高二化学鲁科版选修四同步练习：第1章第2节第2课时电解原理的应用(含解析)

第1章化学反应与能量转化第2节电能转化为化学能——电解第2课时电解原理的应用1．某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图所示的装置。

以下对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是()A．a为正极，b为负极；NaClO和NaClB．a为负极，b为正极；NaClO和NaClC．a为阳极，b为阴极；HClO和NaClD．a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl答案：B2．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．Fe和AgNO3溶液D．Pt和Ag2SO4溶液解析：电镀槽中，要求镀件作阴极，可用镀层金属作阳极，电镀液通常采用含有镀层金属离子的盐溶液，A、D项中AgCl和Ag2SO4均为沉淀，只有B项符合要求。

答案：B3．用石墨作电极，电解1 mol·L－1下列物质的溶液，则电解前后溶液的pH保持不变的是()A．H2SO4B．NaOHC．Na2SO4D．NaCl答案：C4．人们习惯上把电解饱和食盐水的工业叫作氯碱工业。

如图表示电解饱和NaCl溶液的装置，X、Y是石墨棒。

实验开始时，在两边同时各滴入几滴酚酞溶液。

请回答以下问题：(1)X 极上的电极反应式是______________________________，在X 极附近观察到的现象是_____________________________；(2)Y 电极上的电极反应式是_____________________________，检验该电极反应产物的方法是__________________________。

(3)电解NaCl 溶液的离子方程式是_______________________。

答案：(1)2H ＋＋2e －===H 2↑ 有无色气泡产生，溶液变红(2)2Cl －－2e －===Cl 2↑ 将湿润的淀粉KI 试纸放在气体出口，若观察到试纸变蓝，证明有Cl 2产生(3)2Cl －＋2H 2O =====通电Cl 2↑＋H 2↑＋2OH －(时间：40分钟 分值：100分)一、选择题(本题包括6个小题，每小题8分，共48分。

每小题只有一个选项符合题意)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：电解池的阳极发生失电子氧化反应、阴极发生得电子还原反应。

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

答案：A2．关于电解饱和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试液，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答案：B3．火法炼铜得到的粗铜中含多种杂质(如锌、金、银等)，工业上常使用电解精炼法将粗铜提纯。

在电解精炼时( )A ．粗铜接电源负极B ．纯铜作阳极C．杂质都将以单质形式沉淀到池底D．精纯铜片质量增加2.56 g，电路中通过0.08 mol电子解析：电解精炼铜时，用粗铜作阳极，用精铜作阴极，所以A、B两项不正确。

锌比铜活泼，失电子变成锌离子进入溶液中，金、银不活泼，以单质形式沉淀到池底，C项不正确。

n(e－)＝2.56 g64 g·mol－1×2＝0.08 mol，D正确。

答案：D4．在冶金工业中，常用电解法得到钠、镁、铝等金属，其原因是()A．都是轻金属B．都是活泼金属C．成本低廉D．这些金属的化合物熔点较低解析：金属冶炼方法的选取主要依据的是金属的活泼性强弱，不活泼的金属可以用热分解法制备，如加热氧化汞；比较活泼的金属用热还原法制备，如用焦炭炼铁；活泼的金属离子很难被其他还原剂还原，只能用电解法制备。

由于钠、镁、铝是活泼金属，所以只能用电解法。

答案：B5.如图所示，在U形管中装入滴有紫色石蕊溶液且混合均匀的某溶液，通直流电，一段时间后U形管内会形成一个倒立的“彩虹”，则U形管内的溶液可能为()A．H2SO4溶液B．NaOH溶液C．AgNO3溶液D．Na2SO4溶液解析：本题考查电解规律，彩虹意味着多种颜色，当电解质溶液为Na2SO4时，阴极区生成OH－，使溶液变蓝，阳极区生成H＋，使溶液变红，中间石蕊呈紫色，并且颜色逐渐改变，像彩虹一样，故选D。

答案：D6．如图所示，a、b、c、d均为石墨电极，通电进行电解。

下列说法中正确的是()甲 乙A ．乙池中d 电极的电极反应为2Cl －－2e －===Cl 2↑B ．a 、c 两极产生气体的物质的量相等C ．甲、乙两池中溶液的pH 均保持不变D ．乙池中发生的反应为：2NaCl ＋2H 2O=====通电2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑答案：D二、非选择题(本题包括3个小题，共52分)7．(19分)如图为相互串联的甲、乙两个电解池，试回答下列问题。

(1)甲池若为用电解原理精炼铜的装置，A 极是电解池的________，材料是________，电极反应式为______________________；B 极是电解池的________，材料是________，电极反应式为________。

(2)乙池中若滴入少量酚酞溶液，开始一段时间后，Fe 极附近呈________色。

(3)若乙电解池中的电解质溶液为等物质的量浓度的Cu(NO 3)2和MgCl 2溶液。

分阶段写出乙池中电解反应的化学方程式：_____________________________________________________________________________________________________________。

(4)若甲池精炼铜时阴极增重12.8 g ，则乙池阳极放出气体在标准状况下的体积为____________(不考虑气体溶解情况)。

解析：(4)甲池阴极反应为：Cu 2＋＋2e －===Cu ，生成n(Cu)＝12.8 g 64 g ·mol －1＝0.2 mol ，转移电子的物质的量n(e －)＝0.4 mol ；乙池阳极反应为：2Cl －－2e －===Cl 2↑，由电子守恒知生成Cl 2为：n(Cl 2)＝0.2 mol ，故V(Cl 2)＝4.48 L 。

答案：(1)阴极 纯铜 Cu 2＋＋2e －===Cu 阳极 粗铜 Cu －2e －===Cu 2＋(2)红 (3)第一阶段：CuCl 2=====通电Cu ＋Cl 2↑；第二阶段：2H 2O=====通电2H 2↑＋O 2↑ (4)4.48 L8．(15分)冶炼铜矿石所获得的铜通常含有锌、铁、镍、银、金和铂等微量杂质，俗称粗铜。

工业上通常通过电解法除去这些杂质制得精铜，以提高铜的使用价值，扩大铜的应用范围(几种金属的相对原子质量：Fe －56，Ni －59，Cu －64，Zn －65，Ag －108，Au －197)。

请完成下列问题：(1)一般来说，电解精炼铜的初始电解质溶液里的阳离子是________，写出铜的电解精炼过程中的阴极反应式____。

(2)如果转移0.020 mol e －，下列说法中一定正确的是_________。

①阴极质量增加0.64 g ②阳极质量减少0.64 g ③电解质溶液的质量保持不变 ④电解质溶液的温度保持不变解析：电解精炼铜的电解质溶液一般为用硫酸酸化了的硫酸铜溶液，其中的阳离子是H ＋和Cu 2＋。

粗铜中Fe 、Zn 、Ni 均有可能放电转化为Fe 2＋、Zn 2＋、Ni 2＋，Fe 2＋、Zn 2＋、Ni 2＋、H ＋和Cu 2＋中放电能力Cu 2＋最强，所以在阴极上放电的只有Cu 2＋，当有0.020 mol e －转移时阴极质量增加0.020 mol 2×64 g ·mol －1＝0.64 g 。

Ag 和Au 都不能放电，只是以固态单质的形式沉积于电解槽的底部。

Fe 、Zn 、Ni 中，有相对原子质量比Cu 大的，也有相对原子质量比Cu 小的，且Fe 、Zn 、Ni 的放电能力都强于Cu ，首先在阳极上被溶解，因此阳极上放电的不只是铜，阳极质量减少量不固定，电解质溶液的质量也不会保持不变。

在电解精炼铜的过程中，能量转化的形式主要是电能转化为化学能，但也有电能转化为热能，电解质溶液的温度肯定会变化。

答案：(1)H ＋和Cu 2＋ Cu 2＋＋2e －===Cu (2)① 9．(18分)如图所示中的A 为直流电源，B 为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸，C 为电镀槽，接通电路后，发现B 上的c 点显红色。

请填空：(1)电源A 中a 点为________极。

(2)滤纸B 上发生的总反应方程式为_______________________________________________________________________________。

(3)欲在电镀槽中实现铁上镀锌，接通K ，使c 、d 两点短路，则电极e 上发生的反应为____________，电极f 上发生的反应为______________________，槽中盛放的电镀液可以是________或________(任填两种电解质溶液)。

解析：(1)根据c 点变红知该极的反应为2H ＋＋2e －===H 2↑，即该极为阴极，与电源的负极相连，所以a 点是正极。

(2)滤纸B 上发生的总反应方程式为2NaCl ＋2H 2O=====通电H 2↑＋Cl 2↑＋2NaOH 。

(3)e 为阳极，电极反应为Zn －2e －===Zn 2＋；阴极上镀锌，则阴极反应为Zn 2＋＋2e －===Zn ；电镀液为含镀层离子的电解质溶液，所以可用ZnSO 4溶液或ZnCl 2溶液等。

答案：(1)正 (2)2NaCl ＋2H 2O=====通电H 2↑＋Cl 2↑＋2NaOH(3)Zn －2e －===Zn 2＋ Zn 2＋＋2e －===Zn ZnSO 4溶液 ZnCl 2溶液。