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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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：ANa＋，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：Aa%　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。