人教版高中化学选修四 4.3.2电解原理的应用 同步练习2

第2课时 电解原理的应用[对点训练]题组一 电解原理应用1.如图是工业电解饱和食盐水的装置示意图，下列有关说法中不正确的是( )A.装置中出口①处的物质是氯气，出口②处的物质是氢气B.该离子交换膜只能让阳离子通过，不能让阴离子通过C.装置中发生反应的离子方程式为Cl －＋2H ＋=====通电Cl 2↑＋H 2↑ D.该装置是将电能转化为化学能 答案 C解析 由图看出①处为电解池阳极产生氯气，②处为电解池阴极产生氢气，A 对；该离子交换膜只能让阳离子通过，不能让阴离子通过，能防止氯气与碱反应，且在阴极区得到浓度较高的烧碱溶液，B 对；电解饱和食盐水有烧碱生成且H 2O 应写化学式，C 错；电解装置是将电能转化为化学能的装置，D 对。

考点 电解原理的应用 题点 氯碱工业2.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 答案 C解析 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。

考点电解原理的应用题点电镀3.(2017·广东湛江一中高二月考)利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是()A.电解时以纯铜作阳极B.电解时阴极发生氧化反应C.粗铜连接电源负极，其电极反应式是Cu－2e－===Cu2＋D.电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥答案 D解析电解精炼铜时，粗铜应作阳极，纯铜作阴极，故A错误；阳极与电池的正极相连，发生氧化反应，阴极与电池的负极相连，发生还原反应，故B错误；粗铜连接电源的正极，发生氧化反应，故C错误；金属的活动性顺序为Zn>Fe>Cu>Ag>Pt，因此Ag、Pt不会放电，以单质形式在阳极附近沉积下来，故D正确。

考点电解原理的应用题点电解精炼铜4.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答案 B解析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，只能用电解方法制备。

由于钠、镁、铝是活泼金属，所以只能用电解法。

考点电解原理的应用题点电冶金5.电解法处理酸性含铬废水(主要含有Cr2O2－7)时，以铁板作阴、阳极，处理过程中存在反应Cr2O2－7＋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 mol电子，最多有1 mol Cr2O2－7被还原答案 B解析电解时用铁作阳极，失去电子生成Fe2＋，Fe2＋将废水中的Cr2O2－7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Cr2O2－7时也消耗H＋，使溶液的pH升高，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 mol e－生成6 mol Fe2＋，6 mol Fe2＋可还原1 mol Cr2O2－7，D项正确。

考点电解原理的应用题点电解法在处理废水中的应用6.中学阶段介绍的应用电解法制备物质主要有三种：一是铝的工业制备，二是氯碱工业，三是金属钠的制备。

下列关于这三种工业生产的描述中正确的是()A.电解法制金属钠时，阳极反应式：Na＋＋e－===NaB.电解法生产铝时，需对铝土矿进行提纯，在提纯过程中应用了氧化铝或氢氧化铝的两性C.在氯碱工业中，电解池中的阴极产生的是H2，NaOH在阳极附近产生D.氯碱工业和金属钠的冶炼都用到了NaCl，在电解时它们的阴极都是Cl－失电子答案 B解析A项，阴极反应式为Na＋＋e－===Na，错误；B项，氧化铝和氢氧化铝具有两性，在分离提纯时可用NaOH溶液将其溶解，过滤除去难溶物，再将AlO－2转化成Al(OH)3，Al(OH)3热分解即得Al2O3，正确；C项，阴极产物为H2和NaOH，阳极产物为Cl2，错误；D项，阳极都是Cl－失电子，错误。

考点电解原理的应用题点电解原理应用的综合7.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()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 mol Cl2时，理论上燃料电池中消耗0.5 mol O2D.a、b、c的大小关系为a>b＝c答案 A解析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 mol Cl 2，理论上转移4 mol e －，则燃料电池中消耗1 mol O 2，C 项错误；题给燃料电池的负极反应式为2H 2－4e －＋4OH －===4H 2O ，正极反应式为O 2＋4e －＋2H 2O===4OH －，所以a 、b 、c 的大小关系为c >a >b ，D 项错误。

考点 电解原理的应用 题点 电解原理应用的综合 题组二 电解的有关计算8.在标准状况下，用铂电极电解硫酸铜溶液，当阴极产生12.8 g 铜时，阳极放出的气体是( ) A.1.12 L H 2 B.1.12 L O 2 C.2.24 L H 2 D.2.24 L O 2答案 D解析 溶液中离子有Cu 2＋、H ＋及SO 2－4、OH －四种离子，得电子能力Cu 2＋>H ＋，失电子能力OH －>SO 2－4，阴极反应为2Cu 2＋＋4e －===2Cu ，阳极反应为4OH －－4e －===2H 2O ＋O 2↑，总反应为2CuSO 4＋2H 2O=====电解2Cu ＋2H 2SO 4＋O 2↑。

n (Cu)＝12.8 g÷64 g·mol －1＝0.2 mol ，n (O 2)＝0.1 mol ，在标准状况下体积为2.24 L ，D 正确。

考点 电解的有关计算 题点 电解产物的相关计算9.用含少量银和锌的粗铜作阳极，纯铜片作阴极，CuSO 4溶液作电解液，电解一段时间后，阳极质量减少了x g ，则( ) A.电解液质量增加x g B.阴极质量增加x g C.阴极质量增加b g ，b >x D.阴极质量增加b g ，b <x 答案 D解析 由于粗铜中含有Zn 和Ag ，在电解过程中阳极先是锌失去电子，然后是铜失去电子，Ag 落入阳极泥；而阴极一直是铜析出。

在电解过程中，两极得失电子相等，所以溶解的锌和铜的物质的量之和等于析出的铜的物质的量，但由于M (Zn)>M (Cu)，且还有一部分Ag 要落入阳极泥，所以阳极溶解的金属的质量大于阴极析出铜的质量，即b <x ，所以B 、C 项错误，D 项正确；若阴极析出铜的质量为b g ，阳极落入阳极泥的Ag 为m g ，则电解质溶液增加的质量为(x －m －b ) g ，A 项错误。

考点 电解的有关计算 题点 电解产物的相关计算10.(2016·安徽合肥一中高二期末)用石墨电极电解CuSO 4溶液一段时间后，向所得溶液中加入0.2 mol Cu(OH)2后，恰好使溶液恢复到电解前的浓度。

则电解过程中转移电子的物质的量为( )A.0.4 molB.0.5 molC.0.6 molD.0.8 mol答案 D解析 将Cu(OH)2改写为CuO·H 2O ，根据CuO·H 2O 知，阳极上OH －放电生成O 2，阴极上Cu 2＋和H ＋放电生成Cu 和H 2，根据氧原子守恒得n (O 2)＝n [Cu(OH)2]＝0.2 mol ，则转移电子的物质的量为0.2 mol ×4＝0.8 mol ，故D 正确。

考点 电解的有关计算题点 电解质溶液复原的相关计算11.用石墨作电极电解1 000 mL 硝酸钾和硝酸铜的混合溶液，当通电一段时间后，两极都收集到112 mL 气体(标准状况)，假定电解后溶液体积仍为1 000 mL ，则电解后溶液的pH 为( )A.4B.3C.2D.1 答案 C解析 阳极产生氧气0.005 mol ，阴极产生氢气0.005 mol 。

由2H 2O=====电解2H 2↑＋O 2↑可知，阴极产生0.005 mol 氢气时，阳极产生氧气0.002 5 mol ；由2Cu 2＋＋2H 2O=====电解2Cu ＋4H ＋＋O 2↑可知，产生n (H ＋)＝(0.005 mol －0.002 5 mol)×4＝0.01 mol ，c (H ＋)＝0.01 mol·L －1，pH ＝2。

考点 电解的有关计算题点 电解质混合溶液的相关计算12.(2016·山西大学附属中学高二诊断)500 mL KNO 3和Cu(NO 3)2的混合溶液中c (NO －3)＝6 mol·L －1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到11.2 L 气体(标准状况)，假定电解后溶液的体积仍为500 mL ，下列说法正确的是( ) A.原混合溶液中c (K ＋)为2 mol·L －1B.上述电解过程中共转移8 mol 电子C.电解得到的Cu 的物质的量为0.5 molD.电解后溶液中c (H ＋)为4 mol·L －1答案 C解析 根据题意，阳极反应式为4OH －－4e －===2H 2O ＋O 2↑，阴极反应式为Cu 2＋＋2e －===Cu 、2H ＋＋2e －===H 2↑；两极均生成11.2 L 气体(标准状况)，说明氧气和氢气均是0.5 mol ，根据阴、阳两极上转移电子数相同可得：2n (Cu)＋2n (H 2)＝4n (O 2)，则n (Cu)＝12×(0.5 mol ×4－0.5 mol ×2)＝0.5 mol ，Cu 2＋浓度是0.5 mol 0.5 L ＝1 mol·L －1；溶液中c (K ＋)＋2c (Cu 2＋)＝c (NO －3)，则c (K ＋)＝4 mol·L －1，故A 错误；根据阳极反应，产生11.2 L O 2(标准状况)时转移2 mol 电子，故B 错误；根据以上分析可知C 正确；根据电极反应式，阳极消耗2 mol OH －，阴极消耗1 mol H ＋，故电解后溶液中c (H ＋)＝(2－1) mol 0.5 L ＝2 mol·L －1，故D 错误。