人教版高中化学选择性必修1第4章分层作业27电解原理的应用习题含答案

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第四章分层作业27　电解原理的应用A级 必备知识基础练1.如图是工业电解饱和食盐水的装置示意图,下列有关说法不正确的是(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　A.装置中出口①处的物质是氯气,出口②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+Cl2↑+H2↑D.该装置是将电能转化为化学能2.用石墨棒作阳极、铁棒作阴极电解熔融的氯化钠,下列说法正确的是(　　)A.石墨棒周围有大量的Na+B.铁棒质量增加C.电子通过熔融电解质由石墨棒流向铁棒D.阴极发生氧化反应3.某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器,用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液。通电时,为使Cl2被完全吸收,制得有较强杀菌能力的消毒液,设计了如图的装置,则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是(　　)A.a为正极,b为负极;消毒液主要成分为NaClO和NaClB.a为负极,b为正极;消毒液主要成分为NaClO和NaClC.a为阳极,b为阴极;消毒液主要成分为HClO和NaClD.a为阴极,b为阳极;消毒液主要成分为HClO和NaCl4.一种采用H2O和N2(g)为原料制备NH3(g)的装置示意图如图。下列有关说法不正确的是(　　)A.电极b为阴极,发生还原反应B.电极a发生的反应为2O2--4e-=== O2↑C.电解过程中,O2-向电极a移动D.金属Ag可作为a电极的材料5.利用如图所示装置可以在铜牌表面电镀一层银。下列有关说法正确的是(　　)A.通电后,Ag+向阳极移动B.银片与电源负极相连C.该电解池的阴极反应可表示为Ag++e-=== AgD.当电镀一段时间后,将电源反接,铜牌一定能恢复如初6.利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯,下列叙述正确的是(　　)A.电解时以纯铜作阳极B.电解时阴极发生氧化反应C.粗铜连接电源负极,其电极反应是Cu-2e-=== Cu2+D.电解后,电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥7.化学研究人员开发出一种生产石灰乳的绿色工艺,其装置如图所示。装置工作时,下列说法错误的是(　　)A.该装置中电能转变为化学能B.X膜为阴离子交换膜C.阴极区溶液的pH不断变大D.a极上的电极反应为2H2O-4e-=== 4H++O2↑ B级 关键能力提升练8.在水中加入等物质的量的Ag+、Pb2+、Na+、S、N、Cl-,将该溶液放在用惰性电极材料作电极的电解槽中,通电片刻,则氧化产物与还原产物的质量比为(　　)A.35.5∶108 B.16∶207C.8∶1 D.108∶35.59.观察下列几个装置示意图,有关叙述正确的是(　　)A.装置①中阴极上析出红色固体B.装置②的待镀铁制品应与电源正极相连C.装置③闭合电键后,外电路电子由b极流向a极D.装置④的离子交换膜允许阳离子、阴离子、水分子自由通过10.在如图串联装置中,通电片刻后发现乙装置左侧Pt电极表面出现红色固体,则下列说法不正确的是(　　)A.丙中Ag电极连接的是电源的正极B.向乙中加入适量的Cu(OH)2固体,一定能使溶液恢复到电解前的状态C.电解过程中丙中c(Ag+)无变化D.标准状况下当甲中产生4.48 L气体时,丙中Cu电极质量可能增加21.6 g11.用如图所示装置(熔融CaF2-CaO作电解质)获得金属钙,并用钙还原TiO2制备金属钛。下列说法正确的是(　　)A.电解过程中,Ca2+向阳极移动B.阳极的电极反应为C+2O2--4e-=== CO2↑C.在制备金属钛前后,整套装置中CaO的总量减小D.若用铅酸蓄电池作该装置的供电电源,“+”接线柱连接的是Pb电极C级 学科素养拔高练12.如图装置所示,C、D、E、F、X、Y都是惰性电极,甲、乙装置中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前、后溶液体积不变),A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后,F电极附近呈红色。请回答:(1)B极是电源的　　　　,一段时间后,甲装置中溶液颜色　　　　　　,丁装置中X电极附近的颜色逐渐变浅,Y电极附近的颜色逐渐变深,这表明　　　　　　　　　　　　　　　　　　,在电场作用下向Y电极移动。 (2)若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时,对应单质的物质的量之比为　                              。 (3)现用丙装置给铜件镀银,则H应该是　　　　(填“镀层金属”或“镀件”),电镀液是　　　　　溶液。常温下,当乙装置中溶液的pH是13时(此时乙溶液体积为500 mL),丙装置中镀件上析出银的质量为　　　　,甲装置中溶液的pH　　　　　　　(填“变大”“变小”或“不变”)。 (4)若将C电极换为铁,其他装置都不变,则甲装置中发生的总反应的离子方程式是                                             　。 
分层作业27　电解原理的应用1.C　解析 由题图看出①处为电解池的阳极产生氯气,②处为电解池的阴极产生氢气,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,能防止氯气与碱反应,且在阴极区得到浓度较高的烧碱溶液,B正确;电解饱和食盐水的离子方程式应为2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-,C错误;电解装置是将电能转化为化学能的装置,D正确。2.B　解析 阴离子移向阳极(石墨棒),发生氧化反应2Cl--2e-===Cl2↑,阳离子移向阴极,发生还原反应2Na++2e-===2Na,A、D项错误,B项正确;电子不能通过熔融电解质,熔融电解质是由于其内部自由移动的离子定向移动而导电的,C项错误。3.B　解析 制取消毒液的有关反应有2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O,因阳极生成Cl2,阴极生成NaOH,为使二者充分反应,Cl2应在下端产生,从而推知电源b为正极,a为负极,消毒液的主要成分是NaClO和NaCl。4.D　解析 a电极上O2-失去电子生成O2,电极反应为2O2--4e-===O2↑,a电极为阳极,故B正确;b电极为阴极,b电极上N2和H2O反应生成NH3,电极反应为N2+3H2O+6e-===2NH3+3O2-,N2得到电子被还原,故A正确;固体氧化物电解质中的O2-移向a电极,故C正确;a为阳极,电解池中若用Ag作阳极,则电极自身失去电子,故不能用金属Ag作为a电极的材料,故D错误。5.C　解析 铜牌上镀银,银片为阳极,Ag+向阴极移动,阴极反应为Ag++e-===Ag。将电源反接,开始时铜牌表面的Ag溶解,当反应一段时间,内部的Cu暴露出来后,则阳极上Cu溶解,因此铜牌不可能恢复如初。6.D　解析 电解精炼铜时,粗铜应作阳极,纯铜作阴极,故A错误;阳极与电池的正极相连,发生氧化反应,阴极与电池的负极相连,发生还原反应,故B错误;粗铜连接电源的正极,发生氧化反应,故C错误;金属的活动性顺序为Zn>Fe>Cu>Ag>Pt,因此Ag、Pt不会放电,以单质形式在阳极附近沉积下来,故D正确。7.B　解析 该装置是电解池,将电能转变为化学能,A项正确;根据图中信息,a极为阳极,电极反应为2H2O-4e-===4H++O2↑,产生的H+可溶解碳酸钙,生成的Ca2+向中间移动,则X膜为阳离子交换膜,B项错误,D项正确;b极为阴极,电极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-,阴极区OH-不断向中间移动,水中H+不断被消耗,溶液的pH变大,C项正确。8.C　解析 加入等物质的量的Ag+、Pb2+、Na+、S、N、Cl-,将有氯化银、硫酸铅沉淀生成,此时所得的溶液为硝酸钠溶液。电解该溶液的实质是电解水,阳极发生氧化反应得到氧气,电极反应为2H2O-4e-===O2↑+4H+,阴极发生还原反应得到氢气,电极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-,根据电子守恒得氧化产物(O2)与还原产物(H2)的物质的量之比为1∶2,则质量比为8∶1,C项正确。9.A　解析 装置①中阳极上Cl-放电生成Cl2,阴极Cu2+放电生成Cu,故A正确;装置②是电镀装置,待镀铁制品作阴极,应与电源负极相连,故B错误;装置③闭合电键后,a极是负极,因此外电路电子由a极流向b极,故C错误;装置④的离子交换膜只允许阳离子自由通过,故D错误。10.B　解析 由题干信息可知,通电片刻后即发现乙装置左侧电极表面出现红色固体,即乙池中左侧电极为阴极,电极反应为Cu2++2e-===Cu,乙池中右侧电极为阳极,电极反应为2H2O-4e-===4H++O2↑,甲池中左侧电极为阴极,电极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-,右侧电极为阳极,电极反应为2Cl--2e-===Cl2↑,丙池中左侧Cu电极为阴极,电极反应为Ag++e-Ag,右侧Ag电极为阳极,电极反应为Ag-e-===Ag+,Ag电极连接的是电源的正极,A正确;乙池是用惰性电极电解CuSO4溶液,当CuSO4溶液没有被完全电解时,加入CuO可以使溶液恢复到电解前的状态,B错误;丙池为电镀池,电解过程中丙中AgNO3溶液的浓度保持不变,c(Ag+)无变化,C正确;标准状况下当甲中产生4.48 L气体时,即产生的H2和Cl2的物质的量之和为=0.2 mol,则n(H2)=n(Cl2)=0.1 mol,转移电子的物质的量为0.2 mol,根据电极反应式,丙中Cu电极质量增加0.2 mol×108 g·mol-1=21.6 g,D正确。11.B　解析 根据电解原理,阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动,故A错误;根据装置示意图,阳极上石墨失去电子转化成CO2,电极反应为C+2O2--4e-===CO2↑,故B正确;阴极的电极反应为Ca2++2e-===Ca,然后用Ca还原TiO2,反应的化学方程式为2Ca+TiO2===Ti+2CaO,因此整套装置中CaO的总量不变,故C错误;铅酸蓄电池中Pb作负极,PbO2作正极,因此“+”接线柱连接的是PbO2电极,故D错误。12.答案 (1)负极　逐渐变浅　氢氧化铁胶体粒子带正电荷(2)1∶2∶2∶2(3)镀件　AgNO3(合理即可)　5.4 g　变小(4)Fe+Cu2+Cu+Fe2+解析 (1)将直流电源接通后,F电极附近呈红色,说明F电极是阴极,E电极是阳极,则A为电源正极,B为电源负极。甲装置中因Cu2+放电使溶液颜色变浅。丁装置中Y电极附近颜色变深,说明Fe(OH)3胶体粒子向阴极移动,即Fe(OH)3胶体粒子带正电荷。(2)C、D、E、F的电极产物分别为O2、Cu、Cl2、H2,由于电路中通过的电量相等,因此其物质的量之比为1∶2∶2∶2。(3)乙装置中溶液pH=13,生成的n(NaOH)=0.1 mol·L-1×0.5 L=0.05 mol,电路中通过的电子的物质的量为0.05 mol,所以丙装置中镀件上析出银的质量为0.05 mol×108 g·mol-1=5.4 g。(4)当活泼金属作阳极时,金属先于溶液中的阴离子放电而溶解,故甲装置中发生的总反应的离子方程式为Fe+Cu2+Fe2++Cu。