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

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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電解某鹽溶液時在陰陽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通過的電子數(shù)目 D放出氣體的體積【解析】電解池的陽極上一定不會析出金屬，A、B項不成立；陰、陽兩極若同時放出氣體，放出氣體的體積不一定相等，如用石墨電極電解食鹽水時兩極放出氣體的體積相等，若用石墨電極電解Na2SO4溶液時，陰、陽兩極放出H2、O2的體積比為21，D項不符合題意?！敬鸢浮緾2用惰性電極實現(xiàn)電解，下列說法正確的是()A電解稀硫酸溶液，實質(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

2、極上和陽極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為12D電解氯化銅溶液，在陰極上和陽極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為11【解析】電解稀H2SO4，實質(zhì)是電解水，因溶劑減少，H2SO4濃度將增大，故溶液的pH變?。浑娊庀aOH溶液，雖然OH在陽極放電，但H同時也在陰極放電，其實質(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，其實質(zhì)也是電解水，在陰極和陽極分別析出H2和O2，二者的物質(zhì)的量之比為21而非12；電解CuCl2溶液，在陰、陽兩極上分別析出Cu和Cl2，二者的物質(zhì)的量之比為11。【答案】D3用惰性電極電解下列溶液一段時間后，再加入一定量的某種純凈物(方括號內(nèi)物質(zhì))，能使溶液恢

3、復(fù)到原來的成分和濃度的是(多選)()AAgNO3AgNO3BNaOHH2OCKClKCl DCuSO4CuO【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，4AgNO32H2O 4AgO24HNO3，脫離反應(yīng)體系的物質(zhì)是4AgO2，相當(dāng)于2Ag2O，所以應(yīng)當(dāng)加入適量Ag2O才能復(fù)原(加入AgNO3，會使NO3的量增加)。B選項，2H2O2H2O2，脫離反應(yīng)體系的是2H2O2，相當(dāng)于2H2O，加入適量水可以復(fù)原。C選項，2KCl2H2O2KOHH2Cl2，脫離反應(yīng)體系的是H2Cl2，相當(dāng)于2HCl，應(yīng)通入適量HC

4、l氣體才能復(fù)原(加鹽酸時，同時也增加了水)。D選項，2CuSO42H2O2H2SO42CuO2，脫離反應(yīng)體系的是2CuO2，相當(dāng)于2CuO，加入適量CuO可以復(fù)原?！敬鸢浮緽D4某同學(xué)按圖所示的裝置進行電解實驗。下列說法中不正確的是(多選)()A電解過程中，銅電極上有H2產(chǎn)生B電解初期，主反應(yīng)方程式為：CuH2SO4CuSO4H2C電解一定時間后，石墨電極上有銅析出D整個電解過程中，H的濃度不斷增大【解析】陽極為非惰性電極，則電極參與反應(yīng)，Cu2e=Cu2，陰極首先生成H2；隨時間推移，Cu2濃度逐漸增大，H濃度降低，故一段時間后，會析出Cu?！敬鸢浮緽C5某同學(xué)想制作一種家用環(huán)保型消毒液發(fā)生

5、器，用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液，通電時，為使Cl2被完全吸收制得有較強殺菌能力的消毒液，設(shè)計了如圖所示的裝置。以下對電源電極名稱和消毒液的主要成分判斷正確的是()Aa為正極，b為負(fù)極；NaClO和NaClBa為負(fù)極，b為正極；NaClO和NaClCa為陽極，b為陰極；HClO和NaClDa為陰極，b為陽極；HClO和NaCl【解析】電解飽和食鹽水的方程式為2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2，NaOH在陰極區(qū)生成，Cl2在陽極區(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)將陽極置于下方，陰極置于上方，下方陽極生成的

6、氯氣通過溶液時即可很好地被陰極生成的NaOH吸收。反應(yīng)為Cl22NaOH=NaClNaClOH2O。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?！敬鸢浮緽6已知金屬M中混有金屬P，電解精煉M，P以單質(zhì)形式沉積于陽極下面的泥中，M、N組成原電池，M為正極，則M、N、P三種金屬活動性順序為()APMN BNPMCPNM DNMP【解析】根據(jù)電解精煉銅的原理即可進行類比分析。電解精煉M，P以單質(zhì)形式沉積于陽極下面的泥中，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，三種金屬活動性順序為：NMP。【答案】D7(xx年江蘇單

7、科)鎳鎘(NiCd)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、放電按下式進行：Cd2NiOOH2H2OCd(OH)22Ni(OH)2有關(guān)該電池的說法正確的是()A充電時陽極反應(yīng)：Ni(OH)2OHe=NiOOHH2OB充電過程是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過程C放電時負(fù)極附近溶液的堿性不變D放電時電解質(zhì)溶液中的OH向正極移動【解析】因為陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，即化合價由低價態(tài)轉(zhuǎn)化為高價態(tài)，所以A正確；充電過程是由電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程，所以B不正確；因放電時的原電池負(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

8、陰離子移向負(fù)極，故D不正確?！敬鸢浮緼8如圖兩個電解槽中，A、B、C、D均為石墨電極。如果電解過程中共有0.02 mol電子通過，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 gB甲燒杯中B極上電極反應(yīng)式4OH4e=2H2OO2C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4H4e=2H2【解析】首先根據(jù)與電源正負(fù)極的連接判斷出A、C為陽極，而B、D為陰極，甲電解池中，A極發(fā)生4OH4e=2H2OO2，B極發(fā)生Cu22e=Cu，而乙電解池中C極發(fā)生2Cl2e=Cl2，而D極發(fā)生2H2e=H2，從而破壞水的電離平衡產(chǎn)生大量OH，使酚酞變紅色?！敬鸢浮緾9用惰性電極

9、電解飽和食鹽水，當(dāng)電源供給0.2 mol電子時停止通電，若此溶液體積為2 L，則所得電解液中氫氧根離子濃度為()A1 molL1 B0.2 molL1C0.1 molL1 D0.01 molL1【解析】由2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2知，當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移2 mol e時生成2 mol NaOH，所以有n(NaOH)0.2 mol，即c(OH)0.1 molL1?！敬鸢浮緾10以鐵為陽極、銅為陰極，對足量的NaOH溶液進行電解。一段時間后得到2 mol Fe(OH)3沉淀，此時共消耗的水的物質(zhì)的量為()A2 mol B3 molC4 mol D5 mol【解析】電極反應(yīng)式為：陽極：Fe2e=

10、Fe2陰極：2H2e=H2沉淀反應(yīng)為Fe22OH=Fe(OH)24Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3整個過程的總反應(yīng)方程式可寫為：4Fe10H2OO24Fe(OH)34H2故得到2 mol Fe(OH)3沉淀，共消耗水5 mol?！敬鸢浮緿二、非選擇題11如圖為電解水的實驗裝置示意圖，用兩個碳棒電解水(滴入少量石蕊試液)時，閉合開關(guān)S后：(1)此時A管內(nèi)生成_氣，B管內(nèi)生成_氣。(2)試寫出電解水的化學(xué)方程式：_。(3)一段時間后，兩極周圍顏色變化是_。通電過程中，A極、B極各發(fā)生何種化學(xué)反應(yīng)？_、_?！窘馕觥扛鶕?jù)圖示，A連接到原電池的負(fù)極上，是陰極，B是陽極；根據(jù)電解原理，電解水時

11、，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，因此陽極產(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)2H2O2H2O2(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行電解，在通電一段時間后，鐵電極的質(zhì)量增加。(1)寫出甲杯中兩極發(fā)生的電極反應(yīng)式。陰極：_。陽極：_。(2)寫出甲杯中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式_。(3)CCFeAg 4個電極上析出或溶解物質(zhì)的物質(zhì)的量之比是_?！窘馕觥胯F電極的質(zhì)量增加，說明鐵電極是陰極。則銀電極是陽極，左碳電極是陰極，右碳電極是陽極。裝置甲是硫酸

12、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：2Cu24e=2Cu陽極：4OH4e=2H2OO2乙陽極：Age=Ag陰極：Age=Ag若將電子轉(zhuǎn)移數(shù)定為“4e”，4個電極上析出或溶解物質(zhì)的物質(zhì)的量之比顯而易見?！敬鸢浮?1)2Cu24e=2Cu4OH4e=2H2OO2(2)2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2(3)214413(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電解池，裝有電解液a；X、Y是兩塊電極板，通過導(dǎo)線與直流電源相連。請回答下列問題：(1)若X、Y都是惰性電極，a是飽和NaCl溶液，實驗開始時，同時在兩邊各滴入幾滴酚酞試液

13、，則：電解池中X極上的電極反應(yīng)式為_。在X極附近觀察到的現(xiàn)象是_。Y電極上的電極反應(yīng)式是_，檢驗該電極反應(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：X電極的材料是_，電極反應(yīng)式是_。Y電極的材料是_，電極反應(yīng)式是_。(說明：雜質(zhì)發(fā)生的電解反應(yīng)不必寫出)【解析】(1)用惰性電極電解飽和食鹽水時，陽極反應(yīng)：2Cl2e=Cl2；陰極反應(yīng)：2H2e=H2。與電源正極相連的為陽極，反之為陰極。所以X為陰極，Y為陽極。X極在反應(yīng)過程中消耗了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)駶櫟腒I淀粉試紙變?yōu)樗{(lán)色。(2)電解精煉Cu時，用含雜質(zhì)的

14、Cu為陽極，純Cu為陰極。反應(yīng)過程中陽極上的Cu以及比Cu活潑的金屬失去電子，成為離子，進入溶液，活潑性比Cu差的金屬形成陽極泥；在陰極只有Cu2能得電子成為單質(zhì)，其他較活潑的金屬對應(yīng)的離子不能得電子。根據(jù)裝置圖，X為陰極，Y為陽極。所以，X電極的材料是純銅，電極反應(yīng)式為Cu22e=Cu；Y電極的材料是粗銅，電極反應(yīng)式為Cu2e=Cu2?！敬鸢浮?1)2H2e=H2放出氣體，溶液變紅2Cl2e=Cl2把濕潤的碘化鉀淀粉試紙放在Y電極附近，試紙變藍(lán)色(2)純銅Cu22e=Cu粗銅Cu2e=Cu2142008年9月25日“神舟七號”載人航天飛船發(fā)射升空，9月27日我國航天員首次出艙進行太空行走，9

15、月28日飛船安全返回，“神舟七號”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)溶液進行實驗，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

16、是_。(3)電解過程中，必須使電解質(zhì)溶液的pH保持相對穩(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_?！窘馕觥?1)要生成氫氧化鋁，必須先生成鋁離子，所以鋁件應(yīng)放在陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，失電子變成陽離子。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極為陽極。(2)碳酸氫鈉溶液呈堿性，陽極發(fā)生反應(yīng)：Al3e=Al3，Al33HCO3=Al(OH)33CO2；陰極發(fā)生反應(yīng)：2H2e=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保持相對穩(wěn)定。【答案】(1)X(2)Al3HCO33e=Al(OH)33CO2或Al3e=Al3，Al33HCO3=Al(OH)33CO2(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強，都會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)溶液中過量的OH：HCO3OH=CO32H2O，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