专题4-2-1-电解原理(备作业)(解析版)

第四章化学反应与电能第二节电解池第1课时电解原理单选题1．（2020·武功县普集高级中学高二月考）用如图所示装置用石墨电极电解氯化铜溶液，Y电极上产生能使湿润的淀粉KI试纸变蓝的黄绿色气体。下列判断正确的是()A．a为电源正极B．X电极质量增加C．Y电极若换成Cu，电极反应质量不变D．X电极表面发生氧化反应【答案】B【分析】Y电极上产生能使湿润的淀粉KI试纸变蓝的黄绿色气体，即产生氯气，则Y为阳极，与Y相连的b为电源正极，X为阴极，与X相连的a为电源负极。【详解】A．根据分析可知a为电源负极，故A错误；B．X为阴极，铜离子在阴极被还原生成铜单质，所以X电极质量增加，故B正确；C．Y为阳极，若换成Cu，则Cu被氧化生成铜离子，电极质量减小，故C错误；D．X为阴极，电极表面得电子发生还原反应，故D错误；综上所述答案为B。2．（2020·泉州第十六中学高二期中）在电解水制取H2和O2时，为了增强导电性，常常要加入一些电解质，下列电解质中不适宜加入的是()A．KI B．NaNO3 C．H2SO4 D．Ba(OH)2【答案】A【详解】A．加入KI时，碘离子还原性大于氢氧根离子，阳极为I−放电，阴极H+放电，不是电解水，故A选；B．加入NaNO3，在阴极上析出氢气，阳极上析出氧气，增强了导电性，可以加入，故B不选；C．加入H2SO4时，在阴极上析出氢气，阳极上析出氧气，增强了导电性，可以加入，故C不选；D．加入Ba(OH)2时，在阴极上析出氢气，阳极上析出氧气，增强了导电性，可以加入，故D不选；答案选A。3．（2020·武功县普集高级中学高二月考）利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。下列说法正确的是()A．铁片上镀铜时，Y是纯铜B．制取金属钠时，Y电极反应为Na++e-=NaC．电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2+浓度不变D．电解饱和食盐水时，X极的电极反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑【答案】B【分析】X与直流电源的正极相连为电解池的阳极，Y为电解池的阴极。【详解】A．铁片上镀铜时，铜单质要在铁片表面生成，铜离子发生还原反应，所以铁片为阴极，纯铜为阳极，即X时纯铜，故A错误；B．制取金属钠时要电解熔融的氯化钠，钠离子在阴极即Y电极上被还原，电极反应式为Na++e-=Na，故B正确；C．电解精炼铜时，铜离子在阴极放电生成铜单质，但阳极放电的物质不只有铜单质，还有粗铜中比铜活泼的金属单质，所以溶液中铜离子的浓度会减小，故C错误；D．电解饱和食盐水时，X极即阳极上氯离子放电被氧化生成氯气，故D错误；综上所述答案为B。4．（2020·浙江高二期中）若在铁片上镀锌，以下叙述错误的是()A．把铁片与电源的正极相连B．电解质必须用含有锌离子的可溶性盐C．锌极发生氧化反应D．铁极的电极反应式为Zn2++2e-=Zn【答案】A【分析】在铁片上镀锌，则Zn作阳极，失去电子发生氧化反应，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，Fe作阴极，Zn2+得到电子发生还原反应，电极反应式为：Zn2++2e-=Zn，据此解答。【详解】A．根据上述分析，Zn作阳极，与电源正极相连，Fe作阴极，与电源负极相连，A错误；B．电解质必须用含有锌离子的可溶性盐，保证Zn2+在阴极得到电子生成Zn，B正确；C．Zn作阳极，失去电子发生氧化反应，C正确；D．Fe作阴极，Zn2+得到电子发生还原反应，电极反应式为：Zn2++2e-=Zn，D正确；答案选A。5．（2020·浙江高二月考）电催化NRR合成氨的示意图如图所示。中间隔膜允许H+通过。下列说法正确的是()A．X极为阳极B．Y极电极反应：4OH--8e-=4H++2O2C．膜为阴离子交换膜，并可以阻止氨被氧化D．催化剂表面生成*N2Hy中间体的反应：*N2+y(H++e-)=*N2Hy(*N2表示活化氮气)【答案】D【分析】X极N2得电子，发生还原反应生成NH3，说明X为阴极；而Y极表面H2O失电子发生氧化反应生成O2，说明Y极为阳极。【详解】A．X极上N2得电子，发生还原反应生成NH3，则X为阴极，故A错误；B．Y为阳极，表面有O2生成，则发生的电极反应为4OH--4e-=2H2O+O2↑或2H2O-4e-=4H++O2↑，故B错误；C．隔膜允许H+通过，则为阳离子交换膜，可阻止氨被氧化，故C错误；D．在催化剂表面*N2与H+得电子发生还原反应生成中间体*N2Hy的反应为*N2+y(H++e-)=*N2Hy，故D正确；故答案为D。6．（2020·上海闵行区·高三一模）用石墨作电极电解饱和食盐水可制取NaClO消毒液，简易装置如图所示。下列说法正确的是（）A．a为电源的负极B．用铁制容器盛放食盐水C．电解过程中，c(Na+)保持不变D．电解结束后，用pH试纸测定溶液的pH【答案】A【详解】A．电解饱和食盐水，阳极上发生氯离子失去电子生成氯气的反应，阴极上发生水得电子生成氢气和氢氧根离子的反应，为使氯气和氢氧根离子反应生成次氯酸根与氯离子，必须使氯气在装置下部产生，故下面为阳极，b电源为正极，a为电源负极，故A正确；B．铁在中性食盐水中易发生吸氧腐蚀，铁失去电子变成亚铁离子，故不能用铁制容器盛放食盐水，故B错误；C．电解过程中，阴极水作为反应物被消耗，溶液体积减小，钠离子物质的量不变，所以c(Na+)减小，故C错误；D．由于次氯酸钠具有漂白性，会漂白pH试纸，所以不能用pH试纸测定溶液的pH，故D错误；故答案为A。7．下列反应对应的离子方程式书写正确的是()A．向硫酸亚铁溶液中加入过氧化钠固体：2Na2O2+2Fe2++2H2O=4Na++2Fe(OH)2↓+O2↑B．向次氯酸钙溶液中通入少量SO2：Ca2++2ClO-+SO2+H2O=CaSO3↓+2HClOC．将1molCl2通入含1molFeI2的溶液中：2Fe2++2I-+2Cl2=2Fe3++4Cl-+I2D．电解饱和食盐水：2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-【答案】D【详解】A．硫酸亚铁溶液中加入过氧化钠，生成氢氧化铁和氧气，离子方程式为：，故A错误；B．向次氯酸钙溶液中通入少量SO2，次氯酸根离子具有氧化性，二氧化硫有还原性，发生氧化还原反应，正确的离子方程式是，故B错误；C．碘离子的还原性大于亚铁离子，氯气先与碘离子反应，1mol氯气消耗2mol碘离子，正确的离子方程式是2I-+Cl2=2Cl-+I2，故C错误；D．电解饱和食盐水：2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-，符合电解原理、电荷守恒、原子守恒，故D正确；故选：D。8．已知是阿伏伽德罗常数的值，下列说法正确的是(

)A．，1mol完全反应转移的电子数为20NAB．常温常压下，1.8g甲基(—CD3)中含有的中子数目为NAC．100g质量分数为46%的乙醇水溶液中，O—H键数目为NAD．用电解粗铜的方法精炼铜，当电路中通过的电子数为NA时，阳极应有32gCu转化为Cu2+【答案】A【详解】A．，反应过程中锰化合价从+7降低到+2价，则按得失电子数守恒可知，1mol完全反应转移的电子数为20NA，A正确；B．常温常压下，1.8g甲基(—CD3)的物质的量为0.1mol，含有的中子数目为0.9NA，B不正确；C．100g质量分数为46%的乙醇水溶液中，乙醇分子内O—H键数目为NA，但水中还有O—H键，故溶液中O—H键数目大于NA，C不正确；D．用电解粗铜的方法精炼铜，当电路中通过的电子数为NA时，阳极有比铜活泼的锌、铁等被氧化，故发生转化的Cu小于32g，D不正确；答案选A。9．（2020·沈丘县长安高级中学高二期中）用如图所示实验装置进行相应实验，不能达到实验目的的是A．图1所示装置用于实验室制备SO2 B．图2所示装置用于盛装KMnO4溶液C．图3所示装置用于在锌制品表面镀铁 D．图4所示装置用于除去HBr中的Br2【答案】C【详解】A．实验室用浓硫酸和亚硫酸钠反应制备SO2，图1所示装置符合要求，故A正确；B．图2所示装置为酸式滴定管，酸式滴定管可用于盛装酸性或氧化性溶液，KMnO4溶液具有氧化性，因此可以用于盛装KMnO4溶液，故B正确；C．在锌制品表面镀铁，则铁作阳极，锌作阴极，电镀液应为含有镀层金属的可溶性盐溶液，则应使用硫酸亚铁溶液，故C错误；D．图4所示装置除去的Br2不易溶于水，易溶于CCl4，HBr不易溶于CCl4，易溶于水，则图4所示装置可以用于除去HBr中的Br2，故D正确；答案选C。10．图a、b、c分别为氯化钠在不同状态下的导电实验的微观示意图(X、Y均表示石墨电极且与直流电源连接方式相同，表示水分子)，下列说法正确的是A．X电极与电源负极相连B．图b、c中Y电极上会生成不同产物C．NaCl是电解质，三种状态下都能导电D．图b说明通电后发生了：NaCl→Na++Cl—【答案】B【详解】A．氯离子半径大于钠离子，则图中代表的离子是Cl-，b图中阴离子向X极移动，失电子生成氯气，则X为阳极，接电源正极，A错误；B．Y是阴极，图b中是Na+得电子生成Na单质，图c中是水电离的H+得电子生成H2，产物不同，B正确；C．NaCl在晶体状态没有自由移动的电子不导电，即图a不导电，C错误；D．熔融状态下，NaCl通电生成Na和Cl2，氯化钠生成钠离子和氯离子的过程为电离，不需要通电也能电离，D错误；答案选B。二、填空题11．（2020·岳麓区·湖南师大附中高二期中）电化学原理在探究物质性质和实际生产中应用广泛，据此回答下列问题。(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。由装置甲知铬的金属活动性比铜__(填“强”或“弱”)；由装置乙知常温下铬在浓硝酸中出现__现象。(2)工业上使用如图装置，以石墨作电极电解Na2CrO4溶液，使Na2CrO4转化为Na2Cr2O7，其转化原理为__。(3)CrO3和K2Cr2O7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和铁氧磁体法。①电解法：将含Cr2O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，使阳极产物和Cr2O发生反应，则阳极的电极反应式为__。阴极上Cr2O、H+、Fe3+都可能放电。若Cr2O放电，则阴极的电极反应式为__；若H+放电，则阴极区形成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀。②铁氧磁体法：在含Cr(Ⅵ)的废水中加入绿矾，在pH＜4时发生反应使Cr(Ⅵ)转化为Cr(Ⅲ)，调节溶液pH为6~8，使溶液中的Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)、Cr(Ⅲ)析出组成相当于Fe(Ⅱ)[Fe(Ⅲ)x•Cr(Ⅲ)2-x]O4(铁氧磁体)的沉淀，则铁氧磁体中x=___。(4)电解法还可用于处理酸性硝酸盐污水，设计如图电解池。若电解过程中转移了0.1mol电子，则质子交换膜两侧电解液的质量变化差(△m左−△m右)为___g。【答案】强钝化阳极发生反应2H2O−4e－=O2↑+4H+，使c(H+)增大，从而导致CrO+2H+Cr2O+H2O反应发生Fe−2e－=Fe2+Cr2O+6e－+14H+=2Cr3++7H2O1.50.72【详解】(1)稀硫酸是非氧化性酸，在甲装置中，观察到装置甲铜电极上产生大量的无色气体，说明Cu为正极，Cr为负极；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，说明铜作负极，铬电极是硝酸根得到电子变为二氧化氮，主要是常温下铬在浓硝酸中出现钝化现象，由装置甲知铬的金属活动性比铜强；故答案为：强；钝化。(2)工业上以石墨作电极电解Na2CrO4溶液，阳极发生反应2H2O−4e－＝O2↑+4H+，使c(H+)增大，在酸性较强作用下使Na2CrO4转化为Na2Cr2O7，其转化原理为CrO+2H+Cr2O+H2O；故答案为：阳极发生反应2H2O−4e－＝O2↑+4H+，使c(H+)增大，从而导致CrO+2H+Cr2O+H2O反应发生。(3)①电解法：用铁作阳极，在酸性环境中，加入适量的NaCl进行电解，使阳极产物Fe2+和Cr2O发生反应氧化还原反应，则阳极的电极反应式为Fe−2e－＝Fe2+。阴极上Cr2O、H+、Fe3+都可能放电。若Cr2O放电，则化合价降低变为+3价Cr，则阴极的电极反应式为Cr2O+6e－+14H+＝2Cr3++7H2O；故答案为：Fe−2e－＝Fe2+；Cr2O+6e－+14H+＝2Cr3++7H2O。②铁氧磁体法：根据Cr(Ⅵ)和Fe(Ⅱ)反应生成Fe(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)，利用化合价升降守恒，则得到Fe(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)的比例为3:1，调节溶液pH为6~8，使溶液中的Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)、Cr(Ⅲ)析出组成相当于Fe(Ⅱ)[Fe(Ⅲ)x∙Cr(Ⅲ)2-x]O4(铁氧磁体)的沉淀，根据化合价和Fe(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)的比例为3:1，则铁氧磁体中x=1.5；故答案为：1.5。(4)电解法还可用于处理酸性硝酸盐污水，设计如图电解池。若电解过程中转移了0.1mol电子，左侧电极反应为2H2O–4e－＝O2↑+4H＋，电解过程中转移了0.1mol电子，则有0.1molH＋移动到右侧，有0.025molO2逸出，右边电极反应为2+10e－+12H＋＝N2↑+6H2O，即右侧逸出0.01molN2，有0.1molH＋从左侧移到右侧，因此左侧质量改变量为△m左＝0.025mol×32g∙mol−1+0.1mol×1g∙mol−1＝0.9g，右侧质量改变量为△m右＝0.01mol×28g∙mol−1–0.1mol×1g∙mol−1＝0.18g，则质子交换膜两侧电解液的质量变化差(△m左−△m右)为0.9g–0.18g＝0.72g；故答案为：0.72。12．（2020·麻城市第二中学高二期中）如图，p、q为直流电源两极，A由＋2价金属单质X制成，B、C、D为铂电极，接通电源，金属X沉积于B极，同时C、D产生气泡。试回答：(1)p为_____极，A极发生了________反应。(2)C为____极，试管里收集到的气体是____