高中化学 4.3.2 电解原理的应用同步测试 新人教版选修4

第四章第三节第2课时电解原理的应用
一、选择题
1．关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是( )
A．电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠
B．若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈黄色
C．若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈无色
D．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性
2．电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法，如图是电解污水的实验装置示意图，实验用污水中主要含有可被吸附的悬浮物(不导电)。

下列有关推断明显不合理的是( )
A．阴极的电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-
B．通电过程中烧杯内产生可以吸附悬浮物的Fe(OH)3
C．通电过程中会产生气泡，把悬浮物带到水面形成浮渣弃去
D．如果实验用污水导电性不良，可加入少量Na2SO4固体以增强导电性
3．粗铜中除含有铜以外，还含有少量锌、铁、银，在如图所示的装置中，用纯铜和粗铜分别作为两极进行电解，下列有关叙述中，正确的是( )
A．可检测到电解液中有Zn2＋、Fe2＋
B．可检测到电解液中有Fe3＋、Zn2＋、Ag＋
C．电解过程中，溶液中的铜离子浓度保持不变
D．通电一段时间后，取出两极，称得粗铜极减小的质量等于纯铜极增加的质量
4．欲在金属表面镀银，应把镀件挂在电镀池的阴极。

下列各组中，选用的阳极金属和电镀液均正确的是( )
A．Ag和AgCl溶液 B．Ag和AgNO3溶液
C．Pt和Ag2CO3溶液D．Pt和Ag2SO4溶液
5．用惰性电极电解AgNO3溶液，下列说法不正确的是( )
A．电解过程中阴极质量不断增加
B．电解过程中溶液的pH不断降低
C．此时向溶液中加入适量的Ag2O固体可使溶液恢复到电解前的状况
D．电解后两极产生的气体体积比为2∶1
6．用石墨作电极电解CuCl2和KCl的混合溶液，电解初期阴极和阳极分别析出的物质是( ) A．H2、Cl2 B．Cu、Cl2
C．H2、O2 D．Cu、O2
7．取一张用饱和的NaCl溶液浸湿的pH试纸，两根铅笔芯作电极，接通直流电源，一段时间后，发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圆为白色，外圆呈浅红色。

下列说法错误的是( )
A．b电极是阴极
B．a电极与电源的正极相连
C．电解过程中水是氧化剂
D．b电极附近溶液的pH变小
8．某工厂以碳棒为阳极材料电解熔于熔融冰晶石(NaAlF6)中的Al2O3，每产生1 mol Al，同时消耗1 mol 阳极材料碳，则阳极收集得到的气体为( )
A．CO与CO2物质的量之比为1∶2
B．CO与CO2物质的量之比为1∶1
C．CO2与O2物质的量之比为2∶1
D．F2与O2物质的量之比为1∶1
9．下面有关电化学的图示，完全正确的是( )
10．用惰性电极电解CuSO4溶液，若阳极上产生气体的物质的量为0.010 0 mol，则阴极上析出Cu的质量为( )
A．0.64 g B．1.28 g
C．2.56 g D．5.12 g
11．用石墨作电极电解+n价金属的硝酸盐溶液，当阴极上析出m g金属时，阳极上产生
560 mL(标准状况)气体，此金属的相对原子质量应为( )
A．10mn B．10m C．10n D．40mn
12．臭氧是常见的强氧化剂，广泛用于水处理系统。

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下图所示，下列有关说法不正确的是( )
A．高压放电法，反应的原理为3O22O3
B．高压放电出来的空气中，除含臭氧外还含有氮的氧化物
C．电解时，电极b周围发生的电极反应有3H2O-6e-O3↑+6H+和2H2O-4e-O2↑+4H+ D．电解时，H+由电极a经聚合固体电解质膜流向电极b
二、非选择题
13．如图Ⅰ所示是用石墨和铁作电极电解饱和食盐水的装置，请填空：
(1)X的电极名称是__________极，发生的电极反应式为______________，Y极的电极材料是____________，检验X极产物的方法是________________________________。

(2)某同学在实验时误将两种电极材料接反，导致X极上未收集到预期产物，一段时间后又将两极的连接方式纠正过来，发现X极附近出现了白色沉淀，此沉淀是________(填化学式)，其形成原因是
________________________________________________________ __
_______________________________________________________________________ ，
该沉淀在空气中放置，现象是______________________。

(3)
工业上电解饱和食盐水的方法之一是将两个电极室用离子交换膜隔开(如图Ⅱ所示)，其目的是________________，阳极室(A处)加入____________，阴极室(B处)加入__________，离子交换膜只许__________离子通过。

14．工业上处理含Cr2O72－的酸性工业废水常用以下方法：
①往工业废水里加入适量的NaCl，搅拌均匀；②用Fe为电极进行电解，经过一段时间有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀产生；③过滤回收沉淀，废水达到排放标准。

试回答：
(1)电解时的电极反应：阳极_______________________，阴极______________________；
(2)Cr2O72－转变成Cr3＋的离子反应方程式：__________________________________________；
(3)电解过程中Cr(OH)3、Fe(OH)3沉淀是怎样产生的？
_______________________________________________________ ；(4)能否用Cu电极来代替Fe电极？________(填“能”或“不能”)，理由是
__________________________________________。

15．按照下图接通线路，反应一段时间后，回答下列问题(假设所提供的电能可以保证电解反应的顺利进行)：
(1)U形管内可观察到________，写出有关反应的化学方程式__________________________________________________________。

(2)在小烧杯a、b中分别产生什么现象？
_____________________________________________________ 。

(3)如果小烧杯中有0.508 g碘析出，那么烧杯c中负极的质量减轻________g。

16．蓄电池是一种可以反复充电、放电的装置，有一种蓄电池在充电和放电时发生的反应是NiO2＋Fe＋2H2O Fe(OH)2＋Ni(OH)2，用该蓄电池电解(阴、阳极均为惰性电极)M(NO3)x 溶液时，若此蓄电池工作一段时间后消耗0.36 g水。

(1)电解时，电解池的阳极应连接________(填序号)。

A．NiO2B．Fe
C．Fe(OH)2 D．Ni(OH)2
(2)电解M(NO3)x溶液时某一极质量增加了m g，金属M的相对原子质量的计算式为________(用m、x表示)。

(3)此蓄电池电解含有0.01 mol CuSO4和0.01 mol NaCl的混合溶液100 mL，转移相同量的电子时，阳极产生气体________L(标准状况)，电解后溶液加水稀释至1 L，溶液的pH为________。

17．右图由莫菲滴管改装成的微型电解装置。

放电
充电
(1)若用该装置来电解含3 mol NaCl和1 mol H2SO4的混合溶液，已知a、b两极均为石墨。

当从导管口收集到44.8 L(标准状况下)氢气时，阳极生成的气体及对应的物质的量________。

(2)若b极是铜锌合金，a极是纯铜，电解质溶液中含有足量的Cu2＋，通电一段时间后，若b 极恰好全部溶解，此时a极质量增加7.68 g，溶液质量增加0.03 g，则合金中Cu、Zn的物质的量之比为________。

人教版·选修4 第四章第三节第25课时电解原理的应用
参考答案与解析
一、选择题
1．
【答案】B
【解析】用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，发生的反应是2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，故电解一段时间后电解液呈碱性，A、D项错误；电解时，阳极发生氧化反应：2Cl--2e-Cl2↑，在阳极附近的溶液中滴入KI溶液时，发生反应2I-+Cl22Cl-+I2，故溶液呈黄色，B项正确；阴极发生还原反应：2H++2e-H2↑，因而阴极附近的溶液呈碱性，滴入酚酞溶液变红，C 项错误。

【题型】选择题
【难度】容易
2．
【答案】A
【解析】A项中是阴极H2O电离出的H+得电子，电极反应式为2H2O+2e-2OH-+H2↑。

【题型】选择题
【难度】容易
3．
【答案】A
【解析】粗铜上发生反应：Zn－2e－===Zn2＋，Fe－2e－===Fe2＋，Cu－2e－===Cu2＋；银以单质形式沉积于阳极底部形成阳极泥，纯铜上发生反应：Cu2－＋2e－===Cu，结合电子守恒可知，溶液中的铜离子浓度略有减小，粗铜极减小的质量不等于纯铜极增加的质量。

【题型】选择题
【难度】容易
4．
【答案】B
【解析】电镀槽中，要求镀件作阴极，可用镀层金属作阳极，利用其阳极溶解提供镀层金属，也可用惰性电极材料作阳极，镀层金属则由电镀液提供；电镀液通常采用含有镀层金属离子的盐溶液，由于A、C、D中AgCl、Ag2CO3和Ag2SO4均为沉淀，只有B符合要求。

【题型】选择题
【难度】容易
5．
【答案】D
【解析】解决有关电解问题首先应注意电极材料，在此基础上写出电极反应和总的电解反应式，根据总的电解反应式来分析电解前后的物质变化和溶液浓度变化，分析溶液的pH变化必须注意原溶液的pH情况。

用惰性电极电解AgNO3溶液，总的电极反应式为4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3。

可知：阴极上析出Ag，阳极上放出O2，故A项正确、D项错误；由于生成HNO3溶液，pH应不断降低，B项正确；要使溶液恢复电解前的状况，要看加入的物质在溶液中的反应：2Ag2O＋4HNO3===4AgNO3＋2H2O；得到的物质恰好是反应掉的物质，可以使溶液恢复电解前的状况，C项正确。

【题型】选择题
【难度】容易
6．
【答案】B
【解析】本题考查离子放电顺序，溶液中的离子有Cu2＋、K＋、H＋及Cl－、OH－五种离子，得电子能力Cu2＋>H＋>K＋，失电子能力：Cl－>OH－，所以电解初期：阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑，故选B。

【题型】选择题
【难度】容易
7．
【答案】D
【解析】a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圆为白色，外圆呈浅红色，说明外圈有酸性物质产生根据题意可知：a极附近产生了Cl2，所以a极与电源的正极相连，即a为阳极，电极反应式为2Cl--2e-Cl2↑，b为阴极，电极反应式为2H2O-4e-H2↑+2OH-，所以b极附近的pH增大。

答案选D。

【题型】选择题
【难度】一般
8．
【答案】B
【解析】根据电解Al2O3，每产生1 mol Al，同时产生1.5 mol O；再根据C守恒和O守恒列式可解出CO和CO2物质的量。

答案选B。

【题型】选择题
【难度】一般
9．
【答案】D
【解析】铜锌原电池中锌作负极，铜作正极，A项错误；粗铜精炼时，精铜作阴极，粗铜作阳极，B项错误；铁片镀锌时，铁作阴极，锌作阳极，C项错误；NaCl的电解产物是Cl2、NaOH、H2NaOH用酚酞可以验证，Cl2能使KI的淀粉溶液变蓝，H2用向下排空气法收集后点燃可以验证，D项正确。

【题型】选择题
【难度】一般
10．
【答案】B
【解析】用惰性电极电解CuSO4溶液，在阳极产生的气体为O2，由4OH--4e-2H2O+O2↑知，产生0.010 0 mol的O2转移0.040 0 mol电子，则根据Cu2++2e-Cu可推出应析出
0.020 0 mol的铜，其质量为1.28 g。

【题型】选择题
【难度】一般
11．
【答案】A
【解析】阳极反应：4OH--4e-O2↑+2H2O，当生成560 mL O2时转移0.1 mol电子，阴极为M n+得电子，即M n++n e-M，根据反应中转移0.1 mol电子和生成m g金属，解得M r(M)=10mn。

【题型】选择题
【难度】一般
12．
【答案】D
【解析】高压放电法与闪电条件下氧气部分转化为臭氧类似，其反应的原理为：3O22O3，
因空气中还含有氮气，放电条件下，氮气也能与氧气反应，故有氮氧化物生成，A、B两项均正确；观察题图电解法制臭氧，可发现有氢气放出，必由水还原生成，发生还原反应，故a 为阴极；同理，由水生成氧气和臭氧，发生氧化反应，C项正确；因b为阳极，电解质中的阳离子移向阴极，故D项错误。

【题型】选择题
【难度】较难
二、非选择题
13．
【答案】(1)阳2Cl－－2e－===Cl2↑ Fe 用湿润的淀粉碘化钾试纸放在X极附近，若试纸变蓝，说明生成了Cl2
(2)Fe(OH)2铁作阳极时被氧化为Fe2＋，纠正错误后，这一端又变为阴极，2H＋＋2e－===H2↑，生成的OH－与Fe2＋结合成Fe(OH)2先变灰绿色，后变红褐色
(3)防止H2与Cl2混合发生爆炸，防止Cl2与NaOH反应生成NaClO，使NaOH不纯饱和食盐水纯水(或NaOH稀溶液) 阳离子
【解析】与电源正极相接的为电解池的阳极，与电源负极相接的为电解池的阴极，若接反则金属Fe失去电子而产生Fe(OH)2沉淀。

【题型】填空题
【难度】一般
14．
【答案】(1)Fe－2e－===Fe2＋2H＋＋2e－===H2↑
(2)6Fe2＋＋Cr2O72－＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O
(3)在阴极反应及Cr2O72－与Fe2＋反应过程中，将消耗大量的H＋，使溶液pH上升，促使
Fe3＋、Cr3＋水解并最终转化为Fe(OH)3、Cr(OH)3沉淀
(4)不能因为阴极产生的Cu2＋，不能使Cr2O72－还原
【解析】首先应考虑溶液中阴阳离子在外电场作用下的定向迁移；然后再考虑阴阳两极按放电顺序可能发生的电极反应。

阴极：2H＋＋2e－===H2↑，阳极：Fe－2e－===Fe2＋，产生的Fe2＋在向阴极迁移的过程中与向阳极移动的Cr2O72－相遇，发生氧化还原反应：6Fe2＋＋Cr2O72－＋14H
2－转化为Cr3＋，同时Fe2＋也转化为Fe3＋。

在以上电解的阴极＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H
2O，使Cr2O7
反应及Fe2＋与Cr2O72－的氧化还原反应中都消耗了大量的H＋，溶液的pH不断变大，有利于Fe3＋、Cr3＋生成相应的Fe(OH)
2＋不
3、Cr(OH)3沉淀。

若将Fe电极改成为Cu电极，由于产生的Cu
具有还原性，不能将Cr 2O 72－转化为毒性较低的Cr 3＋，显然是不行的。

【题型】填空题
【难度】一般
15．
【答案】(1)两极上均有气泡产生，U 形管右边酚酞溶液变红 2KCl ＋2H 2O
2KOH ＋H 2↑＋Cl 2↑
(2)a 烧杯中溶液变为蓝色，b 烧杯中有无色气泡产生
(3)0.13
【解析】图中左图是原电池，锌为负极，铂为正极，所以U 形管的左边电极为电解池的阳极，右边电极为阴极，电解KCl 溶液：2KCl ＋2H 2O 2KOH ＋H 2↑＋Cl 2↑，左边产生氯气，使淀粉KI 溶液变蓝，U 形管右边酚酞溶液变红，0.508 g 碘的物质的量为0.002 mol ，所以烧杯中减少的锌的物质的量为0.002 mol ，质量为0.13 g 。

【题型】填空题
【难度】一般
16．
【答案】(1)A
(2)50mx
(3)0.168 2
【解析】(1)电解池的阳极应连原电池的正极，故连NiO 2。

(2)根据蓄电池的反应方程式可知：蓄电池工作时，消耗0.36 g 水，通过0.02 mol 电子，由电子守恒知mx M
＝0.02，M ＝50mx 。

(3)通过电子0.02 mol ，首先产生0.005 mol Cl 2，转移电子的物质的量为0.01 mol ，然后发生4OH －－4e －===2H 2O ＋O 2↑，产生O 2为：0.02mol 0.01mol 4
＝0.0025 mol ，V 气＝(0.002 5 mol ＋0.005 mol)×22.4 L/mol＝0.168 L 。

产生n (H ＋)＝0.0025 mol×4＝0.01 mol ，c (H ＋)＝0.01
mol/L ，pH ＝2。

【题型】填空题
【难度】一般
17． 放电 充电
【答案】(1)1.5 mol Cl2，0.25 mol O2
(2)3∶1
【解析】(1)生成44.8 L H2，转移4 mol电子，则阳极将生成1.5 mol Cl2和0.25 mol O2。

(2)a极增加7.68 g Cu，其物质的量为0.12 mol，由得失电子守恒可知，b极Cu、Zn的物质的量之和为0.12 mol，溶液中部分Cu2＋变成Zn2＋，即：
Cu2＋～Zn2＋Δm
64 g 65 g 1 g
溶液质量增加0.03 g，可知Zn的物质的量为0.03 mol，所以Cu、Zn的物质的量之比为0.09∶0.03，即3∶1。

【题型】填空题
【难度】较难。