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第二单元 化学能与电能的转化
电解池的工作原理及应用
一、课标解读21世纪教育网
1.理解电解原理
2.了解氯碱工业反应原理及氯碱工业简介
3.了解铜的电解精炼与镀铜
二.知识再现21世纪教育网
1.电解池构成条件:
2.电极名称及确定:
阳极:
阴极:
3.电极反应式:
阳极:(1)惰性电极
(2)活性金属电极
阴极:
4.电解各类电解质溶液(惰性电极)的情况是归纳见下表:
电解类型 实例 阴极 阳极 电解反应式 溶液pH 恢复
电解水 H2SO4 加H2O
NaOH
NaNO3
电解自身 HBr 通入HBr气体
CuCl2 加入CuCl2固体
生碱析氢 NaCl 通入HCl气体
生酸放氧 CuSO4 加入CuO固体或CuCO3固体
5. 电镀:
三、典题解悟21世纪教育网
例1. 熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视,可用LiCO3和Na2CO3的熔融盐混合物做电解质,CO为阴极燃气,空气与CO2的混合气为阳极燃气,制得在650℃下工作的燃料电池,完成有关的电池反应式:
阴极反应式:2CO+2CO32- 4CO2+4e-
阳极反应式 ;总反应
分析:根据教材提到的“牺牲阳极的阴极保护法”知,阳极也即是负极,阴极也即是正极,将原电池的材料拆分,阴极为:2CO+2CO32--4e-=4CO2;
阳极为:O2+2CO2+4e-=2CO32-,电池反应为2CO+O2=2CO2,氧化剂含适量CO的O2就是为了平衡,保持电解质溶液组成,浓度恒定。
答案:O2+2CO2+4e-=2CO32-,2CO+O2=2CO2
四、夯实双基
1. 在外界提供相同电量的条件下,Cu2+或Ag+分别按Cu2++2e Cu或Ag++e Ag在电极上放电,若析出铜的质量为1.92g,则析出Ag的质量为( )
A.1.62g B.6.48g C.3.24g D.12.96g
2. 用惰性电极电解M(NO3)x的水溶液,当阴极上增重ag时,在阳极上同时产生bL氧气(标况),从而可知M的相对原子质量为( )
A. B. C. D.
3. 氢镍电池是近年开发出来的可充电电池,它可以取代会产生镉污染的镉镍电池。氢镍电池的总反应式是:1/2H2+NiO(OH) Ni(OH) 2 ,根据此反应判断,下列叙述中正确的是( )
A.电池放电时,是池负极周围溶液的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是负极21世纪教育网
4. 将分别盛有熔融的氯化钾.氯化镁.氧化铝的三个电解槽串联,在一定条件下,通电一段时间后,析出钾.镁.铝的物质的量之比为( )
A.1:2:3 B.3:2:1 C.6:3:1 D.6:3:2
5. 附图中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,符合这一情况的是附表中的( )
附表 可供选择的极板.电极和溶液组
组合 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 石墨 负极 CuCl2
6.下列关于铜电极的叙述正确的是( )
A.铜锌原电池中铜是正极 B.用电解法精炼粗铜时粗铜做阴极
C.在镀件上电镀铜时,可用金属铜做阳极 D.电解稀硫酸制H2,O2时铜做阳极
7. 银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源,它的充电和放电过程可表示为:
Ag+Zn(OH)2 Ag2O+Zn+H2O在此电池放电时,负极上发生的反应的物质是( )
A. Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2O D.Zn
8.某电解池内盛有Cu(NO3)2溶液,插入两根电解,接通直流电源后,欲达到如下要求:(1)阳极质量不变;(2)阴极质量增加;(3)电解液pH减小,则应选用的电极是( )
A.阴极两极都用石墨 B.铜作阳极铁作阴极
C.铁作阳极铜作阴极 D.铂作阳极铜作阴极
9.用石墨作电极,电解1mol·L-1下列物质的溶液,溶液的pH保持不变的是( )
A. HCl B. NaOH C. Na2SO4 D. NaCl
10.我国工业上大多采用立式隔膜电解槽来电解食盐水制烧碱和Cl2。电解槽中用 作阳极,用 作阴极。设置石棉网的作用的是 电解食盐水的总的离子方程式为 。
11. 从H+、Cu2+、Na+、SO42-、Cl-五种离子中恰当地组成电解质,按下列要求进行电解:
(1)以碳棒为电极,使电解质质量减少,水质量不变,进行电解,则可采用的电解质是 。21世纪教育网
(2)以碳棒为电极,使电解质质量不变,水质量减少,进行电解,则可采用的电解质是 。
(3)以大棒为阳极,铁棒为阴极,使电解质和水质量都减少,进行电解,则电解质为 。
11. 甲烷燃料电池是一种新型化学电源,该电池以铂丝为电极,KOH为电解质溶液,然后向两极分别通入甲烷和氧,该电池的电极反应为:X极:CH4+10OH--8e- CO32-+7H2O。Y极:2O2+4H2O+8e- 8OH ,关于此燃料电池的下列说法不正确的是( )
A.通入CH 4的X极为电池的负极
B.电池工作过程中溶液的pH下降21世纪教育网
C.电池的总化学反应为:CH4+2O2+2KOH K2CO3+3H2O
D.标准状况下每消耗5.6L CH4时,必消耗11.2L O2,并可提供3.85×105C的电量
12.某电解池中盛有CuCl2溶液,插入电极进行电解,若达到下列要示:①一电极质量减轻,另一电极质量增加;②电解质的组成不变。则应选用的电极是( )
A.阳极铜、阴极铜 B.阳极石墨、阴极铜
C.阳极铁、阴极铜 D.阳极铜、阴极铁
13. 从H+、Cu2+、Na+、SO42-、Cl-中恰当地组成电解质,按下列要求进行电解。
(1)以碳棒为电极,使电解质质量减少,水量不变进行电解,采用的电解质是 。
(2)以碳棒为电极,使水量减少,电解质质量不变进行电解,采用的电解质是 。21世纪教育网
(3)以碳棒为阳极,铁棒为阴极,使电解质和水量都减少进行电解,则电解质是 。
14. 图装置中,
(1)当A键断开,B、C闭合时,甲
为 池,乙为 池;
(2)当A、C两键断开时,乙中铁极
增重1.6g,则被氧化的铁有 g;
(3)将乙中两极都换成石墨,硫酸铜溶液换H2SO4后断开B、C两键,闭合A键,则甲为 池,乙为 池,当甲中锌极减轻6.5g时,乙中共放出气体 mL(标况)。
15. 用惰性电极电解下列溶液,电解一段时间后,阴极质量增加,电解液的pH下降的是( )21世纪教育网
A.CuCl2 B.AgNO3 C.BaCl2 D.H2SO4
16. 将两个铂电极插入500mLCuSO4溶液中进行电解,通电一定时间后,某一电极增重0.064g(设电解时该电极无氢气析出,且不考虑水解和溶液体积变化)。此时,溶液中H+浓度约为( )
A.4×10-3mol·L-1 B.2×10-3mol·L-1
C.1×10-3mol·L-1 D.1×10-7mol·L-1
17.1Lna2SO4和CuSO4的混合液中,c(SO42-)=2mol·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22.4L(标准状况)气体,则原溶液中c(Na+)为( )
A.0.5mol·L-1 B.1 mol·L-1 C.1.5 mol·L-1 D.2 mol·L-1
18.右图为氢氧燃料电池原理示意图,按照此图
的提示,下列叙述不正确的是( )
A. a电极是负极
B. b电极的电极反应为:4OH--4e-=2H2O+O2
C. 氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
D. 氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂
全部储藏在电池内的新型发电装置
19. 碱性电池具有容量大、放电电流大的特点,因而得到广泛应用。锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液。电池总反应式为:Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l) Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)下列说法错误的是( )
A.电池工作时,锌失去电子
B.电池正极的电极反应式为:2MnO2(s)+H2O(l)+2e- Mn2O3(s)+2OH-(aq)
C.电池工作时,电子由正极通过外电路流向负极
D.负电路中每通过0.2mol电子,锌的质量理论上减少6.5g
20. 下图中能验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置是( )
五、能力提高
1.用惰性电极实现电解,下列说法正确的是( )
A. 电解稀硫酸,实质上是电解水,故溶液pH不变
B. 电解稀NaOH溶液,要消耗OH-,故溶液pH减小
C. 电解Na2SO4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CuCl2溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:1
2.用两支惰性电极插入500mLAgNO3溶液中,通电电解。当电解液的pH从6.0变为3.0时(设电解时阴极没有氢气析出,且电解液在电解前后体积变化可以忽略),电极上应析出银的质量是( )21世纪教育网
A.1:2:3 B.3:2:1 C.6:3:1 D.6:3:2
3.甲、乙两个电解池均以Pt为电极且互相串联。甲池盛有AgNO3溶液,乙池盛有一定量的某盐溶液,通电一段时间后,测得甲池阴极质量增加2.16g,乙池电极析出0.64g金属,则乙池中溶质可能是( )(相对原子质量:Cu—64 Mg—24 Al—27 Na—23)
A.CuSO4 B.MgSO4 C.Al(NO3)2 D.Na2SO4
4.通以相等的电量,分别电解等浓度的硝酸银和硝酸亚汞(亚汞的化合价为-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(硝酸银):n(硝酸亚汞)=2:1
B.在两个阳极上得到的产物的物质量不相等
C.硝酸亚汞的分子式为HgNO3
D.硝酸亚汞的分子式为Hg2(NO3)2
5. 铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2,电解液为硫酸,工作时反应为Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O,下列结论正确的是( )
A. Pb为正极被氧化 B. SO42-只向PbO2极移动
C. 电池液密度不断减小 D. 溶液的pH值不断减小
6. 如图:通电5min后,电池5质量
增加2.16g,试回答:
(1)电源:a 极 C池 池
A池电极反应:
C池电极反应:
(2)若B槽中共收集到224mL气体(标况),且溶液体积为200mL(设电解过程中溶液体积不变),则通电前溶液中的Cu2+物质的量浓度为 。
(3)若A池溶液体积为200mL,且电解过程中溶液体积不变,则电解后,溶液pH为 。21世纪教育网
7.用Pt作电极,电解串联电路中分装在甲.乙两个烧杯中的200mL 0.3mol·L-1的NaCl溶液和300mL 0.2mol·L-1的AgNO3溶液,当产生0.56L(标况)Cl2时,停止电解,取出电极,将两杯溶液混合,混合液的pH为(混合后溶液体积为500mL)。( )
A.1.4 B.5.6 C.7 D.12.6
8.将500mL pH=5的CuSO4溶液用惰性电极电解一段时间,溶液的pH变为2,若使溶液的浓度.pH与电解前相同,可采取的方法是( )
A.向溶液中加入0.245g Cu(OH)2 B.向溶液中加入0.31g CuCO3
C.向溶液中加入0.0025mol H2SO4 D.向溶液中加入0.2g CuO
9.镍—镉(Ni—Cd)可充电电池可以发生如下反应Cd(OH)2+2Ni(OH)2 Cd+2NiO(OH)+2H2O由此可知,该电池的负极材料是( )
A.Cd B.NiO(OH) C.Cd(OH) 2 D.Ni(OH)2
10.根据下列事实:(1)X+Y2+=X2++Y;(2)Z+2H2O Z(OH)2+H2↑ (3)Z2+氧化性比X2+弱;(4)由Y、W电极组成的原电池,电极反应为:W2++2e=W,Y-2e=Y2+,可知X、Y、Z、W的还原性由强到弱的顺序是( )
A.X>Z>Y>W B.Z>W>X>Y
C.Z>X>Y>W D.Z>Y>X>W
六、高考聚焦21世纪教育网
1.用惰电极电解AgNO3溶液500mL;当电解液的pH值从6.0变为3.0(设电解时无氢气逸出,且电解液在电解前后体积变化可以忽略),电极上析出银的质量为( )
A.27mg B.54mg C.108mg D.216mg
2.某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器,用石墨作电极电解饱和氧化钠溶液,通电时,为使Cl2被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液,设计了如图的装置,则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是( )
A. a为正极,b为负极;NaClO和NaCl
B. a为负极,b为正极;NaClO和NaCl
C. a为阳极,b阴极, HClO和NaCl
D. a为阴极,b为阳极,HClO和NaCl
3. 通以相等的电量,分别电解等浓度的硝酸银和硝酸亚汞(亚汞的化学价为+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量之比n(Ag):n(Hg)=2:1
B. 在两个阳极上得到的产物的物质的量不相等
C. 硝酸亚汞的分子式为HgNO3
D. 硝酸亚汞的分子式为Hg2(NO3)2
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参考答案
四、夯实双基
1.B 2.C 3.CD 4.D 5.A 6.AC 7.D 8.AD 9.C
10.石墨;铁网;防止H2和O2混合又避免O2和NaOH作用;
2Cl-+2H2O Cl2↑+H2↑+2OH-
11.(1)HCl、CuCl2 (2)H2SO4.Na2SO4 (3)CuSO4.NaH
12.D 13.AD 14.(1)原电,原电 (2)1.4 (3)原电;电解;3360
15.B 16.A 17.D 18.B 19.C 20.D
五.能力提高
1.D 2.B 3.A 4.D 5.C
6.(1)负 电解
A:阳极:2Cl—2e-Cl2↑ 阴极:2H++2eH2↑
C:阳极:Cu-2e-Cu2+ 阴极:Ag++e-Ag
(2)0.025mol·L-1 (3)B
7.C 8.BD 9.A 10.C
六.高考聚焦
1.B 2.B 3.D
放电
充电
放电
充电
放电
充电
冷
电解
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