第四章 第二节 电解原理的应用
A组·基础达标
1．（2023·陕西西安交通大学附属中学期中）下列指定反应的离子方程式正确的是( )
A．铅蓄电池放电时负极反应：PbO2＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO4＋2H2O
B．用铁作电极电解饱和MgCl2溶液：Mg2+＋2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋Mg(OH)2↓
C．用惰性电极电解CuCl2溶液：Cu2+＋2Cl－＋2H2O2Cu(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑
D．向铜片上电镀银的阳极反应：Ag－e－===Ag＋
2．（2023·广东广州黄埔期末）电解法将粗Cu（含Zn、Fe、Ag、Pt等杂质）精炼纯Cu的装置图如图所示，下列叙述中错误的是( )
A．a是粗Cu，作阳极，发生氧化反应
B．电解时，b极上的电极反应为Cu2+＋2e－===Cu
C．电解时，外电路每通过0.2 mol 电子，阳极上减小的Cu为6.4 g
D．电解后，电解槽底部的阳极泥中含有少量Ag、Pt等金属
3．（2022·浙江卷6月）通过电解废旧锂电池中的LiMn2O4可获得难溶性的Li2CO3和MnO2，电解示意图如图（其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计）。下列说法不正确的是( )
A．电极A为阴极，发生还原反应
B．电极B的电极反应：2H2O＋Mn2+－2e－===MnO2＋4H＋
C．电解一段时间后溶液中Mn2+浓度保持不变
D．电解结束，可通过调节pH除去Mn2+，再加入Na2CO3溶液以获得Li2CO3
4．某同学欲在铜钥匙上镀锌，有关说法正确的是( )
A．用铜钥匙作阳极，石墨棒作阴极，CuSO4溶液做电解质溶液
B．Zn与铜钥匙用导线相连插入ZnSO4溶液中
C．Zn作阳极，铜钥匙作阴极，ZnSO4溶液作电镀液电解
D．在电镀过程中溶液中的Zn2+浓度减小，Cu2+浓度增大
5．两个装置中，液体体积均为200 mL，开始工作前电解质溶液的浓度均为0.5 mol·L-1，工作一段时间后，测得有0.2 mol电子通过，若忽略溶液体积的变化，下列叙述正确的是( )
A．产生气体体积：①＝②
B．①中阴极质量增加，②中正极质量减小
C．①中阳极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，②中负极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
D．溶液的pH变化：①减小，②增大
6．（2023·黑龙江哈尔滨第三中学期末）图示与表述内容相符的是( )
A B
该装置可能观察到的现象为a、d处试纸变蓝；b处变红，局部褪色 该装置可制备Fe(OH)2并能较长时间观察其颜色
C D
该装置可以实现在铁制品上镀铜，且铜片为阴极 该装置可表示电解饱和食盐水的示意图，装置应选择阳离子交换膜，饱和NaCl溶液从b口加入
7．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。
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溶液，则：
(1)电解池中X电极上的电极反应式是______________________，在X电极附近观察到的现象是______________________________________________________。
(2)Y电极上的电极反应式是________________________，检验该电极反应产物的方法是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
8．（2023·福建闽侯一中第一次月考）电化学普遍应用于生活和生产中，前途广泛，是科研的重点方向。
(1)工业上采用Fe、C为电极电解K2MnO4溶液制KMnO4。电解时，应以________作阴极，电解过程中阴极附近溶液pH将会________（填“增大”“减小”或“不变”），电解时阳极反应式为______________________________________，反应的总化学方程式为____________________________________。
(2)利用如图所示的电化学装置可消除雾霾中的NO、SO2。
①该装置中电子的流向是______（填“A→C”或“C→A”）。
②电极B的反应式为____________________________________。
(3)将PbO溶解在HCl和NaCl的混合溶液中，得到含Na2PbCl4的电解液，电解Na2PbCl4溶液生成Pb的装置如图所示。
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________。
③电解过程中，Na2PbCl4电解液浓度不断减小，为了恢复其浓度，应该向______（填“阴”或者“阳”）极室加入________（填化学式）。
B组·能力提升
9．以等质量的铂棒和铜棒作电极，电解硫酸铜溶液，通电一段时间后，其中一极增加质量为a g，此时两极的质量差可能为( )
①a g ②2a g ③ g ④无法判断
A．① B．①②
C．①②③ D．④
10．电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法，如图是电解污水的实验装置示意图，实验用污水中主要含有可被吸附的悬浮物（不导电）。下列有关推断明显不合理的是( )
A．阴极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
B．通电过程中烧杯内产生可以吸附悬浮物的Fe(OH)3
C．通电过程中会产生气泡，把悬浮物带到水面形成浮渣弃去
D．如果实验用污水导电性不良，可加入少量Na2SO4固体以增强导电性
11．三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na＋和SO可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。
下列叙述正确的是( )
A．通电后中间隔室的SO离子向正极区迁移，正极区溶液pH增大
B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品
C．负极区反应为2H2O－4e－===O2＋4H＋，负极区溶液pH降低
D．当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.5 mol的O2生成
12．电解原理在化学工业中有着广泛的应用。
(1)如图1，其中a是电解质溶液，X、Y是两块电极板。若X、Y是惰性电极，a是CuSO4溶液，则电解时的化学方程式为________________________________ __；通电一段时间后，向烧杯中的电解质溶液中加入0.2 mol CuO粉末，电解质溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH，则电解过程中转移的电子的物质的量为__________。若X、Y分别是铁和铜，a仍是CuSO4溶液，则Y极的电极反应式为______________________________。
(2)已知＋2价的铁的化合物通常具有较强的还原性，易被氧化。实验室用亚铁盐溶液与烧碱反应很难制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀，但是用电解的方法可以制得纯净的Fe(OH)2沉淀。制备装置如图2所示，其中a、b两电极材料分别为铁和石墨。
①a电极上的反应式为______________________________________________________
________________________________________________________________________。
②电解质溶液d最好选________（填编号，下同）。
A．纯水 B．CuSO4溶液
C．NaOH溶液 D．H2SO4溶液
③液体c为________。
A．四氯化碳 B．硝基苯
C．苯 D．乙醇
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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第四章 第二节 电解原理的应用
A组·基础达标
1．（2023·陕西西安交通大学附属中学期中）下列指定反应的离子方程式正确的是( )
A．铅蓄电池放电时负极反应：PbO2＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO4＋2H2O
B．用铁作电极电解饱和MgCl2溶液：Mg2+＋2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋Mg(OH)2↓
C．用惰性电极电解CuCl2溶液：Cu2+＋2Cl－＋2H2O2Cu(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑
D．向铜片上电镀银的阳极反应：Ag－e－===Ag＋
【答案】D 【解析】铅蓄电池放电时，负极上，铅失电子和硫酸根离子反应生成硫酸铅，电极反应式为Pb－2e－＋SO＝PbSO4，A错误；用铁电极电解饱和氯化镁溶液，离子方程式为Fe＋Mg2+＋2H2OMg(OH)2↓＋H2↑＋Fe2+，B错误；用惰性电极电解CuCl2溶液，离子方程式为Cu2+＋2Cl－Cu＋Cl2↑，C错误；铜片上电镀银时，铜片为阴极，银为阳极，阳极反应式为：Ag－e－===Ag＋，D正确。
2．（2023·广东广州黄埔期末）电解法将粗Cu（含Zn、Fe、Ag、Pt等杂质）精炼纯Cu的装置图如图所示，下列叙述中错误的是( )
A．a是粗Cu，作阳极，发生氧化反应
B．电解时，b极上的电极反应为Cu2+＋2e－===Cu
C．电解时，外电路每通过0.2 mol 电子，阳极上减小的Cu为6.4 g
D．电解后，电解槽底部的阳极泥中含有少量Ag、Pt等金属
【答案】C 【解析】电解精炼粗铜时，粗铜作阳极、纯铜作阴极，即a是粗Cu，作阳极，发生氧化反应，A正确；精铜连接电源的负极，阴极发生还原反应，b极上的电极反应为Cu2+＋2e－ ＝ Cu，B正确；粗铜作阳极，阳极连接原电池正极，铜、铁、锌等失电子发生氧化反应，阳极反应式为Cu－2e－===Cu2+，Fe－2e－===Fe2+，Zn－2e－===Zn2+，故电解时，外电路每通过0.2 mol 电子，阳极上减小的Cu的质量小于6.4 g，C错误；电解后，电解槽底部会形成含有少量Ag、Pt等金属的阳极泥，D正确。
3．（2022·浙江卷6月）通过电解废旧锂电池中的LiMn2O4可获得难溶性的Li2CO3和MnO2，电解示意图如图（其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计）。下列说法不正确的是( )
A．电极A为阴极，发生还原反应
B．电极B的电极反应：2H2O＋Mn2+－2e－===MnO2＋4H＋
C．电解一段时间后溶液中Mn2+浓度保持不变
D．电解结束，可通过调节pH除去Mn2+，再加入Na2CO3溶液以获得Li2CO3
【答案】C 【解析】由电解示意图可知，电极B上Mn2+转化为MnO2，锰元素化合价升高，失电子，则电极B为阳极，电极A为阴极，得电子发生还原反应，A正确；由电解示意图可知，电极B上Mn2+失电子转化为MnO2，电极反应式为2H2O＋Mn2+－2e－===MnO2＋4H＋，B正确；电极A为阴极，LiMn2O4得电子，电极反应式为2LiMn2O4＋6e－＋16H＋===2Li＋＋4Mn2+＋8H2O，依据得失电子守恒，电解池总反应为2LiMn2O4＋4H＋===2Li＋＋Mn2+＋3MnO2＋2H2O，反应生成了Mn2+，Mn2+浓度增大，C错误；电解池总反应为2LiMn2O4＋4H＋===2Li＋＋Mn2+＋3MnO2＋2H2O，电解结束后，可通过调节溶液pH将锰离子转化为沉淀除去，然后再加入碳酸钠溶液，从而获得碳酸锂，D正确。
4．某同学欲在铜钥匙上镀锌，有关说法正确的是( )
A．用铜钥匙作阳极，石墨棒作阴极，CuSO4溶液做电解质溶液
B．Zn与铜钥匙用导线相连插入ZnSO4溶液中
C．Zn作阳极，铜钥匙作阴极，ZnSO4溶液作电镀液电解
D．在电镀过程中溶液中的Zn2+浓度减小，Cu2+浓度增大
【答案】C
5．两个装置中，液体体积均为200 mL，开始工作前电解质溶液的浓度均为0.5 mol·L-1，工作一段时间后，测得有0.2 mol电子通过，若忽略溶液体积的变化，下列叙述正确的是( )
A．产生气体体积：①＝②
B．①中阴极质量增加，②中正极质量减小
C．①中阳极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，②中负极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
D．溶液的pH变化：①减小，②增大
【答案】D 【解析】①为电解池，阳极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑（或4OH－－4e－===2H2O＋O2↑），阴极反应为2Cu2+＋4e－===2Cu；②为原电池，负极反应为Zn－2e－===Zn2+，正极反应为2H＋＋2e－===H2↑。两个装置中的CuSO4和H2SO4的物质的量都是0.1 mol，当通过0.2 mol电子时两种物质正好完全反应，①生成0.05 mol O2，②生成0.1 mol H2，由此可知只有D正确。
6．（2023·黑龙江哈尔滨第三中学期末）图示与表述内容相符的是( )
A B
该装置可能观察到的现象为a、d处试纸变蓝；b处变红，局部褪色 该装置可制备Fe(OH)2并能较长时间观察其颜色
C D
该装置可以实现在铁制品上镀铜，且铜片为阴极 该装置可表示电解饱和食盐水的示意图，装置应选择阳离子交换膜，饱和NaCl溶液从b口加入
【答案】A 【解析】该装置为电解池，a、d都为电解池的阴极，溶液中的H＋被还原生成H2，同时生成OH－显碱性，则a、d处pH试纸变蓝；c、b都为电解池的阳极，b极的Cl－被氧化生成Cl2，Cl2溶于水生成盐酸和次氯酸，次氯酸具有漂白性，则b处变红，且局部褪色，A正确；该装置为电解池，C电极作阳极，Fe电极作阴极，则Fe被保护，不能制备Fe(OH)2，B错误；电镀时，镀层金属作阳极，待镀金属作阴极，含镀层金属离子溶液作电镀液，则铁制品上镀铜，铜片为阳极，C错误；电解饱和食盐水使用阳离子交换膜，阴极上H＋被还原生成H2，阳极上Cl－被氧化生成Cl2，为补充Cl－，饱和NaCl溶液应从a口加入，D错误。
7．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。
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溶液，则：
(1)电解池中X电极上的电极反应式是______________________，在X电极附近观察到的现象是______________________________________________________。
(2)Y电极上的电极反应式是________________________，检验该电极反应产物的方法是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【答案】(1)2H＋＋2e－===H2↑ 有气体放出，溶液变红
(2)2Cl－－2e－===Cl2↑ 把湿润的淀粉 碘化钾试纸放在Y电极附近，试纸变蓝
8．（2023·福建闽侯一中第一次月考）电化学普遍应用于生活和生产中，前途广泛，是科研的重点方向。
(1)工业上采用Fe、C为电极电解K2MnO4溶液制KMnO4。电解时，应以________作阴极，电解过程中阴极附近溶液pH将会________（填“增大”“减小”或“不变”），电解时阳极反应式为______________________________________，反应的总化学方程式为____________________________________。
(2)利用如图所示的电化学装置可消除雾霾中的NO、SO2。
①该装置中电子的流向是______（填“A→C”或“C→A”）。
②电极B的反应式为____________________________________。
(3)将PbO溶解在HCl和NaCl的混合溶液中，得到含Na2PbCl4的电解液，电解Na2PbCl4溶液生成Pb的装置如图所示。
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________。
③电解过程中，Na2PbCl4电解液浓度不断减小，为了恢复其浓度，应该向______（填“阴”或者“阳”）极室加入________（填化学式）。
【答案】(1)Fe 增大 MnO－e－===MnO 2K2MnO4＋2H2O2KMnO4＋2KOH＋H2↑ (2)①A→C ②NO＋ 5e－＋6H＋===NH＋H2O (3)①PbCl＋2e－===Pb＋4Cl－
②H＋ ③阴 PbO
【解析】(1)电解时，应以Fe作阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，电解过程中阴极附近溶液pH将会增大，C为阳极，电极反应式为MnO－e－===MnO，总反应的化学方程式为2K2MnO4＋2H2O2KMnO4＋2KOH＋H2↑。(2)①(NH4)2SO4、H2SO4的稀溶液变为浓溶液，说明电解生成(NH4)2SO4、H2SO4, 则A是阳极B是阴极，该装置中电子的流向是A→C。②电极B是NO得电子生成NH，电极反应式为NO＋5e－＋6H＋===NH＋ H2O。(3)①阴极发生还原反应，Na2PbCl4被还原生成Pb，阴极反应式为PbCl＋2e－===Pb＋4Cl－；②电解时阳离子向阴极移动，通过阳离子交换膜的离子主要为氢离子；③电解过程中，Na2PbCl4在阴极发生还原反应，阴极发生还原反应生成Pb，阳极发生氧化反应生成氧气，Na2PbCl4浓度不断减小，为恢复浓度，则应在阴极加入PbO，溶解在HCl和NaCl的混合溶液中，得到含Na2PbCl4的电解液。
B组·能力提升
9．以等质量的铂棒和铜棒作电极，电解硫酸铜溶液，通电一段时间后，其中一极增加质量为a g，此时两极的质量差可能为( )
①a g ②2a g ③ g ④无法判断
A．① B．①②
C．①②③ D．④
【答案】B 【解析】有两种可能：①如果电解池中，Cu作阴极，Pt作阳极，本实验为电解硫酸铜溶液，Cu棒增重，而Pt棒的质量不变，因此二者的质量差为a g。②如果电解池中，Cu作阳极，Cu是活性电极，Cu棒本身参与反应，即Cu－2e－===Cu2+，因此Cu极减重，Pt作阴极，阴极受保护，阴极本身不参与反应，此时溶液中的Cu2+被还原而使阴极增重，即Cu2+＋2e===Cu，综合两极情况后，可得出阴极增加质量的数值应等于阳极铜棒失重的数值，因此两极质量相差2a g。
10．电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法，如图是电解污水的实验装置示意图，实验用污水中主要含有可被吸附的悬浮物（不导电）。下列有关推断明显不合理的是( )
A．阴极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
B．通电过程中烧杯内产生可以吸附悬浮物的Fe(OH)3
C．通电过程中会产生气泡，把悬浮物带到水面形成浮渣弃去
D．如果实验用污水导电性不良，可加入少量Na2SO4固体以增强导电性
【答案】A 【解析】A项是阴极H2O电离出的H＋得电子，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑。
11．三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na＋和SO可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。
下列叙述正确的是( )
A．通电后中间隔室的SO离子向正极区迁移，正极区溶液pH增大
B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品
C．负极区反应为2H2O－4e－===O2＋4H＋，负极区溶液pH降低
D．当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.5 mol的O2生成
【答案】B 【解析】在负极区发生的电极反应为4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－，在正极区发生的电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，故正极区pH减小，A错误；Na＋移向负极区，生成NaOH, SO移向正极区，生成H2SO4，B正确；根据负极区电极反应可知C错误；每通过1 mol 电子，有0.25 mol O2生成，D错误。
12．电解原理在化学工业中有着广泛的应用。
(1)如图1，其中a是电解质溶液，X、Y是两块电极板。若X、Y是惰性电极，a是CuSO4溶液，则电解时的化学方程式为________________________________ __；通电一段时间后，向烧杯中的电解质溶液中加入0.2 mol CuO粉末，电解质溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH，则电解过程中转移的电子的物质的量为__________。若X、Y分别是铁和铜，a仍是CuSO4溶液，则Y极的电极反应式为______________________________。
(2)已知＋2价的铁的化合物通常具有较强的还原性，易被氧化。实验室用亚铁盐溶液与烧碱反应很难制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀，但是用电解的方法可以制得纯净的Fe(OH)2沉淀。制备装置如图2所示，其中a、b两电极材料分别为铁和石墨。
①a电极上的反应式为______________________________________________________
________________________________________________________________________。
②电解质溶液d最好选________（填编号，下同）。
A．纯水 B．CuSO4溶液
C．NaOH溶液 D．H2SO4溶液
③液体c为________。
A．四氯化碳 B．硝基苯
C．苯 D．乙醇
【答案】(1)2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4 0.4 mol Cu－2e－ ===Cu2+
(2)①Fe－2e－ ===Fe2+ ②C ③C
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