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2019-2020年蘇教版化學(xué)選修4《電解池的工作原理及應(yīng)用》word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 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)。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．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(lèi)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。總之，三種金屬活動(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(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、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 molL－1 B．0.2 molL－1 C．0.1 molL－1 D．0.01 molL－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 molL－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 mol 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?chē)伾兓莀_________________________________。通電過(guò)程中，A極、B極各發(fā)生何種化學(xué)反應(yīng)？________________、________________。 【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?chē)芤猴@堿性，石蕊試液變藍(lán)，同理，B極周?chē)@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：______________________。 (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)_________________________________________ ______________________________。 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______________________________________ __________________________________。 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。 (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　②粗銅　Cu－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，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________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (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)，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