高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 电解池随堂练习题

电解原理的应用

1.在冶金工业中，钠、镁、铝等金属常用电解法得到，其原因是(   )

A.都属于轻金属  B.都属于活泼金属

C.成本低廉  D.这些金属的化合物熔点较低

2.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，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

D.当电镀一段时间后，将电源反接，铜牌可恢复如初

3.中学阶段介绍的电解原理的应用主要有三种：一是氯碱工业、二是电解精炼铜、三是电冶金。下列关于这三个工业生产的描述中正确的是(   )

A.电解精炼铜时，负极反应为

B.氯碱工业和电解精炼铜中，阳极都是氯离子放电放出氯气

C.在氯碱工业中，电解池中的阴极产生的是，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

4.利用如图所示装置，当X、Y选用不同材料时，可将电解原理广泛应用于工业生产。下列说法中正确的是(   )

A.氯碱工业中，X、Y均为石墨，X附近能得到氢氧化钠溶液

B.铜的精炼中，X是纯铜，Y是粗铜，Z是

C.电镀工业中，X是待镀金属，Y是镀层金属

D.外加电流法中，Y是待保护金属

5.传统的石棉隔膜法电解饱和食盐水因电耗高、污染严重，已逐步被综合能耗低、污染小的新型离子交换膜所取代，如用阳离子交换膜法电解食盐水制浓烧碱溶液的流程如图所示。下列有关说法不正确的是(   )

A.A极为阳极，发生氧化反应生成的气体X为

B.溶液中通过阳离子交换膜从A极区流向B极区

C.使用阳离子交换膜可避免和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量

D.常温常压下，每生成22.4 L气体Y，理论上能产生2 mol NaOH

6.用消除酸性废水中的是一种常用的电化学方法。其反应原理如图所示，下列说法不正确的是(   )

A.在该反应中作催化剂

B.Pd上发生的电极反应为

C.总反应为

D.Fe（Ⅱ）与Fe（Ⅲ）之间的相互转化起到了传递电子的作用

7.（双选）用铁和石墨作电极电解酸性废水，可将废水中的以（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，则仍可将废水中的除去

B.X电极为石墨，该电极上发生氧化反应

C.电解过程中Y电极周围溶液的pH变大

D.电解时废水中会发生反应：

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肺炎的蔓延，确保安全复工复产，需要在电梯间、办公场所等地方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。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

D.该装置是将电能转化为化学能的装置

9.高铁酸钠（）是一种新型绿色水处理剂。工业上可用电解浓NaOH溶液制备，其工作原理如图所示，两端隔室中离子不能进入中间隔室。下列说法错误的是(   )

A.阳极反应为

B.甲溶液可循环利用

C.离子交换膜a是阴离子交换膜

D.当电路中通过2 mol电子的电量时，会有1 mol生成

10.是大气污染物，利用电化学法处理的装置如图所示（已知电极M、N均为石墨烯电极，阳膜只允许通过）。下列说法错误的是(   )

A.N极的电极反应为         B.电极M的电势比电极N的低

C.一段时间后右室稀硫酸的浓度变大          D.反应过程中，氢离子从左向右移动

11.现需设计一套实验装置来电解饱和食盐水，并测量电解产生的氢气的体积（常温下约6 mL）和检验氯气的氧化性（不应将多余的氯气排入空气中）。

（1）试从上图中选用几种必要的仪器，连成一整套装置，各种仪器接口的连接顺序（填编号）是A接______________，B接_____________。

（2）铁棒接直流电源的_____________极；碳棒上发生的电极反应为__________________。

（3）能说明氯气具有氧化性的实验现象是__________________。

（4）假定装入的饱和食盐水为50 mL（电解前后溶液体积变化可忽略），当测得的氢气为5.6 mL（已折算成标准状况）时，常温下溶液的pH为________________。

（5）工业上采用离子交换膜法电解饱和食盐水，如下图所示，图中的离子交换膜是__________（填“阳离子”或“阴离子”）交换膜，溶液B是__________________。

12.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）。

（2）用惰性电极电解硫酸钢溶液时，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。

①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。

②某化学镀铜的反应速率随镀液pH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                    。

13.铬是常见的过渡金属之一，研究铬的性质具有重要意义。

（1）在如图装置中，观察到装置甲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_____________。

（2）工业上使用下图装置，采用石墨作电极电解溶液，使转化为，其转化原理为_____________________。

（3）和均易溶于水，它们是工业废水造成铬污染的主要原因。要将Cr（Ⅵ）转化为Cr（Ⅲ）常见的处理方法是电解法。

将含的废水通入电解槽内，用铁作阳极，在酸性环境中，加入适量的NaCl进行电解，使阳极生成的和发生反应，其离子方程式为________________。阴极上、、都可能放电。若放电，则阴极的电极反应式为_______________；若放电，则阴极区形成和沉淀，已知常温下， ，则常温下阴极区溶液pH的范围为_______________。

答案以及解析

1.答案：B

解析：金属冶炼方法选择的主要依据是金属的活泼性强弱，不活泼的金属可以用热分解法制备，如加热氧化汞得到汞；比较活泼的金属用热还原法制备，如用焦炭炼铁；活泼的金属的离子很难被其他还原剂还原，通常用电解法制备。由于钠、镁、铝是活泼金属，所以用电解法得到。

2.答案：C

解析：铜牌上镀银，银片为阳极，向阴极移动，阴极反应为。由于实验中镀层不可能非常均匀致密，所以将电源反接，阳极上Cu、Ag均会溶解，铜牌不可能恢复如初。

3.答案：D

解析：电解精炼铜时，两极分别是阴极和阳极，阴极反应为，A项错误；在氯碱工业中，阳极是放电生成氯气，电解精炼铜时，阳极主要是铜失电子，生成，B项错误；水中存在，在氯碱工业中，电解池的阴极是氢离子放电生成氢气，水的电离平衡向右移动，生成NaOH，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。

4.答案：D

解析：氯碱工业上，用惰性电极电解饱和氯化钠溶液，阴极附近得到氢氧化钠溶液，即Y附近能得到氢氧化钠溶液，A错误；铜的精炼中，粗铜作阳极，纯铜作阴极，硫酸铜溶液作电解质溶液，B错误；电镀工业中，Y是待镀金属，X是镀层金属，C错误；外加电流法中，阴极是待保护金属，即Y是待保护金属，D正确。

5.答案：D

解析：选项A，根据题图可知，A为阳极，氯离子在阳极发生氧化反应生成，故X为，A正确；选项B，电解池中阳离子从阳极区向阴极区流动，故从A极区流向B极区，B正确；选项C，使用阳离子交换膜，生成的氯气在阳极，生成的氢氧化钠在阴极，可避免和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量，C正确；选项D，气体Y为，电解总方程式为:，标准状况下每生成22.4L(1 mol)，理论上能产生2 mol NaOH，D错误。

6.答案：C

解析：在过程I中为反应物，在过程Ⅱ中为生成物，所以是整个反应的催化剂，A正确；Pd电极上氢气失电子生成，电极反应为，B正确；电解质溶液呈酸性，则不能生成，负极上生成氢离子，正极上和氢离子反应生成氮气和水，总反应为，C错误；+3价Fe转化为+2价Fe得到电子、+2价Fe转化为+3价Fe失去电子，所以Fe（Ⅱ）与Fe（Ⅲ）之间的相互转化起到了传递电子的作用，D正确。

7.答案：CD

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，铁就不能失电子变为离子，也就不能生成，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，氢离子浓度减小，溶液的pH变大，C项正确；铁在阳极失电子变为，通入的氧气把氧化为，与反应生成，D项正确。

8.答案：C

解析：由题图可知①处的物质为电解池阳极产生的氯气，②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离子通过，不能让阴离子通过，能防止氯气与氢氧化钠反应，且在阴极区得到浓度较高的氢氧化钠溶液，B正确；电解饱和食盐水的离子方程电解式为，C错误；该装置是将电能转化为化学能的装置，D正确。

9.答案：C

解析：A项，阳极发生氧化反应，电极反应为，正确；B项，阴极发生还原反应，水电离出的氢离子放电生成氢气，甲溶液为浓的氢氧化钠溶液，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，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，当电路中通过2 mol电子的电量时，会有1 mol 生成，正确。

10.答案：C

解析：N为正极，发生还原反应，电极反应为，A正确；M为负极，N为正极，则电极M的电势比电极N的低，B正确；N为正极，电极反应为，消耗，生成，则右室稀硫酸的浓度减小，C错误；原电池工作时，阳离子向正极移动，即氢离子从左向右移动，D正确。

11.答案：（1）G→F→I；D→E→C

（2）负；

（3）淀粉–KI溶液变蓝

（4）12

（5）阳离子；NaOH溶液

解析：（1）产生的氢气的体积用排水量气法测量，常温下的体积约6 mL，所以选I不选H，导管是短进长出，所以A接G；用装有淀粉–KI溶液的洗气瓶检验氯气时，导管要长进短出，所以B接D，氯气要进行尾气处理，则E接C。

（2）题中电解饱和食盐水实验中铁棒应为阴极，连接电源负极，碳棒为阳极，连接直流电源的正极，碳棒上发生的电极反应为。

（3）氯气具有氧化性，能氧化碘离子生成碘单质，碘单质遇到淀粉变蓝色，使淀粉–KI溶液变蓝说明氯气具有氧化性。

（4）因电解饱和食盐水的方程式为，当产生的的体积为5.6 mL（折算成标准状况）时，其物质的量为，生成氢氧化钠的物质的量为，所以溶液中NaOH的物质的量浓度为0.01 mol/L，则常温下氢离子的浓度为，溶液的pH=12。

（5）氢气在阴极上生成，则b为阴极，a为阳极，阳离子向阴极移动，则离子交换膜允许阳离子通过，所以题图中的离子交换膜为阳离子交换膜；溶液B是NaOH溶液。

12.答案：（1）负；溶液

（2）；24.9

（3）①还原剂 ②调节溶液的pH在8~9之间

解析：（1）电镀铜时，镀件作阴极，与电源的负极相连，用溶液作电解液。

（2）阳极电极反应式为，阴极电极反应式为、，，说明0.05mol的电解完全后又电解了0.05mol的水，因此，复原需要加入0.05mol的。

（3）①把转化为Cu，需要加入还原剂与之反应。②根据图象，降低溶液的pH在8~9之间，反应速率为0，即反应停止。

13.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，使增大，从而导致反应发生

（3）；

解析：（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。

（3）酸性环境中阳极生成的和发生反应，其离子方程式为。阴极上若放电，则阴极的电极反应式为；阴极上若放电，则阴极区形成和沉淀，根据题意，若生成则，则阴极区溶液pH的范围为8<pH<10。