2019-2020年高中化学 专题1 第二单元 第3课时 电解池的工作原理课时作业 苏教版选修4.DOC

2019-2020年高中化学 专题1 第二单元 第3课时 电解池的工作原理课时作业 苏教版选修4目标要求1.理解电解原理，初步掌握一般电解反应产物的判断方法。2.掌握电解电极反应方程式的书写。3.了解电解反应的一般规律。一、电解1概念使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。2特点(1)电解是最强有力的氧化还原手段，是不可逆(填“可逆”或“不可逆”)的。(2)电解质溶液的导电过程，就是电解质溶液的电解过程。二、电解池1定义把电能转化成化学能的装置。2形成条件(1)直流电源；(2)两个电极：与电源正极相连的一极是阳极；与电源负极相连的一极是阴极；(3)电解质溶液或熔融电解质；(4)形成闭合回路。3装置及电极反应以电解CuCl2溶液为例(1)装置(2)电极反应阴极Cu22e=Cu发生还原反应阳极2Cl2e=Cl2发生氧化反应总反应CuCl2CuCl24.电子流向和离子流向(1)电子流向电源负极电解池阴极电解池阳极电源正极(2)离子流向阳离子电解池阴极阴离子电解池阳极5电解熔融NaCl时的电极反应式为阳极：2Cl2e=Cl2(氧化反应)；阴极：2Na2e=2Na(还原反应)。知识点一电解池1下列有关电解池的说法正确的是()A在电解池中与外接电源负极相连的电极是阳极B无论电解何种物质，阳极上失电子数都与阴极上得电子数相等C电解氯化铜溶液时，在阴极上有气体生成D电解NaCl、CuCl2两种溶液，参加反应的物质是相同的答案B解析与负极相连的是阴极。电解氯化铜时，阳极上有氯气生成，阴极上有铜析出；电解NaCl溶液时，水参加了反应，而电解CuCl2溶液时，水没有参加反应。2学生欲完成反应CuH2SO4=CuSO4H2而设计了下列四个实验，你认为可行的是()答案C知识点二电解原理3.上图是电解CuCl2溶液的装置，两个电极是石墨电极，则下列有关判断正确的是()Aa为负极、b为正极 Ba为阳极、b为阴极C电解过程中，Cl浓度不变 D电解过程中，d电极质量增加答案D解析电流的方向是从正极到负极，根据图中电流方向，可知a为电源的正极，b为电源的负极，所以A项错误；在电解池中c、d才称为阳、阴极，所以B项错误；在电解过程中，阳极：2Cl2e=Cl2，阴极：Cu22e=Cu，所以溶液中的Cl浓度减小，C项错误；c与电源正极相接是阳极，d与电源的负极相接是阴极，所以c电极上析出氯气，d电极上析出金属铜，质量增加，所以D项正确。4.Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如图所示，电解总反应为2CuH2O通电Cu2OH2。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0.1 mol电子转移时，有0.1 mol Cu2O生成答案A解析由电解总反应可知，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，阴极上是溶液中的H放电，电极反应为 2H2e=H2，A选项正确；阴极与电源的正极相连，C选项错误；阳极反应为2Cu2OH2e=Cu2OH2O，当有0.1 mol电子转移时，有0.05 mol Cu2O生成，D选项错误。5.如图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是() A逸出气体的体积，a电极的小于b电极的B一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体Ca电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色Da电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色答案D解析Na2SO4=2NaSO，H2OHOH，SO和OH移向b电极，Na和H移向a电极，在b电极上：4OH4e=2H2OO2，在a电极上：2H2e=H2，所以产生的气体体积a电极的大于b电极的；两种气体均为无色无味的气体；由于a电极上H放电，所以a电极附近的c(OH)c(H)，滴加石蕊溶液，a电极附近呈蓝色，同理b电极附近呈红色。知识点三电解规律应用6用惰性电极电解下列溶液一段时间后再加入一定量的某种纯净物(方括号内的物质)，能使溶液恢复到原来的成分和浓度的是()AAgNO3AgNO3 BNaOHH2OCKClKCl DCuSO4Cu(OH)2答案B解析A项：4AgNO32H2O4AgO24HNO3脱离反应体系的物质是4AgO2，相当于2Ag2O，所以应当加入适量Ag2O才能复原。(加入AgNO3，会使NO的量增加)；B项：2H2O2H2O2脱离反应体系的是2H2O2，相当于2H2O，加入适量水可以复原。C项：2KCl2H2O2KOHH2Cl2脱离反应体系的是H2Cl2，相当于2HCl，应通入适量HCl气体才能复原。(加入盐酸时，同时也增加了水)D项：2CuSO42H2O2H2SO42CuO2脱离反应体系的是2CuO2，相当于2CuO，加入适量CuO可以复原。7用铂作电极电解某种溶液，通电一段时间后，溶液的pH变小，并且在阳极得到0.56 L气体，阴极得到1.12 L气体(两种气体均在相同条件下测定)。由此可知溶液可能是()A稀盐酸 BKNO3溶液 CCuSO4溶液 D稀硫酸答案D解析阳极与阴极产生的气体体积比为，相当于电解水，pH变小说明电解了含氧酸。练基础落实1如图中x、y分别是直流电源的两极，通电后发现，a极板质量增加，b极板处有无色无味气体放出，符合这一情况的是()a极板b极板x电极z溶液A锌石墨负极CuSO4B石墨石墨负极NaOHC银铁正极AgNO3D铜石墨负极CuCl2答案A2在水中加等物质的量的Ag、Pb2、Na、SO、NO、Cl，该溶液放在用惰性电极作电极的电解槽中，通电片刻，则氧化产物与还原产物质量比为()A35.5108 B16207 C81 D10835.5答案C解析溶液中的六种离子，有四种发生反应生成沉淀，AgCl=AgCl、Pb2SO=PbSO4，最后溶液就成了NaNO3溶液；而电解NaNO3溶液，实质上就是电解水，电解方程式为2H2O2H2O2。氧化产物和还原产物的质量之比为m(O2)m(H2)(1 mol32 gmol1)(2 mol2 gmol1)81，即C项正确。3在100 mL H2SO4和CuSO4的混合液中，用石墨作电极电解，两极上均收集到2.24 L气体(标准状况下)，则原混合液中，Cu2的物质的量浓度为()A1 molL1 B2 molL1 C3 molL1 D4 molL1答案A解析两极均收集到气体时，阴极是Cu2放电后，H又放电生成氢气；阳极是OH放电生成氧气。n(H2)n(O2)2.24 L/22.4 Lmol10.1 mol，由电子守恒得n(Cu2)2n(H2)2n(O2)4，即：c(Cu2)0.1 L20.1 mol20.1 mol4，解得：c(Cu2)1 molL1，本题考查在阳离子阴极的放电顺序，Cu2H。4用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2后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()A0.1 mol B0.2 mol C0.3 mol D0.4 mol答案D解析由电解CuSO4溶液的反应的化学方程式2CuSO42H2O2CuO22H2SO4知，电解过程中只析出Cu和放出O2，故电解后加入CuO就可以复原。但本题提示加入0.1 mol Cu(OH)2可以复原，说明电解过程中不仅有CuSO4被电解，还有H2O被电解。0.1 mol Cu(OH)2相当于0.1 mol CuO和0.1 mol H2O，由电子守恒0.1 mol CuO0.1 mol Cu0.2 mol e，0.1 mol H2O0.1 mol H20.2 mol e，共计0.4 mol e。练方法技巧5在25 时，将铜电极插入一定量的饱和硫酸钠溶液中进行电解，通电一段时间后，阴极逸出a mol气体，同时有b g Na2SO410H2O晶体析出。若温度不变，剩余溶液中溶质的质量分数是()A.100% B.100%C.100% D.100%答案C解析用铜作电极时，阳极上铜失去电子被氧化，电极反应为Cu2e=Cu2；阴极上生成H2，电极反应为2H2e=H2，阴极区产生的OH与阳极区产生的Cu2结合生成Cu(OH)2沉淀。总反应为Cu2H2OCu(OH)2H2，即阴极每生成a mol H2，就有2a mol水被电解，发生电解的水与析出的Na2SO410H2O晶体可以组成该温度下的饱和溶液。该饱和溶液的质量为b g2a mol18 gmol1(b36a) g，溶质的质量为b g。故w(Na2SO4)100%100%。6铅蓄电池的工作原理为PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O。研读下图，下列判断不正确的是()AK闭合时，d电极反应式：PbSO42H2O2e=PbO24HSOB当电路中转移0.2 mol电子时，中消耗的H2SO4为0.2 molCK闭合时，中SO向c电极迁移DK闭合一段时间后，可单独作为原电池，d电极为正极答案C解析当K闭合时，装置中的电极为Pb和PbO2，应为原电池，b极(Pb)作负极，a极(PbO2)作正极；中的电极均为PbSO4，应为电解池，c极为阴极，d极为阳极。A项：K闭合时，d极发生氧化反应：PbSO42H2O2e=PbO24HSO，正确；B项：电路中转移0.2 mol电子时，中消耗0.2 mol H2SO4和0.1 mol Pb，正确；C项：中SO向阳极(d极)迁移，错误；D项：K闭合一段时间后，c极表面生成Pb，d极表面生成PbO2，装置可单独作为原电池，d电极为正极，正确。7在25 时，用石墨电极电解2.0 L 0.5 molL1 CuSO4溶液。5 min后，在一个石墨电极上有6.4 g Cu生成。试回答下列问题：(1)发生氧化反应的是_极，电极反应式为_。(2)若电解后溶液的体积不变，则电解后溶液的pH为_。(3)若将溶液恢复到与电解前一样，则需加入_ mol的_。(4)若用等质量的两块铜片代替石墨作电极，电解后两铜片的质量相差_g，电解液的pH_。(填“变小”、“变大”或“不变”)答案(1)阳4OH4e=2H2OO2(2)1(2)0.1CuO(4)12.8不变解析(1)n(CuSO4)2.0 L0.5 molL11.0 mol，而在阴极析出的Cu为0.1 mol，故CuSO4未完全电解，阳极发生氧化反应，电极反应为4OH4e=2H2OO2。(2)总反应为2CuSO42H2O2CuO22H2SO42 22 1201 mol0.1 mol 0.1 mol0.05 mol0.1 mol所以电解后c(H)0.1 molL1，故pHlg 0.11。(3)电解后生成的0.1 mol Cu和0.05 mol O2脱离该体系，即相当于0.1 mol CuO，因此若将溶液复原，则应加入0.1 mol CuO。(4)此时成为电镀池，阳极：Cu2e=Cu2，阴极：Cu22e=Cu，因此若阴极上析出6.4 g铜，则阳极溶解6.4 g铜，电解后两铜片质量差为6.4 g6.4 g12.8 g，而电解液的pH不变。练综合拓展8在50 mL 0.2 molL1 CuSO4溶液中插入两个电极，通电电解(不考虑水分蒸发)。则：(1)若两极均为铜片，试说明电解过程中CuSO4溶液的浓度_(填“增大”、“减小”或“不变”)。(2)若阳极为纯锌，阴极为铜片，阳极反应式是_。(3)若阳极为纯锌，阴极为铜片，如不考虑H在阴极上放电，当电路中有0.04 mol e通过时，阴极增重_g，阴极上的电极反应式是_。答案(1)不变(2)Zn2e=Zn2(3)1.28Cu22e=Cu解析(1)两极均为铜片，电解液为CuSO4溶液，这是一个电镀装置，电解过程中电解质溶液的浓度不变。(2)阳极为纯锌，为活泼金属，通电电解时，锌发生氧化反应：Zn2e=Zn2。(3)若阳极为纯锌，阴极为铜片，不考虑H在阴极上放电，则阴极反应为Cu2得电子的还原反应：Cu22e=Cu。当电路中有0.04 mol电子通过时，有0.04 mol/264 gmol11.28 g铜析出。