新教材高中化学专题1第2单元电解原理的应用基础训练含解析苏教版选择性必修1

新教材高中化学专题1：
电解原理的应用
(建议用时：40分钟)
[基础过关练]
1．下列描述中，不符合生产实际的是( )
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
A [电解池的阳极发生失电子的氧化反应、阴极发生得电子的还原反应。

电解熔融的Al 2O 3制Al 时，若用Fe 作阳极，会发生反应Fe －2e －===Fe 2＋，Fe 2＋移动到阴极上发生反应Fe 2＋＋2e －===Fe ，使得到的Al 不纯。

]
2．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，溶液呈棕色
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，将全部电解质转移到烧杯中充分搅拌后溶液呈中性
B [电解NaCl 水溶液时，阳极反应为2Cl －－2e －===Cl 2↑，在阳极附近的溶液中滴入KI 溶液，发生反应：Cl 2＋2KI===2KCl ＋I 2，阳极附近的溶液呈棕色；阴极反应为2H ＋＋2e
－===H 2↑，由于该极H ＋放电而促进了水的电离，使阴极附近的溶液中c (OH －)增大，滴入酚酞
溶液，阴极附近的溶液呈红色；电解NaCl 水溶液的总反应为2NaCl ＋2H 2O=====通电2NaOH ＋H 2↑
＋Cl 2↑，最后溶液呈碱性，故正确答案为B 。

]
3．中学阶段介绍的应用电解法制备物质主要有三种：一是铝的工业制备，二是氯碱工业，三是金属钠的制备。

下列关于这三种工业生产的描述中正确的是( )
A ．电解法制金属钠时，阳极反应式：Na ＋＋e －
===Na
B ．电解法生产铝时，需对铝土矿进行提纯，在提纯过程中应用了氧化铝或氢氧化铝的两性
C ．在氯碱工业中，电解池中的阴极产生的是H 2，NaOH 在阳极附近产生
D ．氯碱工业和金属钠的冶炼都用到了NaCl ，在电解时它们的阴极都是Cl －失电子
B[A项，阴极反应式为Na＋＋e－===Na，错误；B项，氧化铝和氢氧化铝具有两性，在分离提纯时可用NaOH溶液将其溶解，过滤除去难溶物，再将AlO－2转化成Al(OH)3，Al(OH)3热分解即得Al2O3，正确；C项，阴极产物为H2和NaOH，阳极产物为Cl2，错误；D项，阳极都是Cl－失电子，错误。

]
4．用石墨作电极电解下列溶液一段时间后，溶液的pH均增大，再加入一定量括号内的物质，都能使溶液恢复到原来的成分和浓度的是( )
A．AgNO3(AgNO3) B．NaOH (H2O)
C．KCl (KCl) D．CuSO4(CuSO4)
B[A．电解AgNO3溶液，银离子和OH－放电，应加入氧化银恢复原样，故A错误；B．电解NaOH溶液，氢离子和OH－放电，则加入水能恢复原样，故B正确；C．电解KCl溶液，氢离子和氯离子放电，则应通入HCl恢复原样，故C错误；D．电解CuSO4溶液，铜离子和OH －放电，则一段时间后应加入氧化铜能恢复原样，故D错误。

]
5．利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产中的应用。

下列说法正确的是( )
A．氯碱工业中，X电极上的反应式是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
B．电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2＋浓度不变
C．在铁片上镀铜时，Y是纯铜
D．制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁
D[X电极连接电源正极是阳极，Y电极连接电源负极是阴极。

氯碱工业中阳极是Cl－放电生成Cl2，A错误；电解精炼铜时阳极粗铜溶解，阴极Cu2＋放电析出Cu，但是粗铜中含有锌、铁、镍等杂质，使得溶液中Cu2＋浓度变小，B项错误；铁片上镀铜时，阴极应该是铁片，阳极是纯铜，C项错误；镁是活泼金属，冶炼金属镁应该电解熔融氯化镁，D项正确。

] 6．如图甲为锌铜原电池装置，乙为电解熔融氯化钠装置。

则下列说法正确的是( )
甲乙
A．甲装置中锌为负极，发生还原反应，铜为正极，发生氧化反应
B．甲装置盐桥的作用是使反应过程中ZnSO4溶液和CuSO4溶液保持电中性
C ．乙装置中铁极的电极反应式为2Na －2e －===2Na ＋
D ．乙装置中B 是氯气出口，A 是钠出口
B [甲装置为原电池，Zn 为负极，发生氧化反应，Cu 为正极，发生还原反应，A 错误；乙装置中铁为阴极，反应式为2Na ＋＋2e －===2Na ，石墨为阳极，反应式为2Cl －－2e －===Cl 2↑，A 是Cl 2出口，B 是Na 出口，
C 、
D 错误。

]
7．用石墨作电极电解1 000 mL 硝酸钾和硝酸铜的混合溶液，当通电一段时间后，两极都收集到112 mL 气体(标准状况)，假定电解后溶液体积仍为1 000 mL ，则电解后溶液的pH 为( )
A ．4
B ．3
C ．2
D ．1
C [阳极产生氧气0.005 mol ，阴极产生氢气0.005 mol 。

由2H 2O=====通电2H 2↑＋O 2↑可知，
阴极产生0.005 mol 氢气时，阳极产生氧气0.002 5 mol ；由2Cu 2＋＋2H 2O=====通电2Cu ＋4H ＋＋
O 2↑可知，产生n (H ＋)＝(0.005 mol －0.002 5 mol)×4＝0.01 mol ，c (H ＋)＝0.01 mol·L －1，pH ＝2。

]
8．21世纪是钛的世纪，在800～1 000 ℃时电解TiO 2可制得钛，装置如图所示，下列叙述正确的是( )
A ．a 为电源的正极
B ．石墨电极上发生还原反应
C ．阴极发生的反应为TiO 2＋4e －===Ti ＋2O 2－
D ．每生成0.1 mol Ti ，转移0.2 mol 电子
C [由O 2－的移动方向可知，b 为电源正极，A 错误；石墨电极作阳极，发生氧化反应，B 错误；每生成0.1 mol Ti ，转移电子0.4 mol ，
D 错误。

]
9．由于Fe(OH)2极易被氧化，所以实验室很难用亚铁盐与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀，应用如图所示电解实验可制得白色的纯净的Fe(OH)2沉淀，两电极的材料分别为石墨和铁。

(1)a 电极材料应为________________________________________________，
b 电极的电极反应式为____________________________________________。

(2)电解液c可以是( )
A．纯水B．NaCl溶液
C．NaOH溶液D．CuCl2溶液
(3)d为苯，其作用为________________________，在加入苯之前，对c溶液应如何简单处理___________________________。

(4)为了在较短时间内看到白色沉淀，可采取的措施是( )
A．改用稀硫酸作电解液
B．适当增大电源的电压
C．适当减小两电极间的距离
D．适当降低电解液的浓度
[解析](1)为制得纯净的Fe(OH)2，则阳极Fe放电生成Fe2＋，则a极材料为Fe，b电极为阴极，应为H＋放电，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑。

(2)A项纯水不导电，B、C项H＋放电，D项Cu2＋放电。

(4)在较短时间内看到白色沉淀需增大反应速率，B、C可行。

改用稀硫酸不能生成沉淀，降低电解液的浓度减慢反应速率。

[答案](1)Fe、2H＋＋2e－===H2↑(2)BC (3)隔绝空气，防止生成的Fe(OH)2被氧化成Fe(OH)3加热c，除去溶解的O2(4)BC
10．某同学设计了一个燃料电池(如图所示)，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。

甲乙丙
根据要求回答相关问题：
(1)通入氢气的电极为________(填“正极”或“负极”)，负极的电极反应式为__________________________________________________________________。

(2)石墨电极为________(填“阳极”或“阴极”)，反应一段时间后，在乙装置中滴入酚酞溶液，________(填“铁极”或“石墨极”)区的溶液变红。

(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________(填“增大”“减小”或“不变”)。

精铜电极上的电极反应式为____________________________________________________________________ ______________________________________________________________。

[解析](1)通入氢气的电极为负极；由于电解质溶液是碱性的，所以该电极反应式为
H2－2e－＋2OH－===2H2O。

(2)由于铁电极与电源的负极连接，所以铁电极为阴极，石墨电极为阳极；反应一段时间后，在乙装置中滴入酚酞溶液，溶液中的H＋在阴极(Fe电极)放电，破坏了附近的水的电离平衡，该区域的溶液显碱性，因此铁极区的溶液变红。

(3)因为粗铜中的锌等活动性比Cu强的杂质金属优先失去电子，而得到电子的只有Cu2＋，所以丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度会减小；精铜电极上的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu。

[答案](1)负极H2－2e－＋2OH－===2H2O
(2)阳极铁极(3)减小Cu2＋＋2e－===Cu
[拓展培优练]
11．(易错题)利用如图所示装置(电极均为惰性电极)可吸收SO2，并用阴极排出的溶液吸收NO2。

下列说法正确的是( )
A．b为直流电源的正极
B．将装置中的阳离子交换膜换成阴离子交换膜，电极反应式不变
C．阳极的电极反应式为SO2＋2H2O－2e－===SO2－4＋4H＋
D．电解时，H＋由阴极室通过阳离子交换膜到阳极室
C[二氧化硫被氧化为硫酸根离子，所以二氧化硫所在的区为阳极区，阳极与电源正极相连，则b为电源负极，故A错误；将装置中的阳离子交换膜换成阴离子交换膜，电极反应式发生改变，故B错误；阳极的电极反应式为SO2＋2H2O－2e－===SO2－4＋4H＋，故C正确；电解时，阳离子移向阴极，所以H＋由阳极室通过阳离子交换膜到阴极室，故D错误。

] 12．（双选）(素养题)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( )
A．每生成1 mol NCl3，理论上有6mol 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M
C ．石墨极的电极反应式为NH ＋4＋3Cl －－6e －===NCl 3＋4H ＋
D ．电解过程中，质子交换膜右侧溶液的pH 会减小
AC [根据图示信息知道：石墨电极是阳极，该电极上发生失电子的氧化反应NH ＋4＋3Cl －－6e －===NCl 3＋4H ＋，每生成1 mol NCl 3，理论上有6 mol H ＋经质子交换膜由右侧向左侧迁
移，A 正确；Pt 是阴极，在阴极上是氢离子得电子的还原反应，电极反应式为2H ＋＋2e －===H 2↑，
不可用湿润的淀粉KI 试纸检验氢气，B 错误；石墨电极是阳极，该电极上发生失电子的氧化反应NH ＋4＋3Cl －－6e －===NCl 3＋4H ＋
，C 正确；电解过程中，质子交换膜右侧溶液中发生反应：NH ＋4＋3Cl －－6e －===NCl 3＋4H ＋，但是产生的氢离子会移向阴极Pt 电极，右侧溶液的pH 增大，D 错误。

]
13．四甲基氢氧化铵[(CH 3)4NOH]常用作电子工业清洗剂，以四甲基氯化铵[(CH 3)4NCl]为原料，采用电渗析法合成(CH 3)4NOH ，其工作原理如图所示(a 、b 为石墨电极，c 、d 、e 为离子交换膜)，下列说法不正确的是( )
A ．N 为正极
B ．标准状况下制备0.75N A (CH 3)4NOH ，a 、b 两极共产生16.8 L 气体
C ．c 、e 均为阳离子交换膜
D ．b 极电极反应式：4OH －－4e －
===O 2↑＋2H 2O
B [电解后左侧(CH 3)4NOH 溶液由稀变浓，说明a 极发生还原反应，2H 2O ＋2e －===H 2↑＋2OH －，据此判断a 为阴极，b 为阳极，所以N 为正极，故A 正确；b 极为OH －放电生成O 2：4OH －－4e －===O 2↑＋2H 2O ，标准状况下制备0.75N A (CH 3)4NOH ，需要阴极提供0.75 mol OH －，
转移电子0.75 mol ，a 、b 两极共产生(0.754 mol ＋0.752
mol)×22.4 L·mol －1＝12.6 L 气体，故B 错误，D 正确；(CH 3)4NOH 溶液由稀变浓，说明(CH 3)4N ＋穿过c 膜，c 膜是阳离子交换膜，NaCl 溶液由稀变浓，说明Na ＋穿过e 膜，e 膜是阳离子交换膜，故C 正确。

]
14．下列有关2个电化学装置的叙述不正确的是( )
图Ⅰ
图Ⅱ
A．图Ⅰ，在不改变总反应的前提下，可用 Na2SO4 替换 ZnSO4，用石墨替换Cu棒
B．图Ⅰ，电流形成的完整过程是：负极Zn－2e－===Zn2＋，电子经导线流向正极，正极Cu2＋＋2e－===Cu
C．图Ⅱ，通电后向两极滴加酚酞，左侧变红
D．图Ⅰ，盐桥中Cl－向左侧移动，图Ⅱ，溶液中 Cl－向右侧移动
B[A．将图Ⅰ中的ZnSO4替换为Na2SO4，对左侧区反应无影响，将Cu棒替换为石墨棒，仍然锌为负极，Cu为正极，故并不改变总反应，故A正确；B．图Ⅰ中电流形成的完整过程是：负极Zn－2e－===Zn2＋，外电路中电子经导线流向正极，正极Cu2＋＋2e－===Cu，内电路的盐桥中的阴离子移向负极，阳离子移向正极，故B错误；C．图Ⅱ中左侧区时阴极，电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故阴极区显碱性，加酚酞后溶液变红，故C正确；D．图Ⅰ中左侧为负极，故盐桥中Cl－向左侧移动，图Ⅱ中右侧时阳极，故溶液中Cl－向右侧移动，故D正确。

]
15．常温下用惰性电极电解200 mL 氯化钠、硫酸铜的混合溶液，所得气体的体积随时间变化如图所示，根据图中信息回答下列问题。

(气体体积已换算成标准状况下的体积，且忽略气体在水中的溶解和溶液体积的变化)
(1)曲线_____________________________________________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)表示阳极产生气体的变化。

(2)氯化钠的物质的量浓度为________，硫酸铜的物质的量浓度为________。

(3)t2时所得溶液的pH为________。

[解析](1)阴极上Cu2＋首先放电，故开始时，阴极上无气体生成，故Ⅱ表示阳极产生气体的变化。

(2)0～t 1时间内阳极发生的反应为2Cl －－2e －===Cl 2↑，n (Cl 2)＝0.224 L 22.4 L·mol
－1＝0.01 mol ，n (NaCl)＝n (Cl －)＝2n (Cl 2)＝0.02 mol ，c (NaCl)＝0.02 mol 0.2 L
＝0.1 mol·L －1；阴极上依次发生反应Cu 2＋＋2e －===Cu 、2H ＋＋2e －===H 2↑，阳极上依次发生反应2Cl －－2e －===Cl 2↑、4OH －－4e －===O 2↑＋2H 2O ，由图可知V (H 2)＝0.672 L ，V (Cl 2)＝0.224 L ，V (O 2)＝0.448 L ，由得失电子守恒可知0.672 L 22.4 L·mol －1×2＋c (Cu 2＋)×0.2 L×2＝0.224 L 22.4 L·mol －1×2＋0.448 L 22.4 L·mol
－1×4，解得c (Cu 2＋)＝0.1 mol·L －1。

(3)由4OH －～O 2～4H ＋可得：n (H ＋)＝0.336－0.224 L 22.4 L·mol
－1×4＝0.02 mol ，则溶液中的c (H ＋)＝0.02 mol 0.2 L
＝0.1 mol·L －1，pH ＝1。

[答案] (1)Ⅱ (2)0.1 mol·L －1 0.1 mol·L －1
(3)1。