2014年高中化學(xué)選修四教學(xué)案4-3-1 電解原理

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第三節(jié) 電解池 第1課時(shí)　電解原理 ●課標(biāo)要求 1．體驗(yàn)化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的探究過(guò)程。 2．了解電解池的工作原理。 3．能寫(xiě)出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。 ●課標(biāo)解讀 1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過(guò)程。 2．理解電解池的工作原理。 3．正確書(shū)寫(xiě)電解池中電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。 ●教學(xué)地位 電解是中學(xué)理論體系不可缺少的一部分，同時(shí)電解與物理學(xué)科中的電學(xué)、能量的轉(zhuǎn)換有密切的聯(lián)系，是氧化還原反應(yīng)、原電池、電離等知識(shí)的綜合運(yùn)用。通過(guò)比較原電池原理比較分析電解原理。本課時(shí)是本章重點(diǎn)內(nèi)容之一。 ●新課導(dǎo)入建議 自從伏打發(fā)明電池后，“電”的應(yīng)用就風(fēng)起云涌，席卷全球。1800年科學(xué)家采用伏打電池電解水獲得成功后，戴維進(jìn)行了思考，電既然能分解水，那么電對(duì)于鹽溶液，固體化合物產(chǎn)生什么作用呢？開(kāi)始他將苛性鉀制成飽和水溶液進(jìn)行電解，結(jié)果在電池兩極分別得到的是氧氣和氫氣，加大電流強(qiáng)度仍然沒(méi)有其他收獲。隨后他改用熔融的苛性鉀，在電池作用下，熔融的苛性鉀發(fā)生明顯變化，在陰極附近產(chǎn)生了一種白色的小球狀物質(zhì)，隨即形成紫色火焰，這個(gè)小球狀物質(zhì)是什么？ 【提示】　這個(gè)小球狀物質(zhì)是鉀。 ●教學(xué)流程設(shè)計(jì) 課前預(yù)習(xí)安排：(1)看教材P79頁(yè)，填寫(xiě)【課前自主導(dǎo)學(xué)】中的“知識(shí)1，電解CuCl2溶液”，并完成【思考交流1】； (2)看教材P80頁(yè)，填寫(xiě)【課前自主導(dǎo)學(xué)】中的“知識(shí)2，電解原理”，并完成【思考交流2】。?步驟1：導(dǎo)入新課、本課時(shí)教材地位分析。?步驟2：建議對(duì)【思考交流】多提問(wèn)幾個(gè)學(xué)生，使80%以上的學(xué)生都能掌握該內(nèi)容，以利于下一步對(duì)該重點(diǎn)知識(shí)的探究。 ? 步驟6：師生互動(dòng)完成“探究2、惰性電極電解電解質(zhì)的溶液的規(guī)律”，可利用【問(wèn)題導(dǎo)思】中的問(wèn)題由淺入深地進(jìn)行。建議教師除【例2】外，使用【教師備課資源】中例題變換角度拓展學(xué)生的思路。?步驟5：在老師指導(dǎo)下由學(xué)生自主完成【變式訓(xùn)練1】和【當(dāng)堂雙基達(dá)標(biāo)】中的1、2、3三題，驗(yàn)證學(xué)生對(duì)探究點(diǎn)的理解掌握情況。?步驟4：教師通過(guò)【例1】和教材P79頁(yè)講解研析，對(duì)“探究1”進(jìn)行總結(jié)。?步驟3：師生互動(dòng)完成“探究1、電解池電極及電極產(chǎn)物的判斷”可利用【問(wèn)題導(dǎo)思】中的問(wèn)題由淺入深地進(jìn)行。 步驟7：教師通過(guò)【例2】和教材P80頁(yè)的講解研析對(duì)“探究2”進(jìn)行總結(jié)。?步驟8：在老師指導(dǎo)下由學(xué)生完成【當(dāng)堂雙基達(dá)標(biāo)】中的4題，驗(yàn)證學(xué)生對(duì)探究點(diǎn)的理解。?步驟9：先讓學(xué)生自主總結(jié)本課時(shí)學(xué)習(xí)的主要知識(shí)，然后對(duì)照【課堂小結(jié)】明確掌握已學(xué)的內(nèi)容、并課下完成【課后知能檢測(cè)】。 課　標(biāo)　解　讀 重　點(diǎn)　難　點(diǎn) 1.了解電解、電解池的概念。 2.理解電解池的原理。 3.能夠正確書(shū)寫(xiě)電解池的電極反應(yīng)方程式。 1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究加深對(duì)電解池工作原理的理解。(重點(diǎn)) 2.比較離子在電解池中的放電順序。(重點(diǎn)) 3.原電池與電解池比較。(重難點(diǎn)) 電解CuCl2溶液 1.裝置 CuCl2溶液的電解 2．實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 結(jié)論 電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn) 說(shuō)明電解質(zhì)溶液在導(dǎo)電，形成閉合回路 與負(fù)極相連的石墨棒上逐漸覆蓋了一層紅色固體 析出金屬銅 與正極相連的碳棒一側(cè)有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生，濕潤(rùn)的KI淀粉試紙變藍(lán) 產(chǎn)生了氯氣 3.實(shí)驗(yàn)原理分析 (1)通電前，Cu2＋、H＋、Cl－以及OH－在溶液中作自由運(yùn)動(dòng)通電時(shí)，在電場(chǎng)的作用下，這些自由運(yùn)動(dòng)的離子改作定向運(yùn)動(dòng)即Cl－、OH－等陰離子趨向陽(yáng)極，Cu2＋、H＋等陽(yáng)離子趨向陰極。 (2)兩個(gè)電極上的反應(yīng)和總反應(yīng)： 陽(yáng)極(與電源正極相連)：2Cl－－2e－===Cl2↑。 陰極(與電源負(fù)極相連)：Cu2＋＋2e－===Cu。 總反應(yīng)：CuCl2電解,Cu＋Cl2↑。 (3)結(jié)論：電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過(guò)程，就是電解質(zhì)溶液的電解過(guò)程。 1．溶液中含有Cu2＋、H＋為什么是Cu2＋去陰極得電子，而不是H＋呢？ 【提示】　陰極上的物質(zhì)，發(fā)生還原反應(yīng)，本身是氧化劑應(yīng)具有氧化性，而氧化性Cu2＋>H＋，故Cu2＋先得電子。 電解原理 1.電解 使電流通過(guò)電解質(zhì)溶液在兩個(gè)電極上引起氧化還原反應(yīng)的過(guò)程。 2．電解池 (1)定義：將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。 (2) 構(gòu)成有外加電源電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)兩個(gè) 電極陰極：與電源負(fù)極相連，發(fā)生還原反應(yīng)陽(yáng)極：與電源正極相連，發(fā)生氧化反應(yīng)形成閉合回路 2．(1)電解CuCl2溶液產(chǎn)生Cl2的兩電極能用鐵嗎？ (2)電解質(zhì)溶液導(dǎo)電時(shí)，一定會(huì)有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生嗎？ 【提示】　(1)陰極可以用，但陽(yáng)極不能用，否則陽(yáng)極發(fā)生反應(yīng)為Fe－2e－===Fe2＋，而不放出Cl2。 (2)一定。 電解池電極及電極產(chǎn)物判斷 【問(wèn)題導(dǎo)思】　 ①電解池中，陰、陽(yáng)兩極的材料與電解產(chǎn)物有關(guān)系嗎？ 【提示】　陽(yáng)極產(chǎn)物與材料有關(guān)，陰極無(wú)關(guān)。 ②電解CuSO4與NaCl的混合液，首先在陰、陽(yáng)兩極產(chǎn)生什么物質(zhì)(用惰性電極)? 【提示】　陽(yáng)極―→Cl2　陰極——Cu。 1．電解池的電極和電極反應(yīng) 2．電解時(shí)電極產(chǎn)物的判斷 (1)陽(yáng)極產(chǎn)物的判斷 ①活性金屬電極 金屬電極失電子，被溶解，生成對(duì)應(yīng)金屬陽(yáng)離子。 ②惰性電極(Pt、Au、C) 陰離子失電子，生成對(duì)應(yīng)非金屬單質(zhì)。 陰離子放電順序：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根>F－。 (2)陰極產(chǎn)物的判斷 與電極材料無(wú)關(guān)，直接根據(jù)陽(yáng)離子放電順序進(jìn)行判斷，陽(yáng)離子放電順序：Ag＋>Hg2＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Sn2＋>Fe2＋>Zn2＋>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋。 根據(jù)兩極產(chǎn)物也可判斷電極，一般情況下 (1)析出金屬(質(zhì)量增重)或有氣體(H2)放出——陰極。 (2)有非金屬單質(zhì)生成，是氣態(tài)的有Cl2、O2或電極本身減輕——陽(yáng)極。 　現(xiàn)用Pt電極電解1 L濃度均為0.1 mol/L的HCl、CuSO4的混合溶液，裝置如圖，下列說(shuō)法正確的是 (　　) A．電解開(kāi)始時(shí)陰極有H2放出 B．電解開(kāi)始時(shí)陽(yáng)極上發(fā)生：Cu2＋＋2e－===Cu C．當(dāng)電路中通過(guò)電子的量超過(guò)0.1 mol時(shí)，此時(shí)陰極放電的離子發(fā)生了變化 D．整個(gè)電解過(guò)程中，SO不參與電極反應(yīng) 【解析】　依據(jù)放電順序陰極先放電的是Cu2＋，故陰極開(kāi)始析出的是Cu，陽(yáng)極先放電的是Cl－，故陽(yáng)極開(kāi)始產(chǎn)生的是Cl2。故A、B錯(cuò)；由陰極反應(yīng)Cu2＋＋2e－===Cu，n(Cu2＋)＝0.1 mol，當(dāng)電路中通過(guò)電子的量達(dá)到0.2 mol時(shí)，此時(shí)Cu2＋消耗完畢，陰極放電離子變?yōu)镠＋，所以C錯(cuò)；陽(yáng)極先是Cl－放電，當(dāng)Cl－消耗完畢，此時(shí)H2O電離產(chǎn)生的OH－開(kāi)始在陽(yáng)極放電，SO不參與電極反應(yīng)。 【答案】　D 判斷電解池中的產(chǎn)物步驟 1．對(duì)于電解池，首先要考慮陽(yáng)極材料，若為惰性電極，溶液中的陰離子被氧化；若為金屬電極，則被氧化的是電極本身。過(guò)于活潑的金屬不能作電極材料(K、Na)。 2．若溶液中的陰、陽(yáng)離子有多種，則根據(jù)離子放電順序判定什么離子先放電，什么離子后放電，并寫(xiě)出電極方程式。 3．注意根據(jù)電子流向和電流流向判斷電極是相反的。 1．關(guān)于電解NaCl水溶液，下列敘述正確的是(　　) A．電解時(shí)在陽(yáng)極得到氯氣，在陰極得到金屬鈉 B．若在陽(yáng)極附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色 C．若在陰極附近的溶液中滴入酚酞試液，溶液呈無(wú)色 D．電解一段時(shí)間后，將全部電解液轉(zhuǎn)移到燒杯中，充分?jǐn)嚢韬笕芤撼手行? 【解析】　電解食鹽水時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為： 陽(yáng)極：2Cl－－2e－===Cl2↑ 陰極：2H＋＋2e－===H2↑ 總反應(yīng)：2NaCl＋2H2O電解,2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 對(duì)照分析選項(xiàng)，A錯(cuò)誤；陽(yáng)極附近的溶液中會(huì)溶有少量的Cl2，滴加KI溶液后發(fā)生反應(yīng)：Cl2＋2I－===I2＋2Cl－，溶液呈棕色，B正確；陰極附近產(chǎn)生大量的OH－，滴加酚酞后變紅色，C錯(cuò)誤；電解后生成NaOH，溶液呈堿性，D錯(cuò)誤。 【答案】　B 用惰性電極電解電解質(zhì)溶液的規(guī)律 【問(wèn)題導(dǎo)思】　 ①電解H2SO4溶液與鹽酸溶液(惰性電極)的產(chǎn)物相同嗎？溶液pH有何變化？ 【提示】　陰極產(chǎn)物相同(H2)，陽(yáng)極產(chǎn)物不同[H2SO4→O2，HCl→Cl2]，pH都增大。 ②用惰性電極電解食鹽水一段時(shí)間后，若要使溶液復(fù)原，應(yīng)加入什么物質(zhì)？ 【提示】　加入HCl。 類(lèi)型 電解質(zhì) 特點(diǎn) 實(shí)例 電極反應(yīng)式 陰極 陽(yáng)極 電解方程式 電解 對(duì)象 電解 質(zhì)溶 液濃 度的 變化 電解 質(zhì)溶 液復(fù) 原的 方法 電解 水型 含氧酸 H2SO4 可溶性 強(qiáng)堿 NaOH 活潑金 屬含氧 酸鹽 KNO3 4H＋＋4e－===2H2↑ 4OH－ －4e－ === 2H2O ＋O2↑ 2H2O2H2↑＋O2↑ 水 增大 加水 電解 電解 質(zhì)型 無(wú)氧酸 HCl 2H＋＋ 2e－=== H2↑ 2Cl－－2e－ === Cl2↑ 2HCl H2↑＋Cl2↑ 不活潑 金屬無(wú) 氧酸鹽 CuCl2 Cu2＋＋ 2e－=== Cu 2Cl－－2e－ === Cl2↑ CuCl2Cu＋Cl2↑ 電解質(zhì) 減小 加入 氯化 氫 加入 氯化 銅 放H2 生堿型 活潑金 屬無(wú)氧 酸鹽 NaCl 2H＋＋ 2e－=== H2↑ 2Cl－－2e－ ===Cl2↑ 2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 電解質(zhì) 和水 生成 新電 解質(zhì) 加入 氯化 氫 放O2 生酸型 不活潑 金屬含 氧酸鹽 CuSO4 2Cu2＋＋ 4e－=== 2Cu 4OH－ －4e－ ===2H2O ＋O2↑ 2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑ 電解 質(zhì)和 水 生成 新電 解質(zhì) 加入 CuO 　用惰性電極進(jìn)行電解，下列說(shuō)法正確的是 (　　) A．電解稀硫酸，實(shí)質(zhì)上是電解水，故溶液pH不變 B．電解稀氫氧化鈉溶液，要消耗OH－，故溶液pH減小 C．電解硫酸鈉溶液，在陰極上和陽(yáng)極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1∶2 D．電解氯化銅溶液，在陰極上和陽(yáng)極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1∶1 【解析】　電解稀硫酸實(shí)質(zhì)上是電解水，c(H＋)增大，溶液pH減小，A項(xiàng)錯(cuò)誤；電解稀氫氧化鈉溶液，實(shí)質(zhì)上也是電解水，c(OH－)增大，溶液pH增大，B項(xiàng)錯(cuò)誤；電解硫酸鈉溶液，在陰析上生成H2，陽(yáng)極上生成O2，其物質(zhì)的量之比為2∶1，C項(xiàng)錯(cuò)誤。D項(xiàng)正確。 【答案】　D 電解產(chǎn)物判斷 1．用惰性電極電解電解質(zhì)水溶液時(shí)，首先要全面分析電解質(zhì)溶液的組成，找全離子并分為陰、陽(yáng)兩組，然后排出陰、陽(yáng)離子的放電順序，寫(xiě)出兩極上的電極反應(yīng)式。 2．根據(jù)兩極的電極反應(yīng)式寫(xiě)出反應(yīng)的總離子方程式時(shí)，要注意：若參與電極反應(yīng)的H＋(或OH－)是由水電離出來(lái)的，應(yīng)用水的分子式表示。 3．若陰極為H＋放電，則陰極區(qū)c(OH－)增大；若陽(yáng)極區(qū)OH－放電，則陽(yáng)極區(qū)c(H＋)增大；若陰、陽(yáng)極同時(shí)有H＋、OH－放電，相當(dāng)于電解水，電解質(zhì)溶液濃度增大(飽和溶液例外)。 2．下列有關(guān)用惰性電極電解AgNO3溶液一段時(shí)間后的說(shuō)法正確的是(　　) A．電解過(guò)程中陰極質(zhì)量不斷增加 B．電解過(guò)程中溶液的pH不斷升高 C．此時(shí)向溶液中加入適量的Ag2O固體不能使溶液恢復(fù)至電解前的狀況 D．電解后兩極產(chǎn)生的氣體體積比為2∶1 【解析】　用惰性電極電解AgNO3溶液，總的電解反應(yīng)式為：4AgNO3＋2H2O電解,4Ag＋O2↑＋4HNO3，則陰極上析出銀，陽(yáng)極上放出氧氣，A項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤；由于生成HNO3，溶液的pH應(yīng)不斷降低，B項(xiàng)錯(cuò)誤；要使溶液恢復(fù)到電解前的狀況要看加入的物質(zhì)在溶液中的反應(yīng)：2Ag2O＋4HNO3===4AgNO3＋2H2O，得到的物質(zhì)恰好是反應(yīng)掉的物質(zhì)，可使溶液恢復(fù)至電解前的狀況，C項(xiàng)錯(cuò)誤；故選A。 【答案】　A 【教師備課資源】 　pH＝a的某電解質(zhì)溶液中，插入兩支惰性電極，通直流電一段時(shí)間后，溶液的pH>a，則該電解質(zhì)可能是(　　) A．NaOH　　 B．H2SO4　　 C．AgNO3　　 D．Na2SO4 【解析】　由陰、陽(yáng)離子的放電順序可知，電解NaOH、H2SO4、Na2SO4溶液的實(shí)質(zhì)都是電解水，電解質(zhì)溶液的濃度都增大，故NaOH溶液的pH增大，H2SO4溶液的pH減小，Na2SO4溶液的pH不變；AgNO3的電解方程式為：4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3，故溶液的pH減小。 【答案】　A 1．下列關(guān)于電解池的敘述中正確的是(　　) A．電解池中的閉合回路僅是由電子的定向移動(dòng)形成的 B．金屬導(dǎo)線中，電子從電源的負(fù)極流向電解池的陽(yáng)極，從電解池的陰極流向電源的正極 C．在電解質(zhì)溶液中，陰離子向陰極運(yùn)動(dòng)，陽(yáng)離子向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng) D．相同時(shí)間內(nèi)，陽(yáng)離子在陰極上得到的電子與陰離子在陽(yáng)極上失去的電子數(shù)相等 【解析】　在電解池中，外電路上是靠電子的定向移動(dòng)形成電流，而電解質(zhì)溶液中是靠陰、陽(yáng)離子的定向移動(dòng)而形成電流，因此A項(xiàng)錯(cuò)誤；在電解池中，電子由電源的負(fù)極流向電解池的陰極，由電解池的陽(yáng)極流向電源的正極，因此B項(xiàng)錯(cuò)誤；在電解質(zhì)溶液中，陰離子向著陽(yáng)極移動(dòng)，陽(yáng)離子向著陰極移動(dòng)，因此C項(xiàng)錯(cuò)誤。 【答案】　D 2．下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　) A．電解質(zhì)的導(dǎo)電過(guò)程是化學(xué)變化，而金屬的導(dǎo)電是物理變化 B．電解質(zhì)溶液導(dǎo)電的過(guò)程，就是電解質(zhì)被電解的過(guò)程 C．電解質(zhì)在任何條件下均可以導(dǎo)電 D．電解質(zhì)溶液導(dǎo)電過(guò)程中一定有新物質(zhì)生成 【解析】　電解質(zhì)導(dǎo)電的過(guò)程就是被電解的過(guò)程，在電解過(guò)程中發(fā)生氧化還原反應(yīng)，一定有新物質(zhì)生成，所以是化學(xué)變化；而金屬導(dǎo)電是靠自由電子的定向移動(dòng)，無(wú)新物質(zhì)生成，是物理變化，故A、B、D項(xiàng)正確。電解質(zhì)要導(dǎo)電只有在電離的條件下，存在自由移動(dòng)的離子時(shí)才能導(dǎo)電，所以C項(xiàng)錯(cuò)誤。 【答案】　C 3．某學(xué)生欲完成2HCl＋2Ag===2AgCl＋H2↑反應(yīng)，設(shè)計(jì)了下列四個(gè)實(shí)驗(yàn)，你認(rèn)為可行的實(shí)驗(yàn)是(　　) 【解析】　反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，應(yīng)設(shè)計(jì)成電解池，金屬銀失電子作陽(yáng)極與電源的正極相連。 【答案】　C 4. 根據(jù)如圖所示裝置回答： (1)當(dāng)X為Pt，Y為Fe，Z為AgNO3時(shí)，陽(yáng)極反應(yīng)式為_(kāi)__________， 陰極反應(yīng)式為_(kāi)_________， 電解反應(yīng)式為_(kāi)______________________。 (2)X為Cu，Y為Fe，Z為CuSO4時(shí)，陽(yáng)極反應(yīng)式為 ______________________， 陰極反應(yīng)式為_(kāi)_________________________。 【解析】　電解池中與電源正極相連的是陽(yáng)極(X)與電源負(fù)極相連的是負(fù)極(Y)。 【答案】　(1)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑　 4Ag＋＋4e－===4Ag　 2H2O＋4AgNO34Ag＋O2↑＋4HNO3 (2)Cu－2e－===Cu2＋　Cu2＋＋2e－===Cu 1．下列說(shuō)法不正確的是(　　) A．不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，一般可以通過(guò)電解實(shí)現(xiàn) B．電解質(zhì)溶液導(dǎo)電是化學(xué)變化，金屬導(dǎo)電是物理變化 C．電解池和原電池中均發(fā)生氧化還原反應(yīng) D．電解、電離、原電池均需要通電 【解析】　電離不需要通電，而是在溶于水或熔化狀態(tài)下發(fā)生的。 【答案】　D 2．如圖所示，銅片、鋅片和石墨棒用導(dǎo)線連接后插入番茄里，電流表中有電流通過(guò)，則下列說(shuō)法正確的是(　　) A．鋅片是負(fù)極 B．兩個(gè)銅片上都發(fā)生氧化反應(yīng) C．石墨是陰極 D．兩個(gè)番茄都形成原電池 【解析】　由于番茄汁顯酸性，左側(cè)番茄形成原電池，Zn作負(fù)極。右側(cè)番茄形成電解池，Cu作陰極。故只有A選項(xiàng)正確。 【答案】　A 3．能用電解原理說(shuō)明的問(wèn)題是(　　) ①電解是把電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能　②電解是把化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能?、垭娊赓|(zhì)溶液導(dǎo)電是化學(xué)變化，金屬導(dǎo)電是物理變化?、懿荒茏园l(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，通過(guò)電解的原理可以實(shí)現(xiàn)?、萑魏稳芤罕浑娊鈺r(shí)，必須導(dǎo)致氧化還原反應(yīng)的發(fā)生 A．①②③④　　　　　　B．②③⑤ C．③④ D．①③④⑤ 【解析】　本題主要考查了電解原理。從能量轉(zhuǎn)化的角度看，電解是把電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的過(guò)程，故①對(duì)、②錯(cuò)；電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過(guò)程，必將伴隨著兩個(gè)電極上氧化還原反應(yīng)的發(fā)生，同時(shí)生成新的物質(zhì)，故③、⑤對(duì)；某些不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，通過(guò)電解供給電能可以實(shí)現(xiàn)，故④對(duì)。所以①③④⑤選項(xiàng)都符合題意。故正確答案為D。 【答案】　D 4．將一直流電源的正、負(fù)極(電極材料為Pt)，用玻璃片分別壓在一張用食鹽水、碘化鉀、淀粉溶液和石蕊試液浸透的濾紙上，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，兩極附近濾紙的顏色分別是(　　) A B C D 陽(yáng)極 藍(lán) 白 紅 藍(lán) 陰極 白 藍(lán) 藍(lán) 藍(lán) 【解析】　陽(yáng)極上I－放電生成I2，使淀粉變藍(lán)，陰極上H＋放電后，使溶液中的c(H＋)X3＋>H＋ B．H＋>X3＋>Cu2＋ C．X3＋>H＋>Cu2＋ D．Cu2＋>H＋>X3＋ 【解析】　有些同學(xué)沒(méi)有認(rèn)真分析，就將X3＋與Fe3＋聯(lián)系起來(lái)，選擇答案C。這其實(shí)是簡(jiǎn)單記憶陽(yáng)離子放電順序?qū)е露▌?shì)思維而造成的結(jié)果。本題的解題信息在圖像中，一通電就有固體析出，且通過(guò)0.2 mol電子后，就再?zèng)]有固體析出了，說(shuō)明是Cu2＋放電的結(jié)果，X3＋不放電。故正確答案為D。 【答案】　D 9．如圖所示中X、Y分別是直流電源的兩極，通電后發(fā)現(xiàn)a極板質(zhì)量增加，b極板處有無(wú)色無(wú)味氣體放出，符合這一情況的是(　　) a極板 b極板 X電極 Z溶液 A 鋅 石墨 負(fù)極 CuSO4 B 石墨 石墨 負(fù)極 NaOH C 銀 鐵 正極 AgNO3 D 銅 石墨 負(fù)極 CuCl2 【解析】　根據(jù)題意，a為鋅時(shí)，X為負(fù)極，則a為陰極，a極上有銅析出，質(zhì)量增加，Y為正極，則b為陽(yáng)極，b極處有O2放出，A選項(xiàng)符合題意；B組中，兩電極均為石墨時(shí)，實(shí)質(zhì)為電解水，兩極上都放出氣體，電極質(zhì)量不變，不符合題意；C組中，當(dāng)b極為Fe時(shí)，X為正極，b極Ag＋得電子，鐵極質(zhì)量增加，a極銀失電子，質(zhì)量減輕，不符合題意；D組中，a極為銅時(shí)，X為負(fù)極，a上析出銅，銅極質(zhì)量增加，但b極上放出有刺激性氣味的Cl2，不符合題意，因此只有A正確。 【答案】　A 10．將含有KCl、CuBr2、Na2SO4三種物質(zhì)的水溶液用鉑電極進(jìn)行電解，且電解時(shí)間足夠長(zhǎng)。有以下結(jié)論：①溶液中幾乎沒(méi)有Br－；②電解質(zhì)溶液為無(wú)色；③最終溶液顯堿性；④K＋、Na＋和SO的濃度幾乎沒(méi)有變化。正確的是(設(shè)Cl2、Br2全部從溶液中逸出)(　　) A．①②③ 　B．僅③　 　C．①④　 　D．均正確 【解析】　此題電解的是混合溶液，目的是考查學(xué)生對(duì)陰、陽(yáng)離子放電順序掌握的熟練性。溶液中存在的陰離子有：Cl－、Br－、SO、OH－，陽(yáng)離子有：K＋、Cu2＋、Na＋、H＋。因用Pt電極電解足夠長(zhǎng)的時(shí)間，陰離子首先放電的是Br－，其次是Cl－，最后是OH－，SO在溶液中不放電，陽(yáng)離子先放電的是Cu2＋，其次是H＋。所以先電解CuBr2，陽(yáng)極逸出Br2，陰極析出Cu，當(dāng)CuBr2電解完畢后，相當(dāng)于繼續(xù)電解HCl(H＋來(lái)自于水中)，當(dāng)Cl－被消耗盡后，則繼續(xù)電解水。由于Cu2＋轉(zhuǎn)化為單質(zhì)銅，電解質(zhì)溶液變?yōu)闊o(wú)色；Cl－放電時(shí)，水電離出的H＋放電，使溶液中的c(OH－)增大；由于電解足夠長(zhǎng)時(shí)間，水被消耗，c(K＋)、c(Na＋)和c(SO)會(huì)增大。 【答案】　A 11．從NO、SO、H＋、Cu2＋、Ba2＋、Ag＋、Cl－等離子中選出適當(dāng)?shù)碾x子組成電解質(zhì)，采用惰性電極對(duì)其溶液進(jìn)行電解。 (1)兩極分別放出H2和O2，電解質(zhì)的化學(xué)式可能為_(kāi)___________； (2)若陰極析出金屬，陽(yáng)極放出O2，電解質(zhì)的化學(xué)式可能為_(kāi)_______________； (3)若兩極分別放出氣體，且體積比為1∶1，電解質(zhì)的化學(xué)式可能為_(kāi)_________________。 【解析】　這些離子中Ba2＋和SO、Ag＋和Cl－不能共存，Ag2SO4微溶于水，也不能大量共存。(1)兩極分別放出H2和O2，肯定是電解水，即由放電順序中分別排在H＋和OH－后面的離子組成的電解質(zhì)，有HNO3、H2SO4、Ba(NO3)2；(2)若陰極析出金屬，陽(yáng)極放出O2，一般是由排在H＋前面的金屬陽(yáng)離子與排在OH－后面的陰離子組成的電解質(zhì)，有AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4；(3)兩極分別放出氣體，且體積比為1∶1，則生成的氣體肯定是H2和Cl2，即電解HCl。 【答案】　(1)HNO3、H2SO4、Ba(NO3)2 (2)AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4　(3)HCl 12．如下圖所示裝置中，當(dāng)線路接通時(shí)，發(fā)現(xiàn)M(用石蕊試液浸潤(rùn)過(guò)的濾紙)a端顯藍(lán)色，b端顯紅色，且知甲中電極材料是鋅、銀，乙中電極材料是鉑、銅，且乙中兩電極不發(fā)生變化?；卮穑? 甲　　　　　　乙 (1)甲、乙分別是什么裝置？________、________。 (2)寫(xiě)出A、B、C、D的電極名稱以及電極材料和電極反應(yīng)式。 【解析】　由甲中電極材料知，甲為原電池，Zn為負(fù)極，銀為正極，乙為電解池，C為陽(yáng)極，D為陰極。 【答案】　(1)原電池　電解池 (2)A極(負(fù)極Zn)：Zn－2e－===Zn2＋；B極(正極Ag)：Cu2＋＋2e－===Cu；C極(陽(yáng)極Pt)：2OH－－2e－===H2O＋O2↑；D極(陰極Cu)：2H＋＋2e－===H2↑。 13．下圖所示裝置中，甲、乙、丙三個(gè)燒杯依次分別盛放100 g 5.00 %的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100 g 10.00%的K2SO4溶液，電極均為石墨電極。 (1)接通電源，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，測(cè)得丙中K2SO4濃度為10.47%，乙中c電極質(zhì)量增加。據(jù)此回答問(wèn)題： ①電源的N端為_(kāi)_______極。 ②電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)為_(kāi)_______________________________________________________________________。 ③列式計(jì)算電極b上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積：________________________________________________________________________。 ④電極c的質(zhì)量變化是________g； ⑤電解前后各溶液的酸、堿性大小是否發(fā)生變化，簡(jiǎn)述其原因： 甲溶液_______________________________________________________________； 乙溶液_______________________________________________________________； 丙溶液_______________________________________________________________； (2)如果電解過(guò)程中銅全部析出，此時(shí)電解能否繼續(xù)進(jìn)行，為什么？ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 【解析】　(1)①乙中c電極質(zhì)量增加，說(shuō)明c處發(fā)生的反應(yīng)為：Cu2＋＋2e－===Cu，c電極應(yīng)為陰極，則M為負(fù)極，N為正極。 ②甲中放的是NaOH溶液，電解時(shí)實(shí)質(zhì)上是電解水，b電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。而要求算出b電極上產(chǎn)生的氣體體積，就必須先根據(jù)丙中K2SO4濃度的變化計(jì)算出轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目。 設(shè)丙中電解水的質(zhì)量為x g， 由電解前后溶質(zhì)質(zhì)量相等可得：10010%＝(100－x)10.47%，x＝4.5 g，所以整個(gè)反應(yīng)轉(zhuǎn)移了0.5 mol電子，根據(jù)電極方程式可計(jì)算出b電極放出的O2為0.125 mol，其體積為2.8 L，c電極上析出的銅為0.25 mol，其質(zhì)量為16 g。 ⑤甲中電解的是水，NaOH濃度增大；乙中水電離出來(lái)的OH－放電，H＋濃度增大；丙中電解的也是水，雖然K2SO4濃度變大，但pH不變。 (2)銅全部析出時(shí)溶液變?yōu)镠2SO4溶液，電解仍可以進(jìn)行。 【答案】　(1)①正 ②4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ ③水減少的質(zhì)量：100 g(1－)＝4.5 g 生成O2體積：22.4 Lmol－1＝2.8 L　④16 ⑤堿性增大，因?yàn)殡娊夂螅繙p少，溶液中NaOH濃度增加　酸性增大，因?yàn)殛?yáng)極上OH－生成O2，溶液中H＋離子濃度增加　酸堿性大小沒(méi)有變化，因?yàn)镵2SO4是強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽，濃度增加不影響溶液的酸堿性 (2)能繼續(xù)進(jìn)行，因?yàn)镃uSO4溶液已轉(zhuǎn)變?yōu)镠2SO4溶液，反應(yīng)也就變?yōu)樗碾娊夥磻?yīng) 14．有一電解裝置如圖所示。圖中B裝置中盛有1 L 2 molL－1 Na2SO4溶液，A裝置中盛有1 L 2 molL－1 AgNO3溶液。通電后，濕潤(rùn)的KI淀粉試紙的C端變藍(lán)，電解一段時(shí)間后，試完成下列問(wèn)題： (1)A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ________________________________________________________________________。 (2)在B中觀察到的現(xiàn)象是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)室溫下，從電解開(kāi)始到時(shí)間為t時(shí)，A、B裝置中共收集到氣體0.168 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，若電解過(guò)程中無(wú)其他副反應(yīng)發(fā)生，且溶液體積變化忽略不計(jì)，則在t時(shí)，A中溶液的pH為_(kāi)_______。[pH＝－lg c(H＋)] 【解析】　C端變藍(lán)說(shuō)明發(fā)生了反應(yīng)2I－－2e－===I2，I2使淀粉變藍(lán)，故C端為陽(yáng)極，D端為陰極，據(jù)此可確定電源的正、負(fù)極及A、B的陰、陽(yáng)極。對(duì)于B裝置，石墨為陰極，發(fā)生反應(yīng)2H＋＋2e－===H2↑并產(chǎn)生OH－，而Cu為陽(yáng)極，故不斷溶解。對(duì)于A裝置，F(xiàn)e為陰極，有Ag析出，Pt為陽(yáng)極，有O2產(chǎn)生。由于產(chǎn)生的O2的量為H2的，故O2的量為＝0.0025(mol)，同時(shí)會(huì)使A中H＋變?yōu)?0.0025 mol＝0.01 mol，所以A中c(H＋)＝0.01 molL－1，pH＝2。 【答案】　(1)4AgNO3＋2H2O電解,4Ag＋O2↑＋4HNO3 (2)石墨電極表面有氣泡產(chǎn)生，銅電極周?chē)芤鹤兂伤{(lán)色，一段時(shí)間后U形管下部有藍(lán)色沉淀產(chǎn)生 (3)2 18