学年高中化学苏教版必修2课时作业33电能转化为化学能电解 Word版含答案.docx
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学年高中化学苏教版必修2课时作业33电能转化为化学能电解Word版含答案
第3课时 电能转化为化学能——电解
一、电解原理
1.探究实验:
电解CuCl2溶液
(1)实验现象:
阴极:
石墨棒上逐渐覆盖了一层____________;
阳极:
石墨棒上有________产生,湿润的KI淀粉试纸变成________。
(2)实验结论:
CuCl2溶液在电流的作用下分解生成了________和________。
(3)电解过程分析:
通电前:
CuCl2在水溶液中电离,电离方程式:
________________________,
通电时:
Cu2+趋向________,Cl-趋向________。
电极反应式:
阴极:
________________________,
阳极:
________________________________,
电解的总方程式:
________________________________。
2.电解池
(1)概念:
将________能转化为________能的装置称为电解池。
(2)构成条件:
①____________;
②与电源相连的两个电极;
③________________(或________________);
④____________。
(3)电极名称及电极反应
3.电解池工作原理
通电时,电子从电源的________沿导线流入电解池的________,溶液中____________定向移动形成内电路,________在阴极________电子,被________,________在阳极________电子发生________反应,电子沿导线流入直流电源的________。
4.电解反应与氧化还原反应的联系
电解过程是在________作用下发生的________的氧化还原反应,在电解过程中________
转化为________,从而使许多情况下不能发生的反应得以进行,这对于化工生产、金属
冶炼、科学研究以及人们日常生活都具有十分重要的意义。
5.电解过程中电极产物的判断
一看电极材料,若阳极是惰性材料,则两个电极本身都________反应,而是电解质溶液
的成分________反应;若阳极是________材料(铂、金除外),则阳极本身和电解质溶液
的成分发生反应,阴极________反应。
二看电解质溶液里的微粒。
这里的微粒一般是离子,寻找离子要突出一个“全”字,除
了溶质电离出离子以外,H2O也电离出________和________。
把所有的离子找全以后还
要将它们分成两组——________组和________组。
三看两极放电顺序。
常见微粒的放电顺序:
阳极:
S2->I->________>________>________>含氧酸根>F-
阴极:
Ag+>Cu2+>H+>Na+
二、电解原理的应用
1.电解饱和食盐水制备氯气和烧碱
电解池的构成:
________作阳极;铁作阴极;____________作电解质溶液。
电解过程中主要的电极反应为
阳极(石墨):
___________________________________________________________;
阴极(铁):
_____________________________________________________________;
电解总反应:
_________________________________________________________。
2.制备活泼金属
电解熔融氧化铝获得铝:
_________________________________________________,
电解熔融氯化钠制备钠:
_________________________________________________。
3.电解精炼铜
(1)电解池的构成
粗铜作________,纯铜作________,用________________作电解液。
(2)反应特点
①阳极:
金属铜和比铜________的金属杂质——以________形式进入溶液中,不活泼(与
铜相比)的金属杂质——形成______。
②阴极:
有________析出。
③电解精炼铜的过程中,电解液的浓度________。
知识点1 电解原理
1.镍氢电池是近年来开发出来的可充电电池,它可取代会产生镉污染的镍镉电池。
镍氢电池的总反应式是
H2+2NiO(OH)
2Ni(OH)2
根据此反应式判断,下列叙述正确的是( )
A.电池放电时,电池负极周围溶液的pH不断增大
B.电池放电时,镍元素被氧化
C.电池充电时,氢元素被还原
D.电池放电时,H2是正极
2.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
知识点2 电解规律
3.在电解水制取H2和O2时,为了增强导电性,常常要加入一些电解质,最好选用下列
物质中的( )
A.NaOHB.HCl
C.NaClD.CuSO4
知识点3 根据电极变化判断金属性强弱
4.X、Y、Z、M代表四种金属元素,金属X和Z用导线连接放入稀H2SO4中时,X溶解,Z极上有氢气放出;若电解Y2+和Z2+共存的溶液时,Y先析出;又知M2+的氧化性强于Y2+,则这四种金属的活动性由强到弱的顺序是( )
A.X>Z>Y>MB.X>Y>Z>M
C.M>Z>X>YD.X>Z>M>Y
知识点4 电解产物的判断和计算
5.通过相等的电量,以石墨为电极分别电解等浓度的硝酸银和硝酸亚汞(亚汞化合价为
+1)溶液,若被还原的硝酸银和硝酸亚汞的物质的量之比为n硝酸银∶n硝酸亚汞=2∶1,则下
列表述正确的是( )
A.在两个阴极上得到的银和汞的物质的量之比n银∶n汞=2∶1
B.在两个阳极上得到的产物的物质的量不相等
C.硝酸亚汞的化学式为HgNO3
D.硝酸亚汞的化学式为Hg2(NO3)2
知识点5 电解原理在实验创新和工农业生产上的应用
6.在玻璃圆筒中盛有两种无色的互不相溶的中性液体。
上层液体中插入两根石墨电极,
圆筒内还放有一根下端弯成环状的玻璃搅棒,可以上下搅动液体,装置如图。
接通电源,阳极周围的液体呈现棕色,且颜色由浅变深,阴极上有气泡生成。
停止通电,取出电极,用搅棒上下剧烈搅动。
静置后液体又分成两层,下层液体呈紫红色,上层液体几乎无色。
根据上述实验回答:
(1)阳极上的电极反应式为________________________________________________。
(2)阴极上的电极反应式为_________________________________________________。
(3)原上层液体是________。
(4)原下层液体是____________。
(5)搅拌后两层液体颜色发生变化的原因是__________________________________
________________________________________________________________________。
(6)要检验上层液体中含有的金属离子,其方法是_______,现象是__________。
练基础落实
1.如图所示装置中,属于电解池的是( )
2.下列关于铜电极的叙述正确的是( )
A.铜锌原电池中铜是负极
B.用电解法精炼铜时粗铜作阴极
C.在电镀时,镀件上镀铜可用铜作阳极
D.电解饱和食盐水时,用铜片作阳极
3.下列关于电解池的叙述中不正确的是( )
A.与电源正极相连的是电解池的阴极
B.与电源负极相连的是电解池的阴极
C.在电解池的阳极上发生氧化反应
D.电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极
4.在原电池和电解池的电极上所发生的反应,同属于氧化反应或同属于还原反应的是
( )
①原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应 ②原电池的正极和电解池的阴极所发生
的反应 ③原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应 ④原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应
A.①③B.②③C.①④D.②④
5.用X、Y、Z三种金属组成的合金暴露在潮湿的空气中,经一段时间后,合金的表面
只有Y的化合物出现。
将含有这三种金属的盐溶液进行电解时阴极上最先析出X。
这三种金属的活动性由强到弱的正确顺序是( )
A.X>Y>ZB.Y>Z>X
C.Y>X>ZD.Z>Y>X
6.用Cu作电极电解CuSO4溶液时,溶液的pH随时间(t)变化如下图所示。
则曲线与实
际情况相符的是( )
7.下图中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
无臭气体放出,符合这一情况的是( )
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
铜
负极
CuCl2
练方法技巧——串联电路的计算技巧
8.铅蓄电池的工作原理为Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O。
研读下图,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++SO
B.当电路中转移0.2mol电子时,Ⅰ中消耗的H2SO4为0.2mol
C.K闭合时,Ⅱ中SO
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
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
答案
练综合拓展
9.电解原理在化学工业中有广泛应用。
右图表示一个电解池,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。
请回答以下问题:
(1)若X、Y都是惰性电极,a是饱和NaCl溶液,实验开始时,同时在两边各滴入几滴酚酞试液,则:
①电解池中X极上的电极反应式为________________________________________。
在X极附近观察到的实验现象是___________________________________________。
②Y电极上的电极反应式为________________________________________________。
检验该电极反应产物的方法是_______________________________________________。
(2)如要用电解方法精炼粗铜,电解液a选用CuSO4溶液,则:
①X电极的材料是________,电极反应式为________。
②Y电极的材料是________,电极反应式为________。
(说明:
杂质发生的电极反应不必写出)
10.由于Fe(OH)2极易被氧化,所以实验室很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。
应用如图所示的电解装置,可制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。
两个电极的材料分别为石墨和铁。
(1)a电极的材料应为________,电极反应式为_______________________________。
(2)电解液c可以是( )
A.纯水B.NaCl溶液
C.NaOH溶液D.CuCl2溶液
(3)d为苯,其作用为____________________________________________________,
在加入苯之前,对c应进行的简单处理为___________________________________。
(4)为了在较短时间内看到白色沉淀,可采取的措施是( )
A.改用稀硫酸作电解液
B.适当增大电源的电压
C.适当减小两个电极间的距离
D.适当降低电解液的温度
(5)若c为Na2SO4溶液,当电解一段时间,看到白色Fe(OH)2沉淀后,再反接电源进行电
解,除了电极上看到气泡外,混合物中另一明显现象为___________________________。
第3课时 电能转化为化学能——电解
基础落实
一、1.
(1)紫红色的铜 气泡 蓝色
(2)铜 氯气 (3)CuCl2===Cu2++2Cl- 阴极 阳极 Cu2++2e-===Cu 2Cl--2e-===Cl2↑ CuCl2
Cu+Cl2↑
2.
(1)电 化学
(2)①直流电源 ③电解质溶液 熔融的电解质 ④闭合回路
3.负极 阴极 阴、阳离子 阳离子 得到 还原 阴离子 失去 氧化 正极
4.直流电 非自发 电能 化学能
5.不发生 发生 金属 不发生 H+ OH- 阴离子 阳离子 >Br- Cl- OH-
二、1.石墨 饱和食盐水 2Cl--2e-===Cl2↑ 2H++2e-===H2↑ 2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑
2.2Al2O3
4Al+3O2↑ 2NaCl(熔融)
2Na+Cl2↑
3.
(1)阳极 阴极 饱和CuSO4溶液
(2)①活泼 离子 阳极泥 ②铜 ③基本不变
对点训练
1.C [放电时,H2作原电池负极被氧化,其电极周围溶液的pH应不断减少,而NiO(OH)被还原。
充电时Ni(OH)2被还原成H2,所以选C项。
]
2.C [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,会导致溶液中氯离子浓度降低。
]
3.A [若加入HCl、NaCl,阳极应优先放出Cl2;若加入CuSO4,阴极将优先析出Cu,所以选A项。
]
4.A [金属X和Z用导线连接放入稀H2SO4中形成原电池,X溶解说明X的金属活动性大于Z,电解Y2+和Z2+共存的溶液时,Y先析出,则Z的金属活动性大于Y,M2+的氧化性强于Y2+,则Y的金属活动性大于M。
故选A项。
]
5.D [因为通过相等电量,且银和亚汞的化合价都是+1,所以得到的银和汞物质的量相等,阳极所得产物物质的量也相等,而被还原的n硝酸银∶n硝酸亚汞=2∶1,硝酸银的化学式为AgNO3,所以硝酸亚汞的化学式为Hg2(NO3)2,故选D项。
]
6.
(1)2I--2e-===I2
(2)2H++2e-===H2↑ (3)KI(或NaI等)水溶液 (4)CCl4(或CHCl3等) (5)I2被萃取到CCl4中 (6)焰色反应并透过蓝色钴玻璃观察火焰呈紫色(或火焰呈黄色)
解析 根据溶液的分层现象及上层溶液可以电解、阳极周围溶液颜色的变化和静置后下层液体呈紫红色可以推断电解质溶液为碘盐溶液,阳极电极反应式为2I--2e-===I2,阴极电极反应式为2H++2e-===H2↑,又由于溶液为中性,所以原上层液为KI(或NaI)水溶液,可通过焰色反应检验其中的金属离子,下层液为CCl4(或CHCl3等),由于I2在CCl4中的溶解度远大于在水中的溶解度,所以I2被萃取到CCl4中。
课后作业
1.C [电解池的构成条件:
与直流电源相连的两个电极,电解质溶液,闭合回路,C项均符合。
]
2.C 3.A
4.B [此题考查原电池与电解池的电极反应,原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应都是氧化反应;原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应都是还原反应。
]
5.B [根据原电池原理:
活泼金属作负极,被腐蚀,所以Y最活泼。
电解时,最先析出X,说明Xn+的氧化性最强,则X的活泼性最弱。
综上分析,答案为B。
]
6.D [用Cu作电极电解CuSO4溶液时,由于Cu为活性电极,故阳极反应为Cu-2e-===Cu2+,阴极反应为Cu2++2e-===Cu,故电解质溶液分子组分不变,溶液的pH不变。
]
7.A [由于a极板质量增加,则其为电解池的阴极,b为电解池的阳极,故X为电池的负极,Y为电池的正极。
根据a、b两电极上的现象,b为惰性电极,电解质溶液中有金属单质在a电极上析出,符合题意的只有A项。
]
9.C [由图示关系可知,Ⅰ池为原电池,Ⅱ池为电解池,a极为正极,b极为负极,K闭合后,c极为阴极,d极为阳极,因电极材料为PbSO4,结合铅蓄电池的工作原理,可判断d极发生的电极反应式为PbSO4+2H2O-2e-===PbO2+4H++SO
,A项正确;由题给方程式可判断,当电路中转移0.2mol电子时,Ⅰ中消耗的H2SO4为0.2mol,B项正确;电解池工作时,阴离子移向阳极,即d电极,故C项错误;因Ⅱ池反应为2PbSO4+2H2O
Pb+PbO2+2H2SO4,因此K闭合一段时间后,Ⅱ池可作为原电池对外供电,其中析出的铅附着在c极上作负极,析出的PbO2附着在d极上作正极,D项正确。
]
10.
(1)①2H++2e-===H2↑ 产生气泡,溶液变红色
②2Cl--2e-===Cl2↑ 用湿润的淀粉KI试纸放在Y极附近,试纸变蓝色
(2)①纯铜 Cu2++2e-===Cu
②粗铜 Cu-2e-===Cu2+
解析
(1)源于教材电解池中与电源(+)极相连的电极为阳极,与电源(—)极相连的电极为阴极,因此,X是阴极,Y是阳极;电解时,阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动,阳极发生氧化反应,而阴极发生还原反应。
在饱和NaCl溶液中存在NaCl===Na++Cl-,H2OH++OH-,所以Na+、H+向X极移动,OH-、Cl-向Y极移动,由离子放电顺序知:
Cl->OH-,H+>Na+。
因此,阳极反应:
2Cl--2e-===Cl2↑;阴极反应:
2H++2e-===H2↑。
由于H+放电,加速H2OH++OH-电离,使OH-浓度增大。
阴极区OH-增多呈碱性,Cl2可用淀粉KI试纸(湿润)检验Cl2,总反应:
2NaCl+2H2O
2NaOH+Cl2↑+H2↑。
(2)失电子能力:
Cu2+>SO
、NO
,粗铜电解时,用粗铜作阳极发生氧化反应,纯铜作阴极,发生还原反应,而用铜的可溶性含氧酸盐作电解液,在反应过程中,电解液成分不变。
11.
(1)铁 Fe-2e-===Fe2+
(2)BC (3)防止空气中的O2把Fe(OH)2氧化 把c溶液加热,除去其中溶解的O2 (4)BC (5)白色沉淀变成灰绿色,最后变成红褐色
解析 要想得到Fe(OH)2,设计成如题图所示的电解池时,关键点在于先生成Fe2+和OH-,才能生成Fe(OH)2。
(1)Fe作阳极,即a电极的材料为铁,发生的电极反应为Fe-2e-===Fe2+,阴极的电极反应为2H++2e-===H2↑。
(2)在阴极区产生的OH-向阳极移动,在阳极区产生的Fe2+向阴极移动,在溶液中就会生成Fe(OH)2沉淀,此时的电解液可以是NaCl,而纯水导电性差,CuCl2溶液中Cu2+放电,A、D都不合理,若电解液为NaOH溶液时,在阴极是H+放电,溶液中的OH-会直接和Fe2+结合成沉淀,C合理,故选BC。
(3)苯的作用是防止空气中的O2把Fe(OH)2氧化,为了更好地防止Fe(OH)2被氧化,在加入苯之前,应把c溶液先加热,除去其中溶解的O2。
(4)为了在较短时间内看到白色沉淀,就要想办法加快反应速率,B、C都合理。
(5)当溶液中生成Fe(OH)2白色沉淀时,把电极反接在电源上,以Na2SO4作电解液,实质是电解水,在溶液中电解产生的O2会把Fe(OH)2氧化,其现象是白色沉淀先变成灰绿色,最后变成红褐色。
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