1.2.3 电解池的工作原理及应用 课时练（答案）

第3课时　电解池的工作原理及应用
1. 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①②③　　 D. 仅②③④
2. 利用如图所示装置，当X、Y选用不同材料时，可将电解原理广泛应用于工业生产。下列说法正确的是(　　)
A. 氯碱工业中，X、Y均为石墨，Y附近能得到氢氧化钠
B. 铜的精炼中，X是纯铜，Y是粗铜，Z是CuSO4
C. 电镀工业中，X是待镀金属，Y是镀层金属
D. 外加电流的阴极保护法中，X是待保护金属
3. 如图为阳离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图。下列说法正确的是(　　)
A. 从E口逸出的气体是Cl2
B. 每生成22.4 L Cl2，同时产生2 mol NaOH
C. 从B口加入含少量NaOH的水溶液以增强导电性
D. 依次用Na2CO3、NaOH、BaCl2、盐酸等试剂除去粗盐水中Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO等离子
4. 某兴趣小组设计如下微型实验装置。实验时，先断开K2且闭合K1，两极均有气泡产生；一段时间后，断开K1且闭合K2，发现电流表A指针偏转。下列描述正确的是(　　)
A. 断开K2且闭合K1时，总反应的离子方程式为2H＋＋2Cl－===Cl2↑＋H2↑
B. 断开K2且闭合K1时，石墨电极附近溶液变红
C. 断开K1且闭合K2时，石墨电极上的电极反应为Cl2＋2e－===2Cl－
D. 断开K1且闭合K2时，铜电极为正极
5. 用石墨作为电极电解CuCl2和KCl混合溶液，电解初期阴极和阳极分别析出的物质是(　　)
A. H2、Cl2　　 B. Cu、Cl2
C. H2、O2　　 D. Cu、O2
6. 餐具表面镀银可达到增强抗腐蚀性、提升美观等目的。下列有关说法不正确的是(　　)
A. 电路中每通过1 mol e－，阴极析出1 mol银
B. 铁电极应与电源负极相连
C. 阳极电极反应式为Ag－e－===Ag＋
D. 电镀液需要不断更换
7. 下列有关电化学的图示，完全正确的是(　　)
　 　　　 　
A B C D
8. 下图所示的电解装置可实现低电位下高效催化还原CO2。下列说法不正确的是(　　)
A. a极连接外接电源的负极
B. b极的电极反应式为 Cl－－2e－＋2OH－===ClO－＋H2O
C. 电解过程中 Na＋从左池移向右池
D. 外电路上每转移1 mol电子，理论可催化还原标准状况下CO2气体 11.2 L
9. 如下图所示，甲池的总反应式为N2H4＋O2===N2＋2H2O。下列说法正确的是(　　)
A. 甲池中负极上发生的反应为N2H4－4e－===N2＋4H＋
B. 乙池中石墨电极上发生的反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
C. 甲池溶液pH增大，乙池溶液pH减小
D. 甲池中每消耗0.1 mol N2H4乙池电极上则会析出6.4 g 固体
10. 利用电渗析法淡化海水的原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A. 该装置将化学能转化成电能
B. 阴极发生的电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑
C. 若将a、b膜的位置互换，则不能获得淡水
D. Ⅱ室中流出淡水，Ⅰ、Ⅲ室流出液中NaCl浓度变大
11. 下图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b电极附近溶液呈红色。下列说法正确的是(　　)
A. X是负极，Y是正极
B. Pt是阴极，Cu是阳极
C. CuSO4溶液的pH逐渐减小
D. CuSO4溶液的pH不变
12. 降低能耗是氯碱工业发展的重要方向。
(1) 我国利用氯碱厂生产的H2作为电池燃料，再将电池应用于氯碱工业，原理如图，a、b、c、d均为石墨电极。
甲　　　　　　　　　乙
①a极为________(填“正”或“负”)极，c 极为________(填“阴”或“阳”)极。
②乙装置中电解饱和NaCl溶液的化学方程式为________________________；
反应一段时间后，d极产生1 mol气体时，乙装置中转移电子________mol。
③下列说法正确的是________(填字母)。
A. 甲装置可实现化学能向电能的转化
B. 甲装置中Na＋透过阳离子交换膜向a极移动
C. 乙装置中c极一侧流出的是浓盐水
④结合电极反应式解释d极区产生NaOH的原因：______________________
_____________________。
⑤实际生产中，阳离子交换膜的损伤会造成OH－迁移至阳极区，从而在电解池阳极能检测到O2，产生O2的电极反应式为________________；下列生产措施有利于提高Cl2产量、降低阳极O2含量的是________(填字母)。
A. 使用Cl－浓度低的食盐水为原料
B. 定期检查并更换阳离子交换膜
C. 停产一段时间后，继续生产
(2) 降低氯碱工业能耗的另一种技术是“氧阴极技术”。通过向阴极区通入O2，避免水电离的H＋直接得电子生成H2，降低了电解电压，电耗明显减少。“氧阴极技术”的阴极反应为________________________。
13. 如图所示，通电5 min后，电极5的质量增加2.16 g，请回答下列问题：
(1) a为电源的________(填“正”或“负”)极，C池是________池。A池阳极的电极反应为__________________，C池阴极的电极反应为__________________。
(2) 如果B槽中共收集到224 mL气体(标准状况)且溶液体积为200 mL(设电解过程中溶液体积不变)，则通电前溶液中Cu2＋的物质的量浓度为________。
(3) 如果A池溶液是200 mL足量的食盐水(设电解过程溶液体积不变)，则通电5 min后，溶液中的NaOH的浓度为______________。
14. 某课外活动小组用如图所示装置进行实验，试回答下列问题：
(1) 若开始时开关K与a连接，则B极的电极反应式为_________________________________________________________。
(2) 若开始时开关K与b极连接，则B极的电极反应式为__________________，总反应的离子方程式为______________________________。
(3) 若开始时开关K与b连接，下列说法正确的是________(填字母)。
A. 溶液中Na＋向A极移动
B. 从A极处逸出的气体能使湿润的淀粉KI试纸变蓝
C. 反应一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质溶液的浓度
D. 若标准状况下B极产生2.24 L气体，则溶液中转移0.2 mol电子
(4) 该小组同学认为，如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，那么可以设想用惰性电极及如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。
①该电解槽的阳极反应式为______________________________________。
②制得的氢氧化钾溶液从出口________(填字母)导出。
15.电化学研究的是化学现象与电现象之间的相互关系以及化学能与电能相互转化规律，要完成这样的电化学研究，需要涉及原电池和电解池等电化学装置。
(1) 铁是用途最广的金属材料之一，但生铁易生锈。某原电池装置如图所示，图中右侧烧杯中的电极反应式为________________，左侧烧杯中的c(Cl－)________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2) 为提高甲醇燃料的利用率，科学家发明了一种燃料电池，电池的一极通入空气，另一极通入甲醇气体，电解质是掺入了Y2O3的ZrO2晶体，在高温下它能传导O2－。电池工作时正极反应式为___________________________________。
(3) 甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这种污染，其原理是通电后将Co2＋氧化成Co3＋，然后以Co3＋作氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化。实验室用下图装置模拟上述过程。
①写出阳极电极反应式：______________________________________。
②除去的甲醇反应为6Co3＋＋CH3OH＋H2O===CO2↑＋6Co2＋＋6H＋，该过程中被氧化的元素是________，当产生标准状况下2.24 L CO2时，共转移电子________mol。
第3课时　电解池的工作原理及应用
1. D　解析：钠是活泼金属，可以用电解熔融氯化钠的方法来制取金属钠，①正确；将钠加入氯化镁溶液中，钠先和水反应生成NaOH，氯化镁会和NaOH发生复分解反应，所以得不到镁单质，应采用电解熔融氯化镁的方法冶炼镁，②错误；氯化铝是分子晶体，熔融状态下氯化铝不导电，故不能用电解氯化铝的方法得到铝，③错误；湿法炼铜是用铁和硫酸铜溶液反应置换出铜，④错误。故选D。
2. A　解析：铜的精炼中，粗铜作阳极X，纯铜作阴极Y，硫酸铜溶液作电解质溶液，B错误；电镀工业上，Y是待镀金属，X是镀层金属，C错误；外加电流的阴极保护法中，阴极是待保护金属，即Y是待保护金属，D错误。A正确且符合题意，故选A。
3. C　解析：右边是阴极区，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，所以从E口逸出的气体是H2，A错误；没有指明温度和压强，无法计算生成22.4 L Cl2的物质的量，B错误；阴极生成OH－，且Na＋向阴极移动，阴极区生成NaOH，为增强导电性，则从B口加入NaOH(增强导电性)的水溶液，C正确；粗盐提纯所加试剂的顺序中Na2CO3必须放在BaCl2的后面，D错误。
4. C　解析：断开K2闭合K1时，该装置是电解池，电解饱和食盐水的总反应的离子方程式为2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－，A错误；断开K2闭合K1时，装置为电解池，两极均有气泡产生，说明两极产生的气体分别是氢气和氯气，因此金属Cu不能作阳极，Cu只能作阴极，石墨作阳极，阳极上(石墨电极上)Cl－失电子发生氧化反应产生Cl2，阴极上(Cu电极上)氢离子得到电子发生还原反应产生H2，破坏了附近水的电离平衡，溶液中c(OH－)增大，因此Cu电极附近的酚酞试液变红，B错误；断开K1且闭合K2时，发现电流表指针偏转，证明装置发生的是原电池反应，形成氢氯燃料电池，石墨电极上产生的是氯气，故石墨电极反应式为Cl2＋2e－===2Cl－，C正确；断开K1且闭合K2时，发现电流表指针偏转，证明发生了原电池反应，形成氢氯燃料电池，据上述分析可知，Cu电极上产生了氢气，石墨电极上产生了氯气，因此石墨电极为正极，铜电极为负极，D错误。
5. B　解析：溶液中有Cu2＋、K＋、H＋、Cl－及OH－五种离子，得电子能力：Cu2＋>H＋>K＋，失电子能力：Cl－>OH－，所以电解初期，阴极的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，阳极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，B正确。
6. D　解析：阴极发生反应Ag＋＋e－===Ag，故每通过1 mol e－析出1 mol银，A正确；铁为镀件，应与电源负极相连，B正确；阳极为镀层金属，电极反应式为Ag－e－===Ag＋，C正确；阳极电极反应式为Ag－e－===Ag＋，阴极电极反应式为Ag＋＋e－===Ag，电镀液浓度不变，不需要更换，D错误。
7. D　解析：由于金属活动性：Zn＞Cu，所以Zn为负极，Cu为正极，A错误；粗铜精炼时，粗铜应该连接电源正极，作阳极，精铜应该连接电源的负极，作阴极，B错误；要在铁片上镀锌，镀件铁片应该连接电源的负极作阴极，镀层金属Zn应该连接电源的正极作阳极，含有镀层金属Zn2＋的溶液如ZnCl2为电解质溶液，C错误；D正确且符合题意，故选D。
8. C　解析：根据分析，a极与外电路相连的一极为负极，A正确；因右池电解液中含有大量的OH－，故电极方程式中不能出现H＋，正确的电极方程式为Cl－－2e－＋2OH－===H2O＋ClO－，B正确； 根据分析，阴极反应为CO2＋2e－＋H2O===CO＋2OH－，生成大量阴离子，为平衡电荷，Na＋移向左池，C错误； 根据选项B的电极反应，每转移2 mol电子，可还原标准状况下22.4 L的CO2，故转移1 mol电子，可还原标准状况下11.2 L的CO2，D正确。
9. B　解析：分析题图知，甲是燃料电池，乙是电解池，甲池中电解质溶液为氢氧化钾溶液，则负极不可能生成H＋，应该是N2H4－4e－＋4OH－===N2＋4H2O，A错误。乙池中石墨电极是阳极，发生氧化反应，B正确。根据甲池总反应式知反应中生成了水，则氢氧化钾溶液的浓度变小，pH减小；乙池中阴极析出铜，阳极OH－放电，乙池的溶液pH减小，C错误。根据各个电极通过的电量相等知N2H4～2Cu，则甲池中消耗0.1 mol N2H4时乙池电极上会析出12.8 g铜，D错误。
10. D　解析：该装置为电解池，是将电能转化成化学能，A错误；根据上述分析，阳极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，B错误；如果a、b膜交换，按照上述分析，仍能获得淡水，C错误；D正确且符合题意，故选D。
11. C
12. (1) ①负　阳　②2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑　2　③A　④2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，Na＋从c极区透过阳离子交换膜进入d极区，与OH－结合生成NaOH
⑤4OH－－4e－===O2↑＋2H2O　B
(2) O2＋4e－＋2H2O===4OH－
13. (1) 负　电解　2Cl－－2e－===Cl2↑
Ag＋＋e－===Ag
(2) 0.025 mol·L－1
(3) 0.1 mol·L－1
14. (1) Fe－2e－===Fe2＋
(2) 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑
(3) B
(4) ①2H2O－4e－===4H＋＋O2↑　②D
15. (1) 2H＋＋2e－===H2↑　增大
(2) O2＋4e－===2O2－
(3) ①Co2＋－e－===Co3＋　②C(或碳)　0.6