高三化学每天练习20分钟——电解池原理及电镀、精炼、冶金、物质制备的应用（有答案和详细解析）

这是一份高三化学每天练习20分钟——电解池原理及电镀、精炼、冶金、物质制备的应用（有答案和详细解析），共8页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。


一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。
1．以铅蓄电池为电源，石墨为电极电解CuSO4溶液，装置如下图。若一段时间后Y电极上有6.4 g 红色物质析出，停止电解。下列说法正确的是( )
A.a为铅蓄电池的负极
B.电解过程中SOeq \\al(2－,4)向右侧移动
C.电解结束时，左侧溶液质量增重8 g
D.铅蓄电池工作时，正极电极反应式为：PbSO4＋2e－===Pb＋SOeq \\al(2－,4)
2．高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型绿色水处理剂。工业上可用电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4，其工作原理如图所示，两端隔室中离子不能进入中间隔室。下列说法错误的是( )
A.阳极反应式：Fe－6e－＋8OH－===FeOeq \\al(2－,4)＋4H2O
B.甲溶液可循环利用
C.离子交换膜a是阴离子交换膜
D.当电路中通过2 ml电子的电量时，会有1 ml H2生成
3．SO2和NOx是主要大气污染物，利用下图装置可同时吸收SO2和NO。下列有关说法错误的是( )
A.a极为直流电源的负极，与其相连的电极发生还原反应
B.阴极得到2 ml电子时，通过阳离子交换膜的H＋为2 ml
C.吸收池中发生反应的离子方程式为：2NO＋2S2Oeq \\al(2－,4)＋2H2O===N2＋4HSOeq \\al(－,3)
D.阳极发生的反应式为SO2＋2e－＋2H2O===SOeq \\al(2－,4)＋4H＋
4．(2019·山东临沂一模)Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理论设计的制取Cu2O的电解池示意图如下，电解总反应为2Cu＋H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))Cu2O＋H2↑。下列说法正确的是( )
A．石墨电极上产生氢气
B．铜电极发生还原反应
C．铜电极接直流电源的负极
D．当有0.1 ml电子转移时，有0.1 ml Cu2O生成
二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。
5．如图A为碱性硼化钒(VB2)—空气电池示意图，两极用离子交换膜隔开，VB2放电时生成两种氧化物。若用该电池为电源，用惰性电极电解硫酸铜溶液，实验装置如图B所示。则下列说法错误的是( )
A．碱性硼化钒(VB2)—空气电池中使用阴离子交换膜
B．外电路中电流由VB2电极流向c电极
C．电解过程中，b电极表面产生的气体可以收集后充入A池中的电极循环利用
D．VB2电极发生的电极反应为2VB2－22e－＋11H2O===V2O5＋2B2O3＋22H＋
6．(2019·泸州质检)装置(Ⅰ)为铁镍(Fe－Ni)可充电的碱性电池：Fe＋NiO2＋2H2Oeq \(,\s\up7(放电),\s\d5(充电))Fe(OH)2＋Ni(OH)2；装置(Ⅱ)为电解示意图。当闭合开关K时，电极Y附近溶液先变红。X、Y电极为惰性电极。下列说法正确的是( )
A．闭合K时，电极X上有无色无味的气体产生
B．闭合K时，电极X的反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑
C．闭合K时，电子从电极A流向电极X
D．闭合K时，电极A的反应式为NiO2＋2e－＋2H＋===Ni(OH)2
三、非选择题
7．(1)①电镀时，镀件与电源的________________(填“正”或“负”)极连接。
②化学镀的原理是利用化学反应生成金属单质沉积在镀件表面形成镀层。若用铜盐进行化学镀铜，应选用________________(填“氧化剂”或“还原剂”)与之反应。
(2)粗铜的电解精炼如图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极________(填图中的字母)；在电极d上发生的电极反应式为_________________________________________；
若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为______________________
______________________________________________________________________________。
(3)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法中正确的是________(填字母)。
a．电能全部转化为化学能
b．粗铜接电源正极，发生氧化反应
c．溶液中Cu2＋向阳极移动
d．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属
(4)离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cleq \\al(－,7)和AlCleq \\al(－,4)组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的______________(填“正”或“负”)极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为
______________________________________________________________________________。
若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为________。
8．Ⅰ.某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。
(1)如图1所示为某实验小组设计的原电池装置，反应前电极质量相等，一段时间后两电极质量相差12 g，导线中通过________________ ml电子。
(2)如图1，其他条件不变，若将乙烧杯中的CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，则石墨电极的电极反应方程式为__________________________________________________________________。
(3)如图2，其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n形，乙装置中与铜丝相连的石墨电极上发生的反应方程式为________________________________________________。
Ⅱ.氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题：
(4)与汽油等燃料相比，氢气作为燃料的两个明显的优点是_____________________________
______________________________________________________________________(写两点)。
(5)化工生产的副产品也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，同时获得氢气。总反应方程式为Fe＋2H2O＋2OH－eq \(=====,\s\up7(电解))FeOeq \\al(2－,4)＋3H2↑，工作原理如图3所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色的FeOeq \\al(2－,4)，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。
①电解一段时间后，c(OH－)降低的区域在____________(填“阴极室”或“阳极室”)。
②电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因是_____________________________
______________________________________________________________________________。
③c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图4所示，任选M、N两点中的一点，分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因：______________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
9．(1)[2018·全国卷Ⅲ，27(3)①②]KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。
①写出电解时阴极的电极反应式__________________________________________________。
②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为________，其迁移方向是_________________
______________________________________________________________________________。
(2)[2017·江苏，16(4)]电解Na2CO3溶液，原理如图所示。阳极的电极反应式为________________________，阴极产生的物质A的化学式为___________________________
______________________________________________________________________________。
答案精析
1． C
解析 Y极有Cu析出，发生还原反应，Y极为阴极，故b为负极，a为正极，A错误；电解过程中阴离子向阳极移动，B错误；阴极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，阳极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，当有6.4 g Cu析出时，转移0.2 ml e－，左侧生成1.6 g O2，同时有0.1 ml (9.6 g) SOeq \\al(2－,4)进入左侧，则左侧质量净增加9.6 g－1.6 g＝8 g，C正确；铅蓄电池的负极是Pb，正极是PbO2，正极反应式为PbO2＋2e－＋4H＋＋SOeq \\al(2－,4)===PbSO4＋2H2O，D错误。
2. C解析 A项，阳极发生氧化反应，电极反应式：Fe－6e－＋8OH－===FeOeq \\al(2－,4)＋4H2O，正确；B项，阴极发生还原反应，水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根，甲溶液为浓的氢氧化钠溶液，可循环利用，正确；C项，电解池中阳离子向阴极移动，通过离子交换膜a的是Na＋，故a为阳离子交换膜，错误；D项，阴极发生还原反应，水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，当电路中通过2 ml电子的电量时，会有1 ml H2生成，正确。
3． D
解析 A项，阴极发生还原反应，亚硫酸氢根离子得电子生成硫代硫酸根离子，a是直流电源的负极，正确；B项，阴极发生还原反应，电极反应式为：2HSOeq \\al(－,3)＋2e－＋2H＋===S2Oeq \\al(2－,4)＋2H2O，阴极得到2 ml电子时，通过阳离子交换膜的H＋为2 ml，正确；C项，硫代硫酸根离子与一氧化氮发生氧化还原反应，生成氮气，离子反应方程式为：2NO＋2S2Oeq \\al(2－,4)＋2H2O===N2＋4HSOeq \\al(－,3)，正确；D项，阳极发生失去电子的氧化反应，错误。
4．A [由电解总反应可知，Cu参加了反应，所以Cu作电解池的阳极，发生氧化反应，B选项错误；石墨作阴极，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，A选项正确；阳极与电源的正极相连，C选项错误；阳极反应为2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O，当有0.1 ml电子转移时，有0.05 ml Cu2O生成，D选项错误。]
5．BD
6．B [闭合K时，电极Y附近溶液先变红，说明Y极H＋放电产生氢气，是阴极，则X极是阳极，Cl－放电产生氯气，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，A项错误，B项正确；电极A是正极，电极B是负极，电子从B极流出，C项错误；装置(Ⅰ)为碱性电池，故A极放电时的电极反应式为NiO2＋2e－＋2H2O===Ni(OH)2＋2OH－，D项错误。]
7．(1)①负 ②还原剂
(2)c Cu2＋＋2e－===Cu Au、Ag以单质的形式沉积在c(阳极)下方，Fe以Fe2＋的形式进入电解质溶液中
(3)bd
(4)负 4Al2Cleq \\al(－,7)＋3e－===Al＋7AlCleq \\al(－,4) H2
8．(1)0.2
(2)2NHeq \\al(＋,4)＋2e－＋2H2O===2NH3·H2O＋H2↑
(3)2Cl－－2e－===Cl2↑
(4)燃烧热值高、燃烧无污染、是可再生能源(任写两点)
(5)①阳极室
②防止生成的H2与高铁酸钠反应，使高铁酸钠的产率降低
③M点：氢氧根浓度偏低，高铁酸钠的稳定性差，且反应较慢(或N点：氢氧根浓度较高，铁电极上容易生成氢氧化铁，使高铁酸钠的产率降低)
解析 (1)图1为原电池反应，Fe为负极，发生反应Fe－2e－===Fe2＋，石墨为正极，发生反应Cu2＋＋2e－===Cu，总反应式为Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。一段时间后，两电极质量相差12 g，则Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu 质量差Δm 转移电子
56 g 64 g (56＋64)g＝120 g 2 ml
12 g n
则n＝0.2 ml。
(2)若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，电极反应式为2NHeq \\al(＋,4)＋2e－＋2H2O===2NH3·H2O＋H2↑。
(3)若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n形，甲装置发生铁的吸氧腐蚀，铁为负极，铜为正极，则乙装置石墨为阳极，石墨(Ⅰ)为阴极，乙为电解池装置，阳极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑。
(5)①根据题意镍电极有气泡产生是H＋放电生成氢气，铁电极发生氧化反应，溶液中的OH－减少，因此电解一段时间后，c(OH－)降低的区域在阳极室。②氢气具有还原性，根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原，故电解过程中须将阴极产生的气体及时排出，防止Na2FeO4与H2反应使产率降低。③根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，在M点：c(OH－)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢；在N点：c(OH－)过高，铁电极上有Fe(OH)3生成，使Na2FeO4产率降低。
9．(1)①2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑ ②K＋ 由a到b
(2)4COeq \\al(2－,3)＋2H2O－4e－===4HCOeq \\al(－,3)＋O2↑ H2