高考化学一轮复习 第六章 化学反应与能量变化 微考点51 电解池原理及电镀、精炼、冶金、物质制备的应用练习（含解析）试题

微考点51电解池原理及电镀、精炼、冶金、物质制备的应用1．如图均为电化学装置，下列有关叙述正确的是()A．装置①中，b电极发生氧化反应B．装置②中，铁棒上析出红色固体C．装置③中，若电镀前两电极质量相等，电镀完成后二者质量差为5.12g，则电镀时待镀铁制品应与电源负极相连，外电路转移0.08mol电子D．装置④中，离子交换膜应为阴离子交换膜2．(2019·沈阳一中检测)金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是(已知：氧化性Fe2＋<Ni2＋<Cu2＋)()A．阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2＋＋2e－=NiB．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2＋和Zn2＋D．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt3．锂硫电池是一种新型储能电池，放电时的总反应为2Li＋xS=Li2Sx。以该电池为电源制备甲烷的原理如图所示。下列说法正确的是()A．b为锂硫电池的负极B．锂硫电池的正极反应式为Li－e－=Li＋C．阳极反应式为CO＋3COeq\o\al(2－,3)＋2H2O－2e－=4HCOeq\o\al(－,3)D．该装置工作时溶液中的c(COeq\o\al(2－,3))增大4．(2019·山东临沂一模)Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理论设计的制取Cu2O的电解池示意图如下，电解总反应为2Cu＋H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))Cu2O＋H2↑。下列说法正确的是()A．石墨电极上产生氢气B．铜电极发生还原反应C．铜电极接直流电源的负极D．当有0.1mol电子转移时，有0.1molCu2O生成5．如图A为碱性硼化钒(VB2)—空气电池示意图，两极用离子交换膜隔开，VB2放电时生成两种氧化物。若用该电池为电源，用惰性电极电解硫酸铜溶液，实验装置如图B所示。则下列说法错误的是()A．碱性硼化钒(VB2)—空气电池中使用阴离子交换膜B．外电路中电子由VB2电极流向c电极C．电解过程中，b电极表面产生的气体可以收集后充入A池中的电极循环利用D．VB2电极发生的电极反应为2VB2－22e－＋11H2O=V2O5＋2B2O3＋22H＋6．(2019·泸州质检)装置(Ⅰ)为铁镍(Fe－Ni)可充电的碱性电池：Fe＋NiO2＋2H2Oeq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))Fe(OH)2＋Ni(OH)2；装置(Ⅱ)为电解示意图。当闭合开关K时，电极Y附近溶液先变红。X、Y电极为惰性电极。下列说法正确的是()A．闭合K时，电极X上有无色无味的气体产生B．闭合K时，电极X的反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑C．闭合K时，电子从电极A流向电极XD．闭合K时，电极A的反应式为NiO2＋2e－＋2H＋=Ni(OH)27．(1)①电镀时，镀件与电源的________________(填“正”或“负”)极连接。②化学镀的原理是利用化学反应生成金属单质沉积在镀件表面形成镀层。若用铜盐进行化学镀铜，应选用________________(填“氧化剂”或“还原剂”)与之反应。(2)粗铜的电解精炼如图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极________(填图中的字母)；在电极d上发生的电极反应式为_______________________________________________________________________________________________________________________；若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为_______________________________________________________________________________________________。(3)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，下列说法中正确的是________(填字母)。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(4)离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cleq\o\al(－,7)和AlCleq\o\al(－,4)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______________(填“正”或“负”)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，阴极电极反应式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为________。8．Ⅰ.某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。(1)如图1所示为某实验小组设计的原电池装置，反应前电极质量相等，一段时间后两电极质量相差12g，导线中通过________________mol电子。(2)如图1，其他条件不变，若将乙烧杯中的CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，则石墨电极的电极反应方程式为______________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)如图2，其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n形，乙装置中与铜丝相连的石墨电极上发生的反应方程式为_____________________________________________________________________________________________________________________。Ⅱ.氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题：(4)与汽油等燃料相比，氢气作为燃料的两个明显的优点是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(写两点)。(5)化工生产的副产品也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，同时获得氢气。总反应方程式为Fe＋2H2O＋2OH－eq\o(=,\s\up7(电解))FeOeq\o\al(2－,4)＋3H2↑，工作原理如图3所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色的FeOeq\o\al(2－,4)，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。①电解一段时间后，c(OH－)降低的区域在____________(填“阴极室”或“阳极室”)。②电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。③c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图4所示，任选M、N两点中的一点，分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因：__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。9．(1)[2018·全国卷Ⅲ，27(3)①②]KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。①写出电解时阴极的电极反应式__________________________________________________。②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为________，其迁移方向是__________________。(2)[2017·江苏，16(4)]电解Na2CO3溶液，原理如图所示。阳极的电极反应式为________，阴极产生的物质A的化学式为________。

答案精析1．C2．D[在电解池中，阳极失去电子，发生氧化反应，而阴极得到电子，发生还原反应。氧化性：Fe2＋<Ni2＋<Cu2＋，金属在阳极的放电顺序为：Zn>Fe>Ni>Cu>Pt，阴极的放电顺序为：Zn2＋<Fe2＋<Ni2＋<Cu2＋，所以A中阳极电极反应式有：Zn－2e－=Zn2＋，Fe－2e－=Fe2＋，Ni－2e－=Ni2＋；B项，由于阳极中Cu和Pt沉于电解槽底部的阳极泥中，而Zn和Fe在阳极放电，在阴极不能放电，因此阳极质量的减少不一定等于阴极质量的增加；C项，溶液中除了有Fe2＋和Zn2＋，还有Ni2＋、H＋等。]3．C4．A[由电解总反应可知，Cu参加了反应，所以Cu作电解池的阳极，发生氧化反应，B选项错误；石墨作阴极，电极反应为2H＋＋2e－=H2↑，A选项正确；阳极与电源的正极相连，C选项错误；阳极反应为2Cu＋2OH－－2e－=Cu2O＋H2O，当有0.1mol电子转移时，有0.05molCu2O生成，D选项错误。]5．D[硼化钒—空气燃料电池中，VB2在负极失电子，氧气在正极得电子，电池总反应为4VB2＋11O2=4B2O3＋2V2O5，VB2放电时生成两种氧化物，O2在正极生成OH－，所以电池中使用阴离子交换膜，故A正确；VB2极是负极，外电路中电子由VB2电极流向阴极c电极，故B正确；电解过程中，b电极是阳极，该电极表面产生的气体是氧气，可以收集后充入A池中的电极循环利用，故C正确；负极上是VB2失电子发生氧化反应，因在碱性环境中，VB2极发生的电极反应为2VB2＋22OH－－22e－=V2O5＋2B2O3＋11H2O，故D错误。]6．B7．(1)①负②还原剂(2)cCu2＋＋2e－=CuAu、Ag以单质的形式沉积在c(阳极)下方，Fe以Fe2＋的形式进入电解质溶液中(3)bd(4)负4Al2Cleq\o\al(－,7)＋3e－=Al＋7AlCleq\o\al(－,4)H28．(1)0.2(2)2NHeq\o\al(＋,4)＋2e－＋2H2O=2NH3·H2O＋H2↑(3)2Cl－－2e－=Cl2↑(4)燃烧热值高、燃烧无污染、是可再生能源(任写两点)(5)①阳极室②防止生成的H2与高铁酸钠反应，使高铁酸钠的产率降低③M点：氢氧根浓度偏低，高铁酸钠的稳定性差，且反应较慢(或N点：氢氧根浓度较高，铁电极上容易生成氢氧化铁，使高铁酸钠的产率降低)解析(1)图1为原电池反应，Fe为负极，发生反应Fe－2e－=Fe2＋，石墨为正极，发生反应Cu2＋＋2e－=Cu，总反应式为Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu。一段时间后，两电极质量相差12g，则Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu质量差Δm转移电子56g64g(56＋64)g＝120g2mol12gn则n＝0.2mol。(2)若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，电极反应式为2NHeq\o\al(＋,4)＋2e－＋2H2O=2NH3·H2O＋H2↑。(3)若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n形，甲装置发生铁的吸氧腐蚀，铁为负极，铜为正极，则乙装置石墨为阳极，石墨(Ⅰ)为阴极，乙为电解池装置，阳极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑。(5)①根据题意镍电极有气泡产生是H＋放电生成氢气，铁电极发生氧化反应，溶液中的OH－减少，因此电解一段时间后，c(OH－)降低的区域在阳极室。②氢气具有还原性，根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原，故电解过程中须将阴极产生的气体及时排出，防止Na2FeO4与H2反应使产率降低。③根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，在M点：c(OH－)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢；在N点：c(OH－)过高，铁电极上有Fe(OH)3生成，使Na2FeO4产率降低。9．(1)①2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑②K＋由a到b(2)4COeq\o\al(2