2021高二化学寒假作业同步练习题：电解池

1、2021高二化学寒假作业同步练习题：电解池一、电解原理1电解氯化铜溶液实验探究（1）实验装置、实验现象及原理分析。实验现象实验结论电流表指针发生偏转说明电解质溶液导电，形成闭合回路与负极相连的b极上逐渐覆盖了一层红色物质析出金属铜与正极相连的a极上有刺激性气味的气体产生，能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝产生了氯气（2）实验原理分析氯化铜溶液中存在的离子有Cu2、Cl、H、OH，通电前这些离子在溶液中作自由运动。通电时在电场的作用下，溶液中的离子作定向运动，即Cl、OH趋向a极，Cu2、H趋向b极。a极电极反应式是2Cl2e=Cl2，b极电极反应式是Cu22e=Cu，总反应式是CuCl2CuCl2。

2、结论：电解质溶液的导电过程，就是电解质溶液的电解过程。2电解和电解池（1）电解：使电流通过电解质溶液或熔融电解质而在两个电极上引起氧化还原反应的过程。（2）电解池：在外加电源的作用下，将电能转化为化学能的装置。（3）电解池的电极名称阴极：与电源负极相连的电极，发生还原反应；阳极：与电源正极相连的电极，发生氧化反应。（4）电解池的构成条件：具有直流电源；两个电极(阴极、阳极)；电解质溶液或熔融电解质；形成闭合回路。（5）电子和离子移动方向电子：从电源负极流向电解池的阴极，从电解池的阳极流向电源的正极。离子：阳离子移向电解池的阴极；阴离子移向电解池的阳极。【易错辨析】电解质溶液导电与金属导电的不同

3、（1）电解质溶液导电实际上是电解过程，发生氧化还原反应，是化学变化。（2）金属导电是因为在电场作用下，自由电子发生定向移动，是物理变化。二、电解原理的应用1氯碱工业（1）概念：用电解饱和氯化钠溶液的方法来制取氢氧化钠、氢气和氯气，并以它们为原料生产一系列化工产品的工业，称为氯碱工业。（2）原理：通电前，氯化钠溶液中含有的离子是Na、Cl、H、OH。通电时，移向阳极的离子是Cl、OH，移向阴极的离子是Na、H。阳极反应式为2Cl2e=Cl2；阴极反应式为2H2e=H2；因H放电，促进了水的电离，使阴极区溶液显碱性。电解的总反应式化学方程式为2NaCl2H2OH2Cl22NaOH；离子方程式为2C

4、l2H2OH2Cl22OH。（3）氯碱工业生产流程阳离子交换膜电解槽阳离子交换膜的作用：只允许Na等阳离子通过，不允许Cl、OH等阴离子及气体分子通过，可以防止阴极产生的氢气与阳极产生的氯气混合发生爆炸，也能避免氯气与阴极产生的氢氧化钠反应而影响氢氧化钠的产量。2电镀（1）电镀的概念：应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法。电镀可以使金属更加美观耐用，抗腐蚀性能增强。（2）某电镀铜实验装置(电镀池)如图所示。请回答下列问题：铜片为镀层金属，与直流电源的正极相连，作阳极；铁件为待镀金属，与直流电源的负极相连，作阴极；硫酸铜溶液为电镀液，含有镀层金属离子。阳极反应式为Cu2e=C

5、u2；阴极反应式为Cu22e=Cu。可观察到的现象是铁件表面镀一层红色的铜，铜片不断溶解。硫酸铜溶液浓度的变化是不变。(3)电镀的特点是阳极参与电极反应，电镀过程中相关离子的浓度、溶液pH等保持不变。3电解精炼铜（1）粗铜中往往含有铁、锌、银、金等多种杂质，常用电解的方法进行精炼。电解池的构成是用粗铜作阳极，用纯铜作阴极，用硫酸铜溶液作电解质溶液。（2）阳极反应式为Cu2e=Cu2、Zn2e=Zn2、Fe2e=Fe2等；阴极反应式为Cu22e=Cu。（3）电解精炼铜的原理：粗铜中比铜活泼的金属锌、铁等，失去电子形成阳离子而溶解(残留在溶液中)；比铜不活泼的金属银、金等，以金属单质的形式沉积在电

6、解槽的底部(形成阳极泥)；粗铜中的铜在纯铜上析出。4电冶金（1）金属冶炼的本质：使矿石中的金属离子获得电子，从它们的化合物中还原出来。如Mnne=M。（2）电解法用于冶炼较活泼的金属(如钾、钠、镁、铝等)，但不能电解其盐溶液，应电解其熔融态。如：电解熔融的氯化钠可制取金属钠：阳极反应式为2Cl2e=Cl2；阴极反应式为2Na2e=2Na；总反应方程式为2NaCl(熔融)2NaCl2。【思维建模】分析电解应用问题（1）看电池(所给装置是电解池还是电镀池)，分电极(由电源的正极和负极确定)；（2）析溶液(电解质溶液中含有的离子)，判流向(电子的流向、离子移动方向)；（3）定微粒(确定两极上发生反应

7、的微粒)，写反应(电极反应式、总反应方程式)。1利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产中的应用。下列说法正确的是A氯碱工业中，X 电极上的反应式是4OH- 4e-= 2H2O+O2B电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2+ 浓度不变C在铁片上镀铜时，Y是纯铜D制取金属钠时，Z是熔融的氯化钠【答案】D【解析】由示意图可知，与电源负极相连的Y电极为阴极，阴极上发生还原反应，与电源正极相连的X电极为阳极，阳极上发生氧化反应。【详解】X电极跟电源的正极相连，X为电解池的阳极，氯离子在阳极水失电子发生氧化反应生成氯气，电极反应式为2Cl2e=Cl2，A项错误；精炼铜时，电解液为含Cu2溶液，粗铜除含有Cu外，还

8、含有比铜活泼的锌、铁等杂质，锌、铁和铜在阳极发生氧化反应生成离子，而阴极上只有Cu2得电子发生还原反应生成铜，则Z溶液中的Cu2+浓度减小，B项错误；在铁片上镀铜时，镀层金属铜与电源正极相连做阳极，镀件铁片与电源负极相连作阴极，则与负极相连的是铁片，C项错误；工业上电解熔融氯化钠得到金属钠，D项正确。答案选D。2现用铂电极电解1 L浓度均为0.1 molL1的HCl、CuSO4的混合溶液，装置如图，下列说法正确的是A电解开始时阴极有H2放出B电解开始时阳极上发生：Cu22e=CuC当电路中通过的电子的量超过0.1 mol时，此时阴极放电的离子发生变化D整个电解过程中，SO不参与电极反应【答案】

9、D【解析】依据放电顺序阴极先放电的是Cu2，故阴极开始析出的是Cu，A项错误，阳极先放电的是Cl，故阳极开始产生的是Cl2，B项错误；由阴极反应Cu22eCu，n(Cu2)0.1 mol，当电路中通过电子的量达到0.2 mol时，Cu2放电完毕，阴极放电离子变为H，C项错误；阴离子Cl先放电，后是OH，在水溶液中SO不参与电极反应，D项正确。3用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积比为13的CuSO4和NaCl的混合溶液，可能发生的反应有2Cu22H2O2Cu4HO2Cu22ClCuCl22Cl2HH2Cl22H2O2H2O2A BC D【答案】D【解析】设混合溶液中CuSO4和NaCl的物质的

10、量分别为1 mol和3 mol，根据放电顺序可看作是1 mol CuCl2、1 mol NaCl和1 mol Na2SO4，首先是电解CuCl2溶液，Cu22ClCuCl2；其次电解NaCl溶液，2Cl2H2O2OHH2Cl2；最后电解NaOH和Na2SO4的混合液，电解方程式为2H2O2H2O2，答案选D。4将如图所示实验装置的K闭合，下列判断正确的是ACu电极上发生还原反应B电子沿ZnabCu路径流动C片刻后甲池中c(SO)增大D片刻后可观察到滤纸b点变红色【答案】A【解析】K闭合后，Zn作原电池的负极，Cu作原电池的正极，Cu电极上发生还原反应，A项正确；电子流向是由负极到正极，但ab这

11、一环节是溶液中的离子导电，电子并没沿此路径流动，B项错误；SO浓度基本保持不变，只是盐桥中的Cl和K分别向甲、乙两烧杯中移动，C项错误；滤纸a点是阴极，H放电，溶液中OH浓度增大，显碱性，滤纸a点变红色，D项错误。答案选A。5用铁棒与石墨棒做电极来电解饱和食盐水，电解前在食盐水中滴加酚酞试液，电解时下列叙述中正确的是A铁棒连接直流电源的正极，石墨连接直流电源的负极B溶液中的OH离子向阳极移动，阳极周围显红色C跟直流电源正极相连的电极上产生能使KI淀粉溶液变蓝的气体D跟直流电源负极相连的电极上发生氧化反应，产生无色可以燃烧的气体【答案】C【解析】电解饱和食盐水，铁棒连接直流电源的负极作电解质的阴

12、极，石墨连接直流电源的正极作电解质的阳极，A项错误；根据电解池中离子“异性相吸”，即阴离子移向阳极，因此溶液中的OH离子向阳极移动，阴极是水电离出的氢离子得到电子生成氢气，导致阴极附近H+浓度减小，OH浓度增大，因此阴极区域显红色，B项错误；跟直流电源正极相连的电极为阳极，阳极产生氯气，氯气能使KI淀粉溶液变蓝，C项正确；跟直流电源负极相连的电极上为阴极，阴极发生还原反应，产生无色可以燃烧的气体，D项错误。答案选C。6氯碱工业中的某生成物，在一定条件下与另外两种生成物均能发生反应，该生成物的结构和性质错误的是A该生成物中含有极性键，且溶于水或呈酸性B该生成物分子中，所含微粒均达到8电子稳定结构

13、C该生成物可以使淀粉KI溶液变蓝D该生成物属于氧化产物【答案】A【解析】氯碱工业即电解饱和食盐水，反应为：2NaCl2H2O2NaOH+Cl2+H2，其中的Cl2，在一定条件下与另外两种生成物均能发生反应，据此解题。该生成物即Cl2中含有非极性键，且溶于水呈酸性，A项错误；该生成物分子即Cl2中，电子式为：，所含微粒均达到8电子稳定结构，B项正确；该生成物Cl2能与KI反应生成I2可以使淀粉溶液变蓝，C项正确；该生成物Cl2是由NaCl中-1价的Cl转化为0价，化合价升高被氧化，属于氧化产物，D项正确；答案选A。7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

14、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【答案】C【解析】电解饱和食盐水时选择阳离子交换膜，若采用阴离子交换膜则阴极区产生的OH-将进入阳极区与阳极区产物Cl2发生反应，A项错误；科学家尝试寻找高效催化剂在常温下分解水制得H2，H2O分解反应是一个吸热反应，催化剂不能改变反应的反应热，故不能同时释放出能量，B项错误；铁上镀铜时，铁做阴极，电极反应为：Cu2+2eCu，铜做阳极,电极反应为：Cu2eCu2+，电解质溶液是CuSO4溶液，C项正确；电解熔融的氧化铝制取金属铝，用惰性电极作阳极，铁做阴极；若铁作阳极，

15、发生的电极反应为：Fe2eFe2+，D项错误。答案选C。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1222C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

16、。【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：4OH4e2H2OO2，阴极D电极反应式为：Cu2+2eCu；乙装置是阳极E的电极反应为：2Cl2e-Cl2，阴极F电极的电极反应式为：2H2eH2，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

17、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如图X是直流电源。Y池中c、d为石墨棒，Z池中e、f是质量相同的铜棒。接通电路后，发现d附近显红色。(1)电源上b为_极(填“正”“负”“阴”或“阳”，下同)。Z池中e为_极。连接Y、Z池线路中，电子流动的方向是d_e(用“”或“”填空)。(2)写出c极上反应的电极反应式：_。写出Y池中总反应的化学方程式：_。写出Z池中e极上反应的电极反应式：_。【答案】(1)负阳(2)2Cl2eCl22NaC

18、l2H2O2NaOHH2Cl2Cu2eCu2【解析】d极附近显红色，说明d为阴极，电极反应式为2H2eH2，c为阳极，电极反应式为2Cl2eCl2，Y池电解NaCl溶液的总反应方程式为2NaCl2H2O2NaOHCl2H2；直流电源中a为正极，b为负极，Z池中f为阴极，e为阳极，电极反应式分别为Cu22eCu、Cu2eCu2，电子流动方向由ed。10氯碱工业中电解饱和食盐水流程及原理示意图如下图所示。（1）为了有效除去粗盐中混有的 Ca2+、Mg2+、SO，下列选项中所加试剂（均为溶液）及加入顺序均合理的是 _（填选项字母，每步操作后都接有过滤过程）。A 先加足量 Ba(OH)2，再加足量 N

19、a2CO3，最后加入适量稀盐酸B 先加足量 NaOH，再加足量 Na2CO3，然后加足量 BaCl2，最后加入适量稀盐酸 C 先加足量 Na2CO3，再加足量 BaCl2，然后加足量 NaOH，最后加入适量稀盐酸 D 先加足量 Ba(NO3)2，再加足量 NaOH，然后加足量 Na2CO3，最后加入适量稀盐酸（2）生成 H2 的电极反应式是 _。 （3）通过交换膜的离子主要是 _，向 _（填“E”或“F”）方向移动，溶液 A 的 浓度变化为 _（填“增大”、“减小”或“不变”）。 （4）电解饱和食盐水总反应的离子方程式是 _ 。【答案】（1）A （2）2H2O+2e-=2OH-+H2 （3）N

20、a+ F 增大 （4）2Cl- +2H2O2OH- +H2+Cl2 【解析】除杂试剂要过量，过量试剂要除尽。用阳离子交换膜电解槽电解饱和食盐水，阳极生成氯气，阴极生成氢气和氢氧化钠。【详解】（1）为了有效除去粗盐中混有的 Ca2+、Mg2+、SO42：先加足量 Ba(OH)2，可以除去SO42和Mg2+，再加足量 Na2CO3，可以除去Ca2+和过量的Ba2+，最后加入适量稀盐酸除去OH-和CO32-，A项合理； 先加足量 NaOH，再加足量 Na2CO3，然后加足量 BaCl2，过量的Ba2+无法除去，B项不合理；先加足量 Na2CO3，再加足量 BaCl2，过量的Ba2+无法除去，C项不合

21、理；先加足量 Ba(NO3)2，可以除去SO42，但是引入了硝酸根离子成为新的杂质，D项不合理。综上所述，所加试剂（均为溶液）及加入顺序均合理的是A。（2）阴极上水电离的氢离子放电生成H2 ，从而破坏了水的电离平衡，溶液呈碱性，电极反应式是2H2O+2e-=2OH-+H2。 （3）阳离子交换膜只允许阳离子通过 ，故通过交换膜的离子主要是Na+，向阴极方向移动；阴极的电极反应式是2H2O+2e-=2OH-+H2，溶液 A 的浓度增大。 （4）电解饱和食盐水生成氯气、氢气和氢氧化钠，总反应的离子方程式是2Cl- +2H2O2OH- +H2+Cl2。1在水中加入等物质的量的Ag+、Pb2+、Na+、

22、SO42-、NO3-、Cl-，该溶液放在用惰性电极材料做电极的电解槽中，通电片刻，则氧化产物与还原产物质质量比为A35.5：108B16：207C8：1D108：35.5【答案】C【解析】混合以后生成AgCl、PbSO4沉淀，溶液中只有NaNO3，因此电解硝酸钠溶液实际上电解水，2H2O2H2O2，还原产物是氢气，氧化产物是氧气，质量比为22：32=1：8，C项正确。2我国科学家设计了一种将电解饱和食盐水与电催化还原CO2相耦合的电解装置如图所示。下列叙述错误的是A理论上该转化的原子利用率为100%B阴极电极反应式为CO22e2H+COH2OCNa+也能通过交换膜D每生成11.2 L（标况下）

23、CO转移电子数为NA【答案】C【解析】总反应为CO2ClCOClO，由方程式可以看出该转化的原子利用率为100%，A项正确；阴极发生还原反应，阴极电极反应式为CO22e2H+COH2O，B项正确；右侧电极氯化钠生成次氯酸钠，根据反应物、生成物中钠、氯原子个数比为1:1，Na+不能通过交换膜，C项错误；阴极二氧化碳得电子生成CO，碳元素化合价由+4降低为+2，每生成11.2 L（标况下）CO转移电子数为NA，D项正确。答案选C。3我国科技创新成果斐然，下列成果与电化学无关的是A有机金属材料吸附与转化CO2B研发出水溶液锂离子电池C研发出“可呼吸”NaCO2电池D常温常压下用电解法制备高纯H2【答

24、案】A【解析】电化学指的是研究电能和化学能相互转化的的化学，高中阶段最常见的两个装置为原电池和电解池。 环氧烷烃被有机金属材料吸附与CO2生成碳酸酯，无电流产生，与电化学无关，A项正确；锂电池，能够发生自发的氧化还原反应，属于原电池，与电化学有关，B项错误；CNaCO2电池，属于原电池，与电化学有关，C项错误；用电解法制备H2，属于电解池，与电化学有关，D项错误。答案选A。4四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Ab、c分别依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜B通电后室中的C1

25、-透过c迁移至阳极区C、四室中的溶液的pH均升髙D电池总反应为4NaCl6H2O4NaOH4HCl2H2O2【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

26、，中的溶液的pH升高，中的溶液的pH不变，和两室中的溶液的pH均减小，C项错误；D. 电池总反应为4NaCl6H2O4NaOH4HCl2H2O2，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。5电解的应用比较广泛，回答下列问题：(1)由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是_(填字母，下同)。aFe2O3 bNaClcCu2S dAl2O3(2)以CuSO4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

27、的是_。a电能全部转化为化学能b粗铜接电源正极，发生氧化反应c溶液中Cu2向阳极移动d利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属e若阳极质量减少64 g，则转移电子数为2NAfSO的物质的量浓度不变(不考虑溶液体积变化)(3)如图为电解精炼银的示意图，_(填“a”或“b”)极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体生成，则生成该气体的电极反应式为_。(4)以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为_；取少量废电解液，加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因为_。(5)利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为_(填化学式)溶液，阳极电极反应式为_，电解过程中Li向_(填“A”或“B”)电极迁移。(6)离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系，由有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的_极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应