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文档简介
1、.第3课时电能转化为化学能知识条目必考要求加试要求1.电解池的概念b2.电解CuCl2溶液的原理及电极反响式b3.电解池的构成条件b4.原电池、电解池的判断c才能要求1.知道电解的原理和电解池的形成条件,会分析电解的应用。2.能纯熟书写电解池的电极反响式和电解反响方程式。一、电解池的构成条件及工作原理1以下图为电解氯化铜溶液的实验装置。1通电数分钟后,阴极观察到的现象是有红色物质析出;阳极观察到的现象是有黄绿色刺激性气味气体产生。2实验原理分析与讨论通电前,氯化铜溶液中存在的离子是Cu2、Cl、H、OH。通电后,移向阴极的离子是Cu2、H,移向阳极的离子是Cl、OH。阴极电极反响式是Cu22e
2、=Cu,阳极电极反响式是2Cl2e=Cl2。3反响的化学方程式是CuCl2CuCl2。2根据上述实验,讨论答复以下问题:1上述实验装置中的能量变化是电能转化为化学能,化学上把具备这种特点的装置称为电解池。2电解池的构成条件是直流电源,两个固体电极,电解质溶液或熔融电解质,构成闭合回路。3电极名称与电极反响阴极是与电源负极相连的电极,发生复原反响。阳极是与电源正极相连的电极,发生氧化反响。3从装置上比较原电池与电解池的区别是什么?答案原电池中没有外加电源,电解池中有外加电源。电解池的工作原理及电解的概念1电解池的工作原理2电解是在直流电的作用下,在两个电极上分别发生氧化反响和复原反响的过程。1以
3、下关于电解池的说法正确的选项是A电源的负极就是阴极B与直流电源正极相连的是电解池的阴极C与直流电源负极相连的电极上发生复原反响D阳极上发生复原反响答案C解析解答此题需理解电解池阴、阳极的判断及电解的特点。电解池的阴、阳极是根据直流电源的正、负极确定的。与电源负极相连的电极为电解池的阴极,该电极上发生复原反响;与电源正极相连的电极为电解池的阳极,该电极上发生氧化反响。思维启迪电解池电极名称的判断方法2如图是电解CuCl2溶液的装置,其中c、d为石墨电极。那么以下判断中正确的选项是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,氯离子浓度不变答案C解析由于电流从电
4、源正极流出,故a为电源的正极,b为电源的负极,A项错误;电源称正、负极,B项错误;Cu2向阴极挪动,d电极反响为Cu22e=Cu,在阴极上析出Cu,所以d电极质量增加,C项正确;Cl向阳极挪动,c电极反响为2Cl2e=Cl2,导致溶液中cCl降低,D项错误。二、电解原理的应用1以下图为冶炼金属钠电解槽示意图。1熔融氯化钠中存在的微粒:Na、Cl。2通电后离子的运动:阳离子Na填离子符号移向阴极;阴离子Cl填离子符号移向阳极。3电极反响式:阴极:2Na2e=2Na,阳极:2Cl2e=Cl2。4结论:熔融的氯化钠在直流电作用下发生了氧化复原反响,分解生成了Na和Cl2。2以下图为铜的电解精炼示意图
5、。答复以下问题:1写出阴极和阳极上的电极反响式。答案阴极反响式是Cu22e=Cu;阳极反响式是Cu2e=Cu2、Fe2e=Fe2、Zn2e=Zn2。2铜的精炼过程中,粗铜中的杂质锌、铁、金、银等是怎样被除去的?答案粗铜中的锌、铁等比铜活泼的金属发生氧化反响溶解变成金属阳离子进入溶液;银、金等不如铜活泼的金属,在电解过程中不发生反响,沉积在电解池的底部形成阳极泥;而阴极只有Cu2放电,Zn2、Fe2等留在电解质溶液中。3从阳极沉积下来的阳极泥中含有哪些金属?答案不如铜活泼的金属金、银等。4在电解过程中电解质CuSO4溶液浓度发生怎样的变化?答案电解过程中电解质CuSO4溶液的浓度减少,需及时补充
6、。电解产物的判断“先看阳极材料,再看离子放电顺序1. 阳极产物的判断1活性金属电极金属活动性顺序表中在Ag之前,电极金属失电子,生成对应的金属阳离子,阴离子不放电。2惰性电极Au、Pt、石墨,溶液中的阴离子失电子,生成对应的非金属单质或高价化合物。阴离子放电顺序:2.阴极产物的判断不管阴极的电极材料如何,都只起传导电子的作用,所以在阴极上,一定是阳离子得电子。阳离子得电子顺序可根据金属活动性顺序确定。阳离子放电顺序:3以下关于电解精炼铜的表达中不正确的选项是A粗铜板:阳极B电解时,阳极发生氧化反响,而阴极发生的反响为Cu22e=CuC粗铜中所含Ni、Fe、Zn、Ag等杂质,电解后以单质形式沉积
7、槽底,形成阳极泥D电解铜的纯度可达99.95%99.98%答案C解析电解精炼铜时,比金属铜活泼的金属锌、铁、镍会先于金属铜失电子,比金属铜活泼性差的Pt、Ag等固体会沉积下来形成阳极泥。思维启迪电解池问题解答思路判断阴、阳电极观察电极材料分析放电顺序确定电极产物解答。4以下有关电化学的图示,完全正确的选项是答案D解析原电池中活泼金属作负极,A错;电解精炼铜粗铜作阳极,B错;电镀中镀层金属作阳极,待镀金属作阴极,C错;D对。1如下图装置中,属于电解池的是答案C解析假设要形成电解池必须具备以下条件:有一个外加直流电源;有两个电极与电源相连;形成闭合电路。2如下图,用石墨作电极电解氯化铜溶液,以下说
8、法正确的选项是AM极是电解池的阴极B溶液中的阴离子向N极挪动CM极上放出的气体能使潮湿的淀粉碘化钾试纸变蓝D在M、N两极之间通过0.4 mol e时,N极上会增重6.4 g答案C解析电极反响式为M阳极2Cl2e=Cl2,N阴极Cu22e=Cu;D项,通过0.4 mol电子,N极上增重 mol64 gmol112.8 g。3.用下图所示装置除去含CN、Cl废水中的CN时,控制溶液pH为910,阳极产生的ClO将CN氧化为两种无污染的气体。以下说法不正确的选项是A用石墨作阳极,铁作阴极B阳极的电极反响式:Cl2OH2e=ClOH2OC阴极的电极反响式:2H2O2e=H22OHD除去CN的反响:2C
9、N5ClO2H=N22CO25ClH2O答案D解析Cl在阳极发生氧化反响生成ClO,水电离出的H在阴极发生复原反响生成H2,又由于电解质溶液呈碱性,故A、B、C项正确;D项,溶液呈碱性,离子方程式中不能出现H,正确的离子方程式为2CN5ClOH2O=N22CO25Cl2OH,错误。4有关以下图的说法正确的选项是A构成原电池时溶液中的SO移向Cu电极B构成原电池时Cu极反响式: Cu2e=Cu2C要使Fe极不被腐蚀,Cu片换Zn片或a接直流电源负极Da和b分别接直流电源正、负极,Fe片上有气体产生答案C解析根据金属活动性顺序表可知,Fe比Cu活泼,那么构成原电池时,外电路中Fe是流出电子的负极,
10、Cu是流入电子的正极,内电路中带负电的SO移向负极,带正电的Cu2移向正极,故A项不正确;构成原电池时,Cu2移向正极,并且在正极上得到电子发生复原反响,析出单质铜覆盖在正极外表,即Cu22e=Cu,故B项不正确;保护Fe极的方法就是使其作正极或阴极,可以与比Fe活泼的金属构成原电池,或者与直流电源的负极相连,故C项正确;D项中构成电解池时,Fe极为阳极,Cu极为阴极,Fe片上的反响为Fe2e=Fe2,Cu2移向阴极,并且在阴极上得到电子发生复原反响,析出单质铜覆盖在阴极外表,即Cu22e=Cu,故D项不正确。5如下图,A、B两个装置的烧杯中分别盛有足量的CuCl2溶液。1A、B两个装置中属于
11、原电池的是_,属于电解池的是_。2A池中Zn是_极,发生_填“氧化或“复原, 下同反响,电极反响式为_。Cu是_极,发生_反响,电极反响式为_。A池中总的化学方程式为_。3B池中C是_极,发生_反响,电极反响式为_。Pt是_极,发生_反响,电极反响式为_。B池中总的化学方程式为_。答案1AB2负氧化Zn2e=Zn2正复原Cu22e=CuZnCuCl2=ZnCl2Cu3阴复原Cu22e=Cu阳氧化2Cl2e=Cl2CuCl2CuCl2解析由装置图和题给条件知,A为原电池,B为电解池。对于原电池,活泼电极作负极,负极发生氧化反响,不活泼电极作正极,正极上发生复原反响。对于电解池,与电源负极相连为阴
12、极,阴极上发生复原反响, 与电源正极相连为阳极,阳极上发生氧化反响。 根底过关题组一电解池的工作原理1以下关于电解池形成的闭合回路的表达中,不正确的选项是A电解池中的闭合回路是由电子的定向运动形成的B金属导线中,电子从电源的负极流向电解池的阴极,从电解池的阳极流向电源的正极C在电解质溶液中,阴离子向阳极挪动,阳离子向阴极挪动D一样时间内,阳离子在阴极上得到的电子与阴离子在阳极上失去的电子数相等答案A解析电解池中电解质溶液依靠阴、阳离子的定向挪动而导电。2以下能用电解原理说明的是电解是把电能转化成化学能电解是把化学能转化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展的氧化复原反响
13、,通过电解的原理可以实现任何溶液被电解时,必然导致氧化复原反响的发生A BC D答案D3用惰性电极Pt电解以下物质的溶液,阴极上有金属析出的是ANa2SO4 BNaCl CAgNO3 DKOH答案C4如图电解池中装有硫酸铜溶液,选用不同材料的电极进展电解。以下说法正确的选项是选项电极材料通电后的变化阴极阳极A石墨石墨阴极质量增加,溶液的酸性减弱B铜铜阳极质量减小,阴极质量增加C铁铁两极的质量不发生变化D铂铁阴极质量不变答案B解析A项,阳极反响式为4OH4e=O22H2O,溶液中有H2SO4生成,溶液酸性增强,阴极反响式为Cu22e=Cu,阴极质量增加;B项,阳极反响式为Cu2e=Cu2,阴极反
14、响式为Cu22e=Cu,因此阳极质量减小,阴极质量增加;C项,阳极反响式为Fe2e=Fe2,阴极反响式为Cu22e=Cu,因此阳极质量减小,阴极质量增加;D项,阳极反响式为Fe2e=Fe2,阴极反响式为Cu22e=Cu,因此阳极质量减小,阴极质量增加。题组二电解原理的应用5利用如下图装置模拟电解原理在工业消费上的应用。以下说法正确的选项是A氯碱工业中,X电极上反响式是4OH4e=2H2OO2B电解精炼铜时,Z溶液中的Cu2浓度不变C在铁片上镀铜时,Y是纯铜D制取金属镁时,Z是熔融的氯化镁答案D解析氯碱工业中,阳极上Cl放电生成Cl2,故A错误;电解精炼铜时,阳极上粗铜溶解,阴极上Cu2放电析出
15、Cu,因为粗铜中含有锌、铁、镍等杂质,所以Z溶液中Cu2浓度变小,故B错误;在铁片上镀铜时,阴极即Y极应该是铁片,阳极是纯铜,故C错误。6假设某电能与化学能的转化装置电解池或原电池中发生的总反响的离子方程式是Cu2H=Cu2H2。那么以下关于该装置的有关说法正确的选项是A该装置可能是原电池,也可能是电解池B该装置只能是原电池,且电解质溶液为硝酸C该装置只能是电解池,且金属铜为该电解池的阳极D该装置只能是原电池,电解质溶液不可能是盐酸答案C解析该反响不能自发进展,只有在外加电源的条件下发生,故该装置为电解池,且铜作阳极。7以CuSO4溶液为电解质溶液进展粗铜含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质的
16、电解精炼,以下说法正确的选项是A电能全部转化为化学能B粗铜接电源正极,发生复原反响C溶液中Cu2向阳极挪动D利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属答案D解析电解精炼铜过程中电能转变为化学能的同时,部分电能转化为热能,A错;电解精炼铜时,粗铜作阳极,与电源正极相连,发生氧化反响,B错误;电解过程中Cu2向阴极挪动,C错;粗铜中Ag、Pt、Au放电才能比铜弱,形成阳极泥,可以回收,D对。8以下各组溶液电解一段时间后,再参加相关物质,溶液能恢复原状况的是选项电解质溶液阳极阴极参加的物质ANaCl溶液碳铁盐酸BNaOH溶液碳碳水C硫酸铜溶液碳碳硫酸铜D硫酸铁碳H2O答案B解析电解过程中,损耗什么物质,
17、补充什么物质。但往往是两极损耗物质的化合物。A项,在阳极产生Cl2,在阴极产生H2,应补充H、Cl元素,但参加H2、Cl2显然不行,应加HCl,本例中加盐酸那么多引入了水;B项,只电解了水,补充水是正确的;C项,阳极放出O2,阴极析出Cu,应补充CuO;D项,因阳极材料是铁,所以电极反响式是阳极:Fe2e=Fe2,阴极:2H2e=H2。按理应补H去Fe,其实这种变化加一种物质无法恢复。9用Pt作电极电解以下某种溶液,当阳极生成112 mL气体时,阴极上析出0.64 g金属。那么该电解池中溶质可能是ACuSO4 BMgSO4CAl2SO43 DNa2SO4答案A解析因Mg2、Al3、Na的氧化性
18、弱于H,故水溶液中三种离子不放电,即不会析出金属,只有A能析出金属Cu,正确。10在固态金属氧化物电解池中,高温共电解H2OCO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式,根本原理如下图。以下说法不正确的选项是AX是电源的负极B阴极的电极反响式是:H2O2e=H2O2、CO22e=COO2C总反响可表示为H2OCO2H2COO2D阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是11答案D解析由水和二氧化碳生成氢气和一氧化碳发生复原反响,此极上得到电子,应为阴极,故X极为电源的负极,A、B项正确;C项,根据电极上的反响物和生成物,可知总反响方程式正确;D项,因阳极电极反响式为2O24e=O2,结合电子得
19、失相等,可知阴、阳两极生成气体的物质的量之比为21,错误。才能提升11根据如下图电化学实验装置图,答复以下问题。1假设只闭合S1,该装置属于_,能量转化形式为_,锌极作_极。2假设只闭合S2,该装置属于_,能量转化形式为_,锌极上所发生反响的电极方程式为_。3假设只闭合S3,该装置属于_,铜极作_极,锌极上所发生反响的电极方程式为_,总反响的化学方程式为_。答案1原电池化学能转化为电能负2电解池电能转化为化学能Zn2e=Zn23电解池阳2H2e=H2CuH2SO4CuSO4H2解析1假设只闭合S1,没有外接电源,那么Zn、Cu、稀硫酸构成原电池,该装置将化学能转化为电能,较活泼的锌作负极。2假
20、设只闭合S2,装置中有外接电源,该装置为电解池,将电能转化为化学能,与电源正极相连的锌极作阳极,锌被氧化。3假设只闭合S3,该装置为电解池,与电源正极相连的铜极作阳极,铜被氧化,溶液中的H在阴极锌极上被复原为H2。12甲醇对水质会造成一定的污染,有一种电化学法可消除这种污染,其原理是:通电后,将Co2氧化成Co3,然后以Co3为氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化。实验室用以下图装置模拟上述过程:1写出阳极的电极反响式:_。2写出除去甲醇的离子方程式:_。3假设上图装置中的电源为甲醇空气KOH溶液的燃料电池,那么电池负极的电极反响式为_,净化含1 mol甲醇的水,燃料电池需消耗KOH_mol。
21、答案1Co2e=Co326Co3CH3OHH2O=6Co2CO26H3CH3OH6e8OH=CO6H2O2解析1根据反响原理,阳极的电极反响式为Co2e=Co3。2除去甲醇的离子方程式为6Co3CH3OHH2O=CO26Co26H。3根据燃料电池中燃料在负极失电子发生氧化反响,结合原子守恒及电荷守恒书写配平电极反响式,根据化学方程式计算消耗氢氧化钾的物质的量。13电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电解池,装有电解液a;X、Y是两块电极板,通过导线与直流电源相连。请答复以下问题:1假设X、Y都是惰性电极,a是饱和NaCl溶液,实验开场时,同时在两边各滴入几滴酚酞溶液,那么:电解池中X极上的电极反响式为_。在X极附近观察到的实验现象是_。Y电极上的电极反响式为_。2如要用电解方法精炼粗铜,电解液a选用CuSO4溶液,那么X电极的材料是_,电极反响式为_。Y电极的材料是_,电极反响式为_。说明:杂质发生的电极反响不必写出答案12H2e=H2放出气体,溶液变红2Cl2e=Cl22纯铜C
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