高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 电解池同步测试题

这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 电解池同步测试题，共8页。
[基础过关练]
1．在冶金工业中，钠、镁、铝等金属常用电解法得到，其原因是( )
A．都属于轻金属
B．都属于活泼金属
C．成本低廉
D．这些金属的化合物熔点较低
B [金属冶炼方法的选取主要依据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。]
2．下列描述中，符合化学原理或生产实际的是( )
A．电解饱和食盐水时选择阴离子交换膜
B．科学家尝试寻找高效催化剂在常温下分解水制得H2并释放出能量
C．铁上镀铜时，铁做阴极，铜做阳极
D．电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极
C [电解饱和食盐水时，氯气在阳极生成，OH－在阴极生成，为了避免氯气和氢氧化钠反应，故应使用阳离子交换膜，A错误；水分解吸热，寻找高效催化剂在常温下分解水制得H2并吸热，B错误；铁上镀铜时，Cu作阳极失去电子，铁做阴极，阴极上铜离子得到电子生成Cu,C正确； Fe为阳极时Fe失去电子，应选惰性电极，D错误。]
3．(2021·浙江杭州高二校级月考)以电解饱和食盐水为基础的“氯碱工业”是目前化学工业的重要支柱之一，原理如图所示。下列说法不正确的是( )
A．不可以使用阴离子交换膜，否则产品会有损失
B．阴极区消耗的是水，但进料为稀NaOH溶液，目的是增强导电性
C．阴极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
D．两极实际收集到的气体体积相等
D [为防止阳极生成的氯气与OH－发生反应，所以离子交换膜为阳离子交换膜，A正确；右侧阴极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，阴极区消耗的是水，但进料为稀NaOH溶液，目的是增强导电性，B正确；右侧阴极氢离子得电子发生还原反应，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，C正确；电解饱和食盐水时氯离子在阳极放电生成氯气，电极反应式为：2Cl－－2e－===Cl2↑，右侧阴极2H＋＋2e－===H2↑，理论上产生的气体体积相等，但是二者的溶解度不同，两极实际收集到的气体体积不相等，D错误。]
4．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，Ag＋向阳极移动
B．银片与电源负极相连
C．该电解池的阴极反应可表示为Ag＋＋e－===Ag
D．当电镀一段时间后，将电源反接，铜牌可恢复如初
C [铜牌上镀银，银片为阳极，Ag＋向阴极移动，阴极反应为Ag＋＋e－===Ag。由于实验中镀层不可能非常均匀致密，所以将电源反接，阳极上Cu、Ag均会溶解，铜牌不可能恢复如初。]
5．用如图装置可将含有Fe、Zn、Ag、Au等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是( )
A．电解时精铜作阳极
B．电解后硫酸铜溶液浓度增大
C．电解后阳极减少的质量等于阴极增加的质量
D．电解后电解槽底部会形成含少量Ag、Au等金属的阳极泥
D [根据示意图，精铜与电源的负极相连，作阴极，A错误；阳极中的Fe、Zn、Cu均会放电，而阴极只有Cu2＋会得到电子，因此在Fe失去电子生成Fe2＋时，Cu2＋得电子生成Cu，溶液中的Cu2＋会减小，B错误；由于阳极中的Fe、Zn、Cu均会放电，1 ml Fe的质量为56 g,1 ml Zn的质量是65 g,1 mlCu的质量是64 g；当转移2 ml电子时，阴极1 mlCu2＋得2 ml电子生成Cu单质，阴极质量增加64 g，而阳极Fe、Zn、Cu均有可能放电，阳极减少的质量可能大于64 g，可能小于64 g，因此不能判断阳极减少的质量与阴极增加的质量的关系，C错误；Ag、Au的放电顺序在Cu后，因此来不及放电，会掉落，形成阳极泥，D正确。]
6．如图所示，能验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置是( )
A B
C D
D [电解NaCl溶液时，阳极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，阳极产物为Cl2；阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，阴极放出H2；Cl2可用KI淀粉溶液检验。因H2密度小，在阴极生成，结合e－转移方向知D正确。]
7．(2021·河南洛阳期中)工业上用Na2SO3溶液吸收硫酸工业尾气中的SO2，并通过电解方法实现吸收液的循环再生。其再生机理如图所示，下列有关说法中正确的是( )
A．图中的b%＜a%
B．Y应为直流电源的负极
C．电解过程中阴极区pH升高
D．SOeq \\al(2－,3)在电极上发生的反应为SOeq \\al(2－,3)＋2OH－－2e－===SOeq \\al(2－,4)＋H2O
C [阳极室中，出来的硫酸中不仅有加入的稀硫酸还有亚硫酸根离子被氧化生成的硫酸，所以b%＞a%,A错误；根据阴、阳离子的移动方向知，阳离子向Pt(Ⅰ)电极移动，阴离子向Pt(Ⅱ)移动，因此Pt(Ⅰ)为阴极，Pt(Ⅱ)为阳极，所以X为直流电源的负极，Y为直流电源的正极，B错误； Pt(Ⅰ)为阴极，阴极上氢离子得电子放出氢气，电极反应式为2HSOeq \\al(－,3)－2e－===2SOeq \\al(2－,3)＋H2↑，所以Pt(Ⅰ)附近溶液的pH升高，C正确；阳极上亚硫酸根离子失电子发生氧化反应，故电极反应式为SOeq \\al(2－,3)＋H2O－2e－===SOeq \\al(2－,4)＋2H＋，D错误。]
8．氯碱工业的一种节能新工艺是将电解池与燃料电池相结合，相关物料的传输与转化关系如图所示(电极未标出)。下列说法正确的是( )
电解池 燃料电池
A．电解池的阴极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
B．通入空气的电极为负极
C．电解池中产生2 mlCl2时，理论上燃料电池中消耗0.5 ml O2
D．a、b、c的大小关系为a>b＝c
A [题给电解池的阴极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阳极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，A项正确；题给燃料电池为氢氧燃料电池，通入空气的电极为正极，B项错误；由整个电路中得失电子守恒可知，电解池中产生2 mlCl2，理论上转移4 ml e－，则燃料电池中消耗1 ml O2，C项错误；题给燃料电池的负极反应式为2H2－4e－＋4OH－===4H2O，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，所以a、b、c的大小关系为c>a>b，D项错误。]
9．(2021·重庆一中高二月考)某高中化学组老师，热衷于电解，在办公室组装了如下四套装置。电极均为惰性电极，溶质、溶剂均足量，通电时间和电流强度均相同，相同条件下，产生气体总体积最大的是( )
A B
C D
B [图中装置都是串联电路，电极均为惰性电极，溶质、溶剂均足量，通电时间和电流强度均相同，假设通过4 ml电子，生成的气体为标准状况，A．左侧总反应式为2HClCl2↑＋H2↑，右侧总反应式为CuCl2Cl2↑＋Cu，总共生成6 ml气体；B．左侧总反应式为2NaCl＋2H2OCl2↑＋2NaOH＋H2↑，右侧总反应式为2H2O2H2↑＋O2↑，总共生成7 ml气体；C．左侧总反应式为Na2S＋2H2OS↓＋2NaOH＋H2↑，右侧总反应式为2H2O2H2↑＋O2↑，总共生成5 ml气体；D．左侧总反应式为2H2O2H2↑＋O2↑，右侧总反应式为2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑，总共生成6 ml气体；产生气体总体积最大的是B。]
[拓展培优练]
10．用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4­H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是( )
A．待加工铝质工件为阳极
B．可选用不锈钢网作为阴极
C．阴极的电极反应式为Al3＋＋3e－===Al
D．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动
C [A项，根据电解原理可知，Al要形成氧化膜，化合价升高失电子，因此铝为阳极，正确；B项，阴极仅作导体，可选用不锈钢网，且不锈钢网接触面积大，能增加电解效率，正确；C项，阴极应为氢离子得电子生成氢气，错误；D项，电解时，阴离子移向阳极，正确。]
11．(双选)高铁酸钾(K2FeO4)是环保型水处理剂，以光伏电池为电源先制备高铁酸钠，再将其转化为高铁酸钾，装置如图所示。下列说法不正确的是( )
A．石墨为阴极，铁电极发生还原反应
B．a可能是H2，b为Na2FeO4溶液
C．铁电极反应式为Fe－6e－＋8OH－===FeOeq \\al(2－,4)＋4H2O
D．若电路中转移1 ml电子，则石墨电极区NaOH溶液质量增加23 g
AD [依题意，本装置模拟制备高铁酸钠的工作原理，铁电极发生氧化反应生成高铁酸钠；石墨电极为阴极，发生还原反应，A项错误；石墨电极的电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，a可能为H2、NaOH溶液，b为高铁酸钠溶液，B项正确；铁电极发生氧化反应，浓氢氧化钠溶液中的OH－向右侧迁移，C项正确；每转移1 ml电子，浓氢氧化钠溶液中有1 ml Na＋向左迁移，2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，石墨电极区的溶液质量净增22 g，D项错误。]
12．电解法处理酸性含铬废水(主要含有Cr2Oeq \\al(2－,7))时，以铁板作阴、阳极，处理过程中存在反应Cr2Oeq \\al(2－,7)＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，最后Cr3＋以Cr(OH)3形式除去。下列说法不正确的是( )
A．阳极反应式为Fe－2e－===Fe2＋
B．电解过程中溶液pH不会变化
C．过程中有Fe(OH)3沉淀生成
D．电路中每转移12 ml电子，最多有1 mlCr2Oeq \\al(2－,7)被还原
B [电解时用铁作阳极，失去电子生成Fe2＋，Fe2＋将废水中的Cr2Oeq \\al(2－,7)还原为Cr3＋，A项正确；阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，溶液的pH变大，B项错误；电解过程中H＋在阴极放电，Fe2＋还原Cr2Oeq \\al(2－,7)时也消耗H＋，使溶液的pH变大， Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀，C项正确；根据电极反应式：Fe－2e－===Fe2＋，可知每转移12 ml e－生成6 ml Fe2＋，6 ml Fe2＋可还原1 mlCr2Oeq \\al(2－,7)，D项正确。]
13．某学习小组将有关“电解饱和食盐水”的相关内容进行梳理，形成如下问题(显示的电极均为石墨)。
图1 图2
(1)图1中，电解一段时间后，气球b中的气体是______(填化学式)，U形管________(填“左”或“右”)边的溶液变红。
(2)利用图2制作一种环保型消毒液发生器，电解可制备“84”消毒液的有效成分，则c为电源的________极；该发生器中反应的总离子方程式为___________________________________________________________________
________________________________________________________________。
(3)氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能30%以上。该工艺的相关物质运输与转化关系如图3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)。
图3
燃料电池B中的电极反应式分别为
负极__________________________________________________________，
正极__________________________________________________________。
[解析] (1)图1中，根据电子流向知，左边电极是电解池阳极，右边电极是电解池阴极，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，所以气球a中气体是氯气，气球b中的气体是氢气，同时阴极附近有NaOH生成，溶液呈碱性，无色酚酞遇碱变红色，所以U形管右边溶液变红色。(2)利用图2制作一种环保型消毒液发生器，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，同时阴极有NaOH生成，氯气和氢氧化钠反应生成NaClO，次氯酸钠具有漂白性，为了使反应更充分，则下边电极生成氯气，上边电极附近有NaOH生成，上边电极生成氢气，为阴极，则c为负极，d为正极，其电解反应式为Cl－＋H2OClO－＋H2↑。(3)B是燃料电池，右边电池中通入空气，左边原电池中通入气体Y，则Y是氢气，则电解池中左边电极是阳极，右边电极是阴极，阳极上氯离子放电，阴极上氢离子放电；燃料电池中通入氧化剂的电极是正极，通入氢气的电极是负极，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，负极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水，负极、正极反应式分别为2H2－4e－＋4OH－===4H2O、O2＋4e－＋2H2O===4OH－。
[答案] (1)H2 右 (2)负 Cl－＋H2OClO－＋H2↑ (3)2H2－4e－＋4OH－===4H2O O2＋4e－＋2H2O===4OH－
14．(情境素养题)电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法：保持污水的pH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe(OH)3沉淀，Fe(OH)3有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用，阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去(或撇掉)浮渣层，即起到了浮选净化的作用。某科研小组用电浮选凝聚法处理污水，设计装置示意图，如图所示。
(1)实验时若污水中离子浓度较小，导电能力较差，产生气泡速率缓慢，无法使悬浮物形成浮渣，此时，应向污水中加入适量的________(填字母)。
A．BaSO4 B．CH3CH2OH
C．Na2SO4 D．NaOH
(2)电解池阳极发生了两个电极反应，其中一个反应生成一种无色气体，则阳极的电极反应式分别是
Ⅰ．____________________________________________________________；
Ⅱ．___________________________________________________________。
(3)电极反应Ⅰ和Ⅱ的生成物反应得到Fe(OH)3沉淀的离子方程式是________________________________________________________________。
(4)该燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质，CH4为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料作电极，为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定，电池工作时必须有部分A物质参加循环(见上图)，A物质的化学式是________。
[解析] (1)为了增强溶液的导电性，因此可选用易溶性强电解质溶液，排除A和B，因题中要求电解时保持污水的pH在5.0～6.0之间，因此不能添加NaOH。(2)电解时铁作阳极，因此主要发生Fe－2e－===Fe2＋，同时也发生副反应，即H2O失电子被氧化生成O2。(3)根据得失电子守恒和电荷守恒，电极反应Ⅰ和Ⅱ的生成物反应得到Fe(OH)3沉淀的离子方程式是4Fe2＋＋10H2O＋O2===4Fe(OH)3↓＋8H＋。(4)负极反应是CH4失电子，该电池的电解质环境是熔融碳酸盐，所以负极反应式为CH4＋4COeq \\al(2－,3)－8e－===5CO2＋2H2O，电池是以熔融碳酸盐为电解质，可以循环利用的物质只有二氧化碳。
[答案] (1)C (2)Fe－2e－===Fe2＋ 2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
(3)4Fe2＋＋10H2O＋O2===4Fe(OH)3↓＋8H＋
(4)CO2