2024-2025學(xué)年新教材高中化學(xué)第1章化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化第3節(jié)第2課時(shí)電解原理的應(yīng)用課時(shí)分層作業(yè)含解析魯科版選擇性必修1

PAGEPAGE7電解原理的應(yīng)用(建議用時(shí)：40分鐘)[合格過關(guān)練]1．下列改變過程均與“電”相關(guān)，其中須要通電才能進(jìn)行的是()①電離②電解③電鍍④電泳A．①②③ B．①②④C．①③④ D．②③④D[電離需在水溶液或熔融狀態(tài)下發(fā)生，不須要通電。]2．(素養(yǎng)題)如圖為電解飽和食鹽水的簡潔裝置，下列有關(guān)說法正確的是()A．通電一段時(shí)間后，向蛋殼內(nèi)的溶液中滴加幾滴酚酞，呈紅色B．蛋殼表面纏繞的鐵絲發(fā)生氧化反應(yīng)C．鐵絲表面生成的氣體能使潮濕的淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)D．蛋殼可阻擋生成的氯氣與氫氣、氫氧化鈉溶液接觸D[蛋殼可以將兩極產(chǎn)物分開，防止產(chǎn)物之間發(fā)生反應(yīng)。]3．下列關(guān)于電解精煉銅與電鍍的說法正確的是()A．電解精煉銅時(shí)，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，電路中每通過2mole－，陽極就會(huì)溶解64g銅B．電解精煉銅時(shí)，陽極為粗銅，陰極為精銅，電解過程中電解質(zhì)溶液不須要更換C．在鐵制器皿上鍍鋁，熔融氧化鋁作電解質(zhì)，鐵制器皿作陰極，鋁棒作陽極D．電鍍過程中電鍍液須要不斷更換C[電解精煉銅時(shí)，陽極為粗銅，比銅活潑的金屬也會(huì)反應(yīng)，電路中每通過2mole－，陽極溶解的銅的質(zhì)量小于64g，A項(xiàng)錯(cuò)誤。電解精煉銅時(shí)，比銅活潑的金屬在陽極也會(huì)失去電子，而陰極上銅離子得到電子轉(zhuǎn)化為銅單質(zhì)，溶液中的銅離子濃度減小，因此在電解精煉過程中，須要更換電解質(zhì)溶液，B項(xiàng)錯(cuò)誤。電鍍過程的實(shí)質(zhì)是在電能的作用下，將陽極上的金屬轉(zhuǎn)移到陰極上，因此電鍍液不須要更換，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]4．若在銅片上鍍銀時(shí)，下列敘述正確的是()①將銅片接在電源的正極上②將銀片接在電源的正極上③在銅片上發(fā)生的反應(yīng)是Ag＋＋e－=Ag④在銀片上發(fā)生的反應(yīng)是4OH－－4e－=O2↑＋2H2O⑤需用硫酸銅溶液為電鍍液⑥需用硝酸銀溶液為電鍍液A．①③⑥ B．②③⑥C．①④⑤ D．②③④⑥B[銅片上鍍銀，銅片作陰極，接電源負(fù)極，①錯(cuò)；銀片作陽極，接電源正極，②正確；銅電極上，Ag＋得電子析出Ag，③正確；銀片是陽極，失電子變成Ag＋落入電解液，④錯(cuò)；需用AgNO3作電鍍液，⑥正確，⑤錯(cuò)。正確的為②③⑥。]5．以硫酸銅溶液作電解液，對含有雜質(zhì)Fe、Zn、Ag的粗銅進(jìn)行電解精煉。下列敘述中正確的是()①粗銅與直流電源負(fù)極相連②陰極發(fā)生的反應(yīng)為Cu2＋＋2e－=Cu③電路中每通過3.01×1023個(gè)電子，得到的精銅質(zhì)量為16g④雜質(zhì)Ag以Ag2SO4的形式沉入電解槽形成“陽極泥”A．②③ B．②④C．③④ D．①③A[電解精煉銅時(shí)，粗銅作陽極，精銅在陰極析出，單質(zhì)銀不放電，形成陽極泥，沒有Ag2SO4。綜合上述分析A項(xiàng)正確。]6．如下圖所示，將兩燒杯用導(dǎo)線如圖相連，Pt、Cu、Zn、C分別為四電極，當(dāng)閉合開關(guān)后，下列敘述中正確的是()A．Cu極為原電池負(fù)極B．Cu極旁邊顯堿性C．C極發(fā)生氧化反應(yīng)D．電子流向?yàn)橛蒀極流向Pt極B[依據(jù)金屬活動(dòng)性及原電池形成條件可推斷出右燒杯為原電池，左燒杯為電解池。Zn極作負(fù)極，C作正極，Cu作陰極，H＋在陰極放電。Cu極旁邊顯堿性。C極發(fā)生還原反應(yīng)，電子流向?yàn)橛蒔t極流向C極。]7．某同學(xué)為了使反應(yīng)2HCl＋2Ag=2AgCl＋H2↑能進(jìn)行，設(shè)計(jì)了下列四個(gè)方案，你認(rèn)為可行的方案是()ABCDC[要使反應(yīng)2HCl＋2Ag=2AgCl＋H2↑能進(jìn)行，需通過電解裝置來實(shí)現(xiàn)。B是原電池裝置(Fe作原電池的負(fù)極，Ag作原電池的正極)，其總反應(yīng)為Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑；D既不是原電池，也不是電解池；A是電解池裝置，但Ag連接在電源的負(fù)極上，不會(huì)溶解，其實(shí)質(zhì)是電解HCl(2HCleq\o(=,\s\up8(通電))H2↑＋Cl2↑)；C是電解池裝置，與電源正極連接的Ag失去電子(Ag－e－=Ag＋)，產(chǎn)生的Ag＋馬上與溶液中的Cl－結(jié)合生成AgCl沉淀，溶液中的H＋在陰極上獲得電子產(chǎn)生H2(2H＋＋2e－=H2↑)，其總反應(yīng)為2HCl＋2Ageq\o(=,\s\up8(通電))2AgCl＋H2↑。]8．用惰性電極電解CuSO4溶液。若陽極上產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量為0.0100mol，則陰極上析出Cu的質(zhì)量為()A．0.64g B．1.28gC．2.56g D．5.12gB[用惰性電極電解CuSO4溶液，在陽極上產(chǎn)生的氣體為O2，由4OH－－4e－=2H2O＋O2↑知，產(chǎn)生0.0100mol的O2轉(zhuǎn)移0.0400mol電子，則依據(jù)Cu2＋＋2e－=Cu可推出應(yīng)析出0.0200mol的銅，其質(zhì)量為1.28g。]9．(雙選)在肯定溫度下，用鉑電極電解飽和硫酸鈉溶液，對電解質(zhì)溶液的推斷正確的是()A．有晶體析出 B．濃度變大C．濃度變小 D．pH不變AD[電解Na2SO4溶液實(shí)質(zhì)是電解水，Na2SO4溶液是飽和的，故有晶體析出，溶液濃度不變，溶液呈中性，pH不變。]10．在水中加入等物質(zhì)的量的Ag＋、Pb2＋、Na＋、SOeq\o\al(2－,4)、NOeq\o\al(－,3)、Cl－，將該溶液放在用惰性電極材料作電極的電解槽中，通電片刻，則氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的質(zhì)量比為()A．35.5∶108 B．16∶207C．8∶1 D．108∶35.5C[加入等物質(zhì)的量的Ag＋、Pb2＋、Na＋、SOeq\o\al(2－,4)、NOeq\o\al(－,3)、Cl－，將有氯化銀、硫酸鉛沉淀生成，此時(shí)所得的溶液為硝酸鈉溶液。電解該溶液的實(shí)質(zhì)是電解水，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)得到氧氣，電極反應(yīng)為4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，陰極發(fā)生還原反應(yīng)得到氫氣，電極反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑，依據(jù)電子守恒得氧化產(chǎn)物(O2)與還原產(chǎn)物(H2)的物質(zhì)的量之比為1∶2，則質(zhì)量比為8∶1，C項(xiàng)正確。]11.已知＋2價(jià)的鐵的化合物通常具有較強(qiáng)的還原性，易被氧化。試驗(yàn)室用亞鐵鹽溶液與燒堿反應(yīng)很難制得白色純凈的Fe(OH)2沉淀，但是用電解的方法可以制得純凈的Fe(OH)2沉淀。制備裝置如圖所示，其中a、b兩電極材料分別為鐵和石墨。(1)a電極上的反應(yīng)式為____________________________________________。(2)電解質(zhì)溶液d最好選________(填編號)。A．純水 B．CuSO4溶液C．NaOH溶液 D．H2SO4溶液(3)液體c為________(填編號)。A．四氯化碳 B．硝基苯C．苯 D．乙醇[解析](3)四氯化碳、硝基苯密度大于水，應(yīng)選苯來隔絕空氣。[答案](1)Fe－2e－=Fe2＋(2)C(3)C12．電解在化工生產(chǎn)、金屬冶煉及科學(xué)探討等方面有重要應(yīng)用。(1)工業(yè)上用電解熔融氧化鋁的方法來制取金屬鋁。純凈氧化鋁的熔點(diǎn)很高(約2045℃)，在實(shí)際生產(chǎn)中，通過加入助熔劑冰晶石(Na3AlF6)在1000℃左右就可以得到熔融體。①寫出電解時(shí)陽極的電極反應(yīng)式：__________________________________________________________________________________________________。②電解過程中作陽極的石墨易消耗，緣由是__________________________________________________________________________________________。(2)電解食鹽水是氯堿工業(yè)的基礎(chǔ)。①電解所用食鹽水由粗鹽水精制而成，精制時(shí)，為除去Mg2＋和Ca2＋，要加入的試劑分別為______、______。電解時(shí)，陰極反應(yīng)的主要產(chǎn)物是_________。②電解時(shí)用鹽酸限制陽極區(qū)的pH在2～3，用必要的文字和反應(yīng)方程式說明緣由：___________________________________________________________________________________________________________________________________。[解析](1)①由電解裝置可知，陽極上氧離子失去電子，電極反應(yīng)2O2－－4e－=O2↑；②陽極上產(chǎn)生氧氣，石墨電極被陽極上產(chǎn)生的氧氣氧化，故電解過程中作陽極的石墨易消耗。(2)①食鹽溶液中混有Mg2＋和Ca2＋，可以利用過量NaOH溶液除去Mg2＋，利用過量Na2CO3溶液除去Ca2＋；電解時(shí)，陰極反應(yīng)2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，陰極反應(yīng)的主要產(chǎn)物是NaOH和H2；②電解時(shí)用鹽酸限制陽極區(qū)的pH在2～3，用必要的文字和反應(yīng)方程式說明緣由：Cl2＋H2OHCl＋HClO，增大H＋和Cl－濃度，抑制氯氣與水的反應(yīng)，削減氯氣的損失。[答案](1)①2O2－－4e－=O2↑②石墨電極被陽極上產(chǎn)生的氧氣氧化(2)①NaOHNa2CO3NaOH和H2②Cl2＋H2OHCl＋HClO，增大H＋和Cl－濃度，抑制氯氣與水的反應(yīng)，削減氯氣的損失13．如圖所示，A為直流電源，B為浸潤飽和氯化鈉溶液和酚酞試液的濾紙，C為電鍍槽，接通電路后，發(fā)覺濾紙B上的c旁邊顯紅色。請回答：(1)電源A中a為______極。(2)濾紙B上發(fā)生的總反應(yīng)方程式為_____________________________________________________________________________。(3)欲在電鍍槽中實(shí)現(xiàn)鐵上鍍鋅，接通開關(guān)K，使c、d短路，則電極e上發(fā)生的反應(yīng)為__________________________________________________________，電極f上發(fā)生的反應(yīng)為________________________________________________，槽中盛放的電鍍液可以是________或________(要求填兩種電解質(zhì)溶液)。[解析](1)依據(jù)c旁邊顯紅色可知，該極發(fā)生反應(yīng)2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，即該極為陰極，與電源的負(fù)極相連，所以a是電源的正極。(2)濾紙B上發(fā)生的總反應(yīng)方程式為2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up8(通電))H2↑＋Cl2↑＋2NaOH。(3)電極e為陽極，電極反應(yīng)式為Zn－2e－=Zn2＋，陰極鐵上鍍鋅，則陰極反應(yīng)式為Zn2＋＋2e－=Zn，電解液應(yīng)為含鍍層金屬離子的溶液，所以可用ZnSO4溶液或ZnCl2溶液等。[答案](1)正(2)2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up8(通電))H2↑＋Cl2↑＋2NaOH(3)Zn－2e－=Zn2＋Zn2＋＋2e－=ZnZnSO4溶液ZnCl2溶液[素養(yǎng)培優(yōu)練]14．KIO3在工業(yè)上可用電解法制取，以石墨和鐵為電極，以KI溶液為電解質(zhì)溶液。在肯定條件下電解，總反應(yīng)式為KI＋3H2Oeq\o(=,\s\up8(通電))KIO3＋3H2↑。下列有關(guān)說法正確的是()A．電解時(shí)，石墨作陽極，鐵作陰極B．電解時(shí)，在陽極上產(chǎn)生氫氣C．電解后得到KIO3產(chǎn)品的步驟：過濾→濃縮→結(jié)晶→灼燒D．電解過程中，每轉(zhuǎn)移0.6mol電子，理論上可得到0.6mol無水KIO3晶體A[電解過程中，陽極上I－放電生成IOeq\o\al(－,3)，陰極上H2O電離出的H＋放電生成H2，因此陽極應(yīng)為惰性電極，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤。電解后得到KIO3產(chǎn)品的步驟：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾，C項(xiàng)錯(cuò)誤。1molI－生成1molIOeq\o\al(－,3)轉(zhuǎn)移電子6mol，則每轉(zhuǎn)移0.6mol電子，理論上可得到0.1mol無水KIO3晶體，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]15．如圖所示，三個(gè)燒杯中盛有足量的電解質(zhì)溶液，a、b、c、d、e均為石墨電極，通電一段時(shí)間后，a電極上有紅色物質(zhì)析出。下列說法正確的是()A．e電極上可以析出訪潮濕的淀粉-KI試紙變藍(lán)的氣體B．c電極四周的溶液變紅C．A燒杯中溶液的pH上升D．B燒杯中加肯定量的KCl固體可使溶液復(fù)原原狀B[a電極上有紅色物質(zhì)析出，說明a為陰極，則b為陽極，c為陰極，d為陽極，e為陰極，則電解CuCl2溶液時(shí)，e電極(陰極)上析出銅，A項(xiàng)錯(cuò)誤；c為陰極，c電極旁邊生成氫氧化鈉，可使酚酞試液變紅，B項(xiàng)正確；A燒杯中陽極銅被氧化，陰極上析出銅，因此溶液的溶質(zhì)不變，其pH不變，C項(xiàng)錯(cuò)誤；B燒杯中陽極上析出氯氣，陰極上析出氫氣，因此通入肯定量的氯化氫氣體可使電解質(zhì)溶液復(fù)原原狀，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]16．臭氧是常見的強(qiáng)氧化劑，廣泛用于水處理系統(tǒng)。制取臭氧的方法許多，其中高壓放電法和電解純水法原理如下圖所示，下列有關(guān)說法不正確的是()A．高壓放電法，反應(yīng)的原理為3O2eq\o(=,\s\up8(放電))2O3B．高壓放電出來的空氣中，除含臭氧外還含有氮的氧化物C．電解時(shí)，電極b四周發(fā)生的電極反應(yīng)有3H2O－6e－=O3↑＋6H＋和2H2O－4e－=O2↑＋4H＋D．電解時(shí)，H＋由電極a經(jīng)聚合固體電解質(zhì)膜流向電極bD[高壓放電法與閃電條件下氧氣部分轉(zhuǎn)化為臭氧類似，其反應(yīng)的原理為3O2eq\o(=,\s\up8(放電))2O3，因空氣中還含有氮?dú)?，放電條件下，氮?dú)庖材芘c氧氣反應(yīng)，故有氮氧化物生成，A、B兩項(xiàng)均正確；視察題圖電解法制臭氧，可發(fā)覺有氫氣放出，必由水還原生成，發(fā)生還原反應(yīng)，故a為陰極；同理，由水生成氧氣和臭氧，發(fā)生氧化反應(yīng)，C項(xiàng)正確；因b為陽極，電解質(zhì)中的陽離子移向陰極，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。]17.將物質(zhì)的量濃度相等的CuSO4溶液和NaCl溶液等體積混合后，用石墨電極進(jìn)行電解，電解過程中，溶液的pH隨時(shí)間t的改變曲線如圖所示，則下列說法不正確的是()A．AB段，陽極的電極反應(yīng)式為2Cl－－2e－=Cl2↑B．BC段，陰、陽兩極產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比是1∶1C．整個(gè)過程中陽極先產(chǎn)生Cl2，后產(chǎn)生O2D．CD段，電解總反應(yīng)為2H2Oeq\o(=,\s\up8(通電))2H2↑＋O2↑B[AB段，陽極上氯離子失去電子有氯氣生成，陰極上銅離子得到電子有金屬銅生成；BC段，陽極上氫氧根離子失去電子有氧氣生成，陰極上銅離子得到電子有金屬銅生成，依據(jù)電子守恒可知，氧氣(陽極產(chǎn)物)與銅(陰極產(chǎn)物)的物質(zhì)的量之比為1∶2；CD段，陽極上氫氧根離子失去電子有氧氣生成，陰極上氫離子得到電子有氫氣生成。]18．全釩液流儲能電池是利用不同價(jià)態(tài)離子對的氧化還原反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)化學(xué)能和電能相互轉(zhuǎn)化的裝置，其原理如圖所示。(1)當(dāng)左槽溶液顏色漸漸由黃變藍(lán)，其電極反應(yīng)式為_______________________________________________________________。(2)充電過程中，右槽溶液顏色漸漸由________色變?yōu)開_______色。(3)放電過程中氫離子的作用是_______________________________________和_____________________________________________________________