2022年蘇教版高中化學(xué)選修4《電解池的工作原理及應(yīng)用》教案

上傳人:wuli****0220 文檔編號(hào):159599665 上傳時(shí)間:2022-10-09 格式:DOC 頁(yè)數(shù):7 大?。?06KB
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1、2022年蘇教版高中化學(xué)選修4《電解池的工作原理及應(yīng)用》教案 一、選擇題 1.電解某鹽溶液時(shí)在陰陽(yáng)兩極上一定相等的是(  ) A.析出金屬的物質(zhì)的量 B.析出金屬的質(zhì)量 C.通過(guò)的電子數(shù)目 D.放出氣體的體積 【解析】 電解池的陽(yáng)極上一定不會(huì)析出金屬,A、B項(xiàng)不成立;陰、陽(yáng)兩極若同時(shí)放出氣體,放出氣體的體積不一定相等,如用石墨電極電解食鹽水時(shí)兩極放出氣體的體積相等,若用石墨電極電解Na2SO4溶液時(shí),陰、陽(yáng)兩極放出H2、O2的體積比為2∶1,D項(xiàng)不符合題意。 【答案】 C 2.用惰性電極實(shí)現(xiàn)電解,下列說(shuō)法正確的是(  ) A.電解稀硫酸溶液,實(shí)質(zhì)上是電解水,故溶液pH不變

2、 B.電解稀氫氧化鈉溶液,要消耗OH-,故溶液pH減小 C.電解硫酸鈉溶液,在陰極上和陽(yáng)極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1∶2 D.電解氯化銅溶液,在陰極上和陽(yáng)極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1∶1 【解析】 電解稀H2SO4,實(shí)質(zhì)是電解水,因溶劑減少,H2SO4濃度將增大,故溶液的pH變小;電解稀NaOH溶液,雖然OH-在陽(yáng)極放電,但H+同時(shí)也在陰極放電,其實(shí)質(zhì)同樣是電解水,溶液的濃度也將變大,故溶液的pH變大;電解Na2SO4溶液,其實(shí)質(zhì)也是電解水,在陰極和陽(yáng)極分別析出H2和O2,二者的物質(zhì)的量之比為2∶1而非1∶2;電解CuCl2溶液,在陰、陽(yáng)兩極上分別析出Cu和Cl2,二者的物質(zhì)的量之

3、比為1∶1。 【答案】 D 3.用惰性電極電解下列溶液一段時(shí)間后,再加入一定量的某種純凈物(方括號(hào)內(nèi)物質(zhì)),能使溶液恢復(fù)到原來(lái)的成分和濃度的是(多選)(  ) A.AgNO3[AgNO3]       B.NaOH[H2O] C.KCl[KCl] D.CuSO4[CuO] 【解析】 分析電解反應(yīng)的原理,在兩極析出什么物質(zhì)(固體或氣體)。相當(dāng)于什么物質(zhì)脫離反應(yīng)體系就加入什么物質(zhì),即可使溶液完全復(fù)原。A選項(xiàng),4AgNO3+2H2O 4Ag+O2↑+4HNO3,脫離反應(yīng)體系的物質(zhì)是4Ag+O2,相當(dāng)于2Ag2O,所以應(yīng)當(dāng)加入適量Ag2O才能復(fù)原(加入AgNO3,會(huì)使NO3-的量增加)。

4、B選項(xiàng),2H2O2H2↑+O2↑,脫離反應(yīng)體系的是2H2+O2,相當(dāng)于2H2O,加入適量水可以復(fù)原。C選項(xiàng),2KCl+2H2O2KOH+H2↑+Cl2↑,脫離反應(yīng)體系的是H2+Cl2,相當(dāng)于2HCl,應(yīng)通入適量HCl氣體才能復(fù)原(加鹽酸時(shí),同時(shí)也增加了水)。D選項(xiàng),2CuSO4+2H2O2H2SO4+2Cu+O2↑,脫離反應(yīng)體系的是2Cu+O2,相當(dāng)于2CuO,加入適量CuO可以復(fù)原。 【答案】 BD 4.某同學(xué)按圖所示的裝置進(jìn)行電解實(shí)驗(yàn)。下列說(shuō)法中不正確的是(多選)(  ) A.電解過(guò)程中,銅電極上有H2產(chǎn)生 B.電解初期,主反應(yīng)方程式為:Cu+H2SO4CuSO4+H2↑ C

5、.電解一定時(shí)間后,石墨電極上有銅析出 D.整個(gè)電解過(guò)程中,H+的濃度不斷增大 【解析】 陽(yáng)極為非惰性電極,則電極參與反應(yīng),Cu-2e-===Cu2+,陰極首先生成H2;隨時(shí)間推移,Cu2+濃度逐漸增大,H+濃度降低,故一段時(shí)間后,會(huì)析出Cu。 【答案】 BC 5.某同學(xué)想制作一種家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器,用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液,通電時(shí),為使Cl2被完全吸收制得有較強(qiáng)殺菌能力的消毒液,設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置。以下對(duì)電源電極名稱和消毒液的主要成分判斷正確的是(  ) A.a(chǎn)為正極,b為負(fù)極;NaClO和NaCl B.a(chǎn)為負(fù)極,b為正極;NaClO和NaCl C.a(chǎn)為陽(yáng)極,b為

6、陰極;HClO和NaCl D.a(chǎn)為陰極,b為陽(yáng)極;HClO和NaCl 【解析】 電解飽和食鹽水的方程式為2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,NaOH在陰極區(qū)生成,Cl2在陽(yáng)極區(qū)生成。按照該學(xué)生制作的豎直的家用環(huán)保型消毒裝置,若將陽(yáng)極置于上方,則氯氣一生成即逸出,不能完全與NaOH作用。顯然,應(yīng)將陽(yáng)極置于下方,陰極置于上方,下方陽(yáng)極生成的氯氣通過(guò)溶液時(shí)即可很好地被陰極生成的NaOH吸收。反應(yīng)為Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O。還應(yīng)注意的是圖中電極a、b是電源的電極而非電解池的電極。與電解裝置上方陰極相連的a為電源的負(fù)極,則b為正極。 【答案】 B 6.已

7、知金屬M(fèi)中混有金屬P,電解精煉M,P以單質(zhì)形式沉積于陽(yáng)極下面的泥中,M、N組成原電池,M為正極,則M、N、P三種金屬活動(dòng)性順序?yàn)?  ) A.P>M>N B.N>P>M C.P>N>M D.N>M>P 【解析】 根據(jù)電解精煉銅的原理即可進(jìn)行類比分析。電解精煉M,P以單質(zhì)形式沉積于陽(yáng)極下面的泥中,則M比P活潑;M、N組成原電池,M為正極,則N比M活潑??傊N金屬活動(dòng)性順序?yàn)椋篘>M>P。 【答案】 D 7.(xx年江蘇單科)鎳鎘(Ni—Cd)可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用。已知某鎳鎘電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液,其充、放電按下式進(jìn)行: Cd+2NiOOH+2H2OCd(

8、OH)2+2Ni(OH)2 有關(guān)該電池的說(shuō)法正確的是(  ) A.充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng): Ni(OH)2+OH--e-===NiOOH+H2O B.充電過(guò)程是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程 C.放電時(shí)負(fù)極附近溶液的堿性不變 D.放電時(shí)電解質(zhì)溶液中的OH-向正極移動(dòng) 【解析】 因?yàn)殛?yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng),即化合價(jià)由低價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)化為高價(jià)態(tài),所以A正確;充電過(guò)程是由電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過(guò)程,所以B不正確;因放電時(shí)的原電池負(fù)極Cd失去電子后,又與附近的OH-結(jié)合成Cd(OH)2,導(dǎo)致OH-濃度降低,故C不正確;因原電池的電解質(zhì)溶液的陰離子移向負(fù)極,故D不正確。 【答案】 A 8.如圖兩個(gè)電解槽中,,A、B、C

9、、D均為石墨電極。如果電解過(guò)程中共有0.02 mol電子通過(guò),下列敘述中正確的是(  )\ A.甲燒杯中A極上最多可析出銅0.64 g B.甲燒杯中B極上電極反應(yīng)式4OH--4e-===2H2O+O2↑ C.乙燒杯中滴入酚酞試液,D極附近變紅 D.乙燒杯中C極上電極反應(yīng)式為4H++4e-===2H2↑ 【解析】 首先根據(jù)與電源正負(fù)極的連接判斷出A、C為陽(yáng)極,而B(niǎo)、D為陰極,甲電解池中,A極發(fā)生4OH--4e-===2H2O+O2↑,B極發(fā)生Cu2++2e-===Cu,而乙電解池中C極發(fā)生2Cl--2e-===Cl2↑,而D極發(fā)生2H++2e-===H2↑,從而破壞水的電離平衡產(chǎn)生

10、大量OH-,使酚酞變紅色。 【答案】 C 9.用惰性電極電解飽和食鹽水,當(dāng)電源供給0.2 mol電子時(shí)停止通電,若此溶液體積為2 L,則所得電解液中氫氧根離子濃度為(  ) A.1 mol·L-1 B.0.2 mol·L-1 C.0.1 mol·L-1 D.0.01 mol·L-1 【解析】 由2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑知,當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移2 mol e-時(shí)生成2 mol NaOH,所以有n(NaOH)=0.2 mol,即c(OH-)==0.1 mol·L-1。 【答案】 C 10.以鐵為陽(yáng)極、銅為陰極,對(duì)足量的NaOH溶液進(jìn)行電解。一段時(shí)間后得到2 m

11、ol Fe(OH)3沉淀,此時(shí)共消耗的水的物質(zhì)的量為(  ) A.2 mol B.3 mol C.4 mol D.5 mol 【解析】 電極反應(yīng)式為: 陽(yáng)極:Fe-2e-===Fe2+ 陰極:2H++2e-===H2↑ 沉淀反應(yīng)為Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2+2H2O+O2===4Fe(OH)3 整個(gè)過(guò)程的總反應(yīng)方程式可寫(xiě)為: 4Fe+10H2O+O24Fe(OH)3+4H2↑ 故得到2 mol Fe(OH)3沉淀,共消耗水5 mol。 【答案】 D 二、非選擇題 11.如圖為電解水的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖,用兩個(gè)碳棒電解水(滴入少量石蕊

12、試液)時(shí),閉合開(kāi)關(guān)S后: (1)此時(shí)A管內(nèi)生成________氣,B管內(nèi)生成________氣。 (2)試寫(xiě)出電解水的化學(xué)方程式:______________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)一段時(shí)間后,兩極周圍顏色變化是__________________________________。通電過(guò)程中,A極、B極各發(fā)生何種化學(xué)反應(yīng)?________________、________________。

13、 【解析】 根據(jù)圖示,A連接到原電池的負(fù)極上,是陰極,B是陽(yáng)極;根據(jù)電解原理,電解水時(shí),陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng),陰極發(fā)生還原反應(yīng),因此陽(yáng)極產(chǎn)生氧氣,陰極產(chǎn)生氫氣;即A極產(chǎn)生氫氣后,剩下OH-,A極周圍溶液顯堿性,石蕊試液變藍(lán),同理,B極周圍顯酸性,石蕊試液顯紅色。 【答案】 (1)氫 氧 (2)2H2O2H2↑+O2↑ (3)A附近變藍(lán),B附近變紅 A發(fā)生還原反應(yīng) B發(fā)生氧化反應(yīng) 12.按下圖所示的裝置進(jìn)行電解,在通電一段時(shí)間后,鐵電極的質(zhì)量增加。 (1)寫(xiě)出甲杯中兩極發(fā)生的電極反應(yīng)式。 陰極:______________________。 陽(yáng)極:__________________

14、____。 (2)寫(xiě)出甲杯中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式____________________________________。 (3)C—C—Fe—Ag 4個(gè)電極上析出或溶解物質(zhì)的物質(zhì)的量之比是______________。 【解析】 鐵電極的質(zhì)量增加,說(shuō)明鐵電極是陰極。則銀電極是陽(yáng)極,左碳電極是陰極,右碳電極是陽(yáng)極。裝置甲是硫酸銅溶液的電解池,裝置乙是鐵上鍍銀的電鍍池。有關(guān)電極反應(yīng)式為: 甲 陰極:2Cu2++4e-===2Cu 陽(yáng)極:4OH--4e-===2H2O+O2↑ 乙 陽(yáng)極:Ag-e-===Ag+ 陰極:Ag++e-===Ag 若將電子轉(zhuǎn)移數(shù)定為“4e-”,4個(gè)電極上析

15、出或溶解物質(zhì)的物質(zhì)的量之比顯而易見(jiàn)。 【答案】 (1)2Cu2++4e-===2Cu 4OH--4e-===2H2O+O2↑ (2)2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑ (3)2∶1∶4∶4 13.(xx年珠海高二質(zhì)檢)電解原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛應(yīng)用。如右圖所示表示一個(gè)電解池,裝有電解液a;X、Y是兩塊電極板,通過(guò)導(dǎo)線與直流電源相連。請(qǐng)回答下列問(wèn)題: (1)若X、Y都是惰性電極,a是飽和NaCl溶液,實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí),同時(shí)在兩邊各滴入幾滴酚酞試液,則: ①電解池中X極上的電極反應(yīng)式為_(kāi)_________________________________________

16、______________________________。 在X極附近觀察到的現(xiàn)象是________________________。 ②Y電極上的電極反應(yīng)式是__________________,檢驗(yàn)該電極反應(yīng)產(chǎn)物的方法是________________________________________________________________________。 (2)如果用電解方法精煉粗銅,電解液a選用CuSO4溶液,則: ①X電極的材料是________,電極反應(yīng)式是______________________________________ _____________

17、_____________________。 ②Y電極的材料是________,電極反應(yīng)式是______________________________________ _________________________________。 (說(shuō)明:雜質(zhì)發(fā)生的電解反應(yīng)不必寫(xiě)出) 【解析】 (1)用惰性電極電解飽和食鹽水時(shí),陽(yáng)極反應(yīng):2Cl--2e-===Cl2↑;陰極反應(yīng):2H++2e-===H2↑。與電源正極相連的為陽(yáng)極,反之為陰極。所以X為陰極,Y為陽(yáng)極。X極在反應(yīng)過(guò)程中消耗了H2O電離出的H+,溶液呈堿性,加入酚酞試液變成紅色;Y極產(chǎn)生Cl2,能使?jié)駶?rùn)的KI淀粉試紙變?yōu)樗{(lán)色。 (

18、2)電解精煉Cu時(shí),用含雜質(zhì)的Cu為陽(yáng)極,純Cu為陰極。反應(yīng)過(guò)程中陽(yáng)極上的Cu以及比Cu活潑的金屬失去電子,成為離子,進(jìn)入溶液,活潑性比Cu差的金屬形成陽(yáng)極泥;在陰極只有Cu2+能得電子成為單質(zhì),其他較活潑的金屬對(duì)應(yīng)的離子不能得電子。根據(jù)裝置圖,X為陰極,Y為陽(yáng)極。所以,X電極的材料是純銅,電極反應(yīng)式為Cu2++2e-===Cu;Y電極的材料是粗銅,電極反應(yīng)式為Cu-2e-===Cu2+。 【答案】 (1)①2H++2e-===H2↑ 放出氣體,溶液變紅?、?Cl--2e-===Cl2↑ 把濕潤(rùn)的碘化鉀淀粉試紙放在Y電極附近,試紙變藍(lán)色 (2)①純銅 Cu2++2e-===Cu?、诖帚~ C

19、u-2e-===Cu2+ 14.2008年9月25日“神舟七號(hào)”載人航天飛船發(fā)射升空,9月27日我國(guó)航天員首次出艙進(jìn)行太空行走,9月28日飛船安全返回,“神舟七號(hào)”載人航天飛行取得圓滿成功。鋁合金以質(zhì)輕、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于航空航天事業(yè)。在鋁合金表面形成一層較厚的氧化膜,是其在空氣中穩(wěn)定存在的關(guān)鍵。其形成原理是以鋁件與另一種材料為電極,以某種溶液作電解質(zhì)溶液進(jìn)行電解,通電后在鋁件與電解質(zhì)溶液的接觸面上逐漸形成一層氫氧化鋁薄膜,薄膜的某些部位存在著小孔,電流從小孔中通過(guò)并產(chǎn)生熱量使氫氧化鋁分解,從而使鋁件表面形成一層較厚的氧化膜。 某校課外興趣小組的同學(xué)根據(jù)上述原理,以鋁件和鐵棒為電極,

20、以一定濃度的碳酸氫鈉溶液為電解質(zhì)溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn),如右圖所示。 (1)鋁件放在________(填“X”或“Y”)極。 (2)鋁件表面形成氫氧化鋁的電極反應(yīng)式是__________________________。 (3)電解過(guò)程中,必須使電解質(zhì)溶液的pH保持相對(duì)穩(wěn)定(不能太大,也不能太小)的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

21、(4)用碳酸氫鈉溶液作電解質(zhì)溶液,而不用碳酸鈉溶液作電解質(zhì)溶液,其理由是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 【解析】 (1)要生成氫氧化鋁,必須先生成鋁離子,所以鋁件應(yīng)放在陽(yáng)極,發(fā)生氧化反應(yīng)

22、,失電子變成陽(yáng)離子。鐵棒放在陰極。電子總是從電源的負(fù)極流出,所以裝置中Y極為陰極(鐵),X極為陽(yáng)極。(2)碳酸氫鈉溶液呈堿性,陽(yáng)極發(fā)生反應(yīng):Al-3e-===Al3+,Al3++3HCO3-===Al(OH)3↓+3CO2↑;陰極發(fā)生反應(yīng):2H++2e-===H2↑。(3)要使鋁件表面生成一層較厚的氧化膜,則不能使溶液溶解氧化鋁和氫氧化鋁,從氧化鋁和氫氧化鋁的兩性角度考慮,須使電解質(zhì)溶液的pH保持相對(duì)穩(wěn)定。 【答案】 (1)X (2)Al+3HCO3--3e-===Al(OH)3+3CO2↑[或Al-3e-===Al3+,Al3++3HCO3-===Al(OH)3↓+3CO2↑] (3)氧化鋁和氫氧化鋁都是兩性化合物,如果溶液的酸性或堿性過(guò)強(qiáng),都會(huì)使所形成的氧化鋁薄膜溶解 (4)碳酸氫鈉的作用之一是中和陰極區(qū)溶液中過(guò)量的OH-:HCO3-+OH-===CO32-+H2O,有利于控制酸堿性,另外,碳酸氫鈉的水解程度小于碳酸鈉的水解程度,堿性也比碳酸鈉溶液的弱

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