化学鲁科版 (2019)第1章化学反应与能量转化第3节电能转化为化学能——电解测试题

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这是一份化学鲁科版 (2019)第1章化学反应与能量转化第3节电能转化为化学能——电解测试题，共9页。

1．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＋A．阳极发生还原反应，其电极反应：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只有Cu和Pt
2．下列有关铜片镀银的说法不正确的是( )
A．阳极的电极反应为Ag－e－===Ag＋
B．铜片应与电源正极相连
C．电解液为AgNO3溶液
D．镀银过程中电能转化为化学能
3．下列关于电解精炼铜与电镀的说法正确的是( )
A．电解精炼铜时，将电能转化为化学能，电路中每通过2mle－，阳极就会溶解64g铜
B．电解精炼铜时，阳极为粗铜，阴极为精铜，电解过程中电解质溶液中Cu2＋的浓度不变
C．在铁制器皿上镀铝，熔融氧化铝作电解质，铁制器皿作阴极，铝棒作阳极
D．电镀过程中电镀液必须不断更换
4．下列有关物质的工业制备方法中，错误的是 ( )
A．制备硅：用焦炭还原二氧化硅得到粗硅，再精制得到高纯硅
B．制备钠：以海水为原料制得NaCl，再电解NaCl溶液得到钠
C．制备铁：以焦炭和铁矿石为原料，用CO还原铁矿石得到铁
D．制备镁：以海水为原料，经一系列过程制得氯化镁，电解熔融氯化镁得到镁
5．下列叙述不正确的是( )
①工业上用电解氯化钠溶液的方法制取钠
②可以用钠加入氯化镁的饱和溶液中制取金属镁
③用于电解冶炼铝的原料是氯化铝
④炭在高温下能还原氧化镁制取镁
A．①②③④B．①②③
C．①③D．①
6．电解合成1，2二氯乙烷的实验装置如图所示。下列说法中不正确的是 ( )
A．该装置工作时，阳极的电极反应是CuCl(s)＋Cl－－e－===CuCl2
B．液相反应为CH2===CH2＋2CuCl2===ClCH2CH2Cl＋2CuCl(s)
C．X、Y依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜
D．该装置总反应为CH2===CH2＋2NaCl＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(通电))ClCH2CH2Cl＋2NaOH＋H2↑
7．氯碱工业的一种节能新工艺是将电解池与燃料电池相组合，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．电解池的阴极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
B．通入空气的电极为负极
C．电解池中产生2mlCl2时，理论上燃料电池中消耗0.5mlO2
D．a、b、c的大小关系为a>b＝c
8．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GaO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) 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：Zn>Ga>Fe)。下列说法中不正确的是 ( )
A．阳极主要电极反应：Ga＋4OH－－3e－===GaO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) ＋2H2O
B.电解过程中，阳极减少的质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Fe
[能力提升练]
9．普通电解精炼铜的方法所制备的铜中仍含杂质，利用如图中的双膜(阴离子交换膜和过滤膜)电解装置可制备高纯度的Cu。下列有关叙述正确的是( )
A．电极a为粗铜
B．甲膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区
C．乙膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区
D．当电路中通过1ml电子时，可生成32g精铜
10．图甲是一种利用微生物将废水中的尿素[C(NH2)2]转化为环境友好物质的原电池装置示意图，利用该电池在图乙装置中的铁上镀铜。下列说法正确的是 ( )
A．图乙中Fe电极应与图甲中的Y相连接
B．图甲中H＋透过质子交换膜由右向左移动
C．图甲中M电极反应为CO(NH2)2＋5H2O－14e－===CO2↑＋2NO2↑＋14H＋
D．当图甲中M电极消耗0.5ml尿素时，图乙中铁电极增重96g
11．在乏燃料(又称辐照核燃料)后处理流程中，四价铀作为铀钚分离的还原剂已广泛使用。在UO2(NO3)2－2HNO3－N2H4·HNO3体系下采用电解法制备四价铀，电解总反应为2UO eq \\al(\s\up1(2＋),\s\d1(2)) ＋N2H eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(5)) ＋3H＋eq \(=====,\s\up7(通电))2U4＋＋N2↑＋4H2O，电解装置如图所示。下列说法正确的是 ( )
A．若转移4mle－，将有4mlH＋透过质子交换膜
B．b极的电极反应为UO eq \\al(\s\up1(2＋),\s\d1(2)) ＋2H2O＋2e－===U4＋＋4OH－
C．电解液中NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 的移动方向：a→质子交换膜→b
D.当产生11.2mLN2时，同时生成U4＋的质量为0.238g
12．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。下列说法中不正确的是( )
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＋H2O
C．乙中的H2SO4可以增强溶液的导电性
D．若CxHy为C2H4，则生成1mlC2H4的同时生成3mlO2
13．采用双极膜电渗析一步法由盐制酸碱的技术进入了工业化阶段，某科研小组研究采用BMED膜堆(如图所示)，模拟以精制浓海水为原料直接制备酸和碱。BMED膜堆包括阳离子交换膜、阴离子交换膜和双极膜(A、D)。已知：在直流电源的作用下，双极膜内中间界面层发生水的解离生成H＋和OH－。下列说法不正确的是( )
A．电极b连接电源的负极
B．Ⅱ室口排出的是淡水
C．电解质选用Na2SO4，可避免有害气体的产生
D．C为阴离子交换膜
14．如图所示，某同学设计一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。根据要求回答下列问题：
(1)通入氢气的电极为________(填“正极”或“负极”)，正极的电极反应为________________________________________________________________________。
(2)石墨电极(C)为________(填“阳极”或“阴极”)，铁电极的电极反应为________________________________________________________________________。
(3)反应一段时间后，乙装置中生成氢氧化钠主要在________(填“铁极”或“石墨极”)区。
(4)如果粗铜中含有锌、银、金等杂质，丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将________。(填“增大”“减小”或“不变”)。
(5)若在标准状况下，有2.24L氧气参加反应，则乙装置中(NaCl足量)C电极上生成的气体的分子数为________NA；丙装置中阴极析出铜的质量为________。
15．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．Na
c．Cud．Al
(2)如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，在空气中变为红棕色，则生成气体的电极反应式为________________________________________________________________________。
16．电化学方法是化工生产及生活中常用的一种方法。回答下列问题：
(1)二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺如图所示。
①图中用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2。产生ClO2的电极应连接电源的________(填“正极”或“负极”)，对应的电极反应为________________________________________________________________________。
②a极区pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。
③图中应使用________(填“阴”或“阳”)离子交换膜。
(2)电解K2MnO4溶液制备KMnO4。工业上，通常以软锰矿(主要成分是MnO2)与KOH的混合物在铁坩埚(熔融池)中混合均匀，小火加热至熔融，即可得到绿色的K2MnO4，化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
用镍片作阳极(镍不参与反应)，铁板为阴极，电解K2MnO4溶液可制备KMnO4。上述过程用流程图表示如下：
则D的化学式为________；阳极的电极反应为________________。
课时作业6 电解原理的应用
1．解析：阳极发生氧化反应，电极反应为Ni－2e－===Ni2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Zn－2e－===Zn2＋，故A错误；电解过程中阳极上Fe、Zn、Ni放电，阴极上析出的是镍，根据得失电子守恒，可知阳极质量的减少与阴极质量的增加不相等，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，铜和铂不放电，沉降电解池底部形成阳极泥，所以电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt，故D正确。
答案：D
2．解析：铜片镀银时，Ag作阳极、Cu作阴极，电解液为AgNO3溶液，阳极的电极反应式为Ag－e－===Ag＋，故A、C正确；Cu作阴极，与电源的负极相接，故B不正确；铜片镀银是利用电解原理，镀银过程中电能转化为化学能，故D正确。
答案：B
3．解析：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2mle－，阳极溶解的铜的质量小于64g，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，电解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。
答案：C
4．解析：海水蒸发制得粗盐，经提纯后再电解熔融氯化钠可以得到金属钠，电解氯化钠溶液得到的产物是氢氧化钠、氯气和氢气，得不到金属钠。故B错误。
答案：B
5．解析：①活泼金属通常采用电解其熔融盐或氧化物的方法冶炼，钠是活泼金属，工业上采用电解熔融氯化钠的方法制取，错误；②将钠加入氯化镁的饱和溶液中，钠先和水反应生成氢氧化钠和氢气，氢氧化钠再和氯化镁发生复分解反应生成氢氧化镁和氯化钠，得不到镁，工业上采用电解熔融氯化镁的方法冶炼镁，错误；③铝是活泼金属，工业上采用电解氧化铝的方法冶炼铝，错误；④镁是活泼金属，通常用电解熔融氯化镁的方法冶炼镁，错误；故选A。
答案：A
6．解析：在该电解池装置中，阳极的电极反应为CuCl(s)＋Cl－－e－===CuCl2，故A正确；根据装置图可知，液相反应中发生的反应为C2H4＋2CuCl2===ClCH2CH2Cl＋2CuCl(s)，故B正确；离子交换膜Y为阳离子交换膜，离子交换膜X为阴离子交换膜，故C错误；该装置总反应为CH2===CH2＋2H2O＋2NaCleq \(=====,\s\up7(通电))H2↑＋2NaOH＋ClCH2CH2Cl，故D正确。
答案：C
7．解析：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，通入氢气的电极为负极，通入空气的电极为正极，故B错误；根据得失电子守恒得2Cl2～O2，则电解池中产生2mlCl2，理论上燃料电池中消耗1mlO2，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%答案：A
8．解析：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GaO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) 进入电解质溶液，主要电极反应为Ga＋4OH－－3e－===GaO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) ＋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GaO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) ，阴极上只有GaO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) 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。
答案：B
9．解析：电极a为阴极，粗铜作阳极，故A错误；甲膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区，故B错误；乙膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区，故C错误；阴极电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，当电路中通过1ml电子，生成铜的物质的量为0.5ml，质量为0.5ml×64g·ml－1＝32g，故D正确。
答案：D
10．解析：由甲图可知，M电极上有机物失电子，作负极，N电极上氧气得电子，作正极，图乙中在铁上镀铜，所以铁为阴极，应与负极相连，铜为阳极，应与正极相连，所以Fe电极应与X相连，故A错误；由甲图可知，氢离子向正极移动，即H＋透过质子交换膜由左向右移动，故B错误；CO(NH2)2在负极M上失电子发生氧化反应，生成氮气、二氧化碳和水，电极反应为CO(NH2)2＋H2O－6e－===CO2↑＋N2↑＋6H＋，故C错误；根据C项分析可知，当M极消耗0.5mlCO(NH2)2时，转移电子的物质的量为0.5ml×6＝3ml，铁电极上电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，所以铁电极增重eq \f(3ml,2)×64g·ml－1＝96g，故D正确。
答案：D
11．解析：由装置图可知，电极a为阴极，发生电极反应为2UO eq \\al(\s\up1(2＋),\s\d1(2)) ＋4e－＋8H＋===2U4＋＋4H2O，电极b为阳极，发生电极反应为N2H eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(5)) －4e－===N2↑＋5H＋，结合电荷守恒可知，转移4mle－，溶液中消耗4ml氢离子，则有4mlH＋透过质子交换膜，故A正确；电极b为阳极，失去电子，发生氧化反应，电极反应为N2H eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(5)) －4e－===N2↑＋5H＋，故B错误；质子交换膜只允许H＋通过，NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 无法通过质子交换膜，故C错误；未指明气体所处状况，不能计算，故D错误。
答案：A
12．解析：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＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(通电))3O2＋C2H4，所以生成1mlC2H4的同时生成3mlO2，D正确。
答案：B
13．解析：由题图可知电极b是阴极，应连接电源的负极，故A正确；钠离子移向Ⅲ室，氯离子移向Ⅰ室，Ⅱ室口排出的是淡水，故B正确；加入Na2SO4，可增强溶液的导电性，Ⅱ室中的氯离子移向Ⅰ室，A处生成的H＋进入Ⅰ室，在Ⅰ室得到HCl，可避免有害气体的产生，故C正确；钠离子通过C移向Ⅲ室，C为阳离子交换膜，故D错误。
答案：D
14．解析：(1)氢氧燃料电池中，负极上氢气失去电子发生氧化反应，正极上氧气得到电子发生还原反应，电极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。(2)铁电极连接原电池负极，作电解池阴极，碳作阳极，电解氯化钠饱和溶液时，阴极上氢离子放电，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑。(3)乙装置中铁是阴极，碳是阳极，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电，导致阴极附近氢氧根离子浓度增大，所以乙装置中生成氢氧化钠主要在铁极区。(4)粗铜中含有锌、银、金等杂质，阳极上锌比铜优先放电，阴极上一直是铜离子放电，反应一段时间后，硫酸铜溶液的浓度减小。(5)若在标准状况下，有2.24L氧气参加反应，乙装置中碳电极上氯离子放电生成氯气，根据得失电子守恒可得，乙装置中碳电极上生成氯气的分子数为eq \f(\f(2.24,22.4)×4,2)×NA＝0.2NA；丙装置中阴极上铜离子得电子生成铜单质，析出铜的质量＝eq \f(\f(2.24L,22.4L·ml－1)×4,2)×64g·ml－1＝12.8g。
答案：(1)负极 O2＋4e－＋2H2O===4OH－
(2)阳极 2H＋＋2e－===H2↑
(3)铁极 (4)减小 (5)0.2 12.8g
15．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＋的盐溶液作电解质溶液。题图中b极与电源的负极相连，则b极为阴极，NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 在阴极放电生成NO，电极反应式为NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ＋4H＋＋3e－===NO↑＋2H2O。
答案：(1)ac
(2)a NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ＋4H＋＋3e－===NO↑＋2H2O
16．解析：(1)①图中用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2。Cl－失去电子，发生氧化反应产生ClO2，所以产生ClO2的电极为阳极，应连接电源的正极，电极反应为Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋。②b极为阳极，a极为阴极，在阴极区水电离产生的H＋得到电子发生还原反应产生H2，H＋不断放电，a电极区c(H＋)减小，c(OH－)增大，因此溶液pH增大。③根据图示可知，离子通过离子交换膜由阳极区进入阴极区。由于阳极b电极上Cl－不断放电，使阳离子浓度增大，为维持平衡，溶液中的阳离子通过离子交换膜进入阴极区，故图中使用的离子交换膜是阳离子交换膜。(2)根据题意可知，MnO2、KOH和O2在加热条件下发生氧化还原反应产生K2MnO4，反应的化学方程式为2MnO2＋4KOH＋O2eq \(=====,\s\up7(△))2K2MnO4＋2H2O；电解K2MnO4溶液，MnO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 在阳极室发生氧化反应，电极反应为MnO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) －e－===MnO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) ，阴极上的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，离子交换膜为阳离子交换膜，阳极室的K＋通过阳离子交换膜进入阴极室，所以D是KOH。
答案：(1)①正极 Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋ ②增大 ③阳
(2)2MnO2＋4KOH＋O2eq \(=====,\s\up7(△))2K2MnO4＋2H2O KOH MnO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) －e－===MnO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4))