高中化學 第1章 化學反應與能量轉(zhuǎn)化 第2節(jié) 電能轉(zhuǎn)化為化學能——電解 第1課時 電解的原理作業(yè)1 魯科版選修4

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1、 第1課時 電解的原理 [基礎(chǔ)達標] 1．下列關(guān)于電解池中形成的閉合回路的敘述正確的是(　　) A．電解池中的閉合回路僅是由電子的定向運動形成的 B．金屬導線中電子由電源的負極流向電解池的陽極，從電解池的陰極流向電源的正極 C．在電解質(zhì)溶液中，陰離子向陰極移動，陽離子向陽極移動 D．相同時間內(nèi)陽離子在陰極得到的電子數(shù)與陰離子在陽極失去的電子數(shù)相等 解析：選D。電解池中的閉合回路在導線與電極上由電子的定向移動形成，在電解質(zhì)溶液中由離子的定向移動形成，A錯；電子由電源的負極流向電解池的陰極，由陽極流向電源的正極，B錯；在電解質(zhì)溶液中，陰離子向陽極移動，陽離子向陰極移動，C錯；在

2、相同時間內(nèi)通過陽極和陰極的電子數(shù)相同，故選D。 2．在電解水制取H2和O2時，為了增強導電性，常常要加入一些電解質(zhì)，最好選用下列物質(zhì)中的(　　) A．NaOH　　 B．HCl C．NaCl D．CuSO4 解析：選A。若加入HCl、NaCl，陽極會生成Cl2，而加入CuSO4，陰極將析出Cu，而不是H2，故選A。 3．將等物質(zhì)的量的AgNO3、Ba(NO3)2、NaCl、K2SO4混合均勻后加入到水中，取適量混合溶液用惰性電極電解，片刻后兩極上析出的氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的質(zhì)量之比為(　　) A．35.5∶108 B．1∶2 C．108∶35.5 D．8∶1

3、解析：選D。這四種物質(zhì)混合后，生成沉淀的離子之間先反應生成AgCl和BaSO4沉淀，相當于是電解NaNO3和KNO3的混合溶液，實質(zhì)是電解水。 4．下列有關(guān)用惰性電極電解AgNO3溶液一段時間后(AgNO3有剩余)的說法正確的是(　　) A．電解過程中陽極質(zhì)量不斷增加 B．向電解后的溶液中加入酚酞溶液，溶液變成紅色 C．此時向溶液中加入適量的Ag2O固體可使溶液恢復電解前的狀況 D．電解后兩極產(chǎn)生的氣體體積比為2∶1 解析：選C。用惰性電極電解AgNO3溶液，總電解方程式為4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3，由此可知：陰極上析出銀，陽極上放出氧氣，故A、D錯誤；由于生

4、成HNO3，溶液的酸性增強，B錯誤；要使溶液恢復電解前的狀況要看加入的物質(zhì)在溶液中的反應：2Ag2O＋4HNO3===4AgNO3＋2H2O，得到的物質(zhì)恰好是反應掉的物質(zhì)，可使溶液恢復電解前的狀況，C正確。 5．串聯(lián)電路中的四個電解池分別裝有0.05 molL－1的下列溶液，用惰性電極電解，連接直流電源一段時間后，溶液的pH最小的是(　　) A．KNO3 B．NaCl C．AgNO3 D．CuCl2 解析：選C。電解KNO3溶液的實質(zhì)是電解水，pH不變。電解NaCl溶液，H＋在陰極上放電，陰極附近OH－濃度增大；陽極上Cl－放電，陽極區(qū)域H＋、OH－濃度基本不變，整個溶液pH變

5、大。電解AgNO3溶液，陰極Ag＋放電，陽極是OH－放電，陽極區(qū)域H＋濃度變大，溶液pH變小。電解CuCl2溶液，H＋或OH－都沒有放電，若CuCl2完全電解后，如果不考慮Cl2溶于水生成HCl和HClO，溶液呈中性，pH增大(實際上由于部分Cl2生成HCl、HClO，溶液呈酸性)。 6．用惰性電極實現(xiàn)電解，下列說法正確的是(　　) A．電解稀硫酸溶液，實質(zhì)是電解水，故溶液pH不變 B．電解稀NaOH溶液，要消耗OH－，故溶液pH減小 C．電解CuSO4溶液，在陰極上和陽極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量n(H2)∶n(O2)為1∶2 D．電解CuCl2溶液，在陰極上和陽極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量之

6、比為1∶1 解析：選D。電解稀硫酸溶液，實質(zhì)是電解水，由于水減少，[H＋]增大，pH變小，故A錯；電解稀NaOH溶液，實質(zhì)上也是電解水，由于水減少，[OH－]增大，pH增大，故B錯；電解CuSO4溶液，在陰極上析出Cu和陽極上產(chǎn)生O2的物質(zhì)的量之比為2∶1，故C錯；電解CuCl2溶液，在陰極上和陽極上析出產(chǎn)物分別為Cu和Cl2，物質(zhì)的量之比為1∶1。 7．用Pt電極電解含有物質(zhì)的量均為0.1 mol的Cu2＋和X3＋溶液，陰極析出固體物質(zhì)的質(zhì)量m(g)與溶液中通過電子的物質(zhì)的量n(mol)的關(guān)系如圖。則離子的氧化能力由大到小排列正確的是(　　) A．Cu2＋＞X3＋＞H＋ B．H

7、＋＞X3＋＞Cu2＋ C．X3＋＞H＋＞Cu2＋ D．Cu2＋＞H＋＞X3＋ 解析：選D。本題的解題信息在圖像中：一通電就有固體析出，且通過0.2 mol電子后，再沒有固體析出了，說明是Cu2＋放電的結(jié)果，X3＋不放電，故選D。 8．在按如圖所示裝置進行電解的過程中，通電一段時間后發(fā)現(xiàn)乙燒杯中鐵電極的質(zhì)量增加。 (1)乙燒杯中，兩極發(fā)生的電極反應是 陰極： ________________________________________________________________________。 陽極： ______________________________

8、__________________________________________。 (2)甲燒杯中發(fā)生反應的化學方程式是 ________________________________________________________________________ ________________。 (3)由左到右碳—碳—鐵—銀四個電極上析出或溶解物質(zhì)的物質(zhì)的量之比是________。 解析：(1)乙中鐵電極質(zhì)量增加，故鐵電極為陰極，發(fā)生的反應為Ag＋＋e－===Ag；銀電極為陽極，發(fā)生的反應為Ag－e－===Ag＋。 (2)甲燒杯為電解CuSO4溶液的過程： 2CuSO4

9、＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4。 (3)甲中陰極產(chǎn)生Cu，陽極產(chǎn)生O2，乙中陰極產(chǎn)生Ag，陽極溶解Ag。根據(jù)得失電子數(shù)守恒知其物質(zhì)的量之比為2∶1∶4∶4。 答案：(1)Ag＋＋e－===Ag　Ag－e－===Ag＋ (2)2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4 (3)2∶1∶4∶4 [能力提升] 9．用指定材料做陽極和陰極來電解一定物質(zhì)的量濃度的溶液甲，然后加入物質(zhì)乙能使溶液復原。則合適的組合是(　　) 選項 陽極 陰極 溶液甲 物質(zhì)乙 A Pt Pt NaOH NaOH固體 B Pt Pt H2SO4 H2O C C Pt

10、 NaCl 鹽酸 D 銅 鋅 CuSO4 Cu(OH)2 解析：選B。電解NaOH、H2SO4溶液，都是電解水，所以加水就可以復原，A錯誤、B正確；電解NaCl溶液后應通入氯化氫使之復原，如果加鹽酸，會使NaCl溶液物質(zhì)的量濃度減小，C錯誤；D選項，陽極：Cu－2e－===Cu2＋，陰極：Cu2＋＋2e－===Cu，電解質(zhì)溶液物質(zhì)的量濃度沒變，不用加任何物質(zhì)。 10．鋁及鋁合金經(jīng)過陽極氧化，鋁表面能生成幾十微米厚的氧化鋁膜。某研究性學習小組模擬工業(yè)法對鋁片表面進行氧化處理。分別以鉛片、鋁片為電極，以硫酸溶液為電解液，按照如圖所示裝置連接電解池裝置，電解40 min后取出鋁

11、片，用水沖洗，放在水蒸氣中封閉處理20～30 min，即可得到更加致密的氧化膜。下列有關(guān)說法正確的是(　　) A．電解時電子從電源負極→導線→鋁極，鉛極→導線→電源正極 B．在電解過程中，H＋向陽極移動，SO向陰極移動 C．電解過程陽極周圍溶液的pH下降 D．電解的總反應為2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑ 解析：選C。根據(jù)裝置示意圖分析，鋁片為陽極，鉛片為陰極，所以電解時電子的流向為從電源負極→導線→鉛極，鋁極→導線→電源正極，A項錯誤；電解過程中，陽離子向陰極移動，陰離子則向陽極移動，B項錯誤；根據(jù)題意，電解的總反應為2Al＋3H2O通電,Al2O3＋3H2↑，陽極的電極反

12、應為2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋，陽極周圍的pH下降，C項正確，而D項錯誤。 11．以惰性電極電解CuSO4溶液。若陽極上產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量為0.010 0 mol，則陰極上析出Cu的質(zhì)量為(　　) A．0.64 g B．1.28 g C．2.56 g D．5.12 g 解析：選B。根據(jù)電解原理可知，電解的總反應式為 2CuSO4＋2H2O2Cu?。2↑　＋　2H2SO4 　　　　　　　264 g　 1 mol 　　　　　　　n(Cu) 0.010 0 mol m(Cu)＝＝1.28 g。 12．按圖甲裝置進行實驗，若圖乙中橫坐標x表示通過電

13、極的電子的物質(zhì)的量。下列敘述正確的是(　　) A．F表示反應生成Cu的物質(zhì)的量 B．E表示反應實際消耗H2O的物質(zhì)的量 C．E表示反應生成O2的物質(zhì)的量 D．F表示反應生成H2SO4的物質(zhì)的量 解析：選B。電解實質(zhì)為2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，則每通過4 mol e－，生成Cu 2 mol，O2 1 mol，消耗H2O 2 mol，生成H2SO4 2 mol。 13．從NO、SO、H＋、Cu2＋、Ba2＋、Ag＋、Cl－等離子中選出適當?shù)碾x子組成電解質(zhì)，采用惰性電極對其溶液進行電解。 (1)兩極分別放出H2和O2時，電解質(zhì)的化學式可能是________

14、__________(至少答一種，下同)； (2)若陰極析出金屬、陽極放出O2時，電解質(zhì)的化學式可能是__________； (3)兩極分別放出氣體，且體積比為1∶1，電解質(zhì)的化學式可能是__________。 解析：題中提供的電解質(zhì)離子其實還包括OH－。這些離子放電的順序如下： 陽極：Cl－>OH－>NO、SO， 陰極：Ag＋>Cu2＋>H＋>Ba2＋。 (1)該題找兩極分別放出H2和O2的電解質(zhì)，其陽離子是H＋或比H＋放電能力弱的Ba2＋；陰離子是OH－或比OH－放電能力弱的SO、NO，則分別由陽離子和陰離子組成的可溶性電解質(zhì)符合題意。 (2)陰極上的陽離子應是比H＋放電能力

15、強的Cu2＋、Ag＋，陽極上陰離子應是放電能力弱于OH－的NO、SO，由陽離子和陰離子組成的可溶性電解質(zhì)，即符合題意。 (3)陰極放出的是H2，陽極是Cl－放電生成Cl2。 答案：(1)H2SO4、HNO3、Ba(NO3)2中的任意一種 (2)Cu(NO3)2、CuSO4、AgNO3中的任意一種 (3)HCl、BaCl2中的任意一種 14．由于Fe(OH)2極易被氧化，所以實驗室很難用亞鐵鹽溶液與燒堿反應制得白色純凈的Fe(OH)2沉淀。應用如圖所示電解實驗可以制得白色純凈的Fe(OH)2沉淀，兩電極的材料分別為石墨和鐵。 (1)a電極材料應為________，電極反應式為__

16、______________。 (2)電解液c可以是(填編號)________。 A．純水 B．NaCl溶液 C．NaOH溶液 D．CuCl2溶液 (3)d為一苯層，其作用為 ________________________________________________________________________， 在加入苯之前對c應作何簡單處理？ ________________________________________________________________________ ____________________________________

17、____________________________________。 (4)若c是Na2SO4溶液，當電解一段時間看到白色Fe(OH)2沉淀后，再反接電源電解，除了電極上看到氣泡外，混合物另一明顯現(xiàn)象是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：Fe(OH)2是借助反應Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓生成的。(1)只有

18、以Fe做為陽極，才能通過電極反應Fe－2e－===Fe2＋提供Fe2＋，故a電極材料應該是Fe。 (2)OH－應該由電解質(zhì)溶液提供或通過電解生成，C選項中的NaOH溶液符合要求；A、B選項中，a極發(fā)生反應：Fe－2e－===Fe2＋，b極發(fā)生反應：2H＋＋2e－===H2↑，溶液中[OH－]增大，符合題意。(3)為了防止Fe(OH)2被O2氧化，除了利用電解產(chǎn)生的H2將液面上方的O2趕走，還應該預先加熱電解質(zhì)溶液除去其中溶解的O2，并滴入合適的試劑使電解質(zhì)溶液與空氣隔絕。(4)反接電源時，電解方程式是2H2O通電,2H2↑＋O2↑，生成的O2會將Fe(OH)2氧化，其現(xiàn)象是白色沉淀迅速變?yōu)榛揖G色，最終變?yōu)榧t褐色。 答案：(1)Fe　Fe－2e－===Fe2＋　(2)ABC (3)隔絕空氣，防止生成的Fe(OH)2被氧化　加熱c，以除去溶解的O2 (4)白色沉淀迅速變?yōu)榛揖G色，最終變?yōu)榧t褐色 我國經(jīng)濟發(fā)展進入新常態(tài)，需要轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式，改變粗放式增長模式，不斷優(yōu)化經(jīng)濟結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)經(jīng)濟健康可持續(xù)發(fā)展進區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展，推進新型城鎮(zhèn)化，推動城鄉(xiāng)發(fā)展一體化因：我國經(jīng)濟發(fā)展還面臨區(qū)域發(fā)展不平衡、城鎮(zhèn)化水平不高、城鄉(xiāng)發(fā)展不平衡不協(xié)調(diào)等現(xiàn)實挑戰(zhàn)。