高中化学选修4第4章第3节 电解池.doc

1、2011-2012 学年高二化学选修学年高二化学选修 4（人教版）同步练习第四章（人教版）同步练习第四章 第三节第三节 电解池电解池 一. 教学内容： 电解池 二. 重点、难点： 电解原理及其应用既是重点，也是难点 三. 具体内容： 1. 电解原理 （1）装置 （2）现象 （3）电极反应 （4）电解定义 （5）电极的判断和选择 （6）电子流向 （7）离子放电顺序 2. 电解的几种情况与 pH变化 （1）氯化铜溶液电解 （2）盐酸电解 （3）硫酸钾溶液电解 （4）溴化钙溶液电解 （5）硫酸铜溶液、以铜为电极的电解 3. 电解原理的应用 （1）氯碱工业 （2）电镀 （3）铜的电解精炼 （4）铝的冶

2、炼 （5）钠的冶炼 4. 原电池、电解池的对比 5. pH 变化的判断 【典型例题典型例题】 例 1 实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取氯气，已知铅蓄电池放电时发生如下反应：负极 Pb+SO42 =PbSO4+2e正极 PbO2+4H+SO42+2e=PbSO4+2H2O，今若制 Cl20.050 mol，这时电池内消耗 H2SO4的物质的量至少是（） A. 0.025 molB. 0.050 molC. 0.10 molD. 0.20 mol 答案：答案：C 解析：解析：根据电源和电解池中转移电子数相同来解题。 例 2 下图各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时，由快到慢的顺序是（） A.

3、 B. C. D. 答案：答案：A 解析：解析：考察原电池、电解池中金属电极的消耗情况比较。 例 3 近年来，加“碘”食盐较多的使用了碘酸钾（KIO3） ，碘酸钾在工业上可用电解法制取。以石 墨和不锈钢为电极，以 KI 溶液为电解液，在一定条件下电解，反应方程式为： 232 33HKIOOHKI 电解 。下列有关说法正确的是（） A. 电解时，石墨作阴极，不锈钢作阳极 B. 电解时，阳极反应是：I 6e+ 3H2O = IO3+ 6H+ C. 溶液调节至强酸性，对生产有利 D. 电解前后溶液的 pH 几乎不变 答案：答案：BD 解析：解析：考察基本电解原理的应用。 例 4 某同学用碳棒、铜棒和

4、稀硫酸为原材料，实现了在通常条件下不能发生的反应：Cu+H2SO4 （稀）CuSO4+H2。请在右边画出能够实验这一反应的装置图。 某同学在做一定条件下铜与稀硫酸 的 反 应 实 验 时 ， 看 到 碳 棒 上 有 气 泡 产 生 ， 但 铜 棒 却 没 有 被 腐 蚀 。 请 你 分 析 其 原 因：。 答案：答案：两极与电源的正负极接反了，或铜棒接电源的负极了等。 解析：解析：考察对于电解原理的分析。 C Cu 稀硫酸稀硫酸 例 5 在下图用石墨作电极的电解池中，放入 500mL 含一种溶质的某蓝色溶液进行电解，观察到 A 电极表面有红色的固态物质生成，B 电极有无色气体生成；当溶液中的原

5、有溶质完全电解后，停止电解， 取出 A 电极，洗涤、干燥、称量、电极增重 1.6g。请回答下列问题： （1）A 接的是电源的极，B 是该装置。 （2）写出电解时反应的总离子方程式。 （3）电解后溶液的 pH 为；要使电解后溶液恢复到电解前的状态，则需加入，其质量 为。 （假设电解前后溶液的体积不变） 答案答案： （1）负极；阳极； （2）2Cu2+2H2O2Cu+O2+4H+（3）1；CuO，2g 解析：解析：考察电解池中离子放电顺序的应用。 例 6 用惰性电极电解 M（NO3）x的水溶液，当阴极增重 ag，阳极同时产生 bLO2（STP） ，从而知 M 的相对分子质量为（） A.（22.4a

6、x）/bB.（11.2ax）/bC.（5.6ax）/bD.（2.5ax）/b 答案：答案：C 解析：解析：考察电解池中电极反应的基本判断。 例 7 用铂电极电解 x 下列溶液一段时间后，再加入一定量的某物质（括号内） ，能与原来溶液浓度 一样的是（） A. 23) (NOCu （CuCO3）B. NaOH（NaOH） C. NaCl（HCl）D.CuSO4 2 )(OHCu 答案：答案：AC 解析：解析：考察溶液的复原方法。 例 8 从 H+、Cu2+、Na+、SO42 、Cl五种离子中恰当地组成电解质，按下列要求进行电解： （1） 以石墨为电极进行电解， 使电解质质量减少， 水质量不变， 可

7、采用的电解质是_ （2）以石墨为电极进行电解，使电解质质量不变，水质量减少，可采用的电解质是_ （3）以碳棒为阳极，铁棒为阴极进行电解，使电解质和水的质量都减少，可采用的电解质是 _ 答案答案： （1）HCl、CuCl2（2）NaHSO4、Na2SO4、H2SO4（3）NaCl、CuSO4 解析：解析：考察电解中根据放电离子的选择来确定物质。 【模拟试题模拟试题】 （答题时间：30 分钟） 1. 某种蓄电池的充放电过程可表示为： 22 )()(OHNiOHFe Fe+NiO2+2H2O，该电池充电时， 阳极是，电极反应式为。 2. 将质量分数为 0.052（5.2%）的 NaOH 溶液 1 L

8、（密度为 1.06 gcm 3）用铂电极电解，当溶液中 NaOH 的质量分数改变了 0.010（1.0%）时停止电解，则此时溶液中应符合的关系是（） NaOH 的质量 分数 阳极析出物的质量 （g） 阴极析出物的质量 （g） A0.06219152 B0.06215219 C0.0421.29.4 D0.0429.41.2 3. 电镀和电解精炼的原理来源于电解，但与通常意义上的电解又有所不同。 （1）电镀时，须用镀层金属作极，镀件作极，电镀液中含有。 电镀过程 中，电镀液中金属离子浓度理论上保持不变。 （2）电解精炼制高纯度金属时，须用粗金属作极，纯金属作极，电解液中含该金属的 离子。 4.

9、下列关于铜电极的叙述不正确的是（） A. 铜锌原电池中铜是正极 B. 用电解法精炼粗铜时粗铜作阳极 C. 在镀件上电镀铜时，用金属铜作阳极 D. 电解稀硫酸制 H2、O2时铜作阳极 5. 可以将反应 Zn+Br2= ZnBr2设计成蓄电池，下列 4 个电极反应 Br2+ 2e = 2Br 2Br 2e= Br2 Zn 2e = Zn2+ Zn2+2e = Zn 其中表示充电时的阳极反应和放电时的负极反应的分别是（） A. 和B. 和C. 和D. 和 6. 用铂电极电解下列物质的水溶液，工作一段时间后溶液 pH 变小的是（） A. 稀硫酸B. Na2SO4C.AgNO3D. KI 7. 石墨作电

10、极电解下列溶液，阴阳两极产生的气体体积比为 2:1，且电解液 pH 增大的是（） A. KClB. NaOHC. Na2SO4D. H2SO4 8. 工业上为了处理含有 Cr2O72 酸性工业废水， 采用下面的处理方法： 往工业废水中加入适量的 NaCl， 以 Fe 为电极进行电解，经过一段时间，有 3 )(OHCr 和 3 )(OHFe 沉淀生成，工业废水中铬（Cr）的含量 已低于排放标准。请回答下列问题： （1）电极反应式：阳极_，阴极_ （2）写出 Cr2O72 变为 Cr3+的离子方程式_ （3）工业废水 pH 升高的原因_ （4）_（填“能”或“不能” ）改用石墨电极，原因_ 9.

11、用质量为 100g 的铜作电极电解 AgNO3溶液，电解一段时间后，两极的质量相差 28g，此时两极质 量分别是：阳极_ ，阴极_ 10. 关于铜电极的叙述正确的是（） A. 铜锌原电池中铜是正极 B. 用电解法精练粗铜时，粗铜作阴极 C. 在镀件上电镀铜时，可用金属铜作阳极 D. 电解稀硫酸制 H2、O2时铜作阳极 11. 同一电路分别电解足量 CuCl2溶液和 AgNO3溶液，如果析出 64g 铜，则可析出银的质（） A. 108gB. 54gC. 216gD. 64g 12. 同一电路串联四个电解槽，分别电解以下四种物质的水溶液，阴极析出物质质量最多的是（） A. CuSO4B. 23)

12、 (NOBa C. KNO3D. NaOH 【试题答案试题答案】 1. 2 )(OHNi ； 2 )(OHNi +2OH 2e=NiO2+2H2O 2. B3. （1）阳；阴；镀层金属离子； （2）阳；阴。4. D5.A6.AC7. B 8.（1）Fe2e =Fe2+；2H+2e=H2 （2）Cr2O72 +6Fe2+14H+=2Cr3+6Fe3+14H2O 阴极反应消耗 H+，溶液中的氧化还原反应也消耗 H+， 使溶液 pH 升高。 （3）不能；若用石墨做电极，则无法产生还原剂 Fe2+，使 Cr2O72 还原为 Cr3+，变成沉淀除去 9. 93.6g；121.6g10.AC11. C12

13、.A 【试题解析试题解析】 1. 二次电池的放电过程是原电池原理，充电过程是电解池原理，所以阳极是还原剂，发生氧化反应。 2. 根据离子放电顺序，NaOH 溶液中放电的是 H+和 OH ，相当于水在减少，所以溶液应变浓，同时 阳极是 OH 放电，产生 O2，是 H2质量的 8 倍。 4. 因为要产生氢气和氧气，必须用惰性电极作阳极，否则将是铜在阳极放电，不能产生氧气。 5. 锌和溴的反应为自发的氧化还原反应，是放电时的原电池原理，所以发生氧化反应的锌为负极，而 充电时是逆向反应，且阳极发生氧化反应。 6.A 中是 H+和 OH 放电，酸溶液变浓，pH 减小；B 中是 H+和 OH放电，中性溶液

14、中 pH 不变；C 中 是 Ag+和 OH 放电，碱性减弱，pH 减小；D 中是 H+和 I放电，酸性减弱，pH 变大。 7. 所有选项的阴极放电离子都是 H+，所以阳极产生气体必须是每生成 1mol 气体，转移 4mol 电子， 才能保证 2：1 的关系，所以应为 O2，OH 放电；BCD 都是电解水，所以只有碱性溶液，才能使 pH 升高。 9. 每有 1mol 铜反应，则同时生成 2mol 银，质量差为（64+1082）=280，所以质量差为 28g，说明 有 0.1mol 铜反应掉，质量剩 93.6g，0.2mol 银生成，质量为 100+21.6=121.6g。 10. B 中粗铜应作阳极，参加反应，变成离子，和杂质分开；D 中铜作阳极，铜失电子反应，不能产生 O2。 11. 根据串联电路中，电子转移数目相同，生成 64g 铜，转移 2mol 电子，所以生成 2mol 银。 12. 考察不同阳离子放电情况，BCD 中都是 H+放电，A 中是铜离子放电，所以质量最大。