人教版选修4 第4章第3节 电解池（第1课时） 学案 (3).doc

第1课时电解原理1会描述电解池的工作原理，能正确书写电解池的电极反应式和总反应方程式。2熟悉电解规律和电解产物的判断方法。 细读教材记主干1cucl2溶液的电解如图所示：与电源正极相连的电极上，电极反应：2cl2e=cl2， 现象：有气泡产生，气体使湿润的ki淀粉试纸变成蓝色。与电源负极相连的电极上，电极反应：cu22e=cu，现象：覆盖了一层红色的铜。2电解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。3电解池将电能转化为化学能的装置。与电源负极相连的电极叫阴极，发生还原反应。与电源正极相连的电极叫阳极，发生氧化反应。通电时，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，经过阴、阳离子定向运动形成的内电路，再从电解池的阳极流出，并沿导线流回电源的正极。电解质溶液导电的过程就是电解质溶液的电解过程。新知探究1电解和电解池(1)电解：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)电解池：在外加电源的作用下，将电能转变成化学能的装置。(3)电解池的两极：阳极与电源正极相连，发生氧化反应；阴极与电源负极相连，发生还原反应。(4)构成电解池的条件：直流电源；两个电极；电解质溶液或熔融电解质；形成闭合回路。(5)离子的定向移动：阴离子移向阳极；阳离子移向阴极。(6)电子的流向：电源负极阴极阳极电源正极。2电解cucl2溶液(1)通电前，cucl2溶液中存在的离子是cucl2电离产生的cu2和cl，以及水电离产生的h、oh。(2)工作原理：总反应：cu22cl电解,cucl2。(3)cucl2溶液导电的过程，就是cucl2电解的过程，就是在阴阳两极发生氧化还原反应的过程。对点演练1如图所示是电解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，氯离子浓度不变解析电流从电源的正极流出，因此a为电源正极，b为负极，则c为阳极，d为阴极。电解cucl2溶液电极反应为：阳极(c电极)2cl2e=cl2，阴极(d电极)cu22e=cu，故c项正确。答案c新知探究1电解时电极产物的判断(1)阳极产物的判断：惰性电极时，根据阴离子的还原性强弱顺序加以判断，阴离子的还原性越强，放电越容易。阴离子的放电顺序：s2ibrcloh含氧酸根f。(2)阴极产物的判断：直接根据阳离子氧化性强弱顺序进行判断。阳离子的氧化性越强，放电越容易。阳离子放电顺序：aghg2fe3cu2h(浓度大时)sn2fe2zn2h(浓度小时)al3mg2na。2用惰性电极电解电解质溶液的一般规律 对点演练2用惰性电极电解下列溶液，下列说法正确的是()a电解稀h2so4，实质上是电解水，故溶液ph不变b电解稀naoh溶液，要消耗oh，故溶液ph减小c电解na2so4溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为12d电解cucl2溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为11解析电解稀h2so4，实质上是电解水，硫酸的物质的量不变，但溶液体积减少，浓度增大，故溶液ph减小，a项错误；电解稀naoh溶液，阳极消耗oh，阴极消耗h，实质也是电解水，naoh溶液浓度增大，故溶液的ph增大，b项错误；电解na2so4溶液时，在阳极发生反应：4oh4e=2h2oo2，在阴极发生反应：2h2e=h2，由于两电极通过电量相等，故放出h2与o2的物质的量之比为21，c项错误；电解cucl2溶液时，阴极反应为cu22e=cu，阳极反应为2cl2e=cl2，两电极通过电量相等，cu和cl2的物质的量之比为11，d项正确。答案d1下列说法正确的是()a电解池能把化学能转化为电能b电解池中与直流电源正极相连的电极是电解池的阳极c通电时，电子从电解池的阴极流出，并沿导线流回电源的负极d电解池中阴离子在阴极上发生氧化反应解析：选b电解池是把电能转化为化学能的装置，a项错误；电解池中，电子从电源的负极流出，转移到电解池的阴极上，c项错误；电解池中阴离子在阳极上发生氧化反应，d项错误。2用石墨做电极电解cucl2溶液，下列说法正确的是()a在阳极上析出金属铜b在阴极上析出金属铜c在阴极上产生有刺激性气味的气体d阳极上发生还原反应解析：选b根据电解原理，阳极发生氧化反应：2cl2e=cl2，阴极发生还原反应：cu22e=cu。因此阳极上产生有刺激性气味的气体氯气，在阴极上析出铜。故b项正确。3用石墨作电极，分别电解下列各物质的溶液：cucl2cuso4naclnano3盐酸h2so4koh其中只有水被电解的有()abc d解析：选c只有水被电解，即在阴极上h放电(溶液中阳离子是较活泼的金属离子)，在阳极上oh放电(溶液中含有含氧酸根离子或f)，符合这一要求的是。4pha的某电解质溶液中，插入两支惰性电极通直流电一段时间后，溶液的pha，则该电解质可能是()anaoh bh2so4cagno3 dna2so4解析：选a电解naoh溶液相当于电解水，naoh溶液浓度增大，使溶液的ph升高，a符合要求；电解h2so4溶液和电解na2so4溶液相似，都使溶液浓度增大，所以溶液的ph分别减小、不变，b、d均不符合要求；电解agno3溶液生成hno3，溶液的ph减小，c不符合要求。5用惰性电极电解下列电解质溶液，请你写出下列反应式(注意得失电子的顺序)。(1)cucl2溶液阴极：_；阳极：_；总方程式：_。(2)hcl溶液阴极：_；阳极：_；总方程式：_。(3)cuso4溶液阴极：_；阳极：_；总方程式：_。答案：(1)cu22e=cu2cl2e=cl2cucl2cucl2(2)2h2e=h22cl2e=cl22hclh2cl2(3)cu22e=cu4oh4e=o22h2o2cuso42h2o2cu2h2so4o2 课时达标训练（二十）一、选择题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电解任何物质阳极上失电子数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解析：选b在电解池中，与负极相连的是阴极，a项错误；电解氯化铜时阳极上有氯气生成，阴极上有铜析出，c项错误；电解nacl溶液时水参加了反应，而电解cucl2溶液水没有参加反应，d项错误。2关于如图所示、两个装置的叙述，正确的是()a装置名称：是原电池，是电解池b硫酸浓度变化：增大，减小c电极反应式：中阳极：4oh4e=2h2oo2中正极：zn2e=zn2d离子移动方向：中h向阴极方向移动，中h向负极方向移动解析：选b中有外加电源为电解池，为原电池，a错误；中电解水，硫酸浓度增大，中负极材料消耗硫酸，硫酸浓度减小，b正确；中正极反应为2h2e=h2，c错误；中h向正极移动，d错误。3.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电极附近呈红色解析：选da为阴极：4h4e=2h2，b为阳极：4oh4e=o22h2o。对照分析a、b错误；a极周围由于h放电呈碱性，石蕊溶液显蓝色，b极周围由于oh放电呈酸性，石蕊溶液显红色，故c错误，d正确。4电解下列物质的水溶液时，在阳极无气体放出的是()aagno3 bcucl2cnaoh dna2s解析：选da、b、c项阳极分别放出o2、cl2、o2，d项阳极生成s单质，故选d。5双选下列有关用惰性电极电解agno3溶液一段时间后的说法，正确的是()a电解过程中阴极的质量不断增加b电解过程中溶液的ph不断升高c此时向溶液中加入适量的ag2o固体可使溶液恢复电解前的状况d电解后两极产生的气体体积比为21解析：选a、c用惰性电极电解agno3溶液，总的电解反应式为：4agno32h2o电解,4ago24hno3，阴极上析出ag，阳极上放出o2，故a正确，d错误；由于生成hno3，溶液的ph降低，b错误；要使溶液恢复电解前的状况要加入的物质应是4ago2，即ag2o，c正确。6用惰性电极电解饱和na2co3溶液，若保持温度不变，则一段时间后()a溶液的ph变大bc(na)与c(co)的比值变大c溶液浓度变大，有晶体析出d溶液浓度不变，有晶体析出解析：选d用惰性电极电解饱和na2co3溶液，实际是电解水，故na2co3会结晶析出，若保持温度不变，则仍为原温度下的饱和溶液，故溶液浓度不变，ph不变，c(na)c(co)不变。7将一直流电源的正、负极(电极材料为pt)，用玻璃片分别压在一张用食盐水、碘化钾、淀粉溶液和石蕊试液浸透的滤纸上，经过一段时间后，两极附近滤纸的颜色分别是()选项abcd阳极蓝白红蓝阴极白蓝蓝蓝解析：选d阳极上i放电生成i2，使淀粉变蓝，阴极上h放电后，使溶液中的c(h)c(oh)，呈碱性，使石蕊显蓝色，故d项正确。8用惰性电极电解稀h2so4、cu(no3)2、nacl的混合液，最初一段时间阴极和阳极上分别析出的物质分别是()ah2和cl2 bcu和cl2ch2和o2 dcu和o2解析：选b由题意知，溶液中存在h、cu2、na、so、no、cl、oh，根据离子的放电顺序：阳离子：cu2hna，阴离子：clohso、no，则电极反应式阴极：cu22e=cu，阳极：2cl2e=cl2。9如图所示，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()选项a电极b电极x电极溶液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解析：选a由a极板质量增加，知溶液中阳离子在a极板析出，则a为阴极，x为负极；因b中a极板不析出金属，c中x为正极可否定，又由b极板有无色无味气体放出，知d项不正确。10用pt电极电解含有0.1 mol cu2和0.1 mol x3的溶液，阴极析出固体物质的质量m(g)与电路中通过电子的物质的量n(mol)的关系如图所示。则离子的氧化能力由大到小的排列正确的是()acu2x3h bhx3cu2cx3hcu2 dcu2hx3解析：选d本题的解题信息在图像中，开始通电就有固体析出，且通过0.2 mol电子后，就再没有固体析出了，说明是cu2放电的结果，x3不放电。二、非选择题11用石墨棒作电极，在na、cu2、cl、so等离子中选出适当离子组成电解质，电解其溶液，写出符合条件的一种电解质的化学式：(1)当阴极放出h2，阳极放出o2时，电解质是_。(2)当阴极析出金属，阳极放出o2时，电解质是_。(3)当阴极放出h2，阳极放出cl2时，电解质是_。(4)通过电子的物质的量与阴极析出的金属的物质的量、阳极放出的气体的物质的量之比为421时，电解质的化学式是_。解析：惰性电极电解电解质溶液的类型有电解水型、电解电解质型、放氢气生碱型和放氧气生酸型。再根据阴阳离子在电极的放电顺序判断。(1)阴极有h2生成，阳极有o2生成，实质为电解水，故电解质是活泼金属的含氧酸盐，即na2so4。(2)实质为放氧气生酸型，即电解质为不活泼金属的含氧酸盐，即cuso4。(3)实质为放氢气生碱型(或电解盐酸，此处无h不合理)，即电解质为活泼金属的无氧酸盐，即nacl。(4)由阳极生成气体和转移电子的量为14，知阳极产生气体为o2，生成1 mol o2 转移4 mol e，金属与电子的物质的量之比为12，故金属为2价，即cu2，即为cuso4。答案：(1)na2so4(2)cuso4(3)nacl(4)cuso412如图所示，x是直流电源。y槽中c、d为石墨棒，z槽中e、f是质量相同的铜棒。接通电路后，发现d附近显红色。(1)电源上b为_极(用“正”、“负”、“阴”或“阳”填空)。z槽中e为_极(同上)。连接y、z槽线路中，电子流动的方向是d_e(用“”或“”填空)。(2)写出c极上反应的电极反应式：_。写出y槽中总反应的化学方程式：_。写出z槽中e极上反应的电极反应式：_。解析：d极附近显红色，说明d为阴极，电极反应式为2h2e=h2，c为阳极，电极反应式为2cl2e=cl2，y槽电解nacl溶液的总反应方程式为2nacl2h2o电解,2naohcl2h2；直流电源中a为正极，b为负极，z槽中f为阴极，e为阳极，电极反应式为cu2e=cu2，电子流动方向由ed。答案：(1)负阳(2)2cl2e=cl22nacl2h2o2naohh2cl2cu2e=cu213如图为持续电解含有一定量cacl2水溶液(含酚酞)的装置(以铂为电极)，a为电流表。电解一段时间t1后，将co2连续通入电解液中。(1)电解时，f极发生_反应，电极反应为_，e极发生_反应，电极反应为_，电解总反应为_。(2)电解池中产生的现象：_。_。_。解析：溶液中含有：ca2、h、cl、oh，通电时，ca2、h移向阴极，h放电能力比ca2强，在e极上发生反应：2h2e=h2，h2o电离出的h放电，oh富集在阴极(e极)，则使阴极区溶液变红；cl、oh移向阳极，cl在阳极放电，2cl=cl22e，总反应方程式：2cl2h2o电解,cl2h22oh；电解一段时间t1后，溶液中oh浓度增大，相当于ca(oh)2、cacl2的混合溶液，通入co2发生反应：ca22ohco2=caco3h2o，继续通入co2发生反应：caco3co2h2o=ca(hco3)2。答案：(1)氧化2cl2e=cl2还原2h2e=h22cl2h2o电解,2ohh2cl2(2)通电后e极处溶液呈红色通电时，e极、f极均有气体生成通入co2时，溶液中先出现白色沉淀，继续通入co2沉淀又消失能力提升14如图所示，e为沾有na2so4溶液的滤纸，并加入几滴酚酞。a、b分别为pt片，压在滤纸两端，r、s为电池的电极。m、n是用多微孔的ni作电极材料，它在碱溶液中可以视为惰性电极。g为电流计，k为开关。c、d和电解池中都充满浓koh溶液。若在滤纸中央点上一滴紫色的kmno4溶液，k打开，接通电源一段时间后，c、d中有气体产生。(1)外电源的正、负极分别是r为_，s为_。(2)a附近溶液的现象是_，b附近发生的电极反应式为_。(3)滤纸上的紫色点向哪方移动：_(填“a”或“b”)。(4)当c、d里的气体产生到一定量时，切断外电源并接通开关k，经过一段时间，c、d中气体逐渐减少，c中的电极为_(填“正”或“负”)极，有关的电极反应式为_。解析：(1)c、d产生气体的体积是不相同的，由此可以判断c端的气体是氢气，d端产生的气体是氧气，所以确定r为负极，s端是正极。(2)因为d端放出氧气，n端为阳极，a端为阴极，吸引阳离子，阳离子放电2h2e=h2，因为电解破坏了水的电离平衡，所以，此处oh浓度增大，溶液显红色。而在b端oh放电，其反应为：4oh4e=2h2oo2。(3)因为b端是阳极，所以mno向b端移动，而显示紫色。(4)当c、d里的气体产生到一定量时，切断外电源并接通开关k，此时装置变为燃料电池。经过一段时间，c、d中气体逐渐减少，h2和o2反应生成水，在碱性条件下，c中h2发生氧化反应，电极方程式为：2h24oh4e=4h2o。答案：(1)负极正极(2)a附近的溶