自治乌兰察布高中化学第四章第三节电解池第4课时学案选修4.docx
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自治乌兰察布高中化学第四章第三节电解池第4课时学案选修4
第三节电解池
一、学习目标:
1、学习电解池的工作原理。
2、学会电解、电解池及形成条件。
二、课时安排:
共3课时
三、课前自主学习内容:
(一)电解原理
1、实验探究
如图所示:
与电源正极相连的电极叫极,与电源负极相连的电极叫极。
若烧杯中的液体为CuCl2溶液,合上电源开关,
能否看到小灯泡发光?
。
给
CuCl2溶液通电时现象:
阴极上,
经检验该物质是。
阳极上:
,
经检验该物质是。
两支电极上发生的反应为:
阳极:
。
反应类型:
反应。
阴极:
。
反应类型:
反应。
总反应式:
。
过程分析:
CuCl2溶液能导电是因为存在,通电后这些自由移动的离子,在电场作用下作移动,根据相互吸引的原理,带负电的氯离子向极移动,在阳极,氯离子失去电子被为氯原子,并两两结合成氯分子,从阳极放出,带正电的铜离子向极移动,在阴极铜离子获得电子被成铜原子,覆盖在阴极上。
2、电解:
使电流通过溶液而在
阴、阳两极引起的过程。
所用电流一般为直流电还是交流电较好?
。
该过程中
能转化为能,这是一个物理过程还是一个化学过程?
过程。
显然:
电解质溶液的导电过程就是的过程。
3、电解池(或电解槽):
将能转化为能的装置。
构成电解池的条件:
②
③④
判断下列装置是否属于电解池:
四、课堂合作探究目标
1、电解氯化铜溶液
2、构成电解池的条件
2021届新高考化学模拟试卷
一、单选题(本题包括15个小题,每小题4分,共60分.每小题只有一个选项符合题意)
1.设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是()
A.标况下,22.4LCl2溶于足量水,所得溶液中Cl2、Cl-、HClO和ClO-四种微粒总数为NA
B.标准状况下,38g3H2O2中含有4NA共价键
C.常温下,将5.6g铁块投入一定量浓硝酸中,转移0.3NA电子
D.一定温度下,1L0.50mol/LNH4Cl溶液与2L0.25mol/LNH4Cl溶液含NH4+的物质的量一定不相同
2.化学与生活密切相关,下列应用没有涉及氧化还原反应的是( )
A.过氧化钠用作缺氧场所的供氧剂B.铝热反应用于焊接铁轨
C.氯化铁用于净水D.铝罐车用作运输浓硫酸
3.下列各组物质,满足表中图示物质在一定条件下能一步转化的是()
序号
X
Y
Z
W
A
S
SO3
H2SO4
H2S
B
Cu
CuSO4
Cu(OH)2
CuO
C
Si
SiO2
Na2SiO3
H2SiO3
D
Al
AlCl3
Al(OH)3
NaAlO2
A.AB.BC.CD.D
4.下列叙述正确的是()
A.合成氨反应放热,采用低温可以提高氨的生成速率
B.常温下,将pH=4的醋酸溶液加水稀释,溶液中所有离子的浓度均降低
C.反应4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)===4Fe(OH)3(s)常温下能自发进行,该反应的ΔH<0
D.在一容积可变的密闭容器中反应2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)达平衡后,保持温度不变,缩小体积,平衡正向移动,
的值增大
5.对下列实验的分析合理的是
A.实验Ⅰ:
振荡后静置,上层溶液颜色保持不变
B.实验Ⅱ:
酸性KMnO4溶液中出现气泡,且颜色保持不变
C.实验Ⅲ:
微热稀HNO3片刻,溶液中有气泡产生,广口瓶内会出现红棕色
D.实验Ⅳ:
将FeCl3饱和溶液煮沸后停止加热,以制备氢氧化铁胶体
6.下列有关实验装置进行的相应实验,能达到目的的是
A.用图1所示装置除去HCl中含有的少量Cl2
B.用图2所示装置将硫酸铜溶液蒸干,制备胆矾
C.用图3所示装置可以完成“喷泉”实验
D.用图4所示装置制取并收集干燥纯净的NH3
7.类比pH的定义,对于稀溶液可以定义pc=-lgc,pKa=—lgKa。
常温下,某浓度H2A溶液在不同pH值下,测得pc(H2A)、pc(HA-)、pc(A2-)变化如图所示。
下列说法正确的是()
A.pH=3.50时,c(H2A)>c(HA-)>c(A2-)
B.将等浓度等体积的Na2A与H2A溶液混合后,溶液显碱性
C.随着HCl的通入c(H+)/c(H2A)先减小后增大
D.pH从3.00到5.30时,c(H2A)+c(HA-)+c(A2-)先增大后减小
8.常温下,向饱和氯水中逐滴滴入0.1mol·L-1的氢氧化钠溶液,pH变化如右图所示,下列有关叙述正确的是( )
A.①点所示溶液中只存在HClO的电离平衡
B.①到②水的电离程度逐渐减小
C.I-能在②点所示溶液中存在
D.②点所示溶液中:
c(Na+)=c(Cl-)+c(ClO-)
9.下列每组物质发生变化所克服的粒子间的作用力属于同种类型的是( )
A.氯化铵受热气化和苯的气化
B.碘和干冰受热升华
C.二氧化硅和生石灰的熔化
D.氯化钠和铁的熔化
10.苯甲酸的电离方程式为
+H+,其Ka=6.25×10-5,苯甲酸钠(
,缩写为NaA)可用作饮料的防腐剂。
研究表明苯甲酸(HA)的抑菌能力显著高于A-。
已知25℃时,H2CO3的Ka1=4.17×l0-7,Ka2=4.90×l0-11。
在生产碳酸饮料的过程中,除了添加NaA外,还需加压充入CO2气体。
下列说法正确的是(温度为25℃,不考虑饮料中其他成分)()
A.H2CO3的电离方程式为H2CO3
2H++CO32-
B.提高CO2充气压力,饮料中c(A-)不变
C.当pH为5.0时,饮料中
=0.16
D.相比于未充CO2的饮料,碳酸饮料的抑菌能力较低
11.实验过程中不可能产生Fe(OH)3的是
A.蒸发FeCl3溶液B.FeCl3溶液中滴入氨水
C.将水蒸气通过灼热的铁D.FeCl2溶液中滴入NaOH溶液
12.某药物丙可由有机物甲和乙在一定条件下反应制得:
(甲)+
(乙)
(丙)
下列说法正确的是
A.甲与乙生成丙的反应属于加成反应
B.甲分子中所有原子共平面
C.乙的化学式是C4H718OO
D.丙在碱性条件下水解生成
和CH318OH
13.铅蓄电池的工作原理为:
Pb+PbO2+2H2SO=2PbSO4+2H2O
研读右图,下列判断不正确的是
A.K闭合时,d电极反应式:
PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-
B.当电路中转移0.2mol电子时,Ⅰ中消耗的
为0.2mol
C.K闭合时,Ⅱ中
向c电极迁移
D.K闭合一段时间后,Ⅱ可单独作为原电池,d电极为正极
14.下列属于非电解质的是()
A.FeB.CH4C.H2SO4D.NaNO3
15.一定条件下,等物质的量的N2(g)和O2(g)在恒容密闭容器中反应:
N2(g)+O2(g)
2NO(g),曲线a表示该反应在温度T℃时N2的浓度随时间的变化,曲线b表示该反应在某一起始反应条件改变时N2的浓度随时间的变化。
叙述正确的是()
A.温度T℃时,该反应的平衡常数K=
B.温度T℃时,混合气体的密度不变即达到平衡状态
C.曲线b对应的条件改变可能是加入了催化剂
D.若曲线b改变的条件是温度,则该正反应放热
二、实验题(本题包括1个小题,共10分)
16.溴化钙晶体(CaBr2·2H2O)为白色固体,易溶于水,可用于制造灭火剂、制冷剂等。
一种制备溴化钙晶体的工艺流程如下:
(1)实验室模拟海水提溴的过程中,用苯萃取溶液中的溴,分离溴的苯溶液与水层的操作(装置如图):
使玻璃塞上的凹槽对准漏斗上的小孔,将活塞拧开,使下面的水层慢慢流下,待有机层和水层界面与活塞上口相切即关闭活塞,_______________。
(2)“合成”主要反应的化学方程式为__________________。
“合成”温度控制在70℃以下,其原因是_________。
投料时控制n(Br2)∶n(NH3)=1∶0.8,其目的是_________________。
(3)“滤渣”的主要成分为____________(填化学式)。
(4)“滤液”呈强碱性,其中含有少量BrO-、BrO3-,请补充从“滤液”中提取CaBr2·2H2O的实验操作:
加热驱除多余的氨,用氢溴酸调节滤液呈酸性,加入活性炭脱色,用砂芯漏斗过滤,___________________。
[实验中须使用的试剂:
氢溴酸、活性炭、乙醇;除常用仪器外须使用的仪器:
砂芯漏斗,真空干燥箱]
三、推断题(本题包括1个小题,共10分)
17.有机物J是合成抗炎药洛索洛芬钠的关键中间体,它的一种合成路线如图:
回答下列问题:
(1)反应④的反应类型是______;J中官能团名称是______。
(2)不用甲苯与氯气在光照条件下反应得到B物质的原因是______。
(3)根据流程中的信息,在反应⑥的条件下,CH2(COOC2H5)2与足量CH3CH2CH2I充分反应生成的有机产物结构简式为______。
(4)反应⑨的化学方程式为:
其中产物X的结构简式是______。
(5)写出符合下列条件的I的同分异构体______。
①能发生银镜反应,但不能发生水解反应;②苯环上一氯取代物只有一种;③核磁共振氢谱有4组峰。
(6)根据流程中的信息,写出以
、CH3OH为有机原料合成
的合成路线。
_______
四、综合题(本题包括2个小题,共20分)
18.高锰酸钾是中学化学常用的试剂。
主要用于防腐、化工、制药等。
实验室模拟工业上用软锰矿制备高锰酸钾的流程如下:
(1)实验室熔融二氧化锰、氧氧化钾、氯酸钾时应选择哪一种仪器________________
a.普通玻璃坩埚b.石英坩埚c.陶瓷坩埚d.铁坩埚
(2)第一步熔融时生成K2MnO4的化学方程式:
_________
(3)操作Ⅰ中根据KMnO4和K2CO3两物质在____________(填性质)上的差异,采用浓缩结晶、趁热过滤得到KMnO4。
趁热过滤的原因是_______________
(4)反应b是电解法制备KMnO4,其装置如图所示,a作____________极(填“阳”或“阴”),中间的离子交换膜是_____(填“阳”或“阴”)离子交换膜。
阳极的电极反应式为____________
(5)KMnO4稀溶液是一种常用的消毒剂。
其消毒原理与下列物质相同的________(填标号)。
a.双氧水b.84消液(NaClO溶液)c.75%酒精
19.(6分)氮及其化合物对环境具有显著影响。
(1)已知汽车气缸中氮及其化合物发生如下反应:
①N2(g)+O2(g)⇌2NO(g)△H=+180kJ/mol
②N2(g)+2O2(g)⇌2NO2(g)△H=+68kJ/mol
则2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g)△H=_____kJ/mol
(2)对于反应2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g)的反应历程如下:
第一步:
2NO(g)
N2O2(g)(快速平衡)
第二步:
N2O2(g)+O2(g)
2NO(g)(慢反应)
其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡,第一步反应中:
υ正=k1正·c2(NO),υ逆=k1逆·c(N2O2),k1正、k1逆为速率常数,仅受温度影响。
下列叙述正确的是_____
a.整个反应的速率由第一步反应速率决定
b.同一温度下,平衡时第一步反应的
越大,反应正向程度越大
c.第二步反应速率慢,因而平衡转化率也低
d.第二步反应的活化能比第一步反应的活化能高
(3)将氨气与二氧化碳在有催化剂的反应器中反应
△H=-87.0kJ/mol,体系中尿素的产率和催化剂的活性与温度的关系如图1所示:
①a点_____(填是或不是)处于平衡状态,T1之后尿素产率下降的原因可能是_____________。
②实际生产中,原料气带有水蒸气,图2表示CO2的转化率与氨碳比
、水碳比
的变化关系。
曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的水碳比最大的是_____,测得b点氨的转化率为30%,则x=______________。
(4)N2H4可作火箭推进剂。
已知25℃时N2H4水溶液呈弱碱性:
N2H4+H2O⇌N2H5++OH-K1=
;N2H5++H2O⇌N2H62++OH-K2=
;
①25℃时,向N2H4水溶液中加入H2SO4,欲使c(N2H5+)>c(N2H4),同时c(N2H5+)>c(N2H62+),应控制溶液pH范围__________(用含a、b式子表示)。
②水合肼(N2H4·H2O)的性质类似一水合氨,与硫酸反应可以生成酸式盐,该盐的化学式为__________。
参考答案
一、单选题(本题包括15个小题,每小题4分,共60分.每小题只有一个选项符合题意)
1.D
【解析】
【详解】
A、氯气与水反应:
Cl2+H2O
H++Cl-+HClO,溶液中氯原子总数为2mol,Cl2中含有2个氯原子,故溶液中Cl2、Cl-、HClO和ClO-四种微粒总数大于NA,故A错误;
B、双氧水结构为:
,38g3H2O2的物质的量为
=1mol,由结构式可知,1mol双氧水中含有3NA共价键,故B错误;
C、常温下铁与浓硝酸发生钝化,形成致密氧化膜,阻止反应进行,所以常温下,将5.6g铁块投入足量浓硝酸中,转移小于0.3NA电子,故C错误;
D、1L0.50mol/LNH4Cl溶液与2L0.25mol/LNH4Cl溶液所对应
浓度不同,所以
水解程度不同,溶液中
的物质的量一定也不同,故D正确;
故答案为D。
【点睛】
本题A选项属于易错项,该反应属于可逆反应,溶液中总氯原子为2mol,发生反应后,溶液中含氯微粒总数小于2mol大于1mol。
2.C
【解析】
【分析】
在化学应用中没有涉及氧化还原反应说明物质在反应过程中没有电子转移,其特征是没有元素化合价变化,据此分析解答。
【详解】
A.过氧化钠和水、二氧化碳反应都生成氧气,O元素化合价由-1价变为-2价和0价,所以该反应为氧化还原反应,选项A不选;
B.铝热反应用于焊接铁轨过程中,铝元素化合价由0价变为+3价,所以属于氧化还原反应,选项B不选;
C.氯化铁用于净水,氯化铁水解生成氢氧化铁胶体,氢氧化铁胶体吸附净水,该过程中没有元素化合价变化,所以不涉及氧化还原反应,选项C选;
D.铝罐车用作运输浓硫酸,利用浓硫酸的强氧化性与铝发生钝化反应,所以属于氧化还原反应,选项D不选;
答案选C。
【点睛】
本题以物质的用途为载体考查了氧化还原反应,根据反应过程中是否有元素化合价变化来分析解答,明确元素化合价是解本题关键,结合物质的性质分析解答,易错点是选项C,氢氧化铁胶体的产生过程不涉及化合价的变化,不属于氧化还原反应。
3.B
【解析】
【详解】
A.硫燃烧生成二氧化硫,不能一步生成三氧化硫,A错误;
B.Cu与浓硫酸反应生成硫酸铜,硫酸铜与氢氧化钠反应生成氢氧化铜沉淀,氢氧化铜受热分解生成氧化铜,均能一步完成,B正确;
C.硅酸不能一步反应生成单质硅,C错误;
D.NaAlO2不能一步反应生成单质铝,D错误;
答案选B。
4.C
【解析】
【详解】
A、降低温度,会减慢氨的生成速率,选项A错误;
B、常温下,将pH=4的醋酸溶液稀释后,溶液中氢离子的浓度降低,由c(OH-)=
可知氢氧根离子的浓度增大,选项B错误;
C、反应4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)=4Fe(OH)3(s),△S<0,常温下能自发进行,说明△H-T•△S<0,因此可知△H<0,选项C正确;
D、
可看作该反应的平衡常数的倒数,温度不变,平衡常数不变,则该值不变,选项D错误。
答案选C。
5.C
【解析】
【分析】
A、溴与氢氧化钠溶液反应,上层溶液变为无色;
B、浓硫酸与碳反应生成的二氧化硫使酸性高锰酸钾溶液褪色;
C、铜与稀硝酸反应生成NO,NO遇到空气生成红棕色的二氧化氮;
D、直接加热饱和氯化铁溶液,无法得到氢氧化铁胶体。
【详解】
A、溴单质与NaOH溶液反应,则振荡后静置,上层溶液变为无色,故A错误;
B、蔗糖与浓硫酸反应生成二氧化硫,二氧化硫能够被酸性KMnO4溶液氧化,导致酸性KMnO4溶液变为无色,故B错误;
C、微热稀HNO3片刻生成NO气体,则溶液中有气泡产生,NO与空气中氧气反应生成二氧化氮,则广口瓶内会出现红棕色,故C正确;
D、制备氢氧化铁胶体时,应该向沸水中逐滴加入少量FeCl3饱和溶液、加热至溶液呈红褐色,故D错误;
故选:
C。
【点睛】
Fe(OH)3胶体的制备:
用烧杯取少量蒸馏水,加热至沸腾,向沸水中逐滴加入适量的饱和FeCl3溶液,继续煮沸至溶液呈红褐色,停止加热,即得Fe(OH)3胶体;注意在制备过程中,不能搅拌、不能加热时间过长。
6.C
【解析】
【详解】
A.HCl极易溶于水,则将HCl原物质除去,不能除杂,A错误;
B.蒸干时硫酸铜晶体失去结晶水,应蒸发浓缩、冷却结晶制备胆矾,B错误;
C.挤压胶头滴管,氯气与碱反应,使烧瓶的内压小于外因,形成喷泉,则图3所示装置可以完成“喷泉”实验,C正确;
D.氨气的密度比空气的密度小,则图中为向上排空气法收集,应为向下排空气法收集,D错误;
答案选C。
【点睛】
本题考查化学实验方案的评价,为高频考点,涉及气体的制备及收集、晶体制备、混合物分离提纯等,把握物质的性质、反应原理、实验装置的作用等为解答的关键,侧重分析与实验能力的考查,注意实验的评价性分析。
7.C
【解析】
【分析】
随pH的升高,c(H2A)减小、c(HA-)先增大后减小、c(A2-)增大,所以pc(H2A)、pc(HA-)、pc(A2-)的变化曲线分别是
。
【详解】
A.根据图示,pH=3.50时,c(HA-)>c(A2-)>c(H2A),故A错误;
B.根据a点,H2A的Ka1=10-0.8,根据c点,H2A的Ka2=10-5.3,A2-的水解常数是
=10-8.7,等浓度等体积的Na2A与H2A溶液混合,电离大于水解,溶液显酸性,故B错误;
C.
,随着HCl的通入c(HA-)先增大后减小,所以c(H+)/c(H2A)先减小后增大,故C正确;
D.根据物料守恒,pH从3.00到5.30时,c(H2A)+c(HA-)+c(A2-)不变,故D错误;答案选C。
8.D
【解析】
【详解】
A.①点时没有加入氢氧化钠,溶液中存在HClO和水的电离平衡,A错误;
B.①到②溶液c(H+)之间减小,酸对水的电离的抑制程度减小,则水的电离程度逐渐增大,B错误;
C.②点时溶液存在ClO-,具有强氧化性,可氧化I-,I-不能大量存在,C错误;
D.②点时溶液pH=7,则c(H+)=c(OH-),根据电荷守恒得c(H+)+c(Na+)=c(Cl-)+c(ClO-)+c(OH-),所以c(Na+)=c(Cl-)+c(ClO-),D正确;
答案选D。
【点睛】
向饱和氯水中逐滴滴入0.1mol•L-1的氢氧化钠溶液,发生的反应为Cl2+H2O⇌HCl+HClO、HCl+NaOH═NaCl+H2O、HClO+NaOH═NaClO+H2O,注意理解溶液中的溶质及其性质是解本题关键,根据物料守恒得c(Cl-)=c(ClO-)+c(HClO),为易错点。
9.B
【解析】
【详解】
A.氯化铵属于离子晶体,需要克服离子键,苯属于分子晶体,需要克服分子间作用力,所以克服作用力不同,故A不选;
B.碘和干冰受热升华,均破坏分子间作用力,故B选;
C.二氧化硅属于原子晶体,需要克服化学键,生石灰属于离子晶体,需要克服离子键,所以克服作用力不同,故C不选;
D.氯化钠属于离子晶体,熔化需要克服离子键,铁属于金属晶体,熔化克服金属键,所以克服作用力不相同,故D不选;
故选B。
【点睛】
本题考查化学键及晶体类型,为高频考点,把握化学键的形成及判断的一般规律为解答的关键。
一般来说,活泼金属与非金属之间形成离子键,非金属之间形成共价键,但铵盐中存在离子键;由分子构成的物质发生三态变化时只破坏分子间作用力,电解质的电离化学键会断裂。
10.C
【解析】
【详解】
A.H2CO3是弱酸,分步电离,电离方程式为H2CO3
H++HCO3-,故A错误;
B.提高CO2充气压力,溶液的酸性增强,溶液中c(A-)减小,故B错误;
C.当pH为5.0时,饮料中
=
=
=0.16,故C正确;
D.由题中信息可知,苯甲酸(HA)的抑菌能力显著高于A-,充CO2的饮料中HA的浓度较大,所以相比于未充CO2的饮料,碳酸饮料的抑菌能力较高,故D错误;
故选C。
11.C
【解析】
【详解】
A.蒸发FeCl3溶液,铁离子水解生成氢氧化铁,故A正确;
B.FeCl3溶液中滴入氨水生成氢氧化铁和氯化铵,故B正确;
C.将水蒸气通过灼热的铁生成四氧化三铁和氢气,故C错误;
D.FeCl2溶液中滴入NaOH溶液生成氢氧化亚铁和氯化钠,氢氧化亚铁遇到氧气被氧化成氢氧化铁,故D正确;
故选:
C。
12.A
【解析】
【分析】
【详解】
A.通过分析反应前后物质的结构可知,反应过程中甲分子发生了1,4加成,形成了一个新的碳碳双键,乙分子也发生了加成最终与甲形成了六元环;A项正确;
B.由于甲分子中存在一个sp3杂化的形成了4条单键的碳原子,所以甲分子内的所有原子不可能共平面;B项错误;
C.由乙的结构可知,乙的分子式为:
;C项错误;
D.酯在碱性条件下水解,产物羧酸会与碱反应生成羧酸盐,所以丙在碱性条件下水解的产物为
和
,D项错误;
答案选A。
13.C
【解析】
【分析】
根据铅蓄电池的工作原理,可知左边是原电池,右边是电解池。
【详解】
A.d连的是原电池的正极,所以为电解池的阳极,电极反应式:
PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-,正确;
B.根据Pb+PbO2+2H2SO=2PbSO4+2H2O,转移2mol电子,则消耗2mol硫酸,所以当电路中转移0.2mol电子时,Ⅰ中消耗的
为0.2mol,正确;
C.K闭合时,Ⅱ是电解池,阴离子移向阳极,d是阳极,所以
向d电极迁移,错误;
D.K闭合一段时间后,Ⅱ中发生了充电反应:
2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO,c、d电极上的PbSO4分别转化为Pb和PbO2,所以可单独作为原电池,d电极上附着PbO2,放电时得到电子,为正极,正确;
故选C。
14.B
【解析】A.金属铁为单质,不是化合物,所以铁既不是电解质,也不是非电解质,故A错误;B.CH4是在水溶液和熔化状态下都不能导电的化合物,属于非电解质,故B正确;C.硫酸的水溶液能够导电,硫酸是电解质,故C错误;D.NaNO3属于离子化合物,其水溶液或在熔融状态下能够导电,属于电解质,故D错误;故选B。
点睛:
抓住非电解质的特征水溶液中和熔融状态下都不能够导电的原因是自身不能电离是解题的关键,非电解质是水溶液中和熔融状态下都不能导电的化合物;电解质为水溶液中或熔融状态导电的化合物,无论电解质还是非电解质,都一定是化合物,单质、混合物一定不是电解质和非电解质,
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- 自治 乌兰察布 高中化学 第四 三节 电解池 课时 选修