高中化学 专题1 第二单元 第3课时 电解池的工作原理同步训练 苏教版选修4.DOC

第3课时电解池的工作原理目标要求1.理解电解原理，初步掌握一般电解反应产物的判断方法。2.掌握电解电极反应方程式的书写。3.了解电解反应的一般规律。一、电解1概念使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。2特点(1)电解是最强有力的氧化还原手段，是不可逆(填“可逆”或“不可逆”)的。(2)电解质溶液的导电过程，就是电解质溶液的电解过程。二、电解池1定义把电能转化成化学能的装置。2形成条件(1)直流电源；(2)两个电极：与电源正极相连的一极是阳极；与电源负极相连的一极是阴极；(3)电解质溶液或熔融电解质；(4)形成闭合回路。3装置及电极反应以电解cucl2溶液为例(1)装置(2)电极反应阴极cu22e=cu发生还原反应阳极2cl2e=cl2发生氧化反应总反应cucl2cucl24.电子流向和离子流向(1)电子流向电源负极电解池阴极电解池阳极电源正极(2)离子流向阳离子电解池阴极阴离子电解池阳极5电解熔融nacl时的电极反应式为阳极：2cl2e=cl2(氧化反应)；阴极：2na2e=2na(还原反应)。知识点一电解池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学生欲完成反应cuh2so4=cuso4h2而设计了下列四个实验，你认为可行的是()答案c知识点二电解原理3.上图是电解cucl2溶液的装置，两个电极是石墨电极，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，cl浓度不变 d电解过程中，d电极质量增加答案d解析电流的方向是从正极到负极，根据图中电流方向，可知a为电源的正极，b为电源的负极，所以a项错误；在电解池中c、d才称为阳、阴极，所以b项错误；在电解过程中，阳极：2cl2e=cl2，阴极：cu22e=cu，所以溶液中的cl浓度减小，c项错误；c与电源正极相接是阳极，d与电源的负极相接是阴极，所以c电极上析出氯气，d电极上析出金属铜，质量增加，所以d项正确。4.cu2o是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取cu2o的电解池示意图如图所示，电解总反应为2cuh2o通电cu2oh2。下列说法正确的是() a石墨电极上产生氢气b铜电极发生还原反应c铜电极接直流电源的负极d当有0.1 mol电子转移时，有0.1 mol cu2o生成答案a解析由电解总反应可知，cu参加了反应，所以cu作电解池的阳极，发生氧化反应，b选项错误；石墨作阴极，阴极上是溶液中的h放电，电极反应为 2h2e=h2，a选项正确；阴极与电源的正极相连，c选项错误；阳极反应为2cu2oh2e=cu2oh2o，当有0.1 mol电子转移时，有0.05 mol cu2o生成，d选项错误。5.如图为直流电源电解稀na2so4水溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是() a逸出气体的体积，a电极的小于b电极的b一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体ca电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色da电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色答案d解析na2so4=2naso，h2ohoh，so和oh移向b电极，na和h移向a电极，在b电极上：4oh4e=2h2oo2，在a电极上：2h2e=h2，所以产生的气体体积a电极的大于b电极的；两种气体均为无色无味的气体；由于a电极上h放电，所以a电极附近的c(oh)c(h)，滴加石蕊溶液，a电极附近呈蓝色，同理b电极附近呈红色。知识点三电解规律应用6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(方括号内的物质)，能使溶液恢复到原来的成分和浓度的是()aagno3agno3 bnaohh2ockclkcl dcuso4cu(oh)2答案b解析a项：4agno32h2o4ago24hno3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no的量增加)；b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。(加入盐酸时，同时也增加了水)d项：2cuso42h2o2h2so42cuo2脱离反应体系的是2cuo2，相当于2cuo，加入适量cuo可以复原。7用铂作电极电解某种溶液，通电一段时间后，溶液的ph变小，并且在阳极得到0.56 l气体，阴极得到1.12 l气体(两种气体均在相同条件下测定)。由此可知溶液可能是()a稀盐酸 bkno3溶液 ccuso4溶液 d稀硫酸答案d解析阳极与阴极产生的气体体积比为，相当于电解水，ph变小说明电解了含氧酸。练基础落实1如图中x、y分别是直流电源的两极，通电后发现，a极板质量增加，b极板处有无色无味气体放出，符合这一情况的是()a极板b极板x电极z溶液a锌石墨负极cuso4b石墨石墨负极naohc银铁正极agno3d铜石墨负极cucl2答案a2在水中加等物质的量的ag、pb2、na、so、no、cl，该溶液放在用惰性电极作电极的电解槽中，通电片刻，则氧化产物与还原产物质量比为()a35.5108 b16207 c81 d10835.5答案c解析溶液中的六种离子，有四种发生反应生成沉淀，agcl=agcl、pb2so=pbso4，最后溶液就成了nano3溶液；而电解nano3溶液，实质上就是电解水，电解方程式为2h2o2h2o2。氧化产物和还原产物的质量之比为m(o2)m(h2)(1 mol32 gmol1)(2 mol2 gmol1)81，即c项正确。3在100 ml h2so4和cuso4的混合液中，用石墨作电极电解，两极上均收集到2.24 l气体(标准状况下)，则原混合液中，cu2的物质的量浓度为()a1 moll1 b2 moll1 c3 moll1 d4 moll1答案a解析两极均收集到气体时，阴极是cu2放电后，h又放电生成氢气；阳极是oh放电生成氧气。n(h2)n(o2)2.24 l/22.4 lmol10.1 mol，由电子守恒得n(cu2)2n(h2)2n(o2)4，即：c(cu2)0.1 l20.1 mol20.1 mol4，解得：c(cu2)1 moll1，本题考查在阳离子阴极的放电顺序，cu2h。4用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1 mol cu(oh)2后恰好恢复到电解前的浓度和ph。则电解过程中转移的电子的物质的量为()a0.1 mol b0.2 mol c0.3 mol d0.4 mol答案d解析由电解cuso4溶液的反应的化学方程式2cuso42h2o2cuo22h2so4知，电解过程中只析出cu和放出o2，故电解后加入cuo就可以复原。但本题提示加入0.1 mol cu(oh)2可以复原，说明电解过程中不仅有cuso4被电解，还有h2o被电解。0.1 mol cu(oh)2相当于0.1 mol cuo和0.1 mol h2o，由电子守恒0.1 mol cuo0.1 mol cu0.2 mol e，0.1 mol h2o0.1 mol h20.2 mol e，共计0.4 mol e。练方法技巧5在25 时，将铜电极插入一定量的饱和硫酸钠溶液中进行电解，通电一段时间后，阴极逸出a mol气体，同时有b g na2so410h2o晶体析出。若温度不变，剩余溶液中溶质的质量分数是()a.100% b.100%c.100% d.100%答案c解析用铜作电极时，阳极上铜失去电子被氧化，电极反应为cu2e=cu2；阴极上生成h2，电极反应为2h2e=h2，阴极区产生的oh与阳极区产生的cu2结合生成cu(oh)2沉淀。总反应为cu2h2ocu(oh)2h2，即阴极每生成a mol h2，就有2a mol水被电解，发生电解的水与析出的na2so410h2o晶体可以组成该温度下的饱和溶液。该饱和溶液的质量为b g2a mol18 gmol1(b36a) g，溶质的质量为b g。故w(na2so4)100%100%。6铅蓄电池的工作原理为pbpbo22h2so4=2pbso42h2o。研读下图，下列判断不正确的是()ak闭合时，d电极反应式：pbso42h2o2e=pbo24hsob当电路中转移0.2 mol电子时，中消耗的h2so4为0.2 molck闭合时，中so向c电极迁移dk闭合一段时间后，可单独作为原电池，d电极为正极答案c解析当k闭合时，装置中的电极为pb和pbo2，应为原电池，b极(pb)作负极，a极(pbo2)作正极；中的电极均为pbso4，应为电解池，c极为阴极，d极为阳极。a项：k闭合时，d极发生氧化反应：pbso42h2o2e=pbo24hso，正确；b项：电路中转移0.2 mol电子时，中消耗0.2 mol h2so4和0.1 mol pb，正确；c项：中so向阳极(d极)迁移，错误；d项：k闭合一段时间后，c极表面生成pb，d极表面生成pbo2，装置可单独作为原电池，d电极为正极，正确。7在25 时，用石墨电极电解2.0 l 0.5 moll1 cuso4溶液。5 min后，在一个石墨电极上有6.4 g cu生成。试回答下列问题：(1)发生氧化反应的是_极，电极反应式为_。(2)若电解后溶液的体积不变，则电解后溶液的ph为_。(3)若将溶液恢复到与电解前一样，则需加入_ mol的_。(4)若用等质量的两块铜片代替石墨作电极，电解后两铜片的质量相差_g，电解液的ph_。(填“变小”、“变大”或“不变”)答案(1)阳4oh4e=2h2oo2(2)1(2)0.1cuo(4)12.8不变解析(1)n(cuso4)2.0 l0.5 moll11.0 mol，而在阴极析出的cu为0.1 mol，故cuso4未完全电解，阳极发生氧化反应，电极反应为4oh4e=2h2oo2。(2)总反应为2cuso42h2o2cuo22h2so42 22 1201 mol0.1 mol 0.1 mol0.05 mol0.1 mol所以电解后c(h)0.1 moll1，故phlg 0.11。(3)电解后生成的0.1 mol cu和0.05 mol o2脱离该体系，即相当于0.1 mol cuo，因此若将溶液复原，则应加入0.1 mol cuo。(4)此时成为电镀池，阳极：cu2e=cu2，阴极：cu22e=cu，因此若阴极上析出6.4 g铜，则阳极溶解6.4 g铜，电解后两铜片质量差为6.4 g6.4 g12.8 g，而电解液的ph不变。练综合拓展8在50 ml 0.2 moll1 cuso4溶液中插入两个电极，通电电解(不考虑水分蒸发)。则：(1)若两极均为铜片，试说明电解过程中cuso4溶液的浓度_(填“增大”、“减小”或“不变”)。(2)若阳极为纯锌，阴极为铜片，阳极反应式是_。(3)若阳极为纯锌，阴极为铜片，如不考虑h在阴极上放电，当电路中有0.04 mol