2019-2020年苏教版高中化学选修4《电解池的工作原理及应用》教案.doc

2019-2020年苏教版高中化学选修4电解池的工作原理及应用教案一、选择题1电解某盐溶液时在阴阳两极上一定相等的是()A析出金属的物质的量 B析出金属的质量C通过的电子数目 D放出气体的体积【解析】电解池的阳极上一定不会析出金属，A、B项不成立；阴、阳两极若同时放出气体，放出气体的体积不一定相等，如用石墨电极电解食盐水时两极放出气体的体积相等，若用石墨电极电解Na2SO4溶液时，阴、阳两极放出H2、O2的体积比为21，D项不符合题意。【答案】C2用惰性电极实现电解，下列说法正确的是()A电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变B电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH，故溶液pH减小C电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为12D电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为11【解析】电解稀H2SO4，实质是电解水，因溶剂减少，H2SO4浓度将增大，故溶液的pH变小；电解稀NaOH溶液，虽然OH在阳极放电，但H同时也在阴极放电，其实质同样是电解水，溶液的浓度也将变大，故溶液的pH变大；电解Na2SO4溶液，其实质也是电解水，在阴极和阳极分别析出H2和O2，二者的物质的量之比为21而非12；电解CuCl2溶液，在阴、阳两极上分别析出Cu和Cl2，二者的物质的量之比为11。【答案】D3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(方括号内物质)，能使溶液恢复到原来的成分和浓度的是(多选)()AAgNO3AgNO3BNaOHH2OCKClKCl DCuSO4CuO【解析】分析电解反应的原理，在两极析出什么物质(固体或气体)。相当于什么物质脱离反应体系就加入什么物质，即可使溶液完全复原。A选项，4AgNO32H2O 4AgO24HNO3，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NO3的量增加)。B选项，2H2O2H2O2，脱离反应体系的是2H2O2，相当于2H2O，加入适量水可以复原。C选项，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(加盐酸时，同时也增加了水)。D选项，2CuSO42H2O2H2SO42CuO2，脱离反应体系的是2CuO2，相当于2CuO，加入适量CuO可以复原。【答案】BD4某同学按图所示的装置进行电解实验。下列说法中不正确的是(多选)()A电解过程中，铜电极上有H2产生B电解初期，主反应方程式为：CuH2SO4CuSO4H2C电解一定时间后，石墨电极上有铜析出D整个电解过程中，H的浓度不断增大【解析】阳极为非惰性电极，则电极参与反应，Cu2e=Cu2，阴极首先生成H2；随时间推移，Cu2浓度逐渐增大，H浓度降低，故一段时间后，会析出Cu。【答案】BC5某同学想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图所示的装置。以下对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是()Aa为正极，b为负极；NaClO和NaClBa为负极，b为正极；NaClO和NaClCa为阳极，b为阴极；HClO和NaClDa为阴极，b为阳极；HClO和NaCl【解析】电解饱和食盐水的方程式为2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2，NaOH在阴极区生成，Cl2在阳极区生成。按照该学生制作的竖直的家用环保型消毒装置，若将阳极置于上方，则氯气一生成即逸出，不能完全与NaOH作用。显然，应将阳极置于下方，阴极置于上方，下方阳极生成的氯气通过溶液时即可很好地被阴极生成的NaOH吸收。反应为Cl22NaOH=NaClNaClOH2O。还应注意的是图中电极a、b是电源的电极而非电解池的电极。与电解装置上方阴极相连的a为电源的负极，则b为正极。【答案】B6已知金属M中混有金属P，电解精炼M，P以单质形式沉积于阳极下面的泥中，M、N组成原电池，M为正极，则M、N、P三种金属活动性顺序为()APMN BNPMCPNM DNMP【解析】根据电解精炼铜的原理即可进行类比分析。电解精炼M，P以单质形式沉积于阳极下面的泥中，则M比P活泼；M、N组成原电池，M为正极，则N比M活泼。总之，三种金属活动性顺序为：NMP。【答案】D7(xx年江苏单科)镍镉(NiCd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd2NiOOH2H2OCd(OH)22Ni(OH)2有关该电池的说法正确的是()A充电时阳极反应：Ni(OH)2OHe=NiOOHH2OB充电过程是化学能转化为电能的过程C放电时负极附近溶液的碱性不变D放电时电解质溶液中的OH向正极移动【解析】因为阳极发生氧化反应，即化合价由低价态转化为高价态，所以A正确；充电过程是由电能转化为化学能的过程，所以B不正确；因放电时的原电池负极Cd失去电子后，又与附近的OH结合成Cd(OH)2，导致OH浓度降低，故C不正确；因原电池的电解质溶液的阴离子移向负极，故D不正确。【答案】A8如图两个电解槽中，A、B、C、D均为石墨电极。如果电解过程中共有0.02 mol电子通过，下列叙述中正确的是()A甲烧杯中A极上最多可析出铜0.64 gB甲烧杯中B极上电极反应式4OH4e=2H2OO2C乙烧杯中滴入酚酞试液，D极附近变红D乙烧杯中C极上电极反应式为4H4e=2H2【解析】首先根据与电源正负极的连接判断出A、C为阳极，而B、D为阴极，甲电解池中，A极发生4OH4e=2H2OO2，B极发生Cu22e=Cu，而乙电解池中C极发生2Cl2e=Cl2，而D极发生2H2e=H2，从而破坏水的电离平衡产生大量OH，使酚酞变红色。【答案】C9用惰性电极电解饱和食盐水，当电源供给0.2 mol电子时停止通电，若此溶液体积为2 L，则所得电解液中氢氧根离子浓度为()A1 molL1 B0.2 molL1C0.1 molL1 D0.01 molL1【解析】由2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2知，当电路中转移2 mol e时生成2 mol NaOH，所以有n(NaOH)0.2 mol，即c(OH)0.1 molL1。【答案】C10以铁为阳极、铜为阴极，对足量的NaOH溶液进行电解。一段时间后得到2 mol Fe(OH)3沉淀，此时共消耗的水的物质的量为()A2 mol B3 molC4 mol D5 mol【解析】电极反应式为：阳极：Fe2e=Fe2阴极：2H2e=H2沉淀反应为Fe22OH=Fe(OH)24Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3整个过程的总反应方程式可写为：4Fe10H2OO24Fe(OH)34H2故得到2 mol Fe(OH)3沉淀，共消耗水5 mol。【答案】D二、非选择题11如图为电解水的实验装置示意图，用两个碳棒电解水(滴入少量石蕊试液)时，闭合开关S后：(1)此时A管内生成_气，B管内生成_气。(2)试写出电解水的化学方程式：_。(3)一段时间后，两极周围颜色变化是_。通电过程中，A极、B极各发生何种化学反应？_、_。【解析】根据图示，A连接到原电池的负极上，是阴极，B是阳极；根据电解原理，电解水时，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，因此阳极产生氧气，阴极产生氢气；即A极产生氢气后，剩下OH，A极周围溶液显碱性，石蕊试液变蓝，同理，B极周围显酸性，石蕊试液显红色。【答案】(1)氢氧(2)2H2O2H2O2(3)A附近变蓝，B附近变红A发生还原反应B发生氧化反应12按下图所示的装置进行电解，在通电一段时间后，铁电极的质量增加。(1)写出甲杯中两极发生的电极反应式。阴极：_。阳极：_。(2)写出甲杯中发生反应的化学方程式_。(3)CCFeAg 4个电极上析出或溶解物质的物质的量之比是_。【解析】铁电极的质量增加，说明铁电极是阴极。则银电极是阳极，左碳电极是阴极，右碳电极是阳极。装置甲是硫酸铜溶液的电解池，装置乙是铁上镀银的电镀池。有关电极反应式为：甲阴极：2Cu24e=2Cu阳极：4OH4e=2H2OO2乙阳极：Age=Ag阴极：Age=Ag若将电子转移数定为“4e”，4个电极上析出或溶解物质的物质的量之比显而易见。【答案】(1)2Cu24e=2Cu4OH4e=2H2OO2(2)2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2(3)214413(xx年珠海高二质检)电解原理在化学工业中有广泛应用。如右图所示表示一个电解池，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。请回答下列问题：(1)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试液，则：电解池中X极上的电极反应式为_。在X极附近观察到的现象是_。Y电极上的电极反应式是_，检验该电极反应产物的方法是_。(2)如果用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则：X电极的材料是_，电极反应式是_。Y电极的材料是_，电极反应式是_。(说明：杂质发生的电解反应不必写出)【解析】(1)用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极反应：2Cl2e=Cl2；阴极反应：2H2e=H2。与电源正极相连的为阳极，反之为阴极。所以X为阴极，Y为阳极。X极在反应过程中消耗了H2O电离出的H，溶液呈碱性，加入酚酞试液变成红色；Y极产生Cl2，能使湿润的KI淀粉试纸变为蓝色。(2)电解精炼Cu时，用含杂质的Cu为阳极，纯Cu为阴极。反应过程中阳极上的Cu以及比Cu活泼的金属失去电子，成为离子，进入溶液，活泼性比Cu差的金属形成阳极泥；在阴极只有Cu2能得电子成为单质，其他较活泼的金属对应的离子不能得电子。根据装置图，X为阴极，Y为阳极。所以，X电极的材料是纯铜，电极反应式为Cu22e=Cu；Y电极的材料是粗铜，电极反应式为Cu2e=Cu2。【答案】(1)2H2e=H2放出气体，溶液变红2Cl2e=Cl2把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色(2)纯铜Cu22e=Cu粗铜Cu2e=Cu2142008年9月25日“神舟七号”载人航天飞船发射升空，9月27日我国航天员首次出舱进行太空行走，9月28日飞船安全返回，“神舟七号”载人航天飞行取得圆满成功。铝合金以质轻、稳定性好等优点广泛应用于航空航天事业。在铝合金表面形成一层较厚的氧化膜，是其在空气中稳定存在的关键。其形成原理是以铝件与另一种材料为电极，以某种溶液作电解质溶液进行电解，通电后在铝件与电解质溶液的接触面上逐渐形成一层氢氧化铝薄膜，薄膜的某些部位存在着小孔，电流从小孔中通过并产生热量使氢氧化铝分解，从而使铝件表面形成一层较厚的氧化膜。某校课外兴趣小组的同学根据上述原理，以铝件和铁棒为电极，以一定浓度的碳酸氢钠溶液为电解质溶液进行实验，如右图所示。(1)铝件放在_(填“X”或“Y”)极。(2)铝件表面形成氢氧化铝的电极反应式是_。(3)电解过程中，必须使电解质溶液的pH保持相对稳定(不能太大，也不能太小)的原因是_。(4)用碳酸氢钠溶液作电解质溶液，而不用碳酸钠溶液作电解质溶液，其理由是_。【解析】(1)要生成氢氧化铝，必须先生成铝离子，所以铝件应放在阳极，发生氧化反应，失电子变成阳离子。铁棒放在阴极。电子总是从电源的负极流出，所以装置中Y极为阴极(铁)，X极为阳极。(2)碳酸氢钠溶液呈碱性，阳极发生反应：Al3e=Al3，Al33HCO3=Al(OH)33CO2；阴极发生反应：2H2e=H2。(3)要使铝件表面生成一层较厚的氧化膜，则不能使溶液溶解氧化铝和氢氧化铝，从氧化铝和氢氧化铝的两性角度考虑，须使电解质溶液的pH保持相对稳定。【答案】(1)X(2)Al3HCO33e=Al(OH)33CO2或Al3e=Al3，Al33HCO3=Al(OH)33CO2(3)氧化铝和氢氧化铝都是两性化合物，如果溶液的酸性或碱性过强，都会使所形成的氧化铝薄膜溶解(4)碳酸氢钠的作用之一是中和阴极区溶液中过量的OH：HCO3OH=CO32H2O，有利于控制酸碱性，另外，碳酸氢钠的水解程度小于碳酸钠的水解程度，碱性也比碳酸钠溶液的弱