高中化学鲁科版 (2019)选择性必修1第3节 电能转化为化学能——电解第2课时课时训练

这是一份高中化学鲁科版 (2019)选择性必修1第3节 电能转化为化学能——电解第2课时课时训练，共19页。试卷主要包含了金属镍有广泛的用途，下列叙述不正确的是，5 ml O2等内容，欢迎下载使用。
第2课时　电解原理的工业应用
基础过关练
题组一　氯碱工业
1.(2020江苏宿迁高二期中)如图为电解饱和食盐水的简易装置,下列有关说法正确的是 (　　)

A.通电一段时间后,向蛋壳内的溶液中滴加几滴酚酞试液,溶液呈红色
B.蛋壳表面缠绕的铁丝发生氧化反应
C.铁丝表面生成的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
D.蛋壳可阻止生成的氯气与氢气、氢氧化钠接触
题组二　电解精炼
2.(2021福建三明一中高二上第一次月考)金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质,可用电解法制备高纯度的镍,下列叙述正确的是(已知:氧化性Fe2+Ga>Fe)。下列说法中不正确的是 (　　)
A.阳极主要电极反应:Ga+4OH--3e- GaO2-+2H2O
B.电解过程中,阳极减少的质量与阴极增加的质量相等
C.在阴极除了析出高纯度的镓之外,还可能有H2产生
D.电解后,电解槽底部的阳极泥中有Cu和Fe
4.(2020山西长治高考化学模拟,)普通电解精炼铜的方法所制备的铜中仍含杂质,利用如图中的双膜(阴离子交换膜和过滤膜)电解装置可制备高纯度的Cu。下列有关叙述正确的是 (　　)

A.电极a为粗铜
B.甲膜为过滤膜,可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区
C.乙膜为阴离子交换膜,可阻止杂质阳离子进入阴极区
D.当电路中通过1 mol电子时,可生成32 g精铜
5.(2020山东青岛第五十八中学高二月考,)金属冶炼和提纯常涉及电化学反应。
(1)工业上冶炼下列金属时,没有采用电解法的是　　　　　　(填字母)。 
a.Fe　　b.Na　　c.Cu　　d.Al
(2)下图为电解精炼银的示意图,　　　(填“a”或“b”)极为含有杂质的粗银;电解过程中,若b极伴有少量无色气体生成,在空气中变为红棕色,则生成气体的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　。 




题组三　电镀
6.(2021黑龙江哈尔滨六中高三上月考,)图甲是一种利用微生物将废水中的尿素[CO(NH2)2]转化为环境友好物质的原电池装置示意图,利用该电池在图乙装置中的铁上镀铜。下列说法正确的是 (　　)

A.图乙中Fe电极应与图甲中的Y相连接
B.图甲中H+透过质子交换膜由右向左移动
C.图甲中M电极反应为CO(NH2)2+5H2O-14e- CO2↑+2NO2↑+14H+
D.当图甲中M电极消耗0.5 mol尿素时,图乙中铁电极增重96 g
题组四　膜电解技术的应用
7.(2020湖南邵阳部分学校高考模拟,)在乏燃料(又称辐照核燃料)后处理流程中,四价铀作为铀钚分离的还原剂已广泛使用。在UO2(NO3)2-2HNO3-N2H4·HNO3体系下采用电解法制备四价铀,电解总反应为2UO22++N2H5++3H+ 2U4++N2↑+4H2O,电解装置如图所示。下列说法正确的是 (　　)

A.若转移4 mol e-,将有4 mol H+透过质子交换膜
B.b极的电极反应为UO22++2H2O+2e- U4++4OH-
C.电解液中NO3-的移动方向:a→质子交换膜→b
D.当产生11.2 mL N2时,同时生成U4+的质量为0.238 g
8.(2020湖北黄梅国际育才高级中学高二期中,)甲是CO2电催化还原为碳氢化合物(CxHy)的工作原理示意图,用某钾盐水溶液作电解液;乙是用H2还原CO2制备甲醇的工作原理示意图,用稀硫酸作电解质溶液。下列说法中不正确的是 (　　)

甲

乙
A.甲中铜片作阴极,K+向铜片电极移动
B.乙中正极发生的电极反应为CO2-6e-+6H+ CH3OH+H2O
C.乙中的H2SO4可以增强溶液的导电性
D.若CxHy为C2H4,则生成1 mol C2H4的同时生成3 mol O2
9.(2020山西晋中高三高考适应性考试,)采用双极膜电渗析一步法由盐制酸碱的技术进入了工业化阶段,某科研小组研究采用BMED膜堆(如图所示),模拟以精制浓海水为原料直接制备酸和碱。BMED膜堆包括阳离子交换膜、阴离子交换膜和双极膜(A、D)。已知:在直流电源的作用下,双极膜内中间界面层发生水的解离生成H+和OH-。下列说法不正确的是(　　)

A.电极b连接电源的负极
B.Ⅱ室口排出的是淡水
C.电解质选用Na2SO4,可避免有害气体的产生
D.C为阴离子交换膜
10.(2021河南省实验中学高二上期中,)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　　　;阳极的电极反应为　　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案全解全析
基础过关练
1.D
2.D
3.B
4.C
5.B
6.A


1.D　电解饱和食盐水时碳棒作阳极,铁丝作阴极,阳极反应式为2Cl--2e- Cl2↑,少量Cl2溶解在溶液中,使溶液显酸性,滴入酚酞试液,溶液不变红色,A错误;阴极反应式为2H2O+2e- H2↑+2OH-(或2H++2e- H2↑),铁丝自身并未发生反应,B错误;铁丝表面生成的气体是氢气,不能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝,C错误;蛋壳将两极产物分开,防止产物之间发生反应,D正确。
2.D　阳极发生氧化反应,电极反应为Ni-2e- Ni2+、Fe-2e- Fe2+、Zn-2e- Zn2+,故A错误;电解过程中阳极上Fe、Zn、Ni放电,阴极上析出的是镍,根据得失电子守恒,可知阳极质量的减少与阴极质量的增加不相等,故B错误;电解后,溶液中存在的金属阳离子有Fe2+、Zn2+、Ni2+,故C错误;粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质,铜和铂不放电,沉降电解池底部形成阳极泥,所以电解后,电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt,故D正确。
3.B　铜片镀银时,Ag作阳极、Cu作阴极,电解液为AgNO3溶液,阳极的电极反应式为Ag-e- Ag+,故A、C正确;Cu作阴极,与电源的负极相接,故B不正确;铜片镀银是利用电解原理,镀银过程中电能转化为化学能,故D正确。
4.C　电解精炼铜时,阳极为粗铜,比铜活泼的金属杂质也会反应,电解初期,电路中每通过2 mol e-,阳极溶解的铜的质量小于64 g,A项错误;电解精炼铜时,比铜活泼的金属杂质在阳极优先失去电子,电解质溶液中的铜离子在阴极上得到电子转化为铜单质,电解质溶液中的铜离子浓度减小,B项错误;在铁制器皿上镀铝,若用含有铝离子的溶液充当电解质溶液,则氢离子先得电子,不能达到镀铝的目的,应用熔融氧化铝作电解质,铁制器皿作阴极,铝棒作阳极,C项正确;电镀时,可用镀层金属作阳极材料,含镀层金属离子的盐溶液作电镀液,此种情况下电镀液不需要更换,D项错误。
5.B　海水蒸发制得粗盐,经提纯后再电解熔融氯化钠可以得到金属钠,电解氯化钠溶液得到的产物是氢氧化钠、氯气和氢气,得不到金属钠,故B错误。
6.A　①活泼金属通常采用电解其熔融盐或氧化物的方法冶炼,钠是活泼金属,工业上采用电解熔融氯化钠的方法制取,错误;②将钠加入氯化镁的饱和溶液中,钠先和水反应生成氢氧化钠和氢气,氢氧化钠再和氯化镁发生复分解反应生成氢氧化镁和氯化钠,得不到镁,工业上采用电解熔融氯化镁的方法冶炼镁,错误;③铝是活泼金属,工业上采用电解氧化铝的方法冶炼铝,错误;④镁是活泼金属,通常用电解熔融氯化镁的方法冶炼镁,错误;故选A。
7.答案　(1)负极　O2+4e-+2H2O 4OH-
(2)阳极　2H++2e- H2↑
(3)铁极
(4)减小
(5)0.2　12.8 g
解析　(1)氢氧燃料电池中,负极上氢气失去电子发生氧化反应,正极上氧气得到电子发生还原反应,电极反应为O2+4e-+2H2O 4OH-。
(2)铁电极连接原电池负极,作电解池阴极,碳作阳极,电解氯化钠饱和溶液时,阴极上氢离子放电,电极反应为2H++2e- H2↑。
(3)乙装置中铁是阴极,碳是阳极,阳极上氯离子放电生成氯气,阴极上氢离子放电,导致阴极附近氢氧根离子浓度增大,所以乙装置中生成氢氧化钠主要在铁极区。
(4)粗铜中含有锌、银、金等杂质,阳极上锌比铜优先放电,阴极上一直是铜离子放电,反应一段时间后,硫酸铜溶液的浓度减小。
(5)若在标准状况下,有2.24 L氧气参加反应,乙装置中碳电极上氯离子放电生成氯气,根据得失电子守恒可得,乙装置中碳电极上生成氯气的分子数为2.2422.4×42×NA=0.2NA;丙装置中阴极上铜离子得电子生成铜单质,析出铜的质量=2.24 L22.4 L/mol×42×64 g/mol=12.8 g。
能力提升练
1.C
2.A
3.B
4.D
6.D
7.A
8.B
9.D
1.C　在该电解池装置中,阳极的电极反应为CuCl(s)+Cl--e- CuCl2,故A正确;根据装置图可知,液相反应中发生的反应为C2H4+2CuCl2 ClCH2CH2Cl+2CuCl(s),故B正确;离子交换膜Y为阳离子交换膜,离子交换膜X为阴离子交换膜,故C错误;该装置总反应为CH2CH2+2H2O+2NaCl H2↑+2NaOH+ClCH2CH2Cl,故D正确。
2.A　题给电解池中生成氢气的一极为电解池的阴极,溶液中氢离子得电子生成氢气,阴极反应式为2H2O+2e- 2OH-+H2↑,故A正确;由燃料电池的工作原理可知,通入氢气的电极为负极,通入空气的电极为正极,故B错误;根据得失电子守恒得2Cl2~O2,则电解池中产生
2 mol Cl2,理论上燃料电池中消耗1 mol O2,故C错误;燃料电池中的阳离子交换膜只允许阳离子通过,而燃料电池中氧气在正极得到电子产生OH-,反应后氢氧化钠溶液的浓度升高,即a%