重庆市人教版高中化学选修4学案-4.3电解池

第四章
电化学基础
第三节
电解池
第一课时
【考纲要求】
了解电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。
【自主学习】
阅读课本P79---P80，思考并完成以下预习内容。
金属钠如何制备？你能写出阴阳两极的电极反应么？
石墨为电极电解氯化铜溶液时，为什么会生成铜和氯气？
电解质溶液导电时，一定会有化学反应吗？
如何判断一套装置是原电池还是电解池？
【考点突破】
考点一：电解原理
例1
用石墨电极电解CuCl2溶液(见右图)。下列分析正确的是(　　)
A．a端是直流电源的负极
B．通电使CuCl2发生电离
C．阳极上发生的反应：Cu2＋＋2e－==
Cu
D．通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体
例2
碘盐的主要成分是KIO3和NaCl，KIO3在工业上可用电解法制取，以石墨和铁为电极，电解KI溶液，反应方程式为KI＋H2O,KIO3＋H2↑(未配平)。下列有关说法中正确的是(　　)
A．电解时，石墨做阴极，铁做阳极
B．电解时，在阴极上产生KIO3
C．电解前后电解质溶液pH变大
D．电解中，每转移0.6
mol
e－，理论上可得到0.1
mol无水KIO3晶体
反馈训练1
下列说法错误的是(　　)
A．电解质的导电过程是化学变化，而金属的导电是物理变化
B．电解质溶液导电的过程，就是电解质被电解的过程
C．电解质在任何条件下均可以导电
D．电解质溶液导电过程中一定有新物质生成
反馈训练2
某同学按图所示的装置进行电解实验。
下列说法正确的是(　　)
A．石墨是电解池的负极，Cu是电解池的正极
B．电解过程中，铜电极上自身没什么变化
C．电解一定时间后，石墨电极上有铜析出
D．整个电解过程中，石墨电极上发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑
小结：1.电解池的阴阳极的判断方法：
2.阴阳两极上的放电顺序判断：
考点二：电极反应式的书写以及电解一般规律
例3
用惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液，实验装置如图甲。电解过程中的实验数据如图乙，横坐标表示电解过程中转移电子的物质的量，纵坐标表示电解过程中产生气体的总体积(标准状况)。则下列说法不正确的是(　　)
A．电解过程中，a电极表面先有红色物质析出，后有气泡产生
B．b电极上发生的反应方程式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
C．曲线O～P段表示H2的体积变化
D．Q点时收集到的混合气体中H2和O2体积比为1∶1
反馈训练3从SO42-、Cl－、H＋、Cu2＋中选出合适的离子组成电解质，采用碳棒作电极对其水溶液进行电解：
(1)若使电解质含量减少但水量不变，可采用的电解质是________(写化学式或反应式，下同)。
(2)若使电解质和水量都减小，可采用的电解质是________，
其阳极的电极反应为：_____________________，
其总反应方程式为：_____________________。
归纳：1.电极反应式的书写思路和方法：
2.阴阳两电极产物判断：
3.用惰性电极电解电解质溶液的一般规律：
【考点巩固】
1．下列叙述正确的是(　　)
①电解池是将化学能转变成电能的装置
②原电池是将电能转变成化学能的装置
③金属和石墨导电均为物理变化，电解质溶液导电是化学变化
④电解池两个电极材料可以相同
A．①②③④
B．③④
C．②③④
D．③
2.
下列装置属于工作时的电解池的是(其中C表示石墨)(　　)
3.
用惰性电极电解CuCl2和NaCl的混合溶液，阴极和阳极上分别析出的物质是(　　)
A．H2和Cl2　
B．Cu和Cl2
C．H2和O2
D．Cu和O2
4.用石墨作电极，分别电解下列各物质的溶液：①CuCl2　②CuSO4　③NaBr　④NaNO3　⑤盐酸　⑥H2SO4
⑦KOH。其中只有水被电解的有(　　)
A．①②⑤
B．③④⑥⑦
C．④⑥⑦
D．③⑤⑥⑦
5.用惰性电极电解下列溶液一段时间后，再加入一定量的某种物质(括号内物质)，能够使溶液恢复到原来的成分和浓度的是(　　)
A．AgNO3(AgNO3)
B．NaOH(NaOH)
C．KCl(KCl)
D．CuSO4(CuO)
6．
(双选)右图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b极附近溶液呈红色。下列说法中正确的是(　　)
A．X是正极，Y是负极
B．X是负极，Y是正极
C．CuSO4溶液的pH逐渐减小
D．CuSO4溶液的pH不变
7.
电解装置如图所示，电解槽内装有KI及淀粉溶液，中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。
已知：3I2＋6OH－===IO3－＋5I－＋3H2O
下列说法不正确的是(　　)
A．右侧发生的电极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
B．电解结束时，右侧溶液中含有IO3－
C．电解槽内发生反应的总化学方程式：KI＋3H2OKIO3＋3H2↑
D．如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，电解槽内发生的总化学反应不变
8.右图中，两电极上发生的电极反应为：a极：Cu2＋＋2e－===Cu；
b极：Fe－2e－===Fe2＋。下列说法不正确的是(　　)
A．装置中电解质溶液一定含有Cu2＋
B．该装置一定是化学能转化为电能
C．a、b可能是同种电极材料
D．a极上一定发生还原反应
9．(双选)用如图所示的装置进行实验，反应一段时间后断开K，向烧杯中加入0.1
mol
CuO后CuSO4溶液恰好恢复到反应前的浓度和pH。下列说法中不正确的是(　　)
A．铜棒为正极，其电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
B．烧杯右侧碳棒为阴极，其电极表面有红色物质析出
C．反应中消耗锌的质量为13
g
D．导线中通过电子的物质的量为0.1
mol
10.
写出下列电解池的电极反应式和电解反应的离子方程式：
(1)电解AgNO3溶液(惰性电极)
阴极：_____________________；
阳极：_____________________；
离子方程式：_____________________。
(2)用铜电极电解NaOH溶液
阴极：_____________________；
阳极：_____________________；
离子方程式：_____________________。
(3)电解CuSO4溶液(惰性电极)
阴极：_____________________；
阳极：_____________________；
离子方程式：_____________________。
(4)电解Na2SO4溶液(惰性电极)
阴极：_____________________；
阳极：_____________________；
离子方程式：_____________________。
(5)电解CuCl2溶液(惰性电极)
阴极：_____________________；
阳极：_____________________；
离子方程式：_____________________。
11．仔细分析如图装置，完成下面的填空。
(1)一段时间后，可能发现的现象是：甲池，Zn棒逐渐溶解，碳棒上有________产生。与Zn棒相连的碳棒质量________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)甲池Zn极为________极，电极反应式：
_____________________
乙池中C1为________极，电极反应式为：
_____________________，
乙池总反应式为：_____________________。
12．从NO3－、SO42-、H＋、Cu2＋、Ba2＋、Ag＋、Cl－等离子中选出适当的离子组成电解质，采用惰性电极对其溶液进行电解。
(1)若两极分别放出H2和O2时，电解质的化学式可能是________；
(2)若阴极析出金属，阳极放出O2，电解质的化学式可能是________；
(3)若两极分别放出气体，且体积比为1：1，电解质的化学式可能是________。
13．
V
某温度下，取一定质量的硫酸铜溶液，用石墨作电极进行电解，当阳极产生标准状况下气体1.12L时，CuSO4恰好被完全电解，得到密度为1.2
g·cm－3的溶液200
mL。求：
(1)阴极的电极反应式为_____________________。
总反应的离子方程式为_____________________。
(2)电解后所得溶液的pH为_____________________。
(3)电解前所取CuSO4溶液的质量为________g。
(4)若要使电解后所得溶液恢复至电解前的原状态，需要加入何种物质(只要求写出一种)，其化学式为________，加入物质的质量为________g
第四章
电化学基础
第三节
电解池
第二课时
【考纲要求】
了解氯碱工业反应原理 ，了解铜的电解精炼与电镀
【自主学习】
阅读课本P80---P82，思考并完成以下预习内容。
请写出电解饱和食盐水的电极反应式
电解池和原电池有何本质区别？
电解精炼铜时，粗铜中的杂志哪里去了？
【考点突破】
考点一：电解原理的应用
例1
电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电解池，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：
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_____________________
例2
用惰性电极实现电解，下列说法正确的是(　　)
A．电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液的pH不变
B．电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH－，故溶液pH减小
C．电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1：2
D．电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1：1
反馈训练1
下图中能验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置是(　　)
反馈训练2
下列描述中，不符合生产实际的是(　　)
A．电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作为阳极
B．电解法精炼粗铜，用纯铜作为阴极
C．电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作为阴极
D．在镀件上电镀锌，用锌作为阳极
归纳：
例3
如图，四种装置中所盛的溶液体积均为200
mL，浓度为0.6
mol·L－1，工作一段时间后，测得导线上均通过了0.2
mol电子，此时溶液中的pH由大到小的顺序是(　　)
A．④②①③　　　　B．④③①②
C．④③②①
D．①③②④
例4
500
mL
KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)＝6.0
mol·L－1，用石墨做电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4
L气体(标准状况)，假定电解后溶液体积仍为500
mL，下列说法正确的是(　　)
A．原混合溶液中c(K＋)为2
mol·L－1
B．上述电解过程中共转移6
mol电子
C．电解得到的Cu的物质的量为0.5
mol
D．电解后溶液中c(H＋)为2
mol·L－1
反馈训练3
观察右边几个装置示意图，
有关叙述正确的是(　　)
A．装置①中阳极上析出红色固体
B．装置②中铜片应与电源负极相连
C．装置③中外电路电流方向：b极→a极
D．装置④中阴极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑
归纳：
【考点巩固】
1.
有关原电池和电解池的说法正确的是(　　)
A．铅蓄电池放电时铅电极发生还原反应
B．电解池的外接电源可以是直流电也可以是交流电
C．燃料电池的负极都是氧气得电子发生还原反应
D．利用电解池可以使反应Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑发生
2.
关于电解法精炼铜的下列说法正确的是(　　)
A．粗铜作阳极，纯铜作阴极，硫酸铜为电解质溶液
B．纯铜作阳极，粗铜作阴极，硫酸铜为电解质溶液
C．电解结束后，溶液中Cu2＋浓度不变
D．电解结束后，溶液中Cu2＋浓度变大
3.
如图所示a、b是两根石墨棒。下列叙述正确的是(　　)
A．a是正极，发生还原反应
B．b是阳极，发生氧化反应
C．稀硫酸中硫酸根离子的物质的量不变
D．往滤纸上滴加酚酞试液，a极附近颜色变红
4.
如图所示，将两烧杯用导线如图相连，Pt、Cu、Zn、C分别为四个电极，当闭合开关后，则以下叙述正确的是(　　)
A．C电极为电解池的阳极
B．Cu电极附近OH－浓度增大
C．Na＋移向Pt电极
D．Pt电极上有O2生成
5．
Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如图所示，电解总反应为2Cu＋H2O===Cu2O＋H2↑。
下列说法正确的是(　　)
A．石墨电极上产生氢气
B．铜电极发生还原反应
C．铜电极接直流电源的负极
D．当有0.1
mol电子转移时，有0.1
mol
Cu2O生成
6.
一种碳纳米管能够吸附氢气，可作二次电池(如下图所示)的碳电极。该电池的电解质溶液为6
mol·L－1的KOH溶液，下列说法中正确的是(　　)
A．充电时阴极发生氧化反应
B．充电时将碳电极与电源的正极相连
C．放电时碳电极反应为：H2－2e－===2H＋
D．放电时镍电极反应为：
NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－
7.
关于如图所示各装置的叙述中，正确的是(　　)
A．装置①是原电池，总反应是：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋
B．装置①中，铁作负极，电极反应式为：Fe3＋＋e－===Fe2＋
C．装置②通电一段时间后石墨Ⅱ电极附近溶液红褐色加深
D．若用装置③精炼铜，则d极为粗铜，c极为纯铜，电解质溶液为CuSO4溶液
8.
工业上采用的一种污水处理方法如下：保持污水的pH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe(OH)3。Fe(OH)3具有吸附性，可吸附污物而沉积下来，有净化水的作用。某科研小组用该原理处理污水，设计的装置如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．为了增加污水的导电能力，应向污水中加入适量的H2SO4溶液
B．甲装置中Fe电极的反应为Fe－3e－===Fe3＋
C．为了使燃料电池乙长时间稳定运行，电池的电解质
组成应保持稳定，电池工作时，循环的物质A为CO2
D．当乙装置中有1.6
g
CH4参加反应时，C电极理论上
生成气体的体积在标准状况下为4.48
L
9.
电解原理在化学工业中有着广泛的应用。
(1)如右图，其中a是电解液，X、Y是两块电极板。若X、Y是惰性电极，a是CuSO4溶液，则电解时的化学方程式为________。通电一段时间后，向烧杯中的电解质溶液中加入0.2
mol
CuO粉末，电解质溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH，则电解过程中转移的电子的物质的量为________；当X、Y分别是铁和铜，a仍是CuSO4溶液，则Y极的电极反应式为_____________________。
(2)已知＋2价的铁的化合物通常具有较强的还原性，易被氧化。实验室用亚铁盐溶液与烧碱反应很难制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀，但是若用电解的方法却可以较易制得纯净的Fe(OH)2沉淀。制备装置如右图所示，其中a、b的电极材料分别为铁和石墨。
①a电极上的反应式为________________。
②电解液d最好选________(填编号)。
A．纯水　　　　B．CuSO4溶液
C．NaOH溶液
D．H2SO4溶液
③液体c为________(填编号)。
A．四氯化碳　　　B．硝基苯
C．苯
D．乙醇
10.
工业上为了处理含有Cr2O72-的酸性工业废水，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Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成，工业废水中铬的含量已低于排放标准。请回答下列问题。
(1)两极发生的电极反应式
(2)写出Cr2O72-变为Cr3＋的离子方程式：___________。
(3)工业废水由酸性变为碱性的原因是__________________________________________。
(4)________(填“能”或“不能”)改用石墨电极，原因是___________。
第四章
电化学基础
第三节
电解池
第一课时
【考点突破】
例1
A
例2
D
反馈训练1
C
反馈训练2
C
例3
C
反馈训练3
(1)CuCl2、HCl
(2)CuSO4　4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑
(3)H2SO4
(4)HCl　2H＋＋2e－===H2↑
【考点巩固】
1
B
2
C
3
B
4
C
5
D
6
AC
7
D
8
B
9
CD
10
(1)4Ag＋＋4e－===4Ag
4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
4Ag＋＋2H2O4Ag＋4H＋＋O2↑
(2)2H＋＋2e－===H2↑
Cu＋2OH－－2e－===Cu(OH)2
Cu＋2H2OCu(OH)2＋H2↑
(3)2Cu2＋＋4e－===2Cu
4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
2Cu2＋＋2H2O2Cu＋4H＋＋O2↑
(4)4H＋＋4e－===2H2↑　4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
2H2O2H2↑＋O2↑
(5)Cu2＋＋2e－===Cu　2Cl－－2e－===Cl2↑
Cu2＋＋2Cl－Cl2↑＋Cu
11
(1)气体(或气泡)　增大
(2)负　Zn－2e－===Zn2＋　阳
2Cl－－2e－===Cl2↑　CuCl2Cu＋Cl2↑
12
(1)HNO3、H2SO4、Ba(NO3)2中的一种
(2)AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4中的一种
(3)HCl、BaCl2中的一种
13
(1)Cu2＋＋2e－,Cu　
2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋　
(2)0　
(3)248　
(4)CuO　
8(或CuCO3　12.4)
第四章
电化学基础
第三节
电解池
第二课时
【考点突破】
例1　①2H＋＋2e－===H2↑
放出气体，溶液变红
②2Cl－－2e－===Cl2↑
把湿润的KI淀粉试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色
例2
D
反馈训练1
D
反馈训练2
A
例3
C
例4
A
反馈训练3
C
【考点巩固】
1
D
2
A
3
C
4
B
5
A
6
D
7
C
8
C
9
(1)2CuSO4＋2H2O====2Cu＋O2↑＋2H2SO4　0.4
mol　Cu－2e－===Cu2＋
(2)①
Fe－2e－===Fe2＋　②
C　③
C
10
(1)Fe－2e－===Fe2＋　2H＋＋2e－===H2↑
(2)Cr2O72-＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O
(3)H＋不断放电，Cr2O72-与Fe2＋反应时消耗H＋，打破了水的电离平衡，使溶液中
c(OH－)>c(H＋)
(4)不能　用石墨作电极无Fe2＋产生，不能还原Cr2O72-