(qū)有0.5 mol H2生成,由于不知道溫度和壓強(qiáng),無(wú)法計(jì)算H2的體積,D錯(cuò)誤。
14.答案 (1)①2O2--4e-O2↑
②高溫條件下,石墨電極被陽(yáng)極上產(chǎn)生的氧氣氧化
(2)①NaOH　Na2CO3　NaOH和H2
②陽(yáng)　Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O
解析 (1)①由電解裝置可知,陽(yáng)極上氧離子失去電子,電極反應(yīng):2O2--4e-O2↑。
②陽(yáng)極上產(chǎn)生O2,石墨電極被陽(yáng)極上產(chǎn)生的O2氧化,故電解過(guò)程中作陽(yáng)極的石墨易消耗。
(2)①食鹽溶液中混有Mg2+和Ca2+,可以利用NaOH除去Mg2+,利用Na2CO3除去Ca2+;電解時(shí),陰極反應(yīng)為2H2O+2e-2OH-+H2↑,陰極反應(yīng)的主要產(chǎn)物是NaOH和H2。
②電解時(shí)應(yīng)采用陽(yáng)離子交換膜,防止發(fā)生反應(yīng):Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O。
15.答案 (1)負(fù)極　逐漸變淺　正
(2)1∶2∶2∶2
(3)鍍件　AgNO3　5.4 g　變小
(4)Fe+Cu2+Cu+Fe2+
解析 (1)將直流電源接通后,F電極附近呈紅色,說(shuō)明F電極是陰極,E電極是陽(yáng)極,則A為電源正極,B為電源負(fù)極。甲裝置中因Cu2+放電使溶液顏色變淺。丁裝置中Y電極附近顏色變深,說(shuō)明Fe(OH)3膠體粒子向陰極移動(dòng),即Fe(OH)3膠體粒子帶正電荷。
(2)C、D、E、F的電極產(chǎn)物分別為O2、Cu、Cl2、H2,由于電路中通過(guò)的電量相等,因此其物質(zhì)的量之比為1∶2∶2∶2。
(3)乙裝置溶液中c(OH-)=0.1 mol·L-1,則生成的n(NaOH)=0.1 mol·L-1×0.5 L=0.05 mol,電路中通過(guò)的電子的物質(zhì)的量為0.05 mol,所以丙裝置中鍍件上析出銀的質(zhì)量為0.05 mol×108 g·mol-1=5.4 g。
(4)當(dāng)活潑金屬作陽(yáng)極時(shí),金屬先于溶液中的陰離子放電而溶解,故甲裝置中發(fā)生的總反應(yīng)的離子方程式為Fe+Cu2+Fe2++Cu。
21世紀(jì)教育網(wǎng) www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁(yè) （共 2 頁(yè)）
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