《电能转化为化学能—电解第一课时》习题5

电能转化为化学能电能转化为化学能 电解电解 习题习题 目标要求目标要求 1 了解电解池的工作原理 2 能写出电解池的电极反应式 基础落实基础落实 一 电解概念及电解池的组成 1 电解 让直流电通过电解质溶液或熔融的电解质 在两电极上分别发生氧化反应和还原反应 的过程叫电解 在日常生活中 人们常常需要通过电解使许多不能自发进行的反应顺利进 行 电解过程中电能转化为化学能 人们把将电能转化为化学能的装置称为电解池 2 构成电解池的条件 1 两个相同或不同的电极 2 外接直流电源 3 电解质溶液或熔融的电解质 以上三部分形成闭合回路 二 电解的原理 1 原理 1 电子从外接电源的负极流出 经导线到达电解池的阴极 电解质溶液中的阳离子移向 阴极 氧化性强的离子在阴极获得电子而被还原 发生还原反应 与此同时 电解质溶液 中的阴离子移向阳极 其中还原性强的离子在阳极上失去电子 也可能是阳极很活泼而本身 失去电子 而被氧化 发生氧化反应 这样电子又从电解池的阳极流出 沿导线流回外接直 流电源的正极 2 电解池工作示意图 以电解 CuCl2 溶液为例 2 电极的判断及电极反应 1 阳极 与电源正极相连 溶液中阴离子移向此极 失去电子 发生氧化反应 2 阴极 与电源负极相连 溶液中阳离子移向此极 得到电子 发生还原反应 三 离子的放电顺序及电解的规律 1 放电 阳离子得到电子而阴离子失去电子的过程叫放电 2 离子的放电顺序 1 阳极产物的判断 首先看电极 如果是活泼电极 金属活动性顺序表中在 Ag 之前 则电极本身失电子被 氧化 阴离子不放电 如果是惰性电极 Au Pt 石墨 则要看溶液中阴离子失电子能力 强弱 谁强谁放电 阴离子放电顺序为 S2 I Br Cl OH 高价态含氧酸根 F 2 阴极产物的判断 不用考虑电极本身 直接根据阳离子放电顺序进行判断 阳离子的放电顺序与金属活 动性顺序相反 顺序为 Ag Hg2 Fe3 Cu2 H Pb2 Sn2 Ni2 Fe2 Zn2 Mn2 较活 泼金属阳离子 注意 Fe3 的顺序 3 电解的规律 类型 电极反应 特点 实例 电解 对象 电解质 浓度 pH 值 电解质 溶液复 原应加 物质 NaOH 水增大增大水 H2SO4 水增大减小水 电解 阴极 4H 4e 2H2 阳极 4OH 2 H2O O2 4e Na2SO4 水增大不变水 HCl 电解质减小增大氯化氢 电解 电解 质型 电解质电离 出的阴 阳 离子分别在CuCl2 电解质减小增大氯化铜 两极放电 放 H2 生碱 型 阴极 H2O 放 H2 生碱 阳极 电解 质阴离子放 电 NaCl 电解质 和水 生成新 电解质 增大氯化氢 放 O2 生酸 型 阴极 电解 质阳离子放 电 阳极 H2O 放 O2 生酸 CuSO4 电解质 和水 生成新 电解质 减小氧化铜 对点训练对点训练 知识点一 电解原理 1 如图是电解 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 A a 为负极 b 为正极 B a 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 答案 C 解析 电流从电源的正极流出 故 a 为电源的正极 b 为负极 与电源正极相连的 c 为阳 极 与电源负极相连的 d 为阴极 在电解过程中 因为 Cu2 是阳离子 移向阴极 d 在阴 极放电析出 Cu 所以 d 电极质量增加 Cl 是阴离子 移向阳极 c 在阳极放电析出 Cl2 导致溶液中氯离子浓度降低 2 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 符合这一情况的是附表中的 a 极板b 极板X 电极Z 溶液 A 锌石墨负极 CuSO4 B 石墨石墨负极 NaOH C 银铁正极 AgNO3 D 铜石墨负极 CuCl2 答案 A 解析 由题意知 通电后 a 极板质量增加 说明有金属析出 由此可知 a 极为电解池的 阴极 则 X 为电源负极 B C 均不符合 又 b 极放出的是无色无味的气体 可淘汰 D 知识点二 电解规律 3 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 A AgNO3 AgNO3 B NaOH H2O C KCl KCl D CuSO4 Cu OH 2 答案 B 解析 A 项 4AgNO3 2H2O4Ag O2 4HNO3 脱离反应体系的物质是 通电 4Ag O2 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 3 加 B 项 2H2O2H2 O2 脱离反应体系的是 2H2 O2 相当于 通电 2H2O 加入适量水可以复原 C 项 2KCl 2H2O2KOH H2 Cl2 脱 通电 离反应体系的是 H2 Cl2 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 2CuSO4 2H2O2H2SO4 2Cu O2 脱离反应体系的 通电 是 2Cu O2 相当于 2CuO 加入适量 CuO 可以复原 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 A 0 1 mol B 0 2 mol C 0 3 mol D 0 4 mol 答案 D 解析 由电解 CuSO4 溶液的反应的化学方程式 2CuSO4 2H2O2Cu O2 2H2SO4 知 电解过程中只析出 Cu 和放出 O2 通电 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 CuO 0 1 mol Cu 0 2 mol e 0 1 mol H2O 0 1 mol H2 0 2 mol e 共计 0 4 mol e 课时作业课时作业 练基础落实练基础落实 1 用铂电极 惰性 电解下列溶液时 阴极和阳极上的主要产物分别是 H2 和 O2 的是 A 稀 NaOH 溶液 B HCl 溶液 C CuSO4 溶液 D 酸性 AgNO3 溶液 答案 A 2 在水中加等物质的量的 Ag Pb2 Na SO NO Cl 该溶液放在用惰性 2 4 3 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 A 35 5 108 B 16 207 C 8 1 D 108 35 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 Ag Cl AgCl Pb2 SO 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 2 4 解方程式为 2H2O2H2 O2 氧化产物和还原产物的质量之比为 m O2 通电 m H2 1 mol 32 g mol 1 2 mol 2 g mol 1 8 1 即 C 项正确 3 能用电解原理说明的问题是 电解是把电能转变成化学能 电解是化学能转变成电能 电解质溶液导电是化 学变化 金属导电是物理变化 不能自发进行的氧化还原反应 通过电解的原理可以实 现 任何溶液被电解时 必须导致氧化还原反应的发生 A B C D 答案 D 解析 从能量角度看 电解是把电能转变成化学能的过程 故 对 错 电解质溶液的 导电过程 必将伴随着两个电极上氧化还原反应的发生 同时生成新的物质 故 对 某些不能自发进行的氧化还原反应 通过电解的原理供给电能也可能实现 故 对 所以 D 选项符合题意 4 用惰性电极分别电解下列各物质的水溶液 一段时间后 向剩余电解质溶液中加入适量 相应的溶质能使溶液恢复到电解前浓度的是 A AgNO3 B Na2SO4 C CuCl2 D KCl 答案 C 解析 直接加入溶质就能使溶液恢复到电解前的浓度应属于电解溶质型 即选 C AgNO3 发 生的电解反应是 4AgNO3 2H2O4Ag O2 4HNO3 可加 Ag2O 或 通电 Ag2CO3 电解 Na2SO4 的水溶液实际电解的是水 电解 KCl 水溶液实际电解的是溶质和溶剂 类似电解 NaCl 溶液 通 HCl 气体能恢复原状 5 电解 84 75 mL 16 的 NaOH 溶液 1 18 g cm 3 用石墨作电极经过一段时间后 溶液浓度为 19 5 这是因为 A 溶质增加了 3 5 g B 放出了 22 4 L H2 和 11 2 L O2 C NaOH 比水消耗少 D 消耗 18 g 水 答案 D 解析 计算型选择题 一般有一定的技巧性 不要先盲目计算 应先分析题干排除干扰 读题可知此 NaOH 溶液的电解实质是水被电解 则 A C 错误 由于没指明条件无法计算气 体的体积 B 也错误 通过排除法 省去了计算的麻烦 练方法技巧练方法技巧 6 按图甲装置进行实验 若图乙中横坐标 x 表示通过电极的电子的物质的量 下列叙述正 确的是 A F 表示反应生成 Cu 的物质的量 B E 表示反应实际消耗 H2O 的物质的量 C E 表示反应生成 O2 的物质的量 D F 表示反应生成 H2SO4 的物质的量 答案 B 解析 电解实质为 2CuSO4 2H2O2Cu O2 2H2SO4 则每通过 4 mol 4 mol e e 生成 Cu 2 mol O2 1 mol 耗 H2O 2 mol 生成 H2SO4 2 mol 7 在 50 mL 0 2 mol L 1 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 e 通 过时 阴极增重 g 阴极上的电极反应式是 答案 1 不变 2 Zn Zn2 2e 3 1 28 Cu2 2e Cu 解析 1 两极均为铜片 电解液为 CuSO4 溶液 这是一个电镀装置 电解过程中电解质溶 液的浓度不变 2 阳极为纯锌 为活泼金属 通电电解时 锌发生氧化反应 Zn Zn2 2e 3 若阳极为纯锌 阴极为铜片 不考虑 H 在阴极上放电 则阴极反应为 Cu2 得 电子的还原反应 Cu2 2e Cu 当电路中有 0 04 mol 电子通过时 有 0 04 mol 2 64 g mol 1 1 28 g 铜析出 练综合拓展练综合拓展 8 写出用惰性电极电解下列电解质溶液的电极反应式及电解反应的化学方程式 1 Ba OH 2 2 Na2CO3 3 KCl 4 AgNO3 答案 1 阳极 4OH 2H2O O2 4e 阴极 4H2O 4e 2H2 4OH 总反应式 2H2O 通电 2H2 O2 2 阳极 4OH 2H2O O2 4e 阴极 4H2O 4e 2H2 4OH 总反应式 2H2O 通电 2H2 O2 3 阳极 2Cl Cl2 2e 阴极 2H 2e H2 总反应式 2KCl 2H2O 通电 2KOH H2 Cl2 4 阳极 4OH 2H2O O2 4e 阴极 4Ag 4e 4Ag 总反应式 4AgNO3 2H2O 通电 4Ag O2 4HNO3 9 下图中电极 a b 分别为 Ag 电极和 Pt 电极 电极 c d 都是石墨电极 通电一段时间后 在 c d 两极上共收集到 336 mL 标准状况 气体 回答 1 直流电源中 M 为 极 2 Pt 电极上生成的物质是 其质量为 g 3 电源输出的电子 其物质的量与电极 b c d 分别生成的物质的物质的量之比为 2 4 AgNO3 溶液的浓度 填 增大 减小 或 不变 下同 AgNO3 溶液 的 pH 硫酸的浓度 硫酸的 pH 5 若硫酸的质量分数由 5 00 变为 5 02 则原有 5 00 的硫酸 g 答案 1 正 2 Ag 2 16 3 2 1 4 不变 不变 增大 减小 5 45 18 1 2 解析 电解 5 00 的稀硫酸溶液 实际上是电解其中的水 因此在该电解池中发生反应 2H2O2H2 O2 V H2 V O2 2 1 据此可确定 d 极为阴极 则电 通电 源的 N 极为负极 M 极为正极 在 336 mL 气体中 V H2 336 mL 224 mL 为 0 01 2 3 mol V O2 336 mL 112 mL 为 0 005 mol 说明电路上有 0 02 mol 电子转移 因 1 3 此在 b 极 Pt 阴极 产生 Ag 0 02 mol 108 g mol 1 2 16 g 即 0 02 mol 的 Ag 则 n e n Ag n O2 n H2 0 02 0 02 0 005 0