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高中化学人教版 (新课标)选修4 化学反应原理第三节 电解池评优课ppt课件
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这是一份高中化学人教版 (新课标)选修4 化学反应原理第三节 电解池评优课ppt课件，文件包含43电解池第2课时-电解原理的应用-2022-2023学年高二化学同步精品课堂人教版选修4原卷版docx、43电解池第2课时-电解原理的应用-2022-2023学年高二化学同步精品课堂人教版选修4解析版docx等2份课件配套教学资源，其中PPT共0页， 欢迎下载使用。
第4章 电化学基础4.3.2 电解原理的应用(时间：90分钟 满分：100分)一、选择题（共10小题，每小题只有一个正确答案）1．一种生产和利用氢能的途径如图所示。下列说法中错误的是A．图中能量转化的方式至少有6种B．电解池是将电能转化为化学能的装置C．燃料电池是二次电池D．太阳能、风能、氢能都属于新能源【答案】C【解析】太阳能、风能、水能转化成电能、电能转化为化学能、化学能转化成电能、电能转化成光能等，A项正确；电解池是电能转化成化学能装置，B项正确；化学电池分为一次电池、二次电池，二次电池又称为充电电池或蓄电池，是指在电池放电后可通过充电的方式使活性物质激活而继续使用的电池。燃料电池属于一次电池，C项错误；太阳能、风能、氢能都属于新能源，D项正确。答案选C。2．首饰一般用以装饰，也具有显示财富及身份的意义。在首饰的发展过程中，其制作工序也在不断地变化，下列首饰的制作工序中涉及电镀的是A．梳篦(铜-牛角) B．景泰蓝(铜-釉)C．沙金戒指(铜-金) D．手镯(金-玉石)【答案】C【解析】电镀就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程，因此首饰内部和表面是不同金属，其制作工序才会涉及到电镀，根据上述首饰的材料可知沙金戒指需要电镀。答案选C。3．碳中和可有效解决全球变暖，在稀硫酸中利用电催化可将同时转化为多种燃料，其原理如图所示。下列说法正确的是A．离子交换膜为阴离子交换膜B．铜电极上产生的电极反应式为：C．每产生电路中要通过电子D．若铜电极上只生成，则铜极区溶液质量增加【答案】D【解析】铂电极与外电源的正极相连，为阳极，电极反应为2H2O-4e-=4H++O2↑，铜为阴极发生还原反应，反应在酸性条件下进行。离子交换膜为阳离子交换膜，氢离子从左到右移动，A项错误；铜电极上产生的电极反应式为：，B项错误；每产生标准状况下电路中要通过电子，C项错误；铜电极为阴极，铜电极上产生甲烷的电极反应式为CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O，若铜电极上生成5.6gCO，即n（CO）==0.2mol，发生反应2H++CO2+2e-=CO+H2O，增重0.2molH2O的质量，即0.2mol×18g•mol-1=3.6g，D项正确。答案选D。4．用电解法可提纯含有某些含氧酸根杂质的粗KOH溶液，其工作原理如图所示。下列有关说法错误的是A．阳极反应式为4OH－－4e－＝2H2O+O2↑ B．通电后阴极区附近溶液pH会增大C．K+通过交换膜从阴极区移向阳极区 D．纯净的KOH溶液从b出口导出【答案】C【解析】根据图示，通入粗氢氧化钾的电极是阳极，阳极反应式为4OH－－4e－＝2H2O＋O2↑；通入水的电极是阴极，电极反应为2H＋＋2e－＝H2↑，K＋通过交换膜从阳极区移向阴极区，生成氢氧化钾，纯净的KOH溶液从b口导出，阴极区附近溶液的pH会增大，C项错误；答案选C。5．中国科学家最近开发了种从空气中提取水制取H2的新技术，即利用太阳能风能等绿色能源驱动电解槽装置吸收空气中的水分并将获得的水分解成H2和O2。下列说法正确的是A．该装置工作时仅涉及两种能量转化B．阳极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑C．该装置获得H2、O2的物质的量之比为2：1D．该装置工作时阳离子向阳极迁移【答案】C【解析】该装置工作时仅涉风能转化为电能、太阳能转化为电能以及电能再转化为化学能三种能量转化，A项错误；阳极水失去电子转化为氧气，电极方程式为：2H2O-4e-=4H++O2↑，B项错误；该装置分解水的总方程式为：2H2O= O2↑+ 2H2↑，获得H2、O2的物质的量之比为2：1，C项正确；电解池工作时阳离子向阴极迁移，D项错误。答案选C。6．下列冶炼金属的方法错误的是A．电解溶液制钠 B．高温加热制汞C．高温下用还原制铁 D．高温下用还原制铜【答案】A【解析】根据电解原理，电解NaCl溶液，阳极生成氯气，阴极生成氢气，同时生成氢氧化钠溶液，故不可以用来制钠，A项错误；Hg、Ag等不活泼金属通常采用热分解法冶炼，汞可以利用加热HgO制备，B项正确；Fe、Zn、Cu等中等活泼金属通常用热还原法，高温下用CO还原Fe2O3制铁，C项正确；Fe、Zn、Cu等中等活泼金属通常用热还原法，为得到高纯度的铜，可在高温下用H2还原CuO制铜，但成本较高，D项正确。答案选A。7．一种生物电化学方法脱除水体中的原理如下图所示：下列说法正确的是A．电极a为阴极B．装置工作时，a极电极反应式之一为C．装置工作时，化学能转变为电能D．电极b周围溶液pH降低【答案】B【解析】电极a上失电子反应生成，电极a为阳极，A项错误；装置工作时，a极为阳极，失电子反应发生氧化反应，电极反应式之一为，B项正确；装置工作时，电能转变为化学能，C项错误；电极b反应之一是2+8H++6e-=N2↑+4H2O，电极b周围溶液pH升高，D项错误。答案选B。8．如图所示的装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。将电源接通后，向(乙)中滴入酚酞溶液，在F极附近显红色。则下列说法不正确的是A．电源A极是正极B．(甲)(乙)装置的C、D、E、F电极均有单质生成，其物质的量之比为1∶2∶2∶2C．欲用(丙)装置给铜镀银，G应该是Ag，电镀液是AgNO3溶液D．装置(丁)中Y极附近红褐色变深，说明氢氧化铁胶体带正电【答案】D【解析】将直流电源接通后，F极附近呈红色，说明F极显碱性，是氢离子在该电极放电，所以F即是阴极，B是电源的负极，A是电源的正极，可得出D、F、H、Y均为阴极，C、E、G、X均为阳极，据此分析解答。【详解】根据上述分析可知B电极是电源的负极，A为电源正极，A项正确；甲装置中，阳极C电极反应式为：4OH－－4e－＝2H2O＋O2↑，阴极D电极反应式为：Cu2+＋2e－＝Cu；乙装置是阳极E的电极反应为：2Cl－－2e-＝Cl2↑，阴极F电极的电极反应式为：2H＋＋2e－＝H2↑，当各电极转移电子均为1mol时，生成单质的量分别为：0.25mol、0.5mol、0.5mol、0.5mol，所以单质的物质的量之比为1：2：2：2，B项正确；电镀装置中，镀层金属必须作阳极，镀件作阴极，所以H应该是镀件，G是镀层金属，电解质溶液必须是含镀层金属离子的盐溶液，用(丙)装置给铜镀银，G应该是Ag，电镀液选用AgNO3溶液，C项正确；装置(丁)中Y极附近红褐色变深，证明氢氧化铁胶体微粒移向Y极，依据上述判断，X为阳极，Y为阴极，氢氧化铁胶体向Y电极移动，异性电荷相互吸引，所以氢氧化铁胶体粒子带正电荷，胶体不带电，D项错误。答案选D。9．将NaCl和CuSO4两种溶液等体积混合后用石墨电极进行电解，电解过程中，溶液pH随时间t变化的曲线如图所示，则下列说法正确的是A．整个过程中电极反应2Cl--2e-=Cl2↑与2H2O+2e-=H2↑+2OH-不可能同时发生B．电解至C点时，加入适量CuCl2固体即可使电解质溶液恢复至原来的浓度C．AB段表示电解过程中，由于H+被还原而导致溶液pH增大D．原混合溶液中NaCl和CuSO4的物质的量浓度之比恰好为2：1【答案】A【解析】用石墨电极进行电解相等体积的NaCl和CuSO4混合溶液，阴极离子放电顺序是Cu2+＞H+，阳极上离子放电顺序是Cl-＞OH-，由电解过程中，溶液pH随时间t变化的曲线图可知，电解过程中分三段：第一阶段是Cl-和Cu2+参与反应，而造成铜离子浓度减小，水解程度减小；第二阶段是OH-和Cu2+参与反应，反应生成酸；第三阶段实质是电解水，硫酸浓度增大。根据图像所示，AB段溶液pH增大，相当于电解CuCl2溶液；BC段溶液pH降低，是Cl-反应完全后，相当于电解硫酸铜溶液，CD段相当于电解水。根据分析，氯离子反应完，铜离子还有剩余，所以整个过程中两电极反应：2Cl--2e-=Cl2↑，2H2O+2e-=H2↑+2OH-不可能同时出现，A项正确；根据以上分析，电解至C点时，在电解液中应加入CuCl2固体和CuO固体，B项错误；根据以上分析：AB段因为铜离子水解使溶液显酸性，随着电解的进行，铜离子的浓度降低，水解得到氢离子浓度减小，酸性减弱，pH将增大，C项错误；因为由第二阶段阳极上OH-失电子的同时，阴极上仍然为Cu2+得电子，所以原混合溶液中NaCl和CuSO4的浓度之比不是2：1，D项错误。答案选A。10．四室式电渗析法制备盐酸和NaOH的装置如图所示。a、b、c为阴、阳离子交换膜。己知：阴离子交换膜只允许阴离子透过，阳离子交换膜只允许阳离子透过。下列叙述正确的是A．b、c分别依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜B．通电后Ⅲ室中的C1-透过c迁移至阳极区C．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四室中的溶液的pH均升髙D．电池总反应为4NaCl＋6H2Oeq \o(=====,\s\up7(电解))4NaOH＋4HCl＋2H2↑＋O2↑【答案】D【解析】由图中信息可知，左边电极与负极相连为阴极，右边电极为阳极，所以通电后，阴离子向右定向移动，阳离子向左定向移动，阳极上OH-放电生成O2、阴极上H+放电生成H2；氢离子透过c，氯离子透过b，二者在bc之间形成盐酸，盐酸浓度变大，所以b、c 分别为阴离子交换膜和阳离子交换膜；钠离子透过a， NaOH的浓度变大，所以a也是阳离子交换膜。A. b、c 分别依次为阴离子交换膜、阳离子交换膜，A项错误；通电后Ⅲ室中的Cl-不能透过阳离子交换膜c 迁移至IV室，B项错误；C. 电解一段时间后，Ⅰ中的溶液的pH升高，Ⅱ中的溶液的pH不变，Ⅲ和Ⅳ两室中的溶液的pH均减小，C项错误；D. 电池总反应为4NaCl＋6H2Oeq \o(=====,\s\up7(电解))4NaOH＋4HCl＋2H2↑＋O2↑，D项正确。本题选D。【点睛】本题考查了电解原理的应用，难度较大。根据电极的极性及图中相关信息可以判断离子交换膜的性质，根据电解原理判断电解产物，但是要注意不能墨守成规，要根据题中实际情况进行合理变通。二、非选择题(本题包括5小题)11．如图所示的装置进行电解。通电一会儿，发现湿润的淀粉试纸的C端变为蓝色。(1)E为电源的_______极(2)A中发生反应的化学方程式为_______。(3)在B中观察到的现象是_______。(4)D端的电极反应式为_______。(5)若用惰性电极电解的溶液，若阳极产生(标况下)的气体，此时溶液中pH为_______(不考虑溶液体积变化)，若要使电解质溶液恢复到电解前的状态，可加入_______(填字母序号)。A． B． C． D．(6)铅蓄电池是一种广泛使用的二次电池，其放电时的正极的电极反应式为____。【答案】(1)负极(2)(3)铜电极逐渐溶解，溶液变蓝色，石墨电极生成无色气体(4)(5) 1 BD(6)【解析】湿润的淀粉试纸的C端变为蓝色可知C端发生反应生成碘单质，电极反应为：，C端为阳极，则D为阴极，阳极接电源正极，阴极接电源负极，可知E为负极，F为正极，Fe和石墨为阴极，Pt和Cu为阳极，据此分析解答。（1）由以上分析可知E为负极；（2）A中Fe作阴极，阳极为惰性电极，则电解为硝酸银溶液的电解，电极方程式为：；（3）B中Cu作阳极，Cu是活性电极，电极本身放电，电极反应为：，可观察到铜电极溶解，附近溶液变蓝色；石墨电极上发生反应：，石墨电极上可观察到无色气泡冒出；（4）D为阴极，水中氢离子在电极上放电生成氢气，电极反应为：；（5）惰性电极电解的溶液，电解反应为：，阳极产生(标况下)的气体，即生成0.0005mol氧气，结合反应可知生成的硫酸为0.001mol，氢离子的物质的量为0.002mol，氢离子的浓度为0.1mol/L，pH=1；结合电极反应可知电解后溶液中可补充CuO或碳酸铜恢复原溶液；（6）铅蓄电池放电时的正极的电极反应式为。12．某同学设计一个燃料电池(如下图所示)，目的是探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。根据要求回答相关问题：(1)通入氢气的电极为________(填“正极”或“负极”)，负极的电极反应式为____________________。(2)石墨电极为________(填“阳极”或“阴极”)，反应一段时间后，在乙装置中滴入酚酞溶液，________(填“铁极”或“石墨极”)区的溶液先变红。(3)如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将________(填“增大”“减小”或“不变”)。精铜电极上的电极反应式为____________________________________________________________________________________________________。【答案】(1)负极 H2－2e－＋2OH－===2H2O(2)阳极 铁极 (3)减小 Cu2＋＋2e－===Cu【解析】(1)通入氢气的电极为负极，由于电解质溶液是碱性的，所以该电极反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2O。(2)由于石墨电极与电源的正极连接，所以石墨电极为阳极，反应一段时间后，在乙装置中滴入酚酞溶液，溶液中的H＋在阴极(Fe电极)放电，破坏了附近的水的电离平衡，该区域的溶液显碱性，因此铁极的溶液先变红。(3)如果粗铜中含有锌、银等杂质，因为粗铜中有活动性比Cu强的金属失去电子，而得到电子的只有Cu2＋，所以丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度会减小；精铜电极上的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu。13．电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：(1)若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则：①电解池中X极上的电极反应式是 。在X极附近观察到的现象是 。②Y电极上的电极反应式是__，检验该电极反应产物的方法是 。(2)如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则：①X电极的材料是 ，电极反应式是 。②Y电极的材料是 ，电极反应式是 。(说明：杂质发生的电极反应不必写出)【答案】(1)①2H++2e-=H2↑ 放出气体，溶液变红 ②2Cl--2e-=Cl2↑ 把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色 (2)①纯铜 Cu2++2e-=Cu ②粗铜 Cu-2e-=Cu2+ 【解析】(1) 用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极上是氯离子失电子，阴极上是氢离子得电子，据此分析解答；(2)电解法精炼粗铜，应该选粗铜做阳极，精铜做阴极，含铜离子的盐溶液做电解质溶液，据此分析解答。【详解】(1)①和电源的负极相连的电极X极是阴极，该电极上氢离子发生得电子的还原反应，即2H++2e-=H2↑，所以该电极附近氢氧根离子的浓度增大，碱性增强，滴入几滴酚酞试液，溶液会变红；②和电源的正极相连的电极Y极是阳极，该电极上氯离子发生失电子的氧化反应，即2Cl--2e-=Cl2↑，氯气能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝，可以用于氯气的检验；(2)①电解法精炼粗铜，电解质溶液a选用CuSO4溶液，阳极Y为粗铜，阴极X为纯铜，阴极上铜离子得到电子生成铜，电极反应为Cu2++2e-=Cu； ②电解法精炼粗铜，电解池的阳极Y为粗铜，阳极的电极反应为：Cu-2e-=Cu2+。【点睛】本题的易错点为(2)，要注意电解原理的应用，如果电解池的阳极为活性电极，电极本身要放电。14．I.某实验小组同学利用如图装置对电化学原理进行了一系列探究活动。(1)甲池装置为_______(填“原电池”或“电解池”)。(2)甲池反应前两电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差14g，导线中通过_______mol电子。(3)实验过程中，甲池左侧烧杯中的浓度_______(填“增大”、“减小”或“不变”)。(4)若乙池中溶液为足量的硝酸银溶液，工作一段时间后，若要使乙池中溶液恢复原浓度，可向溶液中加入_______。(填化学式)(5)若把乙池改为精炼铜装置(粗铜含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)，电解质溶液为溶液，则下列说法正确的是_______。A．电解过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量相等B．乙池左侧电极为粗铜，发生氧化反应C．溶液的浓度保持不变D．杂质都将以单质的形式沉淀到池底II.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，节能超过30％，在此工艺中，物料传输和转化关系如图，其中电极未标出，所用离子交换膜只允许阳离子通过。(6)电解池A中发生的电解化学方程式是_______。(7)图中Y是_______(填化学式)，若电解产生11.2L(标准状况)该物质，则至少转移电子_______mol；(8)分析图可知：氢氧化钠的质量分数为a％、b％、c％，由大到小的顺序为_______。【答案】(1)原电池(2)0.1(3)变大(4)Ag2O Ag2CO3(5)B(6)(7) H2 1(8)b%>a%>c%【解析】铜与硝酸银溶液可以自发的氧化还原反应，所以甲池为原电池，乙池为电解池，乙池中左侧Pt电极与原电池的正极相连是电解池的阳极，是氢氧根离子放电，乙池中右侧Pt电极是阴极。（1）铜与硝酸银溶液可以自发的氧化还原反应，所以甲池为含盐桥的原电池；（2）甲池的总反应式为Cu+2Ag+=Cu2++2Ag，反应前，两电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差14g，则：有：=，解得：n=0.1mol，所以导线中通过 0.1mol电子；（3）甲池铜是负极，盐桥中阴离子移向负极，所以甲池左侧烧杯中的浓度增大；（4）若乙池中的某盐溶液是足量AgNO3溶液，乙池中左侧Pt电极与原电池(甲池)的正极相连是电解池的阳极，电极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，乙池中右侧Pt电极是阴极，电极反应式是Ag++e-=Ag，工作一段时间后，若要使乙池溶液恢复原来浓度，可向溶液中加入Ag2O(或Ag2CO3)；（5）阳极上Cu以及活泼性比Cu强的金属失电子，阴极上铜离子得电子生成Cu，溶解的金属与析出的金属不相等，A项错误；粗铜接电源正极，作阳极，阳极上发生氧化反应，B项正确；阳极上Cu以及活泼性比Cu强的金属失电子，阴极上铜离子得电子生成Cu，溶解的金属与析出的金属不相等，所以CuSO4溶液的浓度发生改变，C项错误；Ag、Pt、Au活泼性比Cu弱的金属在阳极不反应，形成阳极泥，所以利用阳极泥可回收Ag、Pt、 Au；Al、Zn活泼性比Cu强，不会以单质的形式沉淀到池底，D项错误；答案选B；（6）燃料电池中通入空气(或氧气)的一极为正极，所以燃料电池右侧为正极，左侧为负极；装置左侧进入饱和NaCl溶液，出来稀NaCl溶液，而离子膜为阳离子交换膜，所以左侧Cl-被氧化生成氯气，为电解池阳极，右侧为电解池阴极，水电离出的氢离子被还原为氢气，同时产生OH-；电解池A中发生的电解氯化钠溶液生成氢氧化钠、氯气和氢气，电解的化学方程式是；（7）根据分析可知X为阳极产生的Cl2，Y为阴极产生H2；若电解产生11.2L(标准状况)H2，物质的量为，则至少转移电子1mol；（8）图中电解池中加入的NaOH目的是增大溶液导电性,通入电解后生成氢氧化钠,所以加入的NaOH浓度小于出来的NaOH浓度;原电池中，正极上生成氢氧化钠，且其浓度大于加入的氢氧化钠，所以氢氧化钠浓度大小顺序是b%>a%>c%。15．自然界是各类物质相互依存、各种变化相互制约的复杂平衡体系，水溶液中的离子平衡是其中一个重要方面。请根据所学知识，回答下列问题。(1)某温度下，的盐酸中水电离出的，该温度下将的溶液与的溶液等体积混合，混合后溶液的_______。(2)常温下将pH均为3，体积均为的和溶液，分别加水稀释至体积V，pH随的变化如图所示。①a、b、c三点水的电离程度由大到小的顺序_______②常温下，取上述pH均为3的和溶液各，向其中分别加入足量的Zn粒，反应结束时中产生氢气的物质的量为，HB溶液中产生氢气的物质的量为，则_______(用“>”、“=”、“<”填空)。(3)以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，下列说法正确的是_______。a.利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属 b.粗铜接电源正极，发生氧化反应c.溶液中向阳极移动 d.电能全部转化为化学能(4)人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如图。①电源的正极为_______(填“A”或“B”)。②电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将_______(填“增大”、“减小”、“不变”)；若两极共收集到气体(标准状况)，则除去的尿素为_______g(忽略气体的溶解)。【答案】(1)6(2) b=c>a < (3)ab(4)A 不变 3.6【解析】（1）某温度下，的盐酸中氢离子浓度为，水电离出的，溶液中的氢氧根离子来自水的电离，，则该温度下的水的离子积常数为；的溶液中，与的溶液中氢离子浓度为，两者等体积混合恰好完全中和，最终溶液呈中性，pH=6；（2）①酸抑制水电离，酸中c(H+)越大，水电离程度越小，c(H+) ：a > b = c，所以水电离程度：b=c>a；②pH相同的HA、HB溶液分别加水稀释相同的倍数，pH值变化较大的酸，其酸性较强，根据图知：=2时，溶液稀释100倍，HA溶液的pH增大2，说明HA是强酸，HB溶液pH值增大数值小于2，说明稀释过程中HB继续电离，则HB为弱酸；常温下，取上述pH均为3的HA和HB溶液各100mL，c(HA)
第4章 电化学基础4.3.2 电解原理的应用(时间：90分钟 满分：100分)一、选择题（共10小题，每小题只有一个正确答案）1．一种生产和利用氢能的途径如图所示。下列说法中错误的是A．图中能量转化的方式至少有6种B．电解池是将电能转化为化学能的装置C．燃料电池是二次电池D．太阳能、风能、氢能都属于新能源【答案】C【解析】太阳能、风能、水能转化成电能、电能转化为化学能、化学能转化成电能、电能转化成光能等，A项正确；电解池是电能转化成化学能装置，B项正确；化学电池分为一次电池、二次电池，二次电池又称为充电电池或蓄电池，是指在电池放电后可通过充电的方式使活性物质激活而继续使用的电池。燃料电池属于一次电池，C项错误；太阳能、风能、氢能都属于新能源，D项正确。答案选C。2．首饰一般用以装饰，也具有显示财富及身份的意义。在首饰的发展过程中，其制作工序也在不断地变化，下列首饰的制作工序中涉及电镀的是A．梳篦(铜-牛角) B．景泰蓝(铜-釉)C．沙金戒指(铜-金) D．手镯(金-玉石)【答案】C【解析】电镀就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程，因此首饰内部和表面是不同金属，其制作工序才会涉及到电镀，根据上述首饰的材料可知沙金戒指需要电镀。答案选C。3．碳中和可有效解决全球变暖，在稀硫酸中利用电催化可将同时转化为多种燃料，其原理如图所示。下列说法正确的是A．离子交换膜为阴离子交换膜B．铜电极上产生的电极反应式为：C．每产生电路中要通过电子D．若铜电极上只生成，则铜极区溶液质量增加【答案】D【解析】铂电极与外电源的正极相连，为阳极，电极反应为2H2O-4e-=4H++O2↑，铜为阴极发生还原反应，反应在酸性条件下进行。离子交换膜为阳离子交换膜，氢离子从左到右移动，A项错误；铜电极上产生的电极反应式为：，B项错误；每产生标准状况下电路中要通过电子，C项错误；铜电极为阴极，铜电极上产生甲烷的电极反应式为CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O，若铜电极上生成5.6gCO，即n（CO）==0.2mol，发生反应2H++CO2+2e-=CO+H2O，增重0.2molH2O的质量，即0.2mol×18g•mol-1=3.6g，D项正确。答案选D。4．用电解法可提纯含有某些含氧酸根杂质的粗KOH溶液，其工作原理如图所示。下列有关说法错误的是A．阳极反应式为4OH－－4e－＝2H2O+O2↑ B．通电后阴极区附近溶液pH会增大C．K+通过交换膜从阴极区移向阳极区 D．纯净的KOH溶液从b出口导出【答案】C【解析】根据图示，通入粗氢氧化钾的电极是阳极，阳极反应式为4OH－－4e－＝2H2O＋O2↑；通入水的电极是阴极，电极反应为2H＋＋2e－＝H2↑，K＋通过交换膜从阳极区移向阴极区，生成氢氧化钾，纯净的KOH溶液从b口导出，阴极区附近溶液的pH会增大，C项错误；答案选C。5．中国科学家最近开发了种从空气中提取水制取H2的新技术，即利用太阳能风能等绿色能源驱动电解槽装置吸收空气中的水分并将获得的水分解成H2和O2。下列说法正确的是A．该装置工作时仅涉及两种能量转化B．阳极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑C．该装置获得H2、O2的物质的量之比为2：1D．该装置工作时阳离子向阳极迁移【答案】C【解析】该装置工作时仅涉风能转化为电能、太阳能转化为电能以及电能再转化为化学能三种能量转化，A项错误；阳极水失去电子转化为氧气，电极方程式为：2H2O-4e-=4H++O2↑，B项错误；该装置分解水的总方程式为：2H2O= O2↑+ 2H2↑，获得H2、O2的物质的量之比为2：1，C项正确；电解池工作时阳离子向阴极迁移，D项错误。答案选C。6．下列冶炼金属的方法错误的是A．电解溶液制钠 B．高温加热制汞C．高温下用还原制铁 D．高温下用还原制铜【答案】A【解析】根据电解原理，电解NaCl溶液，阳极生成氯气，阴极生成氢气，同时生成氢氧化钠溶液，故不可以用来制钠，A项错误；Hg、Ag等不活泼金属通常采用热分解法冶炼，汞可以利用加热HgO制备，B项正确；Fe、Zn、Cu等中等活泼金属通常用热还原法，高温下用CO还原Fe2O3制铁，C项正确；Fe、Zn、Cu等中等活泼金属通常用热还原法，为得到高纯度的铜，可在高温下用H2还原CuO制铜，但成本较高，D项正确。答案选A。7．一种生物电化学方法脱除水体中的原理如下图所示：下列说法正确的是A．电极a为阴极B．装置工作时，a极电极反应式之一为C．装置工作时，化学能转变为电能D．电极b周围溶液pH降低【答案】B【解析】电极a上失电子反应生成，电极a为阳极，A项错误；装置工作时，a极为阳极，失电子反应发生氧化反应，电极反应式之一为，B项正确；装置工作时，电能转变为化学能，C项错误；电极b反应之一是2+8H++6e-=N2↑+4H2O，电极b周围溶液pH升高，D项错误。答案选B。8．如图所示的装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。将电源接通后，向(乙)中滴入酚酞溶液，在F极附近显红色。则下列说法不正确的是A．电源A极是正极B．(甲)(乙)装置的C、D、E、F电极均有单质生成，其物质的量之比为1∶2∶2∶2C．欲用(丙)装置给铜镀银，G应该是Ag，电镀液是AgNO3溶液D．装置(丁)中Y极附近红褐色变深，说明氢氧化铁胶体带正电【答案】D【解析】将直流电源接通后，F极附近呈红色，说明F极显碱性，是氢离子在该电极放电，所以F即是阴极，B是电源的负极，A是电源的正极，可得出D、F、H、Y均为阴极，C、E、G、X均为阳极，据此分析解答。【详解】根据上述分析可知B电极是电源的负极，A为电源正极，A项正确；甲装置中，阳极C电极反应式为：4OH－－4e－＝2H2O＋O2↑，阴极D电极反应式为：Cu2+＋2e－＝Cu；乙装置是阳极E的电极反应为：2Cl－－2e-＝Cl2↑，阴极F电极的电极反应式为：2H＋＋2e－＝H2↑，当各电极转移电子均为1mol时，生成单质的量分别为：0.25mol、0.5mol、0.5mol、0.5mol，所以单质的物质的量之比为1：2：2：2，B项正确；电镀装置中，镀层金属必须作阳极，镀件作阴极，所以H应该是镀件，G是镀层金属，电解质溶液必须是含镀层金属离子的盐溶液，用(丙)装置给铜镀银，G应该是Ag，电镀液选用AgNO3溶液，C项正确；装置(丁)中Y极附近红褐色变深，证明氢氧化铁胶体微粒移向Y极，依据上述判断，X为阳极，Y为阴极，氢氧化铁胶体向Y电极移动，异性电荷相互吸引，所以氢氧化铁胶体粒子带正电荷，胶体不带电，D项错误。答案选D。9．将NaCl和CuSO4两种溶液等体积混合后用石墨电极进行电解，电解过程中，溶液pH随时间t变化的曲线如图所示，则下列说法正确的是A．整个过程中电极反应2Cl--2e-=Cl2↑与2H2O+2e-=H2↑+2OH-不可能同时发生B．电解至C点时，加入适量CuCl2固体即可使电解质溶液恢复至原来的浓度C．AB段表示电解过程中，由于H+被还原而导致溶液pH增大D．原混合溶液中NaCl和CuSO4的物质的量浓度之比恰好为2：1【答案】A【解析】用石墨电极进行电解相等体积的NaCl和CuSO4混合溶液，阴极离子放电顺序是Cu2+＞H+，阳极上离子放电顺序是Cl-＞OH-，由电解过程中，溶液pH随时间t变化的曲线图可知，电解过程中分三段：第一阶段是Cl-和Cu2+参与反应，而造成铜离子浓度减小，水解程度减小；第二阶段是OH-和Cu2+参与反应，反应生成酸；第三阶段实质是电解水，硫酸浓度增大。根据图像所示，AB段溶液pH增大，相当于电解CuCl2溶液；BC段溶液pH降低，是Cl-反应完全后，相当于电解硫酸铜溶液，CD段相当于电解水。根据分析，氯离子反应完，铜离子还有剩余，所以整个过程中两电极反应：2Cl--2e-=Cl2↑，2H2O+2e-=H2↑+2OH-不可能同时出现，A项正确；根据以上分析，电解至C点时，在电解液中应加入CuCl2固体和CuO固体，B项错误；根据以上分析：AB段因为铜离子水解使溶液显酸性，随着电解的进行，铜离子的浓度降低，水解得到氢离子浓度减小，酸性减弱，pH将增大，C项错误；因为由第二阶段阳极上OH-失电子的同时，阴极上仍然为Cu2+得电子，所以原混合溶液中NaCl和CuSO4的浓度之比不是2：1，D项错误。答案选A。10．四室式电渗析法制备盐酸和NaOH的装置如图所示。a、b、c为阴、阳离子交换膜。己知：阴离子交换膜只允许阴离子透过，阳离子交换膜只允许阳离子透过。下列叙述正确的是A．b、c分别依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜B．通电后Ⅲ室中的C1-透过c迁移至阳极区C．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四室中的溶液的pH均升髙D．电池总反应为4NaCl＋6H2Oeq \o(=====,\s\up7(电解))4NaOH＋4HCl＋2H2↑＋O2↑【答案】D【解析】由图中信息可知，左边电极与负极相连为阴极，右边电极为阳极，所以通电后，阴离子向右定向移动，阳离子向左定向移动，阳极上OH-放电生成O2、阴极上H+放电生成H2；氢离子透过c，氯离子透过b，二者在bc之间形成盐酸，盐酸浓度变大，所以b、c 分别为阴离子交换膜和阳离子交换膜；钠离子透过a， NaOH的浓度变大，所以a也是阳离子交换膜。A. b、c 分别依次为阴离子交换膜、阳离子交换膜，A项错误；通电后Ⅲ室中的Cl-不能透过阳离子交换膜c 迁移至IV室，B项错误；C. 电解一段时间后，Ⅰ中的溶液的pH升高，Ⅱ中的溶液的pH不变，Ⅲ和Ⅳ两室中的溶液的pH均减小，C项错误；D. 电池总反应为4NaCl＋6H2Oeq \o(=====,\s\up7(电解))4NaOH＋4HCl＋2H2↑＋O2↑，D项正确。本题选D。【点睛】本题考查了电解原理的应用，难度较大。根据电极的极性及图中相关信息可以判断离子交换膜的性质，根据电解原理判断电解产物，但是要注意不能墨守成规，要根据题中实际情况进行合理变通。二、非选择题(本题包括5小题)11．如图所示的装置进行电解。通电一会儿，发现湿润的淀粉试纸的C端变为蓝色。(1)E为电源的_______极(2)A中发生反应的化学方程式为_______。(3)在B中观察到的现象是_______。(4)D端的电极反应式为_______。(5)若用惰性电极电解的溶液，若阳极产生(标况下)的气体，此时溶液中pH为_______(不考虑溶液体积变化)，若要使电解质溶液恢复到电解前的状态，可加入_______(填字母序号)。A． B． C． D．(6)铅蓄电池是一种广泛使用的二次电池，其放电时的正极的电极反应式为____。【答案】(1)负极(2)(3)铜电极逐渐溶解，溶液变蓝色，石墨电极生成无色气体(4)(5) 1 BD(6)【解析】湿润的淀粉试纸的C端变为蓝色可知C端发生反应生成碘单质，电极反应为：，C端为阳极，则D为阴极，阳极接电源正极，阴极接电源负极，可知E为负极，F为正极，Fe和石墨为阴极，Pt和Cu为阳极，据此分析解答。（1）由以上分析可知E为负极；（2）A中Fe作阴极，阳极为惰性电极，则电解为硝酸银溶液的电解，电极方程式为：；（3）B中Cu作阳极，Cu是活性电极，电极本身放电，电极反应为：，可观察到铜电极溶解，附近溶液变蓝色；石墨电极上发生反应：，石墨电极上可观察到无色气泡冒出；（4）D为阴极，水中氢离子在电极上放电生成氢气，电极反应为：；（5）惰性电极电解的溶液，电解反应为：，阳极产生(标况下)的气体，即生成0.0005mol氧气，结合反应可知生成的硫酸为0.001mol，氢离子的物质的量为0.002mol，氢离子的浓度为0.1mol/L，pH=1；结合电极反应可知电解后溶液中可补充CuO或碳酸铜恢复原溶液；（6）铅蓄电池放电时的正极的电极反应式为。12．某同学设计一个燃料电池(如下图所示)，目的是探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。根据要求回答相关问题：(1)通入氢气的电极为________(填“正极”或“负极”)，负极的电极反应式为____________________。(2)石墨电极为________(填“阳极”或“阴极”)，反应一段时间后，在乙装置中滴入酚酞溶液，________(填“铁极”或“石墨极”)区的溶液先变红。(3)如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将________(填“增大”“减小”或“不变”)。精铜电极上的电极反应式为____________________________________________________________________________________________________。【答案】(1)负极 H2－2e－＋2OH－===2H2O(2)阳极 铁极 (3)减小 Cu2＋＋2e－===Cu【解析】(1)通入氢气的电极为负极，由于电解质溶液是碱性的，所以该电极反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2O。(2)由于石墨电极与电源的正极连接，所以石墨电极为阳极，反应一段时间后，在乙装置中滴入酚酞溶液，溶液中的H＋在阴极(Fe电极)放电，破坏了附近的水的电离平衡，该区域的溶液显碱性，因此铁极的溶液先变红。(3)如果粗铜中含有锌、银等杂质，因为粗铜中有活动性比Cu强的金属失去电子，而得到电子的只有Cu2＋，所以丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度会减小；精铜电极上的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu。13．电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：(1)若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则：①电解池中X极上的电极反应式是 。在X极附近观察到的现象是 。②Y电极上的电极反应式是__，检验该电极反应产物的方法是 。(2)如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则：①X电极的材料是 ，电极反应式是 。②Y电极的材料是 ，电极反应式是 。(说明：杂质发生的电极反应不必写出)【答案】(1)①2H++2e-=H2↑ 放出气体，溶液变红 ②2Cl--2e-=Cl2↑ 把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色 (2)①纯铜 Cu2++2e-=Cu ②粗铜 Cu-2e-=Cu2+ 【解析】(1) 用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极上是氯离子失电子，阴极上是氢离子得电子，据此分析解答；(2)电解法精炼粗铜，应该选粗铜做阳极，精铜做阴极，含铜离子的盐溶液做电解质溶液，据此分析解答。【详解】(1)①和电源的负极相连的电极X极是阴极，该电极上氢离子发生得电子的还原反应，即2H++2e-=H2↑，所以该电极附近氢氧根离子的浓度增大，碱性增强，滴入几滴酚酞试液，溶液会变红；②和电源的正极相连的电极Y极是阳极，该电极上氯离子发生失电子的氧化反应，即2Cl--2e-=Cl2↑，氯气能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝，可以用于氯气的检验；(2)①电解法精炼粗铜，电解质溶液a选用CuSO4溶液，阳极Y为粗铜，阴极X为纯铜，阴极上铜离子得到电子生成铜，电极反应为Cu2++2e-=Cu； ②电解法精炼粗铜，电解池的阳极Y为粗铜，阳极的电极反应为：Cu-2e-=Cu2+。【点睛】本题的易错点为(2)，要注意电解原理的应用，如果电解池的阳极为活性电极，电极本身要放电。14．I.某实验小组同学利用如图装置对电化学原理进行了一系列探究活动。(1)甲池装置为_______(填“原电池”或“电解池”)。(2)甲池反应前两电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差14g，导线中通过_______mol电子。(3)实验过程中，甲池左侧烧杯中的浓度_______(填“增大”、“减小”或“不变”)。(4)若乙池中溶液为足量的硝酸银溶液，工作一段时间后，若要使乙池中溶液恢复原浓度，可向溶液中加入_______。(填化学式)(5)若把乙池改为精炼铜装置(粗铜含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)，电解质溶液为溶液，则下列说法正确的是_______。A．电解过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量相等B．乙池左侧电极为粗铜，发生氧化反应C．溶液的浓度保持不变D．杂质都将以单质的形式沉淀到池底II.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，节能超过30％，在此工艺中，物料传输和转化关系如图，其中电极未标出，所用离子交换膜只允许阳离子通过。(6)电解池A中发生的电解化学方程式是_______。(7)图中Y是_______(填化学式)，若电解产生11.2L(标准状况)该物质，则至少转移电子_______mol；(8)分析图可知：氢氧化钠的质量分数为a％、b％、c％，由大到小的顺序为_______。【答案】(1)原电池(2)0.1(3)变大(4)Ag2O Ag2CO3(5)B(6)(7) H2 1(8)b%>a%>c%【解析】铜与硝酸银溶液可以自发的氧化还原反应，所以甲池为原电池，乙池为电解池，乙池中左侧Pt电极与原电池的正极相连是电解池的阳极，是氢氧根离子放电，乙池中右侧Pt电极是阴极。（1）铜与硝酸银溶液可以自发的氧化还原反应，所以甲池为含盐桥的原电池；（2）甲池的总反应式为Cu+2Ag+=Cu2++2Ag，反应前，两电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差14g，则：有：=，解得：n=0.1mol，所以导线中通过 0.1mol电子；（3）甲池铜是负极，盐桥中阴离子移向负极，所以甲池左侧烧杯中的浓度增大；（4）若乙池中的某盐溶液是足量AgNO3溶液，乙池中左侧Pt电极与原电池(甲池)的正极相连是电解池的阳极，电极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，乙池中右侧Pt电极是阴极，电极反应式是Ag++e-=Ag，工作一段时间后，若要使乙池溶液恢复原来浓度，可向溶液中加入Ag2O(或Ag2CO3)；（5）阳极上Cu以及活泼性比Cu强的金属失电子，阴极上铜离子得电子生成Cu，溶解的金属与析出的金属不相等，A项错误；粗铜接电源正极，作阳极，阳极上发生氧化反应，B项正确；阳极上Cu以及活泼性比Cu强的金属失电子，阴极上铜离子得电子生成Cu，溶解的金属与析出的金属不相等，所以CuSO4溶液的浓度发生改变，C项错误；Ag、Pt、Au活泼性比Cu弱的金属在阳极不反应，形成阳极泥，所以利用阳极泥可回收Ag、Pt、 Au；Al、Zn活泼性比Cu强，不会以单质的形式沉淀到池底，D项错误；答案选B；（6）燃料电池中通入空气(或氧气)的一极为正极，所以燃料电池右侧为正极，左侧为负极；装置左侧进入饱和NaCl溶液，出来稀NaCl溶液，而离子膜为阳离子交换膜，所以左侧Cl-被氧化生成氯气，为电解池阳极，右侧为电解池阴极，水电离出的氢离子被还原为氢气，同时产生OH-；电解池A中发生的电解氯化钠溶液生成氢氧化钠、氯气和氢气，电解的化学方程式是；（7）根据分析可知X为阳极产生的Cl2，Y为阴极产生H2；若电解产生11.2L(标准状况)H2，物质的量为，则至少转移电子1mol；（8）图中电解池中加入的NaOH目的是增大溶液导电性,通入电解后生成氢氧化钠,所以加入的NaOH浓度小于出来的NaOH浓度;原电池中，正极上生成氢氧化钠，且其浓度大于加入的氢氧化钠，所以氢氧化钠浓度大小顺序是b%>a%>c%。15．自然界是各类物质相互依存、各种变化相互制约的复杂平衡体系，水溶液中的离子平衡是其中一个重要方面。请根据所学知识，回答下列问题。(1)某温度下，的盐酸中水电离出的，该温度下将的溶液与的溶液等体积混合，混合后溶液的_______。(2)常温下将pH均为3，体积均为的和溶液，分别加水稀释至体积V，pH随的变化如图所示。①a、b、c三点水的电离程度由大到小的顺序_______②常温下，取上述pH均为3的和溶液各，向其中分别加入足量的Zn粒，反应结束时中产生氢气的物质的量为，HB溶液中产生氢气的物质的量为，则_______(用“>”、“=”、“<”填空)。(3)以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，下列说法正确的是_______。a.利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属 b.粗铜接电源正极，发生氧化反应c.溶液中向阳极移动 d.电能全部转化为化学能(4)人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如图。①电源的正极为_______(填“A”或“B”)。②电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将_______(填“增大”、“减小”、“不变”)；若两极共收集到气体(标准状况)，则除去的尿素为_______g(忽略气体的溶解)。【答案】(1)6(2) b=c>a < (3)ab(4)A 不变 3.6【解析】（1）某温度下，的盐酸中氢离子浓度为，水电离出的，溶液中的氢氧根离子来自水的电离，，则该温度下的水的离子积常数为；的溶液中，与的溶液中氢离子浓度为，两者等体积混合恰好完全中和，最终溶液呈中性，pH=6；（2）①酸抑制水电离，酸中c(H+)越大，水电离程度越小，c(H+) ：a > b = c，所以水电离程度：b=c>a；②pH相同的HA、HB溶液分别加水稀释相同的倍数，pH值变化较大的酸，其酸性较强，根据图知：=2时，溶液稀释100倍，HA溶液的pH增大2，说明HA是强酸，HB溶液pH值增大数值小于2，说明稀释过程中HB继续电离，则HB为弱酸；常温下，取上述pH均为3的HA和HB溶液各100mL，c(HA)
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