高三复习鲁科版 电能转化为化学能——电解 单元测试(含解析)

电能转化为化学能——电解
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
解析：选A电解熔融的氧化铝制取金属铝，一般用石墨作阳极，目前使用较多的是金属基复合材料，不能用铁作阳极，因为铁为活泼电极，会放电而损耗。

2．(2018·长沙模拟)下列各组中，每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是() A．HCl、CuCl2、Ba(OH)2B．NaOH、CuSO4、H2SO4
C．NaOH、H2SO4、Ba(OH)2D．NaBr、H2SO4、Ba(OH)2
解析：选C电解质溶液电解时，只生成氧气和氢气，相当于是电解水，根据电解时离子的放电顺序，当电解强含氧酸、强碱、活泼金属含氧酸盐的溶液时均相当于电解水。

3．用指定材料作电极来电解一定浓度的溶液甲，然后加入物质乙能使溶液恢复为甲溶液原来的浓度，则合适的组合是()
解析：选B B项中相当于电解的是水，加入水后可以恢复原来状态，正确；C项中相当于电解的是HCl，但加入盐酸的同时，也引入了水，不可能恢复原来状态，错误；D项中阳极铜失电子，Cu2＋在阴极得电子，加入Cu(OH)2不可能恢复原来状态，错误。

4．在水中加入等物质的量的Ag＋、Ba2＋、Na＋、SO2－4、NO－3、Cl－。

该溶液放在用惰性材料作电极的电解槽中，通电片刻，则氧化产物和还原产物的质量比为() A．35.5∶108 B．16∶137
C．8∶1 D．108∶35.5
解析：选C Ag＋与Cl－生成AgCl↓，Ba2＋与SO2－4生成BaSO4↓，电解硝酸钠溶液实际上相当于电解水。

5.利用如图所示装置，当X、Y选用不同材料时，可将电解原理广泛应用于工业生产。

下列说法中正确的是()
A．氯碱工业中，X、Y均为石墨，X附近能得到NaOH
B．铜的精炼中，X是纯铜，Y是粗铜，Z是CuSO4
C．电镀工业中，X是待镀金属，Y是镀层金属
D．外加电流的阴极保护法中，Y是待保护金属
解析：选D电解饱和食盐水时，阴极区得到H2和NaOH；电解法精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极；电镀时，应以镀层金属作阳极，待镀金属作阴极。

6．电解法处理酸性含铬废水(主要含有Cr2O2－7)时，以铁板作阴、阳极，处理过程中存在反应Cr2O2－7＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，最后Cr3＋以Cr(OH)3形式除去。

下列说法不正确的是()
A．阳极反应为Fe－2e－===Fe2＋
B．电解过程中溶液pH不会变化
C．过程中有Fe(OH)3沉淀生成
D．电路中每转移12 mol电子，最多有1 mol Cr2O2－7被还原
解析：选B金属铁作阳极，电极本身被氧化，发生反应为Fe－2e－===Fe2＋，A正确；阴极上，发生反应为2H＋＋2e－===H2↑，产物为H2和OH－，溶液pH变大，B错误；由题意知Fe2＋被氧化为Fe3＋，阴极生成的OH－会与Fe3＋结合生成Fe(OH)3，C正确；电路中每转移12 mol电子，生成6 mol Fe2＋，则有1 mol Cr2O2－7被还原，D正确。

7．(2018·苏州模拟)电渗析法是指在外加电场作用下，利用阴离子交换膜和阳离子交换膜的选择透过性，使部分离子透过离子交换膜而迁移到另一部分水中，从而使一部分水淡化而另一部分水浓缩的过程。

如图是利用电渗析法从海水中获得淡水的原理图，已知海水中含Na＋、Cl－、Ca2＋、Mg2＋、SO2－4等离子，电极为石墨电极。

下列有关描述错误的是()
A．阳离子交换膜是A，不是B
B．通电后阳极区的电极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑
C．阴极可以使用铁丝网增强导电性
D．阴极区的现象是电极上产生无色气体，溶液中出现少量白色沉淀
解析：选A A项，溶液的Cl－移向阳极放电生成Cl2，为使Cl－通过，所以A为阴离子交换膜，错误；B项，Cl－在OH－前放电，正确；C项，阴极的电极不参加反应，但铁的
导电能力强，正确；D 项，阴极为H ＋
放电，留下OH －
，与Ca 2＋
、Mg 2＋
生成白色沉淀，正
确。

8．将两个铂电极插入500 mL CuSO 4溶液中进行电解，通电一定时间后，某一电极增重0.064 g(设电解时该电极无氢气析出，且不考虑水解和溶液体积变化)，此时溶液中氢离子浓度约为( )
A ．4×10－
3 mol·L －
1
B ．2×10－
3 mol·L －
1
C ．1×10－
3 mol·L －
1
D ．1×10－
7 mol·L －
1
解析：选A 阴极反应：Cu 2＋
＋2e －
===Cu ，增重0.064 g 应是生成Cu 的质量，设生成H ＋
的物质的量为x ，根据总反应离子方程式：
2Cu 2＋
＋2H 2O=====通电
2Cu ＋O 2↑＋4H ＋
2×64 g 4 mol 0.064 g x x ＝0.002 mol c (H ＋
)＝
0.002 mol 0.5 L
＝4×10－3 mol·L －
1。

9．如图所示装置Ⅰ是一种可充电电池，装置 Ⅱ 为电解池。

离子交换膜只允许Na ＋
通过，充放电的化学方程式为2Na 2S 2＋NaBr 3放电充电
Na 2S 4＋3NaBr 。

闭合开关K 时，b 极
附近先变红色。

下列说法正确的是( )
A ．负极反应为4Na －4e －
===4Na ＋
B ．闭合K 后，b 电极附近的pH 变小
C ．当有0.01 mol Na ＋
通过离子交换膜时，b 电极上析出气体在标准状况下体积为112 mL
D ．闭合K 后，a 电极上产生的气体具有漂白性
解析：选C 当闭合开关K 时，b 附近溶液先变红，即b 附近有OH －
生成，在b 极析出氢气，b 极是阴极，a 极是阳极，与阴极连接的是原电池的负极，所以N 极是负极，M 极是正极。

闭合K 时，负极发生氧化反应，电极反应为2Na 2S 2－2e －
===2Na ＋＋Na 2S 4，A 错误；闭合开关K 时，b 极附近先变红色，该极上生成H 2和OH －
，pH 增大，B 错误；闭合K 时，有0.01 mol Na ＋
通过离子交换膜，说明有0.01 mol 电子转移，阴极上生成0.005 mol H 2，标准状况下体积为0.005 mol ×22.4 L·mol －
1＝0.112 L ＝112 mL ，C 正确；闭合开关K
时，a 极是阳极，该极上金属铜被氧化，电极反应为Cu －2e －
===Cu 2＋
，没有气体产生，D
错误。

10.图中X 为电源，Y 为浸透饱和食盐水和酚酞溶液的滤纸，滤纸中央滴有一滴KMnO 4
溶液，通电后Y 中央的紫红色斑向d 端扩散。

下列判断正确的是( )
A ．滤纸上c 点附近会变红色
B ．Cu 电极质量减小，Pt 电极质量增大
C ．Z 中溶液的pH 先减小，后增大
D ．溶液中的SO 2－
4向Cu 电极定向移动
解析：选A 紫红色斑即MnO －
4向d 端扩散，根据阴离子向阳极移动的原理，可知d 端为阳极，即b 为正极，a 为负极，c 为阴极，NaCl 溶液中H ＋
不断放电，破坏了水的电离平衡，c (OH －
)不断增大，c 点附近会变红色，A 正确；电解CuSO 4溶液时，Pt 为阳极，溶液中的OH －
放电：4OH －
－4e －
===O 2↑＋2H 2O ，Cu 为阴极，溶液中的Cu 2＋
得电子，生成
铜，总反应式为2CuSO 4＋2H 2O=====通电
2Cu ＋O 2↑＋2H 2SO 4，Pt 电极附近生成H ＋
，则SO 2－
4
向Pt 电极移动，B 、D 不正确；随着电解的进行，Z 中溶液变为H 2SO 4溶液，继续电解则为电解水，H 2SO 4浓度增大，pH 减小，C 不正确。

11.下列叙述正确的是( )
A ．K 与M 连接时，X 为硫酸，一段时间后溶液的pH 增大
B ．K 与N 连接时，X 为氯化钠，石墨电极反应：2H ＋
＋2e －
===H 2↑ C ．K 与N 连接时，X 为硫酸，一段时间后溶液的pH 增大
D ．K 与M 连接时，X 为氯化钠，石墨电极反应：4OH －
－4e －
===2H 2O ＋O 2↑ 解析：选C K 与M 连接时，X 为硫酸，该装置是电解硫酸装置，实质为电解水，硫酸浓度增大，pH 减小，A 错误；K 与N 连接时，X 为氯化钠，该装置是原电池，铁作负极，石墨作正极，电极反应为2H 2O ＋O 2＋4e －
===4OH －
，B 错误；K 与N 连接时，X 为硫酸，该装置是原电池，石墨作正极，电极反应：2H ＋
＋2e －
===H 2↑，铁作负极，电极反应：Fe
－2e－===Fe2＋，c(H＋)降低，pH增大，C正确；K与M连接时，X为氯化钠，该装置是电解池，石墨作阳极，铁作阴极，阳极上电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，D错误。

12．1 L某溶液中含有的离子如下表：
电解产物可能存在的溶解现象)，下列说法正确的是()
A．电解后溶液pH＝0
B．a＝3
C．阳极生成1.5 mol Cl2
D．阴极析出的金属是铜与铝
解析：选A A项，当电路中有3 mol电子通过时，阳极首先发生2Cl－－2e－===Cl2↑，生成0.5 mol Cl2，然后发生4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，生成2 mol H＋，阴极首先发生：Cu2＋＋2e－===Cu，析出1 mol Cu，然后发生2H＋＋2e－===H2↑，生成0.5 mol H2，同时生成1 mol OH－，最终溶液里得到1 mol H＋，H＋的浓度为1 mol·L－1，pH＝0，正确；B项，由溶液电荷守恒可知2c(Cu2＋)＋3c(Al3＋)＝c(NO－3)＋c(Cl－)，可求得c(NO－3)＝4 mol·L－1，即a＝4，错误；C项，电解时阳极首先发生：2Cl－－2e－===Cl2↑，然后发生4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，生成Cl2和O2，错误；D项，由于离子放电顺序Cu2＋＞H＋＞Al3＋，没有Al生成，错误。

13．Ⅰ.用图1所示装置实验，U形管中a为25 mL CuSO4溶液，X、Y为电极。

(1)若X为铁，Y为纯铜，则该装置所示意的是工业上常见的________池，阳极反应式为________________________________________________________________________。

(2)若X为纯铜，Y为含有Zn、Ag、C等杂质的粗铜，则该图所示意的是工业上常见的____________装置。

反应过程中，a溶液的浓度________发生变化(填“会”或“不会”)。

Ⅱ.现代氯碱工业常用阳离子交换膜将电解槽隔成两部分，以避免电解产物之间发生二次反应。

图2为电解槽示意图。

(3)阳离子交换膜，只允许溶液中的________通过(填下列微粒的编号)。

①H2②Cl2③H＋④Cl－⑤Na＋⑥OH－
(4)写出阳极的电极反应式：_________________________________________________。

(5)已知电解槽每小时加入10%的氢氧化钠溶液10 kg，每小时能收集到标准状况下氢气896 L，而且两边的水不能自由流通。

则理论上：
①电解后流出的氢氧化钠溶液中溶质的质量分数为____________________________。

②通过导线的电量为________________。

(已知N A＝6.02×1023mol－1，电子电荷为
1.60×10－19 C)
解析：Ⅱ.(3)阳离子交换膜，只允许阳离子通过，所以H＋、Na＋可以通过。

(5)m(NaOH)原＝10 kg×10%＝1 kg
在阴极区，H＋放出，但又有Na＋移来，引起阴极区增重，所以有
2H2O→H2～2NaOH～增重2(Na－H)～转移2e－
22.4 L 896 L＝
2×40 g
m(NaOH)生成
＝
2×22 g
m(溶液)增
＝2×6.02×1023×1.6×10－19 C
Q
解得：m(NaOH)生成＝3 200 g＝3.2 kg m(溶液)增＝1 760 g＝1.76 kg
Q≈7.71×106 C
故w(NaOH) ＝m(NaOH)原＋m(NaOH)生成
m(溶液)原＋m(溶液)增
×100%＝
1 kg＋3.
2 kg
10 kg＋1.76 kg
×100%≈35.7%。

答案：Ⅰ.(1)电镀Cu－2e－===Cu2＋
(2)铜的电解精炼会
Ⅱ.(3)③⑤(4)2Cl－－2e－===Cl2↑
(5)①35.7%②7.71×106 C
14．如图装置所示，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变)，A、B为外接直流电源的两极。

将直流电源接通后，F极附近呈红色。

请回答：
(1)B 极是电源的________，一段时间后，甲中溶液颜色________，丁中X 极附近的颜色逐渐变浅，Y 极附近的颜色逐渐变深，这表明_______________________________，
在电场作用下向Y 极移动。

(2)若甲、乙装置中的C 、D 、E 、F 电极均只有一种单质生成时，对应单质的物质的量之比为________________________________________________________________________。

(3)现用丙装置给铜件镀银，则H 应是______________(填“镀层金属”或“镀件”)，电镀液是________溶液。

当乙中溶液的pH 是13时(此时乙溶液体积为500 mL)，丙中镀件上析出银的质量为________，甲中溶液的pH________(填“变大”“变小”或“不变”)。

(4)若将C 电极换为铁，其他装置都不变，则甲中发生的总反应的离子方程式为________________________________________________________________________。

解析：(1)由装置图知，直流电源与各电解池串联；由“F 极附近呈红色”知，F 极为阴极，则E 极为阳极、D 极为阴极、C 极为阳极、G 极为阳极、H 极为阴极、X 极为阳极、Y 极为阴极、A 极为正极、B 极为负极。

甲装置是用惰性电极电解CuSO 4溶液，由于Cu 2＋
放
电，导致 c (Cu 2＋
)降低，溶液颜色逐渐变浅；丁装置是胶体的电泳实验，由于X 极附近的
颜色逐渐变浅，Y 极附近的颜色逐渐变深，说明氢氧化铁胶粒带正电荷。

(2)当甲、乙装置中的C 、D 、E 、F 电极均只有一种单质生成时，C 、D 、E 、F 电极的产物分别为O 2、Cu 、Cl 2、H 2，根据各电极转移电子数相同，则对应单质的物质的量之比为1∶2∶2∶2。

(3)给铜件镀银，根据电镀原理，铜件作阴极，银作阳极，电镀液是可溶性银盐。

当乙中溶液的pH 是13时，则乙中 n (OH －
)＝0.1 mol·L －
1×0.5 L ＝0.05 mol ，即各电极转移电子物质的量为
0.05 mol ，所以丙中析出银的质量为0.05 mol ×108 g·mol －
1＝5.4 g ；甲装置中由于电解产生
H ＋
，导致溶液的酸性增强，pH 变小。

(4)若将C 电极换为铁，则铁作阳极发生反应：Fe －2e －
===Fe 2＋
，D 极发生反应：Cu 2＋
＋2e －
===Cu ，则总反应的离子方程式为Fe ＋Cu 2＋
=====通电
Cu
＋Fe 2＋。

答案：(1)负极 逐渐变浅 氢氧化铁胶粒带正电荷 (2)1∶2∶2∶2
(3)镀件 AgNO 3(合理即可) 5.4 g 变小 (4)Fe ＋Cu 2＋
=====通电
Cu ＋Fe 2＋。