2023-2024学年高二化学2019选择性必修1试题1.2.3化学能与电能的转化（电解池的工作原理）2

1.2.3化学能与电能的转化（电解池的工作原理）基础知识清单基础知识清单1．电解和电解池的工作原理(1)电解：在直流电的作用下，在两极上分别发生反应和反应的过程。(2)电解池：将转化为的装置(也称电解槽)。(3)电解池的构成条件①直流电源；②两个电极；③电解质溶液或熔融电解质；④形成闭合回路。(4)电解原理①电解时必须使用直流电源，不能使用交流电源。②电解质的水溶液或熔融电解质均可被电解，因为它们均可电离出自由移动的阴、阳离子。③电解过程中，电能转化为化学能而储存在电解产物中，转化过程中遵循能量守恒定律。④电解质溶液(或熔融电解质)的导电过程，就是电解质溶液(或熔融电解质)的电解过程，是化学变化，而金属的导电是利用其物理性质。⑤电解法是一种强氧化还原手段，可以完成非自发的氧化还原反应。2．电解熔融态氯化钠电解熔融态氯化钠原理图(1)实验现象。通电后，在阳极周围有产生，在阴极上生成。(2)实验分析。①熔融氯化钠中存在的微粒：、。②通电后离子和电子的移动方向离子：阳离子(填离子符号)移向阴极；阴离子(填离子符号)移向阳极。电子：从电源流向，从流向电源的。③电极上发生的变化阴极：(还原反应)。阳极：(氧化反应)。(3)实验结论。熔融的氯化钠在作用下发生了化学变化，分解生成了钠和氯气。应用：工业上活泼金属的制备通常用电解法。如NaCl(熔融)eq\o(→,\s\up9(通电))Na，MgCl2(熔融)eq\o(→,\s\up9(通电))Mg，Al2O3(熔融)eq\o(→,\s\up9(通电))Al。3．电解CuCl2溶液电解质溶液中有、、、。其中、移向阴极，阴极电极反应：；、移向阳极，阳极电极反应：。电解反应：。4．电解池阴、阳极的判断方法5.电解池电极反应式、电池总反应式的书写书写步骤具体操作判断两极阳极：与电源正极相连阴极：与电源负极相连判断反应微粒活性电极：电极材料本身失电子溶液中的较易得电子的阳离子反应惰性电极：溶液中较易失去电子的阴离子反应书写电极反应式活性电极：M－ne－=Mn＋Mn＋＋ne－=M惰性电极：mRn－－mne－=Rm书写电解总方程式根据得失电子数相等，将阴阳极电极反应式相加得电解总反应式，注意若是水电离的H＋或OH－参与电极反应，写总反应式时要写成H2O6.惰性电极电解电解质溶液的规律电解时电极产物的判断惰性电极为铂、金、石墨电极，活性电极(除铂、金、石墨电极之外的电极)在阳极时优先放电。类型电极反应特点实例电解对象电解质溶液浓度pH电解质溶液复原电解水型阴极：2H＋＋2e－=H2↑(或2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑)阳极：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑(或2H2O－4e－=4H＋＋O2↑)NaOH溶液H2SO4溶液Na2SO4溶液电解电解质型电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电HCl溶液CuCl2溶液放eq\a\vs4\al(H2)生碱型阴极：2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑阳极：电解质阴离子放电NaCl溶液放O2生酸型阴极：电解质阳离子放电阳极：H2O放O2生酸CuSO4溶液总结如图：(1)若阴极为H＋放电，则阴极区c(OH－)增大；若阳极为OH－放电，则阳极区c(H＋)增大；若阴极为H＋放电，同时阳极为OH－放电，相当于电解水，电解质溶液浓度增大(饱和溶液例外)。(2)电解质溶液恢复原状的方法：少什么加什么，少多少加多少。如用惰性电极电解CuSO4溶液，加入适量CuO可恢复到电解前的状况而不能加入Cu(OH)2。课后分层练课后分层练1.用石墨电极电解CuCl2溶液(如图)。下列分析正确的是()A．a端是直流电源的负极B．通电使CuCl2发生电离C．阴极上发生的反应：2Cl－－2e－=Cl2↑D．通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体2．用惰性电极进行下列电解，有关说法正确的是()①电解稀硫酸②电解Cu(NO3)2溶液③电解KOH溶液④电解NaCl溶液A．电解进行一段时间后四份溶液的pH均增大B．反应②中电解一段时间后，向溶液中加入适量的CuO固体可使溶液恢复到电解前的情况C．反应③中阳极消耗OH－，故溶液浓度变小D．反应④中阴、阳两极上产物的物质的量之比为2∶13．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．电解过程中阳极的质量不断增加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固体可使溶液恢复到电解前的状况D．电解后两极产生的气体体积比为2∶14．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。符合这一情况的是表中的()选项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CuCl25．用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，再加入一定质量的另一种物质(中括号内)，溶液能与原来溶液完全一样的是()A．NaCl[盐酸] B．NaOH[H2O]C．CuCl2[HCl] D．CuSO4[Cu(OH)2]6．下列关于如图所示①②两个装置的叙述正确的是()A．①是原电池，②是电解池B．电解质溶液c(H＋)的变化：①增大，②减小C．①中阳极的电极反应式为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，②中正极的电极反应式为Zn－2e－=Zn2＋D．①中H＋向阴极移动，②中H＋向负极移动7．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析出的物质分别是()A．H2和Cl2 B．H2和O2C．Cu和Cl2 D．Cu和O28．化学研究人员开发出一种生产石灰乳的绿色工艺，其装置如下图所示。装置工作时，下列说法错误的是()A．电能转变为化学能B．X膜为阴离子交换膜C．电解一段时间后，b极附近c(OH－)增大D．a极上的电极反应式为2H2O－4e－=4H＋＋O2↑9．用石墨棒作电极，在Na＋、Cu2＋、Cl－、SOeq\o\al(2－,4)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4：2：1时，电解质是。10．用如图所示的装置进行电解。通电后发现湿润的淀粉­KI试纸的C端变为蓝色。(1)E为电源的________极，F为电源的________极。(2)A中发生反应的化学方程式为__________________________。(3)在B中观察到的现象是___________________________________。(4)D端的电极反应式为____________________________________________。11．为了加深对电解规律的理解，某同学做了以下探究，要求从H＋、Cu2＋、Na＋、SOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(4))、Cl－5种离子中两两恰当的组成电解质，按下列要求进行电解：(1)以碳棒为电极，电解过程中电解质质量减少，水量不变，则采用的电解质是________________。若要恢复到电解前的状态，应加入的物质是________________。(2)以碳棒为电极，电解过程中电解质质量不变，水量减少，则采用的电解质是________________。若要恢复到电解前的状态，应加入的物质是________。(3)以碳棒为阳极，铁棒为阴极，电解过程中电解质和水量都减少，则电解质是________________。若要恢复到电解前的状态，应加入的物质是________________。1．如图为用惰性电极电解CuCl2溶液的实验装置，则下列说法正确的是()A．a极为负极B．溶液中的Cu2＋向a极移动C．电解一段时间后溶液的颜色会变浅D．b极上发生的电极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑2．为探究电解的放电规律，进行如下实验：序号阳极材料阴极材料电解质阳极产物阴极产物①石墨石墨0.1mol•L－1CuCl2溶液Cl2Cu②石墨石墨0.1mol•L－1NaCl溶液Cl2H2③石墨石墨0.2mol•L－1CuSO4溶液O2Cu④铜石墨0.2mol•L－1CuSO4溶液Cu2＋Cu⑤石墨石墨熔融NaClCl2Na下列说法错误的是()A．对比①②可知，阴极放电顺序是Cu2＋>H＋>Na＋B．对比①③可知，阳极放电顺序是Cl－>OH－>SOeq\o\al(2－,4)C．对比③④可知，阳极是铜时，会先于溶液中的离子放电D．对比①⑤可知，电解得到金属只能用熔融态，不能用水溶液3．用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，再加入一定质量的另一种物质(括号内)，能使溶液与原来溶液完全一样的是()A．CuCl2(CuSO4) B．NaOH(NaOH)C．KCl(盐酸) D．CuSO4(CuO)4．在水中加等物质的量的Ag＋、Ba2＋、Na＋、SOeq\o\al(2－,4)、NOeq\o\al(－,3)、Cl－，将该溶液放入用惰性材料作电极的电解槽中，通电片刻，则氧化产物与还原产物的质量比为()A．35.5：108 B．16：1C．108：35.5 D．8：15．利用如图所示装置(电极均为惰性电极)可吸收SO2，并用阴极排出的溶液吸收NO2。下列说法正确的是()A．b为直流电源的正极B．将装置中的阳离子交换膜换成阴离子交换膜，电极反应式不变C．阳极的电极反应式为SO2＋2H2O－2e－=SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋D．电解时，H＋由阴极室通过阳离子交换膜到阳极室6．一种电解法制备高纯铬和硫酸的简单装置如图所示。下列说法不正确的是()A．a为直流电源的负极B．阳极反应式为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋C．若有1mol离子通过A膜，理论上阳极生成5.6L气体D．甲池中硫酸根离子通过交换膜进入乙池7．光电池在光照条件下可产生电压，如下装置可以实现光能源的充分利用，双极性膜可将水解离为H＋和OH－，并实现其定向通过。下列说法不正确的是()A．该装置将光能转化为化学能并分解水B．再生池中的反应：2V2＋＋2H2Oeq\o(=,\s\up17(催化剂))2V3＋＋2OH－＋H2↑C．光照过程中阳极区溶液中的n(OH－)基本不变D．双极性膜可控制其两侧溶液分别为酸性和碱性8．病毒对消毒剂敏感，75%酒精、双氧水等均可灭活病毒。现有一种直接通过电化学合成H2O2的方法，装置如图。下列叙述错误的是()A．该装置的工作原理是将化学能转化成电能B．b极发生的电极反应为O2＋H2O＋2e－=HOeq\o\al(－,2)＋OH－C．电池工作时，内部发生反应：HOeq\o\al(－,2)＋OH－＋2H＋=H2O2＋H2OD．电路中通过2mol电子，消耗氧气22.4L(标准状况)9．三室式电渗析法处理含NH4NO3废水的原理如图所示，在直流电源的作用下，两膜中间的NHeq\o\al(＋,4)和NOeq\o\al(－,3)可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。工作一段时间后，在两极区均得到副产品NH4NO3，下列叙述正确的是()A．a极为电源负极，b极为电源正极B．c膜是阴离子交换膜，d膜是阳离子交换膜C．阴极电极反应式为2NOeq\o\al(－,3)＋12H＋＋10e－=N2↑＋6H2OD．当电路中通过2mol电子的电量时，阴极产生标准状况下11.2L的H210．将等物质的量浓度的CuSO4和NaCl等体积混合后，用石墨电极进行电解，电解过程可分为三个阶段，则下列说法正确的是()①阴极先析出Cl2，后析出O2，阳极先产生Cu，后析出H2②第一阶段阳极只产生Cl2，阴极只产生Cu③第二阶段在阴极上H＋放电产生H2④第三阶段相当于电解水A．①② B．③④C．①③ D．②④11．利用所学电化学反应原理，解决以下问题：(1)如图是电解未知浓度的硝酸银溶液的示意图，请根据要求答题。①Fe电极叫做极，C电极的反应式为。②电解一段时间后，某电极的固体质量增重21.6g，整个装置共产生气体(标准状况下)体积2.24L，推断该气体的组成：。(2)图中甲池的总反应式为。①甲池中负极上的电极反应式为。②乙池中石墨电极上发生的反应为