2018-2019学年高中化学 第04章 电化学基础 专题4.3.1 电解原理试题 新人教版选修4.doc

4-3-1 电解池（第一课时）一、电解CuCl2溶液1实验现象和结论实验现象结论电流表指针发生偏转说明电解质溶液在导电，形成闭合回路与负极相连的石墨棒上覆盖了一层_析出_与正极相连的石墨棒上有刺激性气味的气体产生，湿润的碘化钾淀粉试纸_产生了_2实验原理分析（1）通电前，Cu2+、H+、Cl以及OH在溶液中作_，通电时，在电场的作用下，这些离子改作_。即Cl、OH趋向_，Cu2+、H+趋向_。（2）两个电极上的反应和总反应：阳极：_(_反应)；阴极：_(_反应)；总反应：_。（3）结论：电解质溶液的导电过程，就是电解质溶液的_过程。二、电解原理1电解 使电流通过_而在两个电极上引起_的过程。2电解池（1）定义：将_转化为_的装置。（2）构成：_电源；_溶液或熔融_；两个电极：阳极：与电源_相连的电极，阴极：与电源_相连的电极；形成_。（3）电子流向：电子从电源的_极沿导线流入电解池的_极，经过阴、阳离子定向运动形成的内电路，再从电解池的_极流出，并沿导线流回电源的_极。一、1红色物质 金属铜 变蓝 氯气 2（1）自由运动 定向运动 阳极 阴极（2）2Cl2eCl2 氧化 Cu2+2eCu 还原 CuCl2Cu+Cl2 （3） 电解二、1电解质溶液 氧化还原反应 2（1）电能 化学能 （2）直流 电解质 电解质 正极 负极 闭合回路 （3）负阴 阳 正一、电解池阴阳极的判断及电极反应式的书写1阴、阳极的判断（1）由电源的正、负极判断：与电源负极相连的是电解池的阴极；与电源正极相连的是电解池的阳极。（2）由电极现象确定：通常情况下，在电解池中某一电极若不断溶解或质量不断减少，则该电极发生氧化反应，为阳极；某一电极质量不断增加或电极质量不变，则该电极发生还原反应，为阴极。（3）由反应类型判断：失去电子发生氧化反应的是阳极；得到电子发生还原反应的是阴极。2电解池中电极反应式和总反应式的书写阳极电子流出失去电子发生氧化反应；阴极电子流入得到电子发生还原反应。以石墨电极电解CuCl2溶液为例：阳极：2Cl2eCl2(氧化反应)；阴极：Cu22eCu(还原反应)；总反应：CuCl2CuCl2。注意啦：以惰性电极电解电解质水溶液，除了要考虑电解质溶液外，还要注意增加水电离的H和OH，并对离子分组排序，即阳离子放电顺序和阴离子放电顺序两组。按照各组首先放电的离子书写电极方程式，合并两个电极反应式得出电解反应的总化学方程式或离子方程式。按下图装置进行实验，并回答下列问题：（1）判断装置的名称：A池为_，B池为_。（2）铜极为_极，电极反应式为_。（3）B装置中，C1与C2均为石墨棒，石墨棒C1为_极，电极反应式为_，石墨棒C2附近发生的实验现象为_。【参考答案】（1）原电池电解池（2）正Cu22e=Cu（3）阳2Cl2e=Cl2有无色气体产生；附近溶液出现红色【试题解析】左边的装置可以构成一个原电池，那么右边的装置就是一个电解池。（1）判断装置的名称：A池为原电池，B池为电解池。（2）铜比锌的活泼性弱，所以铜做正极，Cu2在正极反应，电极反应为：Cu2+2e=Cu。（3）C1接原电池的正极，作阳极，C2接原电池的负极做阴极。C1作阳极，阴离子在阳极放电，Cl的放电能力比OH强，故C1的电极反应为：2Cl2eCl2；阳离子在C2放电，H的放电能力比K强，故C2的电极反应为：2H 2e=H2，H放电后阴极附近的OH浓度增大，溶液显碱性，溶液中滴有酚酞，那么溶液就会变红，所以看到的现象有：有无色气体产生；附近溶液出现红色。二、电解产物的判断1阳极产物的判断若阳极由活性材料（除Pt、Au外的其他金属）做成，则阳极反应是阳极金属失去电子而被氧化成阳离子的反应；若阳极由C、Pt、Au等惰性材料做成，则阳极反应是电解液中的阴离子在阳极失去电子被氧化的反应。阴离子失去电子能力的大小顺序为S2IBrClOH含氧酸根离子。2阴极产物的判断阴极反应一般是溶液中的阳离子得到电子的还原反应，阳离子得到电子能力的大小顺序为Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+Pb2+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+Ca2+K+。阴、阳离子的放电顺序不是绝对化的，放电情况与离子性质、溶液浓度、电流强度和电极材料有关。在理解以上放电顺序时要特别注意，如Pb2、Sn2、Fe2、Zn2在H浓度较小时放电能力排在H前面，在H浓度较大时放电能力排在H后面。Al3、Mg2、Na、Ca2、K只在熔融状态下放电，而在水溶液里不放电。将含有KCl、CuBr2、Na2SO4三种物质的水溶液（均为不饱和溶液）用铂电极进行电解，且电解时间足够长。有以下结论：溶液中几乎没有Br；电解质溶液为无色；最终溶液显碱性；K+、Na和的浓度几乎没有变化。正确的是（假设Cl2、Br2全部从溶液中逸出）AB仅CD均正确【解析】溶液中存在的阴离子有Cl、Br、OH，阳离子有K+、Cu2+、Na+、H+。用铂电极电解足够长时间，阴离子首先放电的是Br，其次是Cl，最后是OH，在溶液中不放电；阳离子先放电的是Cu2+，其次是H+。所以先电解CuBr2，阳极逸出Br2，阴极析出Cu；当CuBr2电解完毕时，继续电解，相当于电解HCl；当Cl被耗尽时，继续电解水。由于Cu2+转化为铜单质，故电解质溶液变为无色；Cl放电时，水电离出的H+放电，使溶液中的c(OH)c(H+)；又由于水别耗尽，故c(K+)、c(Na+)、c()会增大。【答案】A三、用惰性电极作阳极电解酸、碱、盐水溶液的规律物质代表物参加电解的物质阴极(区)产物阳极(区)产物溶液pH的变化酸含氧酸H2SO4、HNO3H2OH2O2减小无氧酸(除HF)HClHClH2Cl2增大碱强碱NaOH、KOHH2OH2O2增大盐不活泼金属的无氧酸盐CuCl2CuCl2CuCl2增大(若考虑Cl2的溶解，则pH减小)活泼金属的无氧酸盐NaClNaCl、H2OH2、NaOHCl2减小不活泼金属的含氧酸盐CuSO4、AgNO3CuSO4、H2OAgNO3、H2OCu；AgO2、H2SO4O2、HNO3增大活泼金属的含氧酸盐K2SO4、NaNO3KNO3、Na2SO4H2OH2O2不变归纳：（1）电解含氧酸、强碱和活泼金属含氧酸盐的水溶液，实际上都是电解水，即：2H2O2H2+O2（2）电解无氧酸(HF除外)、不活泼金属无氧酸的水溶液，就是电解溶质本身。例如：2HClH2+Cl2；CuCl2 Cu+Cl2（3）电解活泼金属无氧酸盐溶液时，电解的总化学方程式的通式可表示为：溶质+H2OH2+碱+卤素单质X2(或S)（4）电解不活泼金属含氧酸盐的溶液时，电解的总化学方程式的通式可表示为：溶质+H2OO2+酸+金属单质（5）电解时，若只生成H2，pH增大。若只生成O2，则pH减小。若同时生成H2和O2，则分为三种情况：电解酸的溶液，pH减小；电解碱的溶液，pH增大；电解盐的溶液，pH不变。用惰性电极电解CuCl2和NaCl的混合溶液，阴极和阳极上最先析出的物质分别是AH2和Cl2BCu和Cl2CH2和O2DCu和O2【答案】B【解析】移向阴极的离子有Cu2+和Na+，根据阴极放电顺序可知Cu2+放电：Cu2+2eCu；移向阳极的离子为Cl和OH，根据阳极放电顺序可知Cl放电：2Cl2eCl2，故阴极和阳极最先析出的物质是Cu和Cl2。四、电解质溶液的恢复解决电解质溶液恢复原状的问题，可以按照下面两个步骤进行：（1）首先确定电极产物，如果是活性电极（金属活动性顺序中Ag以前的金属），则电极材料失去电子，电极溶解，溶液中的阴离子不能失电子。如果是惰性电极，则应按照阴、阳离子在溶液中的放电顺序进行判断。（2）恢复电解质溶液，应遵循“缺什么加什么，缺多少加多少”的原则。一般加入阴极产物与阳极产物的化合物。如用惰性电极电解CuSO4溶液，要恢复电解质溶液，可向电解后的溶液中加入CuO，也可以加入CuCO3。但不能加入Cu(OH) 2，因Cu(OH)2能与生成的H2SO4反应使水的量增加。加入物质的物质的量需根据电路中的电子守恒进行计算。用惰性电极电解硫酸铜溶液，整个过程转移电子的物质的量与产生气体总体积的关系如图所示(气体体积均在相同状况下测定)。欲使溶液恢复到起始状态，可向溶液中加入A0.1 mol CuO B0.1 mol CuCO3C0.1 mol Cu(OH)2D0.05 mol Cu2(OH)2CO3【答案】D【解析】根据图像和电解原理，OP段电解反应的化学方程式为：2CuSO42H2O2CuO22H2SO4，PQ段电解反应的化学方程式为：2H2O2H2O2，所以溶液中应加入CuO： 0.1 mol，H2O：0.05 mol，分析四个选项，加入0.05 mol Cu2(OH)2CO3合适。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2把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和酚酞试液混合溶液的玻璃皿中(如图所示平面图)，经过一段时间后，首先观察到溶液变红的区域是A和附近 B和附近 C和附近 D和附近3电解CuCl2与NaCl的混合溶液，阴极上和阳极上最先析出的物质为AH2和Cl2 BCu和Cl2 CH2和O2 DCu和O24如图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极，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，d电极质量增加D电解过程中，氯离子浓度不变5用石墨作电极电解0.1 molL1的NaCl溶液，通电一段时间后发现，相同条件下两极收集的气体体积之比为43，下列说法正确的是A在电解后的溶液中注入一定量的浓盐酸可以使溶液恢复到电解前状态B在电解后的溶液中通入标准状况下的氯化氢气体4.48 L，并注入0.2 mol水可以使溶液恢复到电解前状态C阴极产生的气体的物质的量是阳极产生的气体的物质的量的D阳极产生的气体的平均摩尔质量为58 g/mol6碘酸钾在工业上可用电解法制取。以石墨和不锈钢为电极，以KI溶液为电解液，在一定条件下电解，反应方程式为：KI+3H2OKIO3+3H2。下列有关说法正确的是A电解时，石墨作阴极，不锈钢作阳极 B电解时，阳极反应是：I6e+3H2O+6H+C溶液调节至强酸性，对生产有利 D电解过程中溶液的pH逐渐减小7电解原理在化学工业中有着广泛的应用。下图表示一个电解池示意图，装有电解质溶液c；A、B分别是两块电极板，通过导线与直流电源相连。（1）若A、B均是惰性电极，电解质溶液c是NaCl饱和溶液，电解开始时，同时在U形管两边各滴入几滴酚酞溶液，试判断：a是(填“正”或“负”)极，B是(填“阴”或“阳”)极；电解池中A电极上发生的电极反应为，B电极上发生的电极反应为；检验A电极反应产物的方法是 。（2）若用电解法精炼粗铜，电解质溶液c选用CuSO4溶液，则A电极的材料是，电极反应为；B电极的材料是，电极反应为。（3）用惰性电极电解CuSO4溶液。若阴极上析出Cu的质量为3.2 g，则阳极上产生的气体在标准状况下的体积为；常温下，若将电解后的溶液稀释至1 L，则溶液的pH约为。1【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【答案】B【解析】左图为电解池，Fe为阳极，阳极反应式为Fe2e=Fe2；Zn为阴极，阴极反应式为2H2e=H2，因此区域c(OH)变大，碱性增强使酚酞变红；右图为原电池，Fe为正极，正极反应式为2H2OO24e=4OH，因此区域c(OH)变大，碱性增强使酚酞变红。3【答案】B【解析】溶液中Cu2、H、Na移向阴极，Cu2先放电得到Cu；Cl、OH移向阳极，Cl先放电得到Cl2。4【答案】C5【答案】D【解析】分析电解过程，阳极产生氯气，电极反应式为2Cl2eCl2，阴极产生氢气，电极反应式为2H2O+2eH2+2OH，根据电子守恒可知，氯气和氢气的体积相等，若两极收集的气体体积之比为43，则说明发生了过度电解，假设电解过程中生成氯气的物质的量为a mol，则对应生成的氢气的物质的量也为 a mol，之后电解氢氧化钠溶液的实质是电解水，即阳极生成氧气，阴极生成氢气，二者的物质的量之比为12，故可分别设其为b mol和2b mol。根据题意得=，即b=。若要使电解后的溶液恢复至电解前状态，则应向溶液中通入2a mol氯化氢气体并注入2b mol(或a mol)水，即当n(HCl)n(H2O)=21时，才有可能使溶液恢复到电解前状态，B项错误。按照n(HCl)n(H2O)=21配制所得到的盐酸浓度远远大于浓盐酸的浓度，故A项错误。阳极产生的气体的物质的量是阴极产生的气体的物质的量的，C项错误。阳极产生的气体为a mol氯气和 mol氧气，则平均摩尔质量为 g/mol =58 g/mol，D项正确。6【答案】B【解析】电解时I失电子生成，不锈钢不能作阳极，A错误；阳极I失电子生成，根据电子、电荷守恒、质量守恒配平，B正确；溶液如果调节至强酸性，I和在强酸性条件下会生成I2，对生产不利，C错误；电解一段时间，pH不变，D错误。7【答案】（1）正 阴2Cl2eCl2 2H+2eH2把湿润的淀粉碘化钾试纸放在A电极附近，试纸变蓝(其他合理答案也可)（2）粗铜 Cu2eCu2+ 精铜 Cu2+2eCu（3）0.56 L 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