高中化学苏教版 (2019)选择性必修1第二单元 化学能与电能的转化优秀随堂练习题

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一、氯碱工业
1．概念
用电解 的方法来制取 ，并以它们为原料生产一系列化工产品的工业，称为氯碱工业。
2．原理
(1)阳极反应： ( 反应)；
(2)阴极反应： ( 反应)；
总反应式： 。
二、铜的电解精炼
1．阳极材料： 。
阳极反应： 、 、 ，比Cu不活泼的金、银形成 。
2．阴极材料： 。
阴极反应： 。
3．电解质溶液： 溶液，经过精炼，溶液中Cu2＋浓度会 。
三、电镀与电冶金
1．铁钉镀锌
电镀操作：用烧杯作电镀槽，加入电镀液，用锌片作 ，铁钉作 ，接通6 V的直流电源，电镀20～25 min。
实验现象：阳极(锌片)质量 ，电极反应式为 ，阴极质量 ，电极反应式为 。
2．电镀银装置
原理：金属材料电镀时，通常以 制品为阴极，以 金属为阳极，用含有 的溶液作电解质溶液。在直流电的作用下，镀层金属在待镀金属制品表面形成均匀、光亮而致密的镀层。
3．电冶金：对于比较活泼的金属，常用电解其熔融盐的方法制取，如工业上钠、镁的制取是通过电解熔融的 、 ，而铝的制取是通过电解熔融的 。
四、电镀与铜的电解精炼的比较
五、电化学综合计算的三种常用方法
(1)根据总反应式计算。
先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。
(2)根据电子守恒计算。
①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。
②用于混合溶液中电解的分阶段计算。
(3)根据关系式计算。
根据得失电子守恒定律建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。
如以通过4 ml e－为桥梁可构建如下关系式：
4e－～2Cl2(Br2、I2)～O2阳极产物～2H2～2Cu～4Ag～ eq \f(4,n)M阴极产物
(式中M为金属，n为其离子的化合价数值)
该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。
课后分层练
1．如图是工业电解饱和食盐水的装置示意图，下列有关说法中不正确的是( )
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＋ eq \(=====,\s\up9(通电))Cl2↑＋H2↑
D．该装置将电能转化为化学能
2．在铁制品上镀上一定厚度的锌层，以下电镀方案中正确的是 ( )
A．锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含Fe2＋
B．锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含Zn2＋
C．锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含Fe3＋
D．锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含Zn2＋
3．关于电镀铜和电解精炼铜，下列说法中正确的是( )
A．都用粗铜作阳极、纯铜作阴极
B．电解液的成分都保持不变
C．阳极反应都只有Cu－2e－===Cu2＋
D．阴极反应都只有Cu2＋＋2e－===Cu
4．金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量铁、锌、铜、铂等杂质，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＋A．阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2＋＋2e－===Ni
B．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等
C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2＋和Zn2＋
D．电解后，电解槽底部的阳极泥中有铜和铂，没有锌、铁、镍
5．如图所示的A、B两个电解池中的电极均为铂，在A池中加入0.05 ml·L－1的氯化铜溶液，B池中加入0.1 ml·L－1的硝酸银溶液，进行电解。a、b、c、d四个电极上所析出的物质的物质的量之比是( )
A．2∶2∶4∶1 B．1∶1∶2∶1
C．2∶1∶1∶1 D．2∶1∶2∶1
6．下列叙述中错误的是( )
A．电解池的阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应
B．电镀时，电镀池里的阳极材料发生氧化反应
C．电解池中，电子从电源负极流向电解池阳极
D．电解饱和食盐水时，阴极得到氢氧化钠溶液和氢气
7．下列关于图示四个装置的叙述不正确的是( )
A．装置甲是可以在铁钉上镀铜的装置
B．若装置乙为电解精炼铜装置，则X电极为精铜
C．装置丙的a端产生的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
D．装置丁接通电源后可以观察到白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变红褐色
8．工业上用碱吸-电解法处理硫酸厂烟气中的SO2，先用NaOH溶液吸收SO2，再电解Na2SO3溶液使碱再生，电解原理如图所示：
下列说法正确的是( )
A．电极a上的电极反应式为SOeq \\al(2－,3)－2e－＋H2O===SOeq \\al(2－,4)＋2H＋
B．电极b上的电极反应式为4OH－＋4e－===2H2O＋O2↑
C．半透膜Ⅰ为阳离子交换膜，半透膜Ⅱ为阴离子交换膜
D．若收集到22.4 L气体G，则有1 ml M离子移向左室
9．以足量的K2CrO4为原料，利用电解法制备K2Cr2O7的实验装置如下图，下列说法不正确的是( )
A．K2Cr2O7在阳极室生成
B．在制备过程中，阳极室中的K＋透过交换膜向阴极室移动
C．测定阳极液中K和Cr的含量，若某时刻K与Cr的物质的量之比eq \f(n(K),n(Cr))为eq \f(x,y)，则此时K2CrO4的转化率为eq \f(2y－x,y)×100%
D．已知法拉第常数F＝96 500 C/ml，Q＝It＝n(e－)•F，若维持电流强度为I A，让电解池工作t min，理论上可制备eq \f(It,96 500×2) ml K2Cr2O7
10．如图所示，甲、乙为相互串联的两个电解池。
甲 乙
(1)甲池若为用电解原理精炼铜的装置，则A极为________极，电极材料是________________，电极反应式为________________，电解质溶液可以是______________________________。
(2)乙池中铁极的电极反应为_________________________。
(3)若将乙池中的石墨电极改为银电极，则乙池为______装置，电解一段时间后，溶液的浓度____________________________。
11.电化学在化学工业中有着广泛的应用。
(1)根据图示电化学装置，回答下列问题：
①甲池中通入乙烷(C2H6)一极的电极反应式为 。
②乙池中，若X、Y都是石墨电极，A溶液是Na2SO4溶液，实验开始时，同时在两极附近溶液中各滴入几滴紫色石蕊溶液，X极的电极反应式为 ；一段时间后，在Y极附近观察到的现象是 。
③乙池中，若X、Y都是石墨电极，A溶液是足量AgNO3溶液，体积为0.2 L，则Y极的电极反应式
为 ；电解一段时间后，甲池消耗112 mL(标准状况下)O2，则乙池溶液的c(H＋)为 （忽略溶液体积的变化)。
(2)若要用(1)中装置在铁质钥匙表面镀一层金属铜，用CuSO4溶液作电解液，则乙池中：
①X极的材料是 ，电极反应式为 。
②Y极的材料是 ，电极反应式为 。
1.电解饱和食盐水的工业生产叫氯碱工业。如图所示为离子交换膜电解槽电解饱和食盐水原理示意图，下列有关说法错误的是( )
A．a接电源的负极，b接电源的正极
B．出口A产生的气体能使湿润的淀粉-KI试纸变蓝
C．出口C得到浓NaOH溶液，出口B收集到的气体为H2
D．若无阳离子交换膜，电解时电解槽内可能会产生NaClO
2.在日常生活中，很多物品都离不开电镀，现将一块铜牌镀上一层银，装置如图所示，下列说法正确的是( )
A．银片与电源的正极相连
B．电镀一段时间后，AgNO3溶液的浓度会变小
C．阴极的电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋
D．反应一段时间后，将电源反接，铜牌可以恢复到原来的状态
3.以熔融盐为电解液，以含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，实现Al的再生。该过程中( )
A．阴极发生的反应为Mg－2e－===Mg2＋
B．阴极上Al被氧化
C．在电解槽底部产生含Cu的阳极泥
D．阳极和阴极的质量变化相等
4.在500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中，c(NOeq \\al(－,3))＝6 ml/L，用石墨电极电解一段时间后，两极均收集到22.4 L气体(标准状况)，假定电解后溶液体积仍为500 mL，NOeq \\al(－,3)不参与电极反应，下列说法正确的是( )
A．电解得到的Cu的物质的量为0.5 ml
B．向电解后的溶液中加入98 g的Cu(OH)2可恢复为原溶液
C．原混合溶液中c(K＋)＝6 ml/L
D．电解后溶液中c(H＋)＝2 ml/L
5．有三个烧杯，分别盛有氯化铜、氯化钾和硝酸银三种溶液，均以Pt作电极，将它们串联在一起电解一定时间，测得电极增重总和2.8 g，这时产生的有色气体与无色气体的物质的量之比为( )
A．4∶1 B．1∶1
C．4∶3 D．3∶4
6．氢氧化锂是合成其他锂产品的基本原料，也可以直接用于其他工业领域。用如图所示的双膜电解装置可制备氢氧化锂。下列有关叙述正确的是( )
A．甲膜为阴离子交换膜，乙膜为阳离子交换膜
B．通电后Li＋向阳极移动
C．阴极的电极反应为H2O＋2e－===H2↑＋O2－
D．当电路中通过1 ml电子时，可生成49 g H2SO4
7．重铬酸钾是化学实验室中的一种重要分析试剂。工业上以铬酸钾(K2CrO4)(黄色)为原料，采用电化学法制备重铬酸钾(K2Cr2O7)(橙色)，制备装置如图所示。下列说法错误的是( )
A．阳极室中溶液的颜色逐渐由黄色变为橙色
B．电解过程中阳极附近溶液的c(H＋)增大
C．K2CrO4在阳极区被氧化成K2Cr2O7
D．阴极每生成1 ml气体，有2 ml阳离子从阳极室移向阴极室
8．氯碱工业是高耗能产业，按下图将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能30%以上，且相关物料的传输与转化关系如图所示(电极未标出)，下列说法正确的是( )
A．图中装置Ⅰ属于原电池
B．X是氢气
C．Y在装置Ⅱ中发生的电极反应为H2－2e－＋2OH－===2H2O
D．图中氢氧化钠质量分数大小关系为a%>b%
9．有人设想利用电化学原理制备少量硫酸和绿色硝化剂N2O5，所用装置如图所示，下列说法正确的是( )
A．图中的甲池为电解池，乙池为原电池
B．N2O5在c极上产生，c极的电极反应为N2O4－2e－＋H2O===N2O5＋2H＋
C．a极发生的电极反应为SO2－2e－＋2H2O===H2SO4＋2H＋
D．每转移2 ml电子，生成2 ml N2O5和1 ml H2SO4
10．某科研实验小组用EIS膜池构型的电渗析装置电解磷酸钠和硫酸制备磷酸二氢钠，装置如图所示，下列有关说法错误的是( )
A．电极电势：aB．离子交换膜为阳离子交换膜
C．阴极的电极反应式为2H＋ ＋2e－ ===H2↑
D．电渗析过程中阳极液的c(H＋)不断增大
11．电解装置如图所示，B装置中是1 L 2 ml·L－1的AgNO3溶液，A装置中是1 L 2 ml·L－1的Na2SO4溶液，通电后，湿润的淀粉­KI试纸的X端变蓝色，电解一段时间后试回答：
(1)Ag是电解池的________极，写出此电极的电极方程式：____________________________。
(2)A中发生反应的化学方程式为_____________________________。
(3)B中观察到的现象是_____________________________________。
(4)室温下，若电解一段时间后测得电路中通过的电子的物质的量为0.2 ml，电解过程中，B中析出物质是________克，A中阳极收集到的气体体积为________(标准状况)。
12.如图所示，若电解5 min时铜电极质量增加2.16 g，试回答(硝酸银足量)：
(1)电源电极X的名称为 。
(2)通电5 min时，B中共收集到224 mL气体(标况)，溶液体积为200 mL，则通电前硫酸铜溶液的物质的量浓度为 。
(3)若A中KCl溶液的体积也是200 mL(KCl足量，不考虑氯气的溶解)，电解后溶液的c(OH－)＝ 。
电镀
铜的电解精炼
定义
应用电解原理在某些金属或非金属材料表面镀上一层其他金属或合金
利用电解原理提纯铜
装置
举例
形成
条件
①镀层金属作阳极接直流电源正极，镀件作阴极接直流电源负极
②电镀液必须是含有镀层金属离子的盐溶液
③形成闭合回路
①粗铜作阳极，纯铜作阴极
②含Cu2＋的盐溶液作电解质溶液
③直流电源
④形成闭合回路
电极
反应
(以铁上镀锌为例)阳极：
阴极：
阳极： (主要)
阴极： (纯铜)
电解(镀)液浓度


联系
电镀池和电解精炼池是特定条件下的电解池