人教版高中化学选择性必修第一册第4章化学反应与电能第2节第2课时电解原理的应用作业含解析

1、第2课时 电解原理的应用A级基础达标练一、选择题1下列描述中，不符合生产实际的是(A)A电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极B电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极C电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极D在镀件上电镀锌，用锌作阳极解析：铁作阳极时，铁原子放电生成亚铁离子，开始阴极还能析出少量铝，后来变成电镀铁了，A项不符合生产实际。2臭氧有很多实用特性，其强氧化性常用于消毒杀菌和防腐保鲜。目前制取臭氧的方法很多，其中高压放电法和电解纯水法原理如图所示。下列说法中错误的是(B)A两种方法都是将电能转化为化学能B高压放电法和电解纯水法相比，会产生污染性的NOx气体C电解纯水时，阳极发生的电极反应为3H

2、2O6e=O36HD电解纯水时，H由电极b流向电极a解析：两者都消耗电能，都将电能转化成化学能，A项正确；高压放电时，反应物只有O2，无法生成NOx，B项错误；电解纯水时，阳极上反应为3H2O6e=O36H，C项正确；电解纯水时，阳极(b极)上生成O3，在溶液中得到H，H由b电极向a电极移动，D项正确。3如图为电解饱和食盐水装置，下列有关说法不正确的是(B)A左侧电极上发生氧化反应B右侧生成的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝C电解一段时间后，B口排出NaOH溶液D电解饱和食盐水的离子方程式：2Cl2H2O2OHH2Cl2解析：电解池阳极A发生：2Cl2e=Cl2，为氧化反应，A项正确；右侧阴极

3、B发生：2H2O2e=H22OH，不是Cl2，B项错误；阴极B处产物为H2和NaOH，C项正确；电解饱和食盐水的总反应为2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2，离子方程式为2Cl2H2O2OHH2Cl2，D项正确。4常温下，NCl3是一种黄色黏稠状液体，是制备新型水消毒剂ClO2的原料，可以采用如图所示装置制备NCl3。下列说法正确的是(C)A每生成1 mol NCl3，理论上有4 mol H经质子交换膜由右侧向左侧迁移B可用湿润的淀粉KI试纸检验气体MC石墨极的电极反应式为NH3Cl6e=NCl34HD电解过程中，质子交换膜右侧溶液的pH会减小解析：由图知，石墨电极上反应为NH3Cl6e=N

4、Cl34H，每生产1 mol NCl3，理论上有6 mol H由右侧向左侧迁移，A项错误；Pt是阴极，阴极上反应为2H2e=H2，不可用湿淀粉KI试纸检验H2，B项错误；C项正确，电解过程中，每生产1 mol NaCl3，同时生成4 mol H，理论上有6 mol H由右侧向左侧迁移，右侧c(H)减小，pH增大，D项错误。二、非选择题5某同学设计一个燃料电池(如下图所示)，目的是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。(1)通入氢气的电极为_负极_(填“正极”或“负极”)，该电极反应式为_H22e2OH=2H2O_。(2)石墨电极为_阳极_(填“阳极”或“阴极”)，乙中

5、总反应化学方程式为_2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2_；如果把铁电极和石墨电极交换，乙溶液左侧出现的现象是_溶液中有气泡逸出；起初产生白色沉淀，然后白色沉淀迅速转化为灰绿色，最后转化为红褐色_。(3)如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将_减小_(填“增大”“减小”或“不变”)。(4)若甲中消耗0.01 mol O2，丙中精铜增重_1.28 g_。解析：从图中可以看出，甲池为原电池(作电源)，乙池为电解池，丙池为铜的电解精炼。甲池中，通氢气的电极为负极，通氧气的电极为正极；乙池中，Fe电极为阴极，C电极为阳极；丙池中，精铜为阴极，粗铜为阳极。(1)通入氢气的电

6、极为负极，负极的电极反应式为H22e2OH=2H2O。(2)石墨电极为阳极，乙中总反应化学方程式2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2；如果把铁电极和石墨电极交换，乙溶液右侧发生的反应为Fe2e=Fe2，通过阳离子交换膜进入乙池的左侧，在乙池的左侧，发生的反应为2H2O2e=2OHH2，Fe22OH=Fe(OH)2，4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3，所以乙池左侧出现的现象是溶液中有气泡逸出；起初产生白色沉淀，然后白色沉淀迅速转化为灰绿色，最后转化为红褐色。(3)如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中发生的反应为阳极：Zn2e=Zn2，Cu2e=Cu2；阴极：Cu22e=Cu，因为线

7、路中通过电子的物质的量相等，所以随着电解反应的进行，溶液中c(Cu2)不断减小。(4)可通过电子守恒建立以下关系式：O24e2Cu，m(Cu)0.02 mol64 gmol11.28 g。6知识的梳理和感悟是有效学习的方法之一。某学习小组将有关“电解饱和食盐水”的相关内容进行梳理，形成如下问题(显示的电极均为石墨)。(1)图1中，电解一段时间后，气球b中的气体是_H2_(填化学式)。(2)利用图2制作一种环保型消毒液发生器，电解可制备“84”消毒液的有效成分NaClO，则c为电源的_负_极；该发生器中反应的总离子方程式为_ClH2OClOH2_。(3)二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体，是国

8、际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。如图是目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺。阳极产生ClO2的电极反应式：_Cl5e2H2O=ClO24H_。当阴极产生标准状况下112 mL气体时，通过阳离子交换膜离子的物质的量为_0.01 mol _。解析：(1)图1中，根据电子流向知，左边电极是电解池阳极、右边电极是电解池阴极，阴极上氢离子放电生成氢气，所以b气球中的气体是氢气。(2)利用图2制作一种环保型消毒液发生器，阳极上氯离子放电生成氯气、阴极上氢离子放电生成氢气同时阴极有NaOH生成，氯气和氢氧化钠反应生成NaClO，次氯酸钠具有漂白性，为了使反应更充分，则下边电极生成氯气、上边

9、电极附近有NaOH生成，上边电极生成氢气，为阴极，则c为负极、d为正极；其电池反应式为ClH2OClOH2。(3)由题意可知，氯离子放电生成ClO2，由元素守恒可知，有水参加反应，同时生成氢离子，电极反应式为Cl5e2H2O=ClO24H，在阴极发生2H2O2e=H22OH。2H2O2e=H22OH生成氢气物质的量为112103L22.4 Lmol10.005 mol，通过阳离子交换膜的离子为1价的离子，故通过阳离子交换膜的离子物质的量为0.01 mol。B级能力提升练一、不定项选择题(每小题有1个或2个选项符合题意)1在含镍酸性废水中用电解法可以实现铁上镀镍并得到氯化钠，其装置如图所示，下列

10、叙述错误的是(AB)A待镀铁棒为阳极B选用镍棒替换碳棒，镀镍效果更好C通电后中间隔室的NaCl溶液浓度增大D阳极的电极反应式为4OH4e=O22H2O解析：电解装置可实现铁棒镀镍，待镀铁棒作阴极，A项错误；碳棒做阳极为惰性电极，镍棒做阳极为活泼电极，参与电极反应，生成镍离子与OH反应生成沉淀影响离子交换膜中离子通过，镀镍效果减弱，B项错误；溶液中Cl向左移，Na向右移，中间隔室中NaCl浓度增大，C项正确；阳极发生氧化反应，溶液为NaOH溶液，OH放电，阳极反应为4OH4e=O22H2O，D项正确。2水产养殖户常用电解法净化鱼池中的水，其工作原理如图所示。下列说法中正确的是(D)AX极是电源的

11、负极，发生氧化反应B工作过程中阴极区溶液的pH逐渐减小C当电路中转移10 mol e时，极上产生22.4 L N2D极上的电极反应式：C6H12O624e6H2O=6CO224H解析：电极是阳极，X是电源正极，A项错误；电极为阴极，电极反应式为2NO10e12H=N26H2O，消耗H，pH变大，B项错误；由阴极反应式可知，转移10 mol电子，产生1 mol N2，温度、压强不知，气体体积不确定，C项错误；极(阳极)上电极反应为：C6H12O624e6H2O=6CO224H，D项正确。3现有阳离子交换膜、阴离子交换膜、石墨电极和如图所示的电解槽。利用氯碱工业中的离子交换膜技术原理，可电解Na2

12、SO4溶液生产NaOH溶液和H2SO4溶液。下列说法中不正确的是(D)A阳极反应式为4OH4e=2H2OO2B从A口出来的是硫酸溶液Cb是阳离子交换膜，允许Na通过DNa2SO4溶液从E口加入解析：A项，阳极上OH放电，阳极反应式为4OH4e=2H2OO2，正确；B项，阳极OH放电，放氧生酸，故从A口出来的是H2SO4溶液，正确；C项，在阴极室一侧放置阳离子交换膜，只允许通过阳离子，则b是阳离子交换膜，允许Na通过，正确；D项，NaOH在阴极附近生成，则Na2SO4溶液从F口加入，错误。4二甲醚(CH3OCH3)燃料电池的工作原理如图，有关叙述正确的是(AC)A该装置不能实现化学能100%转化

13、为电能B电子移动方向为a极b极质子交换膜a极Ca电极的电极反应式为CH3OCH33H2O12e=2CO212HD当b电极消耗22.4 L O2时，质子交换膜有4 mol H通过解析：A项，化学能转化为热能和电能，不可能100%转化为电能，正确；B项，电子不能经过电解质溶液，所以电子由a极流出经导线流入b极，错误；C项，a为负极，发生氧化反应，电极反应式为CH3OCH312e3H2O=2CO212H，正确；D项，状况不知，无法由体积求物质的量，所以通过H的物质的量不知，错误。5电解法处理CO2和SO2混合污染气的原理如图所示，电解质为熔融碳酸盐和硫酸盐，通电一段时间后，Ni电极表面形成掺杂硫的碳

14、积层。下列说法错误的是(AC)ANi电极表面发生了氧化反应B阳极的电极反应为2O24e=O2C电解质中发生的离子反应有2SO24O2=2SOD该过程实现了电解质中碳酸盐和硫酸盐的自补充循环解析：由图可知，Ni电极表面发生了SO转化为S，CO转化为C的反应，为还原反应；SnO2电极上发生了2O24e=O2，为氧化反应，所以Ni电极为阴极，SnO2电极为阳极，据此分析解答。A由图示原理可知，Ni电极表面发生了还原反应，故A错误；B阳极发生失电子的氧化反应，电极反应为2O24e=O2，故B正确；C电解质中发生的离子反应有2SO2O22O2=2SO和CO2O2=CO，故C错误；D该过程中在SO和CO被

15、还原的同时又不断生成SO和CO，所以实现了电解质中碳酸盐和硫酸盐的自补充循环，故D正确。二、非选择题6氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气和烧碱等化工产品。如图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。完成下列填空：(1)电解饱和食盐水的离子方程式为_2Cl2H2O2OHH2Cl2_。(2)氢氧化钠溶液从图_d_(填“a”“b”“c”或“d”)位置流出。(3)有一种节能的氯碱工业新工艺，将电解池与燃料电池相组合，相关流程如图所示(电极未标出)。通入氢气的电极的反应式为_H22OH2e=2H2O_，燃料电池中阳离子的移动方向_从左向右_(填“从左向右”或“从右向左”)。电解池中产生2 mol Cl2，理论上燃料电池中消耗O2的物质的量为_1 mol _。a、b、c的大小关系为_cab_。解析：(1)电解饱和食盐水，溶液中的氯离子在阳极失电子生成氯气，氢离子在阴极得到电子生成氢气，阴极附近氢氧根离子浓度增大生成氢氧化钠，反应的离子方程式：2Cl2H2O2OHH2Cl2；(2)电解槽中阴极是氢离子放电生成氢气，氢氧根离子浓度增大，生成氢氧化钠溶液，NaOH溶液的出口为d；(3)根据燃料