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化学选择性必修1第二节 电解池第二课时当堂检测题
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这是一份化学选择性必修1第二节 电解池第二课时当堂检测题，共13页。试卷主要包含了下列化工生产原理错误的是等内容，欢迎下载使用。
第二课时 电解原理的应用
必备知识基础练
1．下列关于电解饱和食盐水过程的说法正确的是( )
A．电解饱和食盐水的工厂要首先将食盐进行除杂
B．与电源正极相连的电极区有NaOH生成
C．与电源负极相连的电极上有氯气生成
D．电解饱和食盐水的过程中Na＋的浓度减小
2．观察下列几个装置示意图，有关叙述正确的是( )
①
②
电解溶液装置
电镀铜实验装置
③
④
氢氧燃料电池示意图
离子交换膜法电解原理示意图
A.装置①中阳极上析出红色固体
B．装置②的待镀铁制品应与电源正极相连
C．装置③中外电路电子由a极流向b极
D．装置④中的离子交换膜允许阳离子、阴离子、水分子自由通过
3．电解法精炼含有Fe、Zn、Ag等杂质的粗铜。下列叙述正确的是( )
A．电解时以硫酸铜溶液作电解液，精铜作阳极
B．粗铜与电源负极相连，发生氧化反应
C．阳极上发生的反应有Fe－2e－===Fe2＋
D．电解后Fe、Zn、Ag等杂质会沉积在电解槽底部形成阳极泥
4．关于镀铜和电解精炼铜，下列说法中正确的是( )
A．都用粗铜作阳极、纯铜作阴极
B．电解液的浓度保持不变
C．阳极反应都只有Cu－2e－===Cu2＋
D．阴极反应都只有Cu2＋＋2e－===Cu
5．如图是工业上电解饱和食盐水的装置示意图，下列说法中不正确的是( )
A．装置出口①处的物质是氯气
B．出口②处的物质是氢气，该离子交换膜不能让阴离子通过
C．装置中发生反应的离子方程式为
2Cl－＋2H＋Cl2↑＋H2↑
D．该装置将电能转化为化学能
6．下列有关电解原理的应用的说法正确的是( )
A．氯化铝是一种电解质，可用于电解法制铝
B．电解法精炼铜时，以粗铜作阴极，纯铜作阳极
C．电解饱和食盐水时，阴极反应式为
2H＋＋2e－===H2↑
D．在铁制品上镀银时，铁制品与电源正极相连
7．纳米Fe2O3在常压电解法合成氨过程中起催化作用，该电解装置如图所示。已知熔融NaOH—KOH为电解液，Fe2O3在发生反应时生成中间体Fe。下列说法正确的是( )
A．惰性电极Ⅱ是电解池的阴极，发生还原反应
B．产生2.24 L O2时，转移的电子数为0.4NA
C．惰性电极Ⅰ的电极反应为
Fe2O3＋3H2O－6e－===2Fe＋6OH－
D．生成氨气的反应为
2Fe＋N2＋3H2O===Fe2O3＋2NH3
8．火法炼铜得到的粗铜中含有多种杂质(如锌、镍、金等)，其性能远不能达到电气工业的要求，工业上常用电解精炼法将粗铜提纯。在电解精炼时，粗铜作( )
A．阳极 B．正极
C．负极 D．阴极
9．下列化工生产原理错误的是( )
①可以用电解熔融氯化钠的方法来制取金属钠；
②将钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁；
③用电解法冶炼铝时，原料可选用氯化铝；
④湿法炼铜是用锌和硫酸铜溶液反应置换出铜
A．仅②③ B．仅①③
C．仅①② D．仅②③④
10．利用电解法将CO2转化为CH4的原理如图所示。下列说法正确的是( )
A．电解过程中，H＋由a极区向b极区迁移
B．电极b上反应为
CO2＋8HCO－8e－===CH4＋CO＋2H2O
C．电解过程中化学能转化为电能
D．电解时Na2SO4溶液浓度保持不变
11.
用石墨作电极电解饱和食盐水可制取 NaClO 消毒液，简易装置如图所示。下列说法正确的是( )
A．a 为电源的负极
B．用铁制容器盛放食盐水
C．电解过程中，c(Na＋)保持不变
D．电解结束后，用 pH 试纸测定溶液的pH
12．用电解法可以在铝制品表面生成致密保护膜而有效防止铝被腐蚀，其原理为：2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑，下列说法正确的是( )
A．电解时阳极材料可选用金属铜
B．电解形成保护膜过程中阳极附近溶液pH降低
C．若电解质选用稀硫酸，则SO向阴极移动
D．形成保护膜的铝制餐具可长时间盛放碱性食品
13．利用如图所示装置可以在铜牌表面电镀一层银。下列有关说法正确的是( )
A．通电后，电解质溶液中的电子由阳极移到阴极
B．铜牌与电源正极相连
C．该电解池的阴极反应可表示为
Cu2＋＋2e－===Cu
D．当电镀一段时间后，电解质溶液中c(Ag＋)保持不变
关键能力综合练
一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。
1．用石墨电极电解饱和食盐水，下列分析错误的是( )
A．得电子能力：H＋>Na＋，故阴极得到H2
B．水电离平衡右移，故阴极区得到OH－
C．失电子能力：Cl－>OH－，故阳极得到Cl2
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
2．下列装置由甲、乙两部分组成(如图所示)，甲是将废水中乙二胺[H2N(CH2)2NH2]氧化为环境友好物质的化学电源。下列说法错误的是( )
A．甲池中N极电极反应式为：
O2＋4H＋＋4e－===2H2O
B．反应过程中电子从Fe流向M极、电流从Cu极流向N极
C．该电源工作过程中废水中的乙二胺[H2N(CH2)2NH2]被氧化为N2和CO2
D．甲池中H＋透过质子交换膜从左向右移动，乙池中硫酸铜溶液离子浓度保持不变
3．如图为通过电解NaB(OH)4溶液制备H3BO3的工作原理如图。下列说法正确的是( )
A．a 膜为阴离子交换膜，c 膜为阳离子交换膜
B．N室中，进口和出口NaOH溶液的浓度：a%>b%
C．若每生成2 mol H3BO3，两极室共生成 33.6 L气体(标准状况)
D．电子从电源负极流出到达右侧石墨电极，经过电解质溶液到达左侧石墨电极，沿导线流回电源正极
4．利用CH4燃料电池电解制备Ca(H2PO4)2并得到副产物NaOH、H2、Cl2，装置如图所示(M、N、P、Q极均为惰性电极)。下列说法正确的是( )
A．该装置涉及到的能量转换仅有电能转化为化学能
B．A膜、C膜均为阳离子交换膜，B膜为阴离子交换膜
C．M上的反应为
CH4 － 4e－ ＋ 4O2－ ===CO2 ＋ 2H2O
D．理论上，M极消耗2.24 L甲烷，P极产生0.4 mol Cl2
5．金属镍有广泛的用途，粗镍中含有Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制得高纯度的镍。下列叙述中正确的是(已知：氧化性Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋)( )
A．阳极发生还原反应，其电极反应式为
Ni2＋＋2e－===Ni
B．电解过程中，阳极质量的减少量与阴极质量的增加量相等
C．电解后，溶液中存在的阳离子只有Fe2＋和Zn2＋
D．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt
6．美国研究人员成功实现在常温常压下用氮气和水生产氨，原理如下图所示：下列说法正确的是( )
A．图中能量转化方式只有2种
B．H＋向a极区移动
C．b极发生的电极反应为：
N2＋6H＋＋6e－===2NH3
D．a极上每产生22.4 L O2流过电极的电子数一定为4×6.02×1023
7．当前，随着CO2的排放量增加，如何解决CO2的污染成为世界各国研究的课题，我国科学家提出采用电化学原理将其转化为多种燃料，装置如图所示。下列说法不正确的是( )
A．电极A与外接电源的正极相连
B．生成CH4的电极反应式：
CO2＋8H＋＋8e－===CH4＋2H2O
C．若右侧KOH减少5.6 g，电路中通过的电子数为0.1NA
D．电极电势：A
A．Y极为阴极
B．标准状况下，当Z极产生11.2 L O2时，可生成H3PO2的数目为1NA
C．a、b、d为阳离子交换膜，c为阴离子交换膜
D．W极的电极反应式为
2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O
二、非选择题
9．氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如图所示：
(1)图中A极要连接电源的________(填“正”或“负”)极。
(2)精制饱和食盐水从图中________位置补充，NaOH溶液从图中________位置流出。(填“a” “b” “c” “d” “e”或“f”)
(3)电解饱和食盐水的离子方程式是________________________；
(4)电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2～3，盐酸的作用是____________________。
某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。
(5)如图为某实验小组依据的氧化还原反应：(用离子方程式表示)________________________设计的原电池装置，该装置中，盐桥的作用是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)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________ mol电子。
10．电化学方法是化工生产及生活中常用的一种方法。回答下列问题：
(1)二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺如图所示。
①图中用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2。产生ClO2的电极应连接电源的________(填“正极”或“负极”)，对应的电极反应式为________________________________。
②a极区pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。
③图中应使用________(填“阴”或“阳”)离子交换膜。
(2)电解K2MnO4溶液制备KMnO4。工业上，通常以软锰矿(主要成分是MnO2)与KOH的混合物在铁坩埚(熔融池)中混合均匀，小火加热至熔融，即可得到绿色的K2MnO4，化学方程式为____________________________。用镍片作阳极(镍不参与反应)，铁板为阴极，电解K2MnO4溶液可制备KMnO4。上述过程用流程图表示如下：
则D的化学式为______________________；阳极的电极反应式为____________________________。
学科素养升级练
1.
如图是电解熔融NaCl制备金属钠的装置示意图，下列有关判断正确的是( )
A．通过该装置可以将化学能转化为电能
B．石墨电极为正极
C．Na＋在铁电极上得到电子被还原为钠单质
D．电流从负极流出，流入铁电极
2．现有阳离子交换膜、阴离子交换膜、石墨电极和如图所示电解槽，用氯碱工业中的离子交换技术原理，可电解Na2SO4溶液生产NaOH和H2SO4溶液。
下列说法正确的是( )
A．Na2SO4溶液从G口加入
B．从D口出来的是NaOH溶液
C．膜b是阴离子交换膜，允许SO通过
D．阳极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
3．(1)利用电化学原理，将 NO2、O2和熔融 KNO3制成燃料电池，模拟工业电解法来处理含 Cr2O废水，如下图所示；电解过程中溶液发生反应： Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2 O。
①甲池工作时，NO2转变成绿色硝化剂 Y，Y 是 N2O5，可循环使用，则石墨Ⅱ附近发生的电极反应式为________________________。
②向完全还原为 Cr3＋的乙池工业废水中滴加 NaOH 溶液，可将铬以 Cr(OH)3沉淀的形式除去，已知 Cr(OH)3存在以下溶解平衡：Cr(OH)3(s)⇌Cr3＋(aq)＋3OH－(aq)，常温下 Cr(OH)3的溶度积 Ksp＝c(Cr3＋)·c3(OH－)＝1.0×10－32，要使c(Cr3＋)降至 10－5mol·L－1，溶液的 pH 应调至________。
(2)镉镍可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充、放电反应按下式进行：
Cd＋2NiO(OH)＋H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2
回答下列问题：
①放电时，金属 Cd 作________极。
②充电时的阳极电极反应式为________________________。
③充电时，当电路中通过 0.2 mol e－，阴极质量将________(填“增加”或“减少”)________。
4．氯碱工业是以电解饱和食盐水为基础的基本化学工业。如图是某氯碱工业生产原理示意图：
(1)写出装置A在通电条件下反应的化学方程式：________________________。
(2)装置A所用食盐水由粗盐水精制而成。精制时，为除去粗盐水中的Mg2＋和Ca2＋，要加入的试剂分别为________、________。
(3)氯碱工业是高耗能产业，将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节能30%以上，相关物料的传输与转化关系如图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过。
①图中Y是________________(填化学式)；X与稀NaOH溶液反应的离子方程式为________________________。
②比较图示中氢氧化钠的质量分数a%与b%的大小：________。
③若用装置B作为装置A的辅助电源，每当消耗标准状况下11.2 L氧气时，则装置B可向装置A提供的电量约为________(一个e－的电量为1.60×10－19C；计算结果精确到0.01)。
第二课时 电解原理的应用
必备知识基础练
1．答案：A
解析：电解饱和食盐水的工厂采用的是离子交换膜法，若食盐中混有Mg2＋、Ca2＋等杂质，在电解过程中会生成Mg(OH)2、Ca(OH)2等沉淀堵塞交换膜，所以电解前要首先将食盐进行除杂，故A正确；与电源正极相连的电极为阳极，在阳极上是Cl－失去电子生成氯气，不生成NaOH，故B错误；与电源负极相连的电极为阴极，在阴极是水电离产生的H＋放电生成H2，故C错误；Na＋没有参与反应，其物质的量不变，但电解过程中消耗了水，溶液体积减小，Na＋的浓度增大，故D错误；故选A。
2．答案：C
解析：装置①电解氯化铜的装置图中没有标明电极材料的名称，但根据溶液的组成及所给提示“电解CuCl2溶液实验装置示意图”，不难判断，铜应该在阴极上析出，故A错误；装置②电镀实验中，待镀金属作为阴极，故在装置②电镀铜实验中，待镀铁制品应与电源负极相连，故B错误；装置③，根据氢气的入口，很容易判断出原电池的左边为负极，氢气在左边电极上失电子，故外电路电子由a极流向b极，故C正确；装置④的离子交换膜是阳离子交换膜，只允许阳离子、水分子自由通过，不允许阴离子通过，故D错误。
3．答案：C
解析：电解精炼铜时以硫酸铜溶液为电解质溶液，粗铜作阳极，精铜作阴极，A错误；粗铜作阳极，与电源的正极相连，B错误；Fe比Cu活泼，电解时优先发生失电子的氧化反应：Fe－2e－===Fe2＋，C正确；Fe、Zn等比Cu活泼，电解时Fe、Zn等在阳极发生失电子的氧化反应，生成Fe2＋、Zn2＋等进入电解质溶液中，Ag等活动性不如Cu的杂质会沉积在电解槽底部形成阳极泥，D错误。
4．答案：D
解析：镀铜时，纯铜作阳极，镀件作阴极，故A错误；镀铜时，电解液中Cu2＋浓度保持不变，电解精炼铜时，电解液中Cu2＋浓度减小，故B错误；由于粗铜中含有金属性强于铜的锌、铁等杂质，电解精炼铜时，活泼金属首先失去电子，所以还有其他阳极反应，故C错误；阴极反应都只有Cu2＋得电子生成Cu，电极反应式为：Cu2＋＋2e－===Cu，故D正确。
5．答案：C
解析：与电源正极相连的为阳极，溶液中的氯离子在阳极失电子生成氯气，出口①处的物质是氯气，A正确；溶液中水电离出的氢离子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气，出口②处的物质是氢气，离子交换膜是阳离子交换膜，允许阳离子通过，不能让阴离子通过，B正确；电解饱和食盐水过程中生成氢氧化钠、氢气和氯气，反应的离子方程式为2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－，C错误；该装置是电解池，将电能转化为化学能，D正确；故选C。
6．答案：C
解析：氯化铝为共价化合物，熔融状态不导电，工业上采用电解熔融氧化铝的方法治炼铝，故A错误；电解精炼粗铜时，粗铜作阳极、纯铜作阴极，阳极上锌、铁、铜失去电子发生氧化反应，铜离子在阴极上得到电子发生还原反应，故B错误；工业上电解饱和食盐水时，水电离出的氢离子在阴极上得到电子发生还原反应生成氢气，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，故C正确；在铁制品上镀银时，银为镀层金属，铁为镀件，则铁制品与电源阴极相连，银作阳极，故D错误；故选C。
7．答案：D
解析：根据图示可知，惰性电极Ⅱ产生氧气，氧元素化合价升高，发生氧化反应，故惰性电极Ⅱ为电解池的阳极，A错误；产生2.24 L O2，未标注状态，故不能计算转移的电子数，B错误；根据图示可知，惰性电极Ⅰ为阴极，反应得电子，电极反应式为Fe2O3＋3H2O＋6e－===2Fe＋6OH－，C错误；结合图示及阴极电极反应式可知，生成氨气的反应为2Fe＋N2＋3H2O===Fe2O3＋2NH3，D正确。
8．答案：A
解析：电解精炼铜时，粗铜要作阳极，粗铜中比铜活泼的金属先在阳极放电形成离子进入溶液，之后铜放电生成铜离子，比铜不活泼的金属形成阳极泥；由于溶液中的阳离子中铜离子的氧化性最强，所以阴极铜离子放电得到铜单质，从而实现铜的精炼；故选A。
9．答案：D
解析：①钠是活泼金属，可以用电解熔融氯化钠的方法来制取金属钠，正确；②将钠加入氯化镁溶液中，钠先和水反应生成NaOH，氯化镁会和NaOH发生复分解反应，所以得不到镁单质，应采用电解熔融氯化镁的方法治炼镁，错误；③氯化铝是分子晶体，熔融状态下氯化铝不导电，故不能用电解氯化铝的方法得到铝，错误；④湿法炼铜是用铁和硫酸铜溶液反应置换出铜，错误。综上所述，D项符合题意。
10．答案：A
解析：由a极生成O2可以判断出a极为阳极，b为阴极，阳离子向阴极流动，则H＋由a极区向b极区迁移正确，故A正确；b电极为阴极，得到电子，电极b上反应应为CO2＋8HCO＋8e－===CH4＋8CO＋2H2O，故B错误；通过电解法可知此电池为电解池，所以电解过程中是电能转化为化学能，故C错误；电解时OH－比SO更容易失去电子，所以电解Na2SO4溶液的实质是电解水，溶液中的水发生消耗，所以Na2SO4溶液的浓度是增大的，故D错误。
11．答案：A
解析：电解饱和食盐水，阳极上发生氯离子失去电子生成氯气的反应，阴极上发生水得电子生成氢气和氢氧根离子的反应，为使氯气和氢氧根离子反应生成次氯酸根与氯离子，必须使氯气在装置下部产生，故下面为阳极，b为电源正极，a为电源负极，故A正确；铁在中性食盐水中易发生吸氧腐蚀，铁失去电子变成亚铁离子，故不能用铁制容器盛放食盐水，故B错误；电解过程中，阴极水作为反应物被消耗，溶液体积减小，钠离子物质的量不变，所以c(Na＋)增大，故C错误；由于次氯酸钠具有漂白性，会漂白pH 试纸，所以不能用pH 试纸测定溶液的pH，故D错误。
12．答案：B
解析：由电解总反应知，Al失去电子，所以阳极应该是铝制品，A项错误；在阳极形成保护膜，反应为：2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋，产生H＋，溶液酸性增强，pH降低，B项正确；SO带负电荷，应该向阳极移动，C项错误；Al2O3能与碱反应生成AlO，所以铝制餐具不能长时间盛放碱性食品，D项错误。
13．答案：D
解析：该装置是电镀池，镀层Ag作阳极、镀件Cu作阴极；电子不能通过电解质溶液，应是电解质溶液中的阳离子由阳极向阴极移动，A错误；镀件Cu作阴极，与电源负极相连，故B错误；铜为阴极，银离子在阴极上得电子发生还原反应，方程式为：Ag＋＋e－===Ag，故C错误；电镀过程中阳极反应为Ag－e－===Ag＋，阴极反应为Ag＋＋e－===Ag，故电解一段时间后电解质溶液中c(Ag＋)保持不变，故D正确。
关键能力综合练
1．答案：D
解析：得电子能力：H＋>Na＋，电解饱和食盐水阴极发生反应：2H＋＋2e－===H2↑，故A正确；电解饱和食盐水过程中，H＋被消耗，促进水的电离，阴极消耗H＋同时得到OH－，故B正确；失电子能力：Cl－>OH－，电解饱和食盐水，阳极发生反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，阳极得到Cl2，故C正确；电解池中，总反应方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑，所以溶液呈碱性，故D错误。
2．答案：B
解析：根据题给信息知，图中甲装置是将化学能转化为电能的原电池，M是负极，N是正极，电解质溶液为酸性溶液，负极上失电子发生氧化反应，正极上得电子发生还原反应；则乙装置中铁与负极相连为阴极，铜与正极相连为阳极，乙装置是在铁上镀铜，根据得失电子守恒计算，以此解答该题。
N是正极，酸性条件下，氧气在正极N上得电子，发生还原反应，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，故A正确；电子从负极M流向Fe，电流从正极N极流向Cu极，故B错误；乙二胺[H2N(CH2)2NH2]在负极M上失电子，发生氧化反应，生成氮气、二氧化碳和水，故C正确；阳离子向正极移动，M是负极，N是正极，所以质子由左向右移动，乙装置是在铁上镀铜，电解液浓度基本不变，所以乙中CuSO4溶液浓度基本保持不变，故D正确。
3．答案：C
解析：由装置图可知，N室中石墨为阴极，电解时阴极上水得电子生成H2和OH－，则原料室中的钠离子通过c膜进入N室，溶液中c(NaOH)增大，c膜为阳离子交换膜；M室中石墨电极为阳极，电解时阳极上水失电子生成O2和H＋，H＋通过a膜进入产品室，则a膜为阳离子交换膜，原料室中的B(OH)离子通过b膜进入产品室，B(OH)、H＋发生反应生成H3BO3，所以b膜为阴离子交换膜，据此分析解答。
由分析可知，a膜为阳离子交换膜，c膜为阳离子交换膜，A错误；N室中石墨为阴极，电解时阴极上水得电子生成H2和OH－，原料室中的钠离子通过c膜进入N室，溶液中c(NaOH)增大，所以N室a%＜b%，B错误；理论上每生成2 mol H3BO3产品，M、N室电极反应式分别为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋、2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，M室生成0.5 mol O2、N室生成1.0 mol H2，两极室共生成气体体积在标况下是(0.5 mol＋1.0 mol)×22.4 L·mol－1＝33.6 L，C正确；电子不能通过溶液，D错误。
4．答案：B
解析：原电池中M为负极，N为正极，电解池中P为阳极，Q为阴极。
涉及的能量转化为化学能转化为电能，电能再转化为化学能，A错误；为了得到产品，钙离子与H2PO应该向产品室移动，故A膜为阳离子交换膜，B膜为阴离子交换膜，C膜为阳离子交换，将原料室的Na＋转出膜，B正确；电荷不守恒，C错误；气体体积需要在标准状况下，D错误。
5．答案：D
解析：电解时，阳极Zn、Fe、Ni失去电子，发生氧化反应，故A错误；因氧化性Ni2＋>Fe2＋>Zn2＋，故阴极反应式为Ni2＋＋2e－===Ni，可见，阳极质量减少是因为Zn、Fe、Ni溶解，而阴极质量增加是因为Ni析出，依据电子守恒，阳极质量的减少量与阴极质量的增加量不相等，故B错误；电解后溶液中的阳离子除Fe2＋和Zn2＋外，还有Ni2＋和H＋，故C错误；因为氧化性Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋，铂为惰性电极，所以阳极中铂和铜不生成金属阳离子，则铜和铂在电解槽底部形成阳极泥，故D正确。
6．答案：C
解析：从图中可以看出，生成氧气的一极为阳极，即a极为阳极，发生氧化反应，其电极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑；b极为阴极，发生还原反应，其电极反应式为N2＋6e－＋6H＋===2NH3，据此分析解答 。
图中装置为电解池装置，其能量转化方式为电能转化为化学能；该电源由太阳能和风能转化而来，故有3种能量转化方式，故A错误；电解池中阳离子向阴极移动，故H＋向b极移动，故B错误；b极为阴极，氮气得电子，与H＋生成氨气，其电极反应式为N2＋6e－＋6H＋===2NH3，故C正确；氧气为气体，非标况下不能确定Vm数值，故D错误。
7．答案：A
解析：由电池装置图可知，该装置为电解池，其中CO2转化为CH4、C2H4等，C元素的化合价降低，得到电子，则电极A为阴极，应该与外接电源的负极相连，则B为阳极，与外接电源的正极相连，阳极上氢氧根离子失电子生成氧气，据此解答。
由分析可知，电极A与外接电源的负极相连，故 A错误；CO2得电子转化为CH4，则生成CH4的电极反应式为：CO2＋8H＋＋8e－===CH4＋2H2O，故B正确；若右侧KOH减少5.6 g，即5.6 g÷56 g·mol－1＝0.1 mol，则有0.1 mol K＋通过阳离子交换膜，所以电路中通过电子数为0.1NA，故C正确；由分析可知，A为阴极，B为阳极，则电极电势：A
解析：根据题目所给信息分析，题图左侧为原电池设备，右侧为电解池设备；左侧Z极上发生氧化反应2H2O－4e－===O2＋4H＋是原电池负极，W极上发生还原反应2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O是原电池正极，电解质溶液中H＋由左到右穿过a膜；右侧Y极连接原电池负极(Z极)，是电解池阴极，发生还原反应2H2O＋2e－===H2＋2OH－，X极连接原电池正极(W极)，是电解池阳极，发生氧化反应2H2O－4e－===O2＋4H＋，原料室中Na＋通过d膜进入N室保证电荷守恒，H2PO通过c膜进入产品室，M室中生成的H＋通过b膜进入产品室，H＋与H2PO按个数比1∶1生成H3PO2。
根据分析，Y极为阴极，A正确；标况下，11.2 L O2物质的量是0.5 mol，根据电极反应式代入计算，转移电子2 mol，本题中原电池与电解池之间是简单串联，所以X极上反应也应失去电子2 mol，代入电极反应式计算，应生成2 mol H＋，故最终应生成2 mol H3PO2，B错误；根据题目分析，a、b、d膜均过阳离子，c膜过阴离子，C正确；根据选项分析，电极反应式正确，D正确。
9．答案：(1)正 (2)a d (3)2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑ (4)提高H＋浓度，降低Cl2的溶解度 (5)Cu2＋＋Fe===Fe2＋＋Cu 提供离子，平衡电荷，保持溶液的电中性、能产生稳定的电流 (6)0.2
解析：工业上用电解饱和食盐水制取氯碱，在阳极区域加入饱和食盐水，氯离子在阳极上放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，同时电极附近有氢氧化钠生成，所以在阴极区域产生氢氧化钠，阳离子交换膜只能阳离子通过，钠离子通过离子交换膜进入阴极区，则从d可导出氢氧化钠溶液；
(1)由图知，钠离子从左侧区向右侧区移动，则左侧为阳极区，图中A极为阳极，要连接电源的正极。(2)阳离子交换膜法电解饱和食盐水，氯离子在阳极放电，钠离子透过阳离子交换膜进入阴极区，阴极的反应式为：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ ；故精制饱和食盐水从图中a位置补充，NaOH溶液从图中d位置流出。(3)电解饱和食盐水的离子方程式是2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑；(4)电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2～3，与饱和食盐水相比，氢离子浓度较大，可抑制氯气溶解；则盐酸的作用是提高H＋浓度，降低Cl2的溶解度。(5)题图所示为一个双液电池，该原电池装置的离子方程式为： Cu2＋＋Fe===Fe2＋＋Cu。该装置中，盐桥的作用是提供离子，平衡电荷，保持溶液的电中性，能产生稳定的电流。(6)反应前，电极质量相等，电池总反应为Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，每转移2 mol电子，消耗1 mol Fe，铁电极减少56 g，同时正极生成1 mol Cu，石墨电极增加64 g，则两电极质量相差120 g，若一段时间后两电极质量相差12 g，则导线中通过0.2 mol电子。
10．答案：(1)①正极 Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋ ②增大 ③阳 (2)2MnO2＋4KOH＋O22K2MnO4＋2H2O KOH MnO－e－===MnO
解析：(1)①图中用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2。Cl－失去电子，发生氧化反应产生ClO2，则产生ClO2的电极为阳极，应连接电源的正极，阳极的电极反应式为：Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋；②b极为阳极，a极为阴极，水电离产生的H＋得到电子发生还原反应产生H2，H＋不断放电，使a电极区c(H＋)减小，c(OH－)增大，因此溶液pH增大；③根据图示可知，离子通过离子交换膜由阳极区进入到阴极区。由于阳极b电极上阴离子Cl－不断放电，使附近的阳离子浓度增大，为维持平衡，溶液中的阳离子通过交换膜进入到阴极区，故图中使用的离子交换膜是阳离子交换膜；(2)根据题意可知MnO2、KOH、O2混合加热，发生氧化还原反应产生K2MnO4，根据电子守恒、原子守恒，可知生成物还有H2O，该反应的化学方程式为：2MnO2＋4KOH＋O22K2MnO4＋2H2O。然后电解反应产生的K2MnO4溶液，在阳极区发生氧化反应：MnO－e－===MnO，在阴极上发生反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，离子交换膜为阳离子交换膜，阳极区的K＋通过阳离子交换膜进入阴极区，则D物质是KOH溶液；阳极的电极反应式为MnO－e－===MnO。
学科素养升级练
1．答案：C
解析：电解装置将电能转化为化学能，故A错误；石墨电极连接电源正极，为阳极，故B错误；铁电极是阴极，Na＋在铁电极上得到电子被还原，故C正确；电子从负极流出，进入铁电极，电流方向与电子流向相反，故D错误。
2．答案：B
解析：用石墨电极电解Na2SO4溶液，实质是电解水，阳极OH－放电：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，阳极生成的H＋与SO形成H2SO4溶液，膜a为允许SO通过的阴离子交换膜；阴极H＋放电：2H＋＋2e－===H2↑，阴极消耗H＋则剩下OH－，OH－与Na＋形成NaOH溶液，膜b为允许Na＋通过的阳离子交换膜，据此分析解答。
Na2SO4溶液从F口加入，SO通过膜a，Na＋通过膜b，A错误；由分析可知，B正确；膜b为允许Na＋通过的阳离子交换膜，C错误；阳极OH－放电，电极反应式为：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，D错误。
3．答案：(1)O2＋4e－＋2N2O5===4NO 5 (2)负 Ni(OH)2－e－＋OH－===NiO(OH)＋H2O 减少 3.4 g
解析：(1) ①甲池为NO2、O2和熔融KNO3组成的燃料电池，由图示知电池工作时通入NO2的一极产生N2O5，氮元素的化合价由＋4价升高到＋5价，失去电子，故石墨Ⅰ作负极，所以石墨Ⅱ作正极；且电解质是熔融KNO3，所以通入O2和N2O5转化为NO，则石墨Ⅱ附近发生的电极反应为O2＋4e－＋2N2O5===4NO。②要使c(Cr3＋)降至10－5mol·L－1，则此时溶液中c(OH－)＝＝＝10－9mol·L－1，c(H＋)＝＝＝10－5mol·L－1，pH＝－lg 10－5＝5，即溶液的pH应调至5。(2)①放电时，所给式子从左往右看，此时Cd的化合价升高，所以Cd作负极；②充电时，所给式子从右往左看，阳极发生氧化反应，其对应的电极反应式为：Ni(OH)2－e－＋OH－===NiO(OH)＋H2O；③充电时阴极发生反应：Cd(OH)2＋2e－===Cd＋2OH－，阴极质量减小，减少的质量即是生成的OH－的质量。此时得电子的物质的量与OH－的物质的量相等，所以生成的OH－的物质的量也是0.2 mol，其质量为3.4 g。
4．答案：(1)2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
(2)NaOH溶液 Na2CO3溶液
(3)H2 2OH－＋Cl2===ClO－＋Cl－＋H2O b%>a% 1.93×105C
解析：(1)根据生产原理示意图，装置A是电解池，电解饱和食盐水的化学方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。(2)除去杂质时不能引入新的杂质，所以除去Mg2＋用NaOH溶液，除去Ca2＋用Na2CO3溶液。(3)①装置A右端产生NaOH溶液，说明右端电极是阴极，发生反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，因此Y是H2，装置A的左端电极是阳极，发生反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，X为Cl2，Cl2和NaOH溶液反应的离子方程式为Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O。②装置B中通入O2的一极为正极，电解质溶液是NaOH溶液，因此正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，Na＋通过离子膜由左向右迁移，NaOH的物质的量增加，因此b%>a%。③两装置通过的电量相等，则每消耗标准状况下11.2 L氧气时装置B向装置A提供的电量为×4×6.02×1023mol－1×1.60×10－19C≈1.93×105C。
第二课时 电解原理的应用
必备知识基础练
1．下列关于电解饱和食盐水过程的说法正确的是( )
A．电解饱和食盐水的工厂要首先将食盐进行除杂
B．与电源正极相连的电极区有NaOH生成
C．与电源负极相连的电极上有氯气生成
D．电解饱和食盐水的过程中Na＋的浓度减小
2．观察下列几个装置示意图，有关叙述正确的是( )
①
②
电解溶液装置
电镀铜实验装置
③
④
氢氧燃料电池示意图
离子交换膜法电解原理示意图
A.装置①中阳极上析出红色固体
B．装置②的待镀铁制品应与电源正极相连
C．装置③中外电路电子由a极流向b极
D．装置④中的离子交换膜允许阳离子、阴离子、水分子自由通过
3．电解法精炼含有Fe、Zn、Ag等杂质的粗铜。下列叙述正确的是( )
A．电解时以硫酸铜溶液作电解液，精铜作阳极
B．粗铜与电源负极相连，发生氧化反应
C．阳极上发生的反应有Fe－2e－===Fe2＋
D．电解后Fe、Zn、Ag等杂质会沉积在电解槽底部形成阳极泥
4．关于镀铜和电解精炼铜，下列说法中正确的是( )
A．都用粗铜作阳极、纯铜作阴极
B．电解液的浓度保持不变
C．阳极反应都只有Cu－2e－===Cu2＋
D．阴极反应都只有Cu2＋＋2e－===Cu
5．如图是工业上电解饱和食盐水的装置示意图，下列说法中不正确的是( )
A．装置出口①处的物质是氯气
B．出口②处的物质是氢气，该离子交换膜不能让阴离子通过
C．装置中发生反应的离子方程式为
2Cl－＋2H＋Cl2↑＋H2↑
D．该装置将电能转化为化学能
6．下列有关电解原理的应用的说法正确的是( )
A．氯化铝是一种电解质，可用于电解法制铝
B．电解法精炼铜时，以粗铜作阴极，纯铜作阳极
C．电解饱和食盐水时，阴极反应式为
2H＋＋2e－===H2↑
D．在铁制品上镀银时，铁制品与电源正极相连
7．纳米Fe2O3在常压电解法合成氨过程中起催化作用，该电解装置如图所示。已知熔融NaOH—KOH为电解液，Fe2O3在发生反应时生成中间体Fe。下列说法正确的是( )
A．惰性电极Ⅱ是电解池的阴极，发生还原反应
B．产生2.24 L O2时，转移的电子数为0.4NA
C．惰性电极Ⅰ的电极反应为
Fe2O3＋3H2O－6e－===2Fe＋6OH－
D．生成氨气的反应为
2Fe＋N2＋3H2O===Fe2O3＋2NH3
8．火法炼铜得到的粗铜中含有多种杂质(如锌、镍、金等)，其性能远不能达到电气工业的要求，工业上常用电解精炼法将粗铜提纯。在电解精炼时，粗铜作( )
A．阳极 B．正极
C．负极 D．阴极
9．下列化工生产原理错误的是( )
①可以用电解熔融氯化钠的方法来制取金属钠；
②将钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁；
③用电解法冶炼铝时，原料可选用氯化铝；
④湿法炼铜是用锌和硫酸铜溶液反应置换出铜
A．仅②③ B．仅①③
C．仅①② D．仅②③④
10．利用电解法将CO2转化为CH4的原理如图所示。下列说法正确的是( )
A．电解过程中，H＋由a极区向b极区迁移
B．电极b上反应为
CO2＋8HCO－8e－===CH4＋CO＋2H2O
C．电解过程中化学能转化为电能
D．电解时Na2SO4溶液浓度保持不变
11.
用石墨作电极电解饱和食盐水可制取 NaClO 消毒液，简易装置如图所示。下列说法正确的是( )
A．a 为电源的负极
B．用铁制容器盛放食盐水
C．电解过程中，c(Na＋)保持不变
D．电解结束后，用 pH 试纸测定溶液的pH
12．用电解法可以在铝制品表面生成致密保护膜而有效防止铝被腐蚀，其原理为：2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑，下列说法正确的是( )
A．电解时阳极材料可选用金属铜
B．电解形成保护膜过程中阳极附近溶液pH降低
C．若电解质选用稀硫酸，则SO向阴极移动
D．形成保护膜的铝制餐具可长时间盛放碱性食品
13．利用如图所示装置可以在铜牌表面电镀一层银。下列有关说法正确的是( )
A．通电后，电解质溶液中的电子由阳极移到阴极
B．铜牌与电源正极相连
C．该电解池的阴极反应可表示为
Cu2＋＋2e－===Cu
D．当电镀一段时间后，电解质溶液中c(Ag＋)保持不变
关键能力综合练
一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。
1．用石墨电极电解饱和食盐水，下列分析错误的是( )
A．得电子能力：H＋>Na＋，故阴极得到H2
B．水电离平衡右移，故阴极区得到OH－
C．失电子能力：Cl－>OH－，故阳极得到Cl2
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
2．下列装置由甲、乙两部分组成(如图所示)，甲是将废水中乙二胺[H2N(CH2)2NH2]氧化为环境友好物质的化学电源。下列说法错误的是( )
A．甲池中N极电极反应式为：
O2＋4H＋＋4e－===2H2O
B．反应过程中电子从Fe流向M极、电流从Cu极流向N极
C．该电源工作过程中废水中的乙二胺[H2N(CH2)2NH2]被氧化为N2和CO2
D．甲池中H＋透过质子交换膜从左向右移动，乙池中硫酸铜溶液离子浓度保持不变
3．如图为通过电解NaB(OH)4溶液制备H3BO3的工作原理如图。下列说法正确的是( )
A．a 膜为阴离子交换膜，c 膜为阳离子交换膜
B．N室中，进口和出口NaOH溶液的浓度：a%>b%
C．若每生成2 mol H3BO3，两极室共生成 33.6 L气体(标准状况)
D．电子从电源负极流出到达右侧石墨电极，经过电解质溶液到达左侧石墨电极，沿导线流回电源正极
4．利用CH4燃料电池电解制备Ca(H2PO4)2并得到副产物NaOH、H2、Cl2，装置如图所示(M、N、P、Q极均为惰性电极)。下列说法正确的是( )
A．该装置涉及到的能量转换仅有电能转化为化学能
B．A膜、C膜均为阳离子交换膜，B膜为阴离子交换膜
C．M上的反应为
CH4 － 4e－ ＋ 4O2－ ===CO2 ＋ 2H2O
D．理论上，M极消耗2.24 L甲烷，P极产生0.4 mol Cl2
5．金属镍有广泛的用途，粗镍中含有Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制得高纯度的镍。下列叙述中正确的是(已知：氧化性Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋)( )
A．阳极发生还原反应，其电极反应式为
Ni2＋＋2e－===Ni
B．电解过程中，阳极质量的减少量与阴极质量的增加量相等
C．电解后，溶液中存在的阳离子只有Fe2＋和Zn2＋
D．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt
6．美国研究人员成功实现在常温常压下用氮气和水生产氨，原理如下图所示：下列说法正确的是( )
A．图中能量转化方式只有2种
B．H＋向a极区移动
C．b极发生的电极反应为：
N2＋6H＋＋6e－===2NH3
D．a极上每产生22.4 L O2流过电极的电子数一定为4×6.02×1023
7．当前，随着CO2的排放量增加，如何解决CO2的污染成为世界各国研究的课题，我国科学家提出采用电化学原理将其转化为多种燃料，装置如图所示。下列说法不正确的是( )
A．电极A与外接电源的正极相连
B．生成CH4的电极反应式：
CO2＋8H＋＋8e－===CH4＋2H2O
C．若右侧KOH减少5.6 g，电路中通过的电子数为0.1NA
D．电极电势：A
A．Y极为阴极
B．标准状况下，当Z极产生11.2 L O2时，可生成H3PO2的数目为1NA
C．a、b、d为阳离子交换膜，c为阴离子交换膜
D．W极的电极反应式为
2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O
二、非选择题
9．氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如图所示：
(1)图中A极要连接电源的________(填“正”或“负”)极。
(2)精制饱和食盐水从图中________位置补充，NaOH溶液从图中________位置流出。(填“a” “b” “c” “d” “e”或“f”)
(3)电解饱和食盐水的离子方程式是________________________；
(4)电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2～3，盐酸的作用是____________________。
某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。
(5)如图为某实验小组依据的氧化还原反应：(用离子方程式表示)________________________设计的原电池装置，该装置中，盐桥的作用是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)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________ mol电子。
10．电化学方法是化工生产及生活中常用的一种方法。回答下列问题：
(1)二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺如图所示。
①图中用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2。产生ClO2的电极应连接电源的________(填“正极”或“负极”)，对应的电极反应式为________________________________。
②a极区pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。
③图中应使用________(填“阴”或“阳”)离子交换膜。
(2)电解K2MnO4溶液制备KMnO4。工业上，通常以软锰矿(主要成分是MnO2)与KOH的混合物在铁坩埚(熔融池)中混合均匀，小火加热至熔融，即可得到绿色的K2MnO4，化学方程式为____________________________。用镍片作阳极(镍不参与反应)，铁板为阴极，电解K2MnO4溶液可制备KMnO4。上述过程用流程图表示如下：
则D的化学式为______________________；阳极的电极反应式为____________________________。
学科素养升级练
1.
如图是电解熔融NaCl制备金属钠的装置示意图，下列有关判断正确的是( )
A．通过该装置可以将化学能转化为电能
B．石墨电极为正极
C．Na＋在铁电极上得到电子被还原为钠单质
D．电流从负极流出，流入铁电极
2．现有阳离子交换膜、阴离子交换膜、石墨电极和如图所示电解槽，用氯碱工业中的离子交换技术原理，可电解Na2SO4溶液生产NaOH和H2SO4溶液。
下列说法正确的是( )
A．Na2SO4溶液从G口加入
B．从D口出来的是NaOH溶液
C．膜b是阴离子交换膜，允许SO通过
D．阳极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
3．(1)利用电化学原理，将 NO2、O2和熔融 KNO3制成燃料电池，模拟工业电解法来处理含 Cr2O废水，如下图所示；电解过程中溶液发生反应： Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2 O。
①甲池工作时，NO2转变成绿色硝化剂 Y，Y 是 N2O5，可循环使用，则石墨Ⅱ附近发生的电极反应式为________________________。
②向完全还原为 Cr3＋的乙池工业废水中滴加 NaOH 溶液，可将铬以 Cr(OH)3沉淀的形式除去，已知 Cr(OH)3存在以下溶解平衡：Cr(OH)3(s)⇌Cr3＋(aq)＋3OH－(aq)，常温下 Cr(OH)3的溶度积 Ksp＝c(Cr3＋)·c3(OH－)＝1.0×10－32，要使c(Cr3＋)降至 10－5mol·L－1，溶液的 pH 应调至________。
(2)镉镍可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充、放电反应按下式进行：
Cd＋2NiO(OH)＋H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2
回答下列问题：
①放电时，金属 Cd 作________极。
②充电时的阳极电极反应式为________________________。
③充电时，当电路中通过 0.2 mol e－，阴极质量将________(填“增加”或“减少”)________。
4．氯碱工业是以电解饱和食盐水为基础的基本化学工业。如图是某氯碱工业生产原理示意图：
(1)写出装置A在通电条件下反应的化学方程式：________________________。
(2)装置A所用食盐水由粗盐水精制而成。精制时，为除去粗盐水中的Mg2＋和Ca2＋，要加入的试剂分别为________、________。
(3)氯碱工业是高耗能产业，将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节能30%以上，相关物料的传输与转化关系如图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过。
①图中Y是________________(填化学式)；X与稀NaOH溶液反应的离子方程式为________________________。
②比较图示中氢氧化钠的质量分数a%与b%的大小：________。
③若用装置B作为装置A的辅助电源，每当消耗标准状况下11.2 L氧气时，则装置B可向装置A提供的电量约为________(一个e－的电量为1.60×10－19C；计算结果精确到0.01)。
第二课时 电解原理的应用
必备知识基础练
1．答案：A
解析：电解饱和食盐水的工厂采用的是离子交换膜法，若食盐中混有Mg2＋、Ca2＋等杂质，在电解过程中会生成Mg(OH)2、Ca(OH)2等沉淀堵塞交换膜，所以电解前要首先将食盐进行除杂，故A正确；与电源正极相连的电极为阳极，在阳极上是Cl－失去电子生成氯气，不生成NaOH，故B错误；与电源负极相连的电极为阴极，在阴极是水电离产生的H＋放电生成H2，故C错误；Na＋没有参与反应，其物质的量不变，但电解过程中消耗了水，溶液体积减小，Na＋的浓度增大，故D错误；故选A。
2．答案：C
解析：装置①电解氯化铜的装置图中没有标明电极材料的名称，但根据溶液的组成及所给提示“电解CuCl2溶液实验装置示意图”，不难判断，铜应该在阴极上析出，故A错误；装置②电镀实验中，待镀金属作为阴极，故在装置②电镀铜实验中，待镀铁制品应与电源负极相连，故B错误；装置③，根据氢气的入口，很容易判断出原电池的左边为负极，氢气在左边电极上失电子，故外电路电子由a极流向b极，故C正确；装置④的离子交换膜是阳离子交换膜，只允许阳离子、水分子自由通过，不允许阴离子通过，故D错误。
3．答案：C
解析：电解精炼铜时以硫酸铜溶液为电解质溶液，粗铜作阳极，精铜作阴极，A错误；粗铜作阳极，与电源的正极相连，B错误；Fe比Cu活泼，电解时优先发生失电子的氧化反应：Fe－2e－===Fe2＋，C正确；Fe、Zn等比Cu活泼，电解时Fe、Zn等在阳极发生失电子的氧化反应，生成Fe2＋、Zn2＋等进入电解质溶液中，Ag等活动性不如Cu的杂质会沉积在电解槽底部形成阳极泥，D错误。
4．答案：D
解析：镀铜时，纯铜作阳极，镀件作阴极，故A错误；镀铜时，电解液中Cu2＋浓度保持不变，电解精炼铜时，电解液中Cu2＋浓度减小，故B错误；由于粗铜中含有金属性强于铜的锌、铁等杂质，电解精炼铜时，活泼金属首先失去电子，所以还有其他阳极反应，故C错误；阴极反应都只有Cu2＋得电子生成Cu，电极反应式为：Cu2＋＋2e－===Cu，故D正确。
5．答案：C
解析：与电源正极相连的为阳极，溶液中的氯离子在阳极失电子生成氯气，出口①处的物质是氯气，A正确；溶液中水电离出的氢离子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气，出口②处的物质是氢气，离子交换膜是阳离子交换膜，允许阳离子通过，不能让阴离子通过，B正确；电解饱和食盐水过程中生成氢氧化钠、氢气和氯气，反应的离子方程式为2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－，C错误；该装置是电解池，将电能转化为化学能，D正确；故选C。
6．答案：C
解析：氯化铝为共价化合物，熔融状态不导电，工业上采用电解熔融氧化铝的方法治炼铝，故A错误；电解精炼粗铜时，粗铜作阳极、纯铜作阴极，阳极上锌、铁、铜失去电子发生氧化反应，铜离子在阴极上得到电子发生还原反应，故B错误；工业上电解饱和食盐水时，水电离出的氢离子在阴极上得到电子发生还原反应生成氢气，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，故C正确；在铁制品上镀银时，银为镀层金属，铁为镀件，则铁制品与电源阴极相连，银作阳极，故D错误；故选C。
7．答案：D
解析：根据图示可知，惰性电极Ⅱ产生氧气，氧元素化合价升高，发生氧化反应，故惰性电极Ⅱ为电解池的阳极，A错误；产生2.24 L O2，未标注状态，故不能计算转移的电子数，B错误；根据图示可知，惰性电极Ⅰ为阴极，反应得电子，电极反应式为Fe2O3＋3H2O＋6e－===2Fe＋6OH－，C错误；结合图示及阴极电极反应式可知，生成氨气的反应为2Fe＋N2＋3H2O===Fe2O3＋2NH3，D正确。
8．答案：A
解析：电解精炼铜时，粗铜要作阳极，粗铜中比铜活泼的金属先在阳极放电形成离子进入溶液，之后铜放电生成铜离子，比铜不活泼的金属形成阳极泥；由于溶液中的阳离子中铜离子的氧化性最强，所以阴极铜离子放电得到铜单质，从而实现铜的精炼；故选A。
9．答案：D
解析：①钠是活泼金属，可以用电解熔融氯化钠的方法来制取金属钠，正确；②将钠加入氯化镁溶液中，钠先和水反应生成NaOH，氯化镁会和NaOH发生复分解反应，所以得不到镁单质，应采用电解熔融氯化镁的方法治炼镁，错误；③氯化铝是分子晶体，熔融状态下氯化铝不导电，故不能用电解氯化铝的方法得到铝，错误；④湿法炼铜是用铁和硫酸铜溶液反应置换出铜，错误。综上所述，D项符合题意。
10．答案：A
解析：由a极生成O2可以判断出a极为阳极，b为阴极，阳离子向阴极流动，则H＋由a极区向b极区迁移正确，故A正确；b电极为阴极，得到电子，电极b上反应应为CO2＋8HCO＋8e－===CH4＋8CO＋2H2O，故B错误；通过电解法可知此电池为电解池，所以电解过程中是电能转化为化学能，故C错误；电解时OH－比SO更容易失去电子，所以电解Na2SO4溶液的实质是电解水，溶液中的水发生消耗，所以Na2SO4溶液的浓度是增大的，故D错误。
11．答案：A
解析：电解饱和食盐水，阳极上发生氯离子失去电子生成氯气的反应，阴极上发生水得电子生成氢气和氢氧根离子的反应，为使氯气和氢氧根离子反应生成次氯酸根与氯离子，必须使氯气在装置下部产生，故下面为阳极，b为电源正极，a为电源负极，故A正确；铁在中性食盐水中易发生吸氧腐蚀，铁失去电子变成亚铁离子，故不能用铁制容器盛放食盐水，故B错误；电解过程中，阴极水作为反应物被消耗，溶液体积减小，钠离子物质的量不变，所以c(Na＋)增大，故C错误；由于次氯酸钠具有漂白性，会漂白pH 试纸，所以不能用pH 试纸测定溶液的pH，故D错误。
12．答案：B
解析：由电解总反应知，Al失去电子，所以阳极应该是铝制品，A项错误；在阳极形成保护膜，反应为：2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋，产生H＋，溶液酸性增强，pH降低，B项正确；SO带负电荷，应该向阳极移动，C项错误；Al2O3能与碱反应生成AlO，所以铝制餐具不能长时间盛放碱性食品，D项错误。
13．答案：D
解析：该装置是电镀池，镀层Ag作阳极、镀件Cu作阴极；电子不能通过电解质溶液，应是电解质溶液中的阳离子由阳极向阴极移动，A错误；镀件Cu作阴极，与电源负极相连，故B错误；铜为阴极，银离子在阴极上得电子发生还原反应，方程式为：Ag＋＋e－===Ag，故C错误；电镀过程中阳极反应为Ag－e－===Ag＋，阴极反应为Ag＋＋e－===Ag，故电解一段时间后电解质溶液中c(Ag＋)保持不变，故D正确。
关键能力综合练
1．答案：D
解析：得电子能力：H＋>Na＋，电解饱和食盐水阴极发生反应：2H＋＋2e－===H2↑，故A正确；电解饱和食盐水过程中，H＋被消耗，促进水的电离，阴极消耗H＋同时得到OH－，故B正确；失电子能力：Cl－>OH－，电解饱和食盐水，阳极发生反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，阳极得到Cl2，故C正确；电解池中，总反应方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑，所以溶液呈碱性，故D错误。
2．答案：B
解析：根据题给信息知，图中甲装置是将化学能转化为电能的原电池，M是负极，N是正极，电解质溶液为酸性溶液，负极上失电子发生氧化反应，正极上得电子发生还原反应；则乙装置中铁与负极相连为阴极，铜与正极相连为阳极，乙装置是在铁上镀铜，根据得失电子守恒计算，以此解答该题。
N是正极，酸性条件下，氧气在正极N上得电子，发生还原反应，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，故A正确；电子从负极M流向Fe，电流从正极N极流向Cu极，故B错误；乙二胺[H2N(CH2)2NH2]在负极M上失电子，发生氧化反应，生成氮气、二氧化碳和水，故C正确；阳离子向正极移动，M是负极，N是正极，所以质子由左向右移动，乙装置是在铁上镀铜，电解液浓度基本不变，所以乙中CuSO4溶液浓度基本保持不变，故D正确。
3．答案：C
解析：由装置图可知，N室中石墨为阴极，电解时阴极上水得电子生成H2和OH－，则原料室中的钠离子通过c膜进入N室，溶液中c(NaOH)增大，c膜为阳离子交换膜；M室中石墨电极为阳极，电解时阳极上水失电子生成O2和H＋，H＋通过a膜进入产品室，则a膜为阳离子交换膜，原料室中的B(OH)离子通过b膜进入产品室，B(OH)、H＋发生反应生成H3BO3，所以b膜为阴离子交换膜，据此分析解答。
由分析可知，a膜为阳离子交换膜，c膜为阳离子交换膜，A错误；N室中石墨为阴极，电解时阴极上水得电子生成H2和OH－，原料室中的钠离子通过c膜进入N室，溶液中c(NaOH)增大，所以N室a%＜b%，B错误；理论上每生成2 mol H3BO3产品，M、N室电极反应式分别为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋、2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，M室生成0.5 mol O2、N室生成1.0 mol H2，两极室共生成气体体积在标况下是(0.5 mol＋1.0 mol)×22.4 L·mol－1＝33.6 L，C正确；电子不能通过溶液，D错误。
4．答案：B
解析：原电池中M为负极，N为正极，电解池中P为阳极，Q为阴极。
涉及的能量转化为化学能转化为电能，电能再转化为化学能，A错误；为了得到产品，钙离子与H2PO应该向产品室移动，故A膜为阳离子交换膜，B膜为阴离子交换膜，C膜为阳离子交换，将原料室的Na＋转出膜，B正确；电荷不守恒，C错误；气体体积需要在标准状况下，D错误。
5．答案：D
解析：电解时，阳极Zn、Fe、Ni失去电子，发生氧化反应，故A错误；因氧化性Ni2＋>Fe2＋>Zn2＋，故阴极反应式为Ni2＋＋2e－===Ni，可见，阳极质量减少是因为Zn、Fe、Ni溶解，而阴极质量增加是因为Ni析出，依据电子守恒，阳极质量的减少量与阴极质量的增加量不相等，故B错误；电解后溶液中的阳离子除Fe2＋和Zn2＋外，还有Ni2＋和H＋，故C错误；因为氧化性Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋，铂为惰性电极，所以阳极中铂和铜不生成金属阳离子，则铜和铂在电解槽底部形成阳极泥，故D正确。
6．答案：C
解析：从图中可以看出，生成氧气的一极为阳极，即a极为阳极，发生氧化反应，其电极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑；b极为阴极，发生还原反应，其电极反应式为N2＋6e－＋6H＋===2NH3，据此分析解答 。
图中装置为电解池装置，其能量转化方式为电能转化为化学能；该电源由太阳能和风能转化而来，故有3种能量转化方式，故A错误；电解池中阳离子向阴极移动，故H＋向b极移动，故B错误；b极为阴极，氮气得电子，与H＋生成氨气，其电极反应式为N2＋6e－＋6H＋===2NH3，故C正确；氧气为气体，非标况下不能确定Vm数值，故D错误。
7．答案：A
解析：由电池装置图可知，该装置为电解池，其中CO2转化为CH4、C2H4等，C元素的化合价降低，得到电子，则电极A为阴极，应该与外接电源的负极相连，则B为阳极，与外接电源的正极相连，阳极上氢氧根离子失电子生成氧气，据此解答。
由分析可知，电极A与外接电源的负极相连，故 A错误；CO2得电子转化为CH4，则生成CH4的电极反应式为：CO2＋8H＋＋8e－===CH4＋2H2O，故B正确；若右侧KOH减少5.6 g，即5.6 g÷56 g·mol－1＝0.1 mol，则有0.1 mol K＋通过阳离子交换膜，所以电路中通过电子数为0.1NA，故C正确；由分析可知，A为阴极，B为阳极，则电极电势：A
解析：根据题目所给信息分析，题图左侧为原电池设备，右侧为电解池设备；左侧Z极上发生氧化反应2H2O－4e－===O2＋4H＋是原电池负极，W极上发生还原反应2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O是原电池正极，电解质溶液中H＋由左到右穿过a膜；右侧Y极连接原电池负极(Z极)，是电解池阴极，发生还原反应2H2O＋2e－===H2＋2OH－，X极连接原电池正极(W极)，是电解池阳极，发生氧化反应2H2O－4e－===O2＋4H＋，原料室中Na＋通过d膜进入N室保证电荷守恒，H2PO通过c膜进入产品室，M室中生成的H＋通过b膜进入产品室，H＋与H2PO按个数比1∶1生成H3PO2。
根据分析，Y极为阴极，A正确；标况下，11.2 L O2物质的量是0.5 mol，根据电极反应式代入计算，转移电子2 mol，本题中原电池与电解池之间是简单串联，所以X极上反应也应失去电子2 mol，代入电极反应式计算，应生成2 mol H＋，故最终应生成2 mol H3PO2，B错误；根据题目分析，a、b、d膜均过阳离子，c膜过阴离子，C正确；根据选项分析，电极反应式正确，D正确。
9．答案：(1)正 (2)a d (3)2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑ (4)提高H＋浓度，降低Cl2的溶解度 (5)Cu2＋＋Fe===Fe2＋＋Cu 提供离子，平衡电荷，保持溶液的电中性、能产生稳定的电流 (6)0.2
解析：工业上用电解饱和食盐水制取氯碱，在阳极区域加入饱和食盐水，氯离子在阳极上放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，同时电极附近有氢氧化钠生成，所以在阴极区域产生氢氧化钠，阳离子交换膜只能阳离子通过，钠离子通过离子交换膜进入阴极区，则从d可导出氢氧化钠溶液；
(1)由图知，钠离子从左侧区向右侧区移动，则左侧为阳极区，图中A极为阳极，要连接电源的正极。(2)阳离子交换膜法电解饱和食盐水，氯离子在阳极放电，钠离子透过阳离子交换膜进入阴极区，阴极的反应式为：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ ；故精制饱和食盐水从图中a位置补充，NaOH溶液从图中d位置流出。(3)电解饱和食盐水的离子方程式是2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑；(4)电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2～3，与饱和食盐水相比，氢离子浓度较大，可抑制氯气溶解；则盐酸的作用是提高H＋浓度，降低Cl2的溶解度。(5)题图所示为一个双液电池，该原电池装置的离子方程式为： Cu2＋＋Fe===Fe2＋＋Cu。该装置中，盐桥的作用是提供离子，平衡电荷，保持溶液的电中性，能产生稳定的电流。(6)反应前，电极质量相等，电池总反应为Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，每转移2 mol电子，消耗1 mol Fe，铁电极减少56 g，同时正极生成1 mol Cu，石墨电极增加64 g，则两电极质量相差120 g，若一段时间后两电极质量相差12 g，则导线中通过0.2 mol电子。
10．答案：(1)①正极 Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋ ②增大 ③阳 (2)2MnO2＋4KOH＋O22K2MnO4＋2H2O KOH MnO－e－===MnO
解析：(1)①图中用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2。Cl－失去电子，发生氧化反应产生ClO2，则产生ClO2的电极为阳极，应连接电源的正极，阳极的电极反应式为：Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋；②b极为阳极，a极为阴极，水电离产生的H＋得到电子发生还原反应产生H2，H＋不断放电，使a电极区c(H＋)减小，c(OH－)增大，因此溶液pH增大；③根据图示可知，离子通过离子交换膜由阳极区进入到阴极区。由于阳极b电极上阴离子Cl－不断放电，使附近的阳离子浓度增大，为维持平衡，溶液中的阳离子通过交换膜进入到阴极区，故图中使用的离子交换膜是阳离子交换膜；(2)根据题意可知MnO2、KOH、O2混合加热，发生氧化还原反应产生K2MnO4，根据电子守恒、原子守恒，可知生成物还有H2O，该反应的化学方程式为：2MnO2＋4KOH＋O22K2MnO4＋2H2O。然后电解反应产生的K2MnO4溶液，在阳极区发生氧化反应：MnO－e－===MnO，在阴极上发生反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，离子交换膜为阳离子交换膜，阳极区的K＋通过阳离子交换膜进入阴极区，则D物质是KOH溶液；阳极的电极反应式为MnO－e－===MnO。
学科素养升级练
1．答案：C
解析：电解装置将电能转化为化学能，故A错误；石墨电极连接电源正极，为阳极，故B错误；铁电极是阴极，Na＋在铁电极上得到电子被还原，故C正确；电子从负极流出，进入铁电极，电流方向与电子流向相反，故D错误。
2．答案：B
解析：用石墨电极电解Na2SO4溶液，实质是电解水，阳极OH－放电：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，阳极生成的H＋与SO形成H2SO4溶液，膜a为允许SO通过的阴离子交换膜；阴极H＋放电：2H＋＋2e－===H2↑，阴极消耗H＋则剩下OH－，OH－与Na＋形成NaOH溶液，膜b为允许Na＋通过的阳离子交换膜，据此分析解答。
Na2SO4溶液从F口加入，SO通过膜a，Na＋通过膜b，A错误；由分析可知，B正确；膜b为允许Na＋通过的阳离子交换膜，C错误；阳极OH－放电，电极反应式为：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，D错误。
3．答案：(1)O2＋4e－＋2N2O5===4NO 5 (2)负 Ni(OH)2－e－＋OH－===NiO(OH)＋H2O 减少 3.4 g
解析：(1) ①甲池为NO2、O2和熔融KNO3组成的燃料电池，由图示知电池工作时通入NO2的一极产生N2O5，氮元素的化合价由＋4价升高到＋5价，失去电子，故石墨Ⅰ作负极，所以石墨Ⅱ作正极；且电解质是熔融KNO3，所以通入O2和N2O5转化为NO，则石墨Ⅱ附近发生的电极反应为O2＋4e－＋2N2O5===4NO。②要使c(Cr3＋)降至10－5mol·L－1，则此时溶液中c(OH－)＝＝＝10－9mol·L－1，c(H＋)＝＝＝10－5mol·L－1，pH＝－lg 10－5＝5，即溶液的pH应调至5。(2)①放电时，所给式子从左往右看，此时Cd的化合价升高，所以Cd作负极；②充电时，所给式子从右往左看，阳极发生氧化反应，其对应的电极反应式为：Ni(OH)2－e－＋OH－===NiO(OH)＋H2O；③充电时阴极发生反应：Cd(OH)2＋2e－===Cd＋2OH－，阴极质量减小，减少的质量即是生成的OH－的质量。此时得电子的物质的量与OH－的物质的量相等，所以生成的OH－的物质的量也是0.2 mol，其质量为3.4 g。
4．答案：(1)2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
(2)NaOH溶液 Na2CO3溶液
(3)H2 2OH－＋Cl2===ClO－＋Cl－＋H2O b%>a% 1.93×105C
解析：(1)根据生产原理示意图，装置A是电解池，电解饱和食盐水的化学方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。(2)除去杂质时不能引入新的杂质，所以除去Mg2＋用NaOH溶液，除去Ca2＋用Na2CO3溶液。(3)①装置A右端产生NaOH溶液，说明右端电极是阴极，发生反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，因此Y是H2，装置A的左端电极是阳极，发生反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，X为Cl2，Cl2和NaOH溶液反应的离子方程式为Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O。②装置B中通入O2的一极为正极，电解质溶液是NaOH溶液，因此正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，Na＋通过离子膜由左向右迁移，NaOH的物质的量增加，因此b%>a%。③两装置通过的电量相等，则每消耗标准状况下11.2 L氧气时装置B向装置A提供的电量为×4×6.02×1023mol－1×1.60×10－19C≈1.93×105C。
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