化学同步精练精析：232 电能转化为化学能（苏教版必修2）
文档属性
| 名称 | 化学同步精练精析：232 电能转化为化学能（苏教版必修2） |  | |
| 格式 | rar | ||
| 文件大小 | 1017.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版 | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2011-03-08 18:14:00 | ||
图片预览
文档简介
2.3.2 电能转化为化学能
【典例导悟】
【规范解答】选B、C。
【互动探究】若将装置中的两个电极互换，则整个电解过程中，H+ 的浓度将如何变化？
【思路点拨】解答本题需要明确以下两点：
（1）根据电极金属性的差异判断出原电池。
（2）闭合回路中电极连接顺序是：负极→ 阴极→阳极→阴极→阳极→正极→负极。
【互动探究】当A池产生0.05 mol H2时，C池中Cu电极的质量将如何变化？变化多少？
提示：在C池中，金属银作阳极，电极反应式为：Ag－e－====Ag+，金属铜作阴极，电极反应式为：Ag+ +e－====Ag，当A池产生0.05 mol H2时，转移电子的物质的量为
0.1 mol，生成的Ag也为0.1 mol，所以Cu电极的质量增加0.1 mol×108 g/mol＝10.8 g。
【变式训练】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
【学业达标训练】
1.（20110·绍兴模拟）我国第五套人民币中的一元硬币材料为钢芯镀镍，依据你所掌握的电镀原理，你认为在硬币制作时，钢芯应做（ ）
A．阴极 B．阳极 C．正极 D．负极
【解析】选A。在钢芯上镀镍，则镀层金属是镍，与电源的正极相连，作电解池的阳极，在阳极上放电；钢芯是待镀金属，与电源的负极相连，作电解池的阴极。含镍离子的溶液作电解质溶液。
2.如图所示装配仪器，接通直流电源，
电解饱和食盐水，则电解开始时，在
碳棒和铁钉表面都有气体生成，其中
碳棒表面生成的气体是（ ）
A.Cl2 B.O2 C.H2 D.HCl
【解析】选A。碳棒和电源的正极相连，是电解池的阳极，其电极反应式为2Cl--2e- ====Cl2↑，所以产生氯气。
3．原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应分别是（ ）
A．氧化、还原 B．还原、氧化
C．氧化、氧化 D．还原、还原
【解析】选D。原电池的正极和电解池的阴极都发生还原反应，而原电池的负极和电解池的阳极都发生氧化反应。
4．（2010·唐山模拟）废旧的电池不可以随意丢弃，某同学希望将废旧的电池回收利用，他的以下想法不正确的是（ ）
A．把锌皮取下洗净用于实验室制取氢气
B．碳棒取下洗净用作电极
C．把铜帽取下洗净回收利用
D．废电池中的黑色糊状物含有氯化铵等物质，可作化肥
【解析】选D。废电池中的黑色糊状物除了含有氯化铵外，还含有氯化锌等重金属盐，重金属盐能够使蛋白质变性，不能作为化肥。
5．（多选）工业上用电解熔融的氧化铝的方法冶炼金属铝，下列电极反应式正确的是（ ）
A．阴极：2H+ +2e－====H2↑
B．阴极：Al3+ +3e－====Al
C．阳极：4OH－+4e－====2H2O+O2↑
D．阳极：2O2－－4e－====O2↑
【解析】选B、D。因为电解的是熔融状态下的氧化铝，没有水的存在，所以电解液中没有H+ 和OH－，只有Al3+ 和
O2-，Al3+ 在阴极上放电变成Al，O2- 在阳极上放电变成O2。
6．取一定体积、由等物质的量浓度的硫酸铜、硫酸铁组成的溶液，用石墨电极进行电解，电解时，阴极最先发生的反应为（ ）
A．Fe3+ +e－====Fe2+
B．2H+ +3e－====H2↑
C．Fe2+ +2e－====Fe
D．Cu2+ +2e－====Cu
【解析】选A。混合液中含有Fe3+ 、Cu2+ 、H+ 、Fe2+ 等阳离子，阴极是按照阳离子的氧化性顺序放电的，氧化性强的离子先放电。阳离子的氧化性由强到弱的顺序为：Fe3+＞Cu2+＞H+＞Fe2+，所以Fe3+ 先放电。
7.用惰性电极电解KNO3溶液，相同条件下测得阴阳两极产生气体的体积比为（ ）
A．2∶1 B．1∶2 C．1∶1 D．2∶3
【解析】选A。由电解总反应可知，Cu参加了反应，所以Cu作电解池的阳极，发生氧化反应，B选项错误；石墨作阴极，阴极上是溶液中的H+ 反应，电极反应为：2H+ +2e- ====H2↑，A选项正确；阳极与电源的正极相连，C选项错误；阳极反应为2Cu+2OH--2e- ====Cu2O+H2O，当有0.1 mol电子转移时，有0.05 mol Cu2O生成，D选项错误。
9.工业上用电解熔融的氯化钠的方法制取金属钠，试回答下列问题：
（1）金属钠在__________极上产生。
（2）写出产生氯气的电极方程式__________ 。
（3）该反应是否是离子反应_______（填“是”或“不是”），若是则该反应的离子方程式为__________（若不是则该空不填）。
10.根据右图，回答下列问题：
(1)闭合S1，装置属于______，
锌极作______ 。
（2）闭合S2，装置属于______ ，
锌极上的反应为________。
（3）闭合S3，装置属于______，总反应为________。
【解析】(1)闭合S1时，无外加电源，装置属于原电池，Zn比Cu活泼，作电池的负极，其电极反应式为：Zn-2e- ====Zn2+;Cu片作电池的正极，其电极反应式为：2H+ +2e- ====H2↑,总反应为：Zn+2H+ ====Zn2+ +H2↑。
（2）闭合S2时，有外加电源，装置属于电解池，Zn片与电源的正极相连，是电解池的阳极，其电极反应式为： Zn-2e- ====Zn2+;Cu片与电源的负极相连，是电解池的阴极，其电极反应式为：2H+ +2e- ====H2↑，总反应为：Zn+2H+ ====Zn2+ +H2↑。
【素能综合检测】
A．电解熔融氢氧化钠制钠，阳极发生电极反应为： 2OH－－2e－====H2↑+O2↑
B．盖·吕萨克法制钠原理是利用铁的还原性比钠强
C．若戴维法与盖·吕萨克法制得等量的钠，则两反应中转移的电子总数也相同
D．目前工业上常用电解熔融氯化钠法制钠（如图），电解槽中石墨极为阳极，铁为阴极
【解析】选D。电解熔融氢氧化钠制钠，阳极OH－放电，电极反应式为：4OH－－4e－====2H2O+O2↑，A选项错误；钠的还原性比铁强，B选项错误；戴维法反应转移的电子数为4e－，盖·吕萨克法反应转移的电子数为8e－，所以制得等量的钠，则两反应中转移的电子总数之比为1∶2，C选项错误。
2．以铂为阳极，铜为阴极，电解硫酸铜水溶液，在阳极和阴极上析出物质的质量比是（ ）
A．1∶8 B．8∶1 C．1∶4 D．4∶1
【解析】选C。由于用铂做阳极，因此电极不参与电解过程。电解硫酸铜溶液的电极反应：阴极：2Cu2+ +4e－====2Cu，阳极：4OH－－4e－====O2↑+2H2O。得失电子数均为4 mol时，则阳极和阴极生成物分别为O2和Cu，其物质的量比为1∶2，化成质量比即为32∶（2×64）＝1∶4。
3.如图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极。则下列有关的判断正确的是（ ）
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
【解析】选C。电流方向是本题的解题关键。首先根据电流方向可以确定电源的正极是a、负极是b；第二步根据电源的正、负极判断出c为阳极、d为阴极。第三步，阳极上发生的是氧化反应：2Cl--2e- ====Cl2↑，Cl- 被氧化为Cl2；阴极上发生的是还原反应：Cu2+ +2e- ====2Cu,Cu2+ 被还原为Cu单质而在阴极上析出并附着在阴极上。
4.X、Y、Z、M代表四种金属元素，金属X和Z用导线连接放入稀硫酸中时，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为（ ）
A.X>Z>Y>M B.X>Y>Z>M
C.M>Z>X>Y D.X>Z>M>Y
【解析】选A。金属X和Z用导线连接放入稀H2SO4中，形成原电池，X溶解说明金属活动性X＞Z；电解Y2+ 和Z2+ 共存的溶液时，Y先析出，则金属活动性Z＞Y;离子的氧化性越强，其单质的金属活动性越弱，则金属活动性Y＞M，所以正确答案为A。
5．（2010·镇江高一检测）用石墨电极电解100 mL硫酸铜和硫酸的混合溶液，通电一段时间后，两极均收集到2.24 L气体（标准状况），原混合溶液中Cu2+ 的物质的量浓度（mol·L－1）为（ ）
A．4 B．3 C．2 D．1
二、非选择题（本题包括3个小题，共30分）
6.（9分）电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示是一个电解装置，其中盛有饱和食盐水，X、Y是两块石墨电极，通过导线与直流电源相连，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，请回答以下问题：
（1）在X电极附近溶液中观察到的现象是
___________。
（2）检验Y电极上产物的方法是___________。
（3）电解的化学方程式是___________。
【解析】本题考查的是对电解原理的应用。可以由直流电源的正负极来判断石墨电极上的产物和现象，并且由此得出电解的化学方程式。X电极和直流电源的负极相连，产生氢气，在溶液中产生NaOH，所以酚酞试液变红；Y电极和直流电源的正极相连，产生氯气，可以用湿润的淀粉碘化钾试纸检验。
7.（11分）（思维拓展题）对图中加以必要的连接并填空：
(1)现有如图所示两个烧杯，画
出必要的连线，使连接后的装置能
达到在铁棒上镀上一层铜的目的。
（2）分别写出石墨棒和铜棒的电极反应式：
石墨棒：__________________________；
铜棒： __________________________ ；
（3）若锌减少了6.5 g，则在铁棒上镀上Cu的质量为____________________。
【解析】要达到在铁棒上镀上一层铜的目的，可以将铜棒作为电解池的阳极，将铁棒作为电解池的阴极，即铁、铜和硫酸铜溶液构成电解池，而锌、石墨棒和稀硫酸构成原电池，锌是负极，和铁棒相连，石墨棒是正极，和铜棒相连。
答案：（1）
（2）2H+ +2e- ====H2↑ Cu-2e- ====Cu2+ (3)6.4 g
［实验·探究］
8．（10分）请从下图中选用必要的装置进行电解饱和食盐水的实验，要求测定产生的氢气的体积，并检验氯气（氯气有毒，可以用NaOH溶液吸收，氯气可以和碘化钾反应生成碘单质）。
(1)A极发生的电极反应式是___________________，
B极发生的电极反应式是_______________________。
（2）设计上述气体实验装置时，各接口的正确连接顺序为：A接______、 ______接______ ；B接______ 、 ______接______ 。
（3）证明产物中有Cl2的实验现象是_________。
（4）已知电解后测得产生的H2的体积为44.8 mL(已经折算成标准状况)，电解后溶液的体积为50 mL，此时溶液中NaOH的物质的量浓度为________。
【典例导悟】
【规范解答】选B、C。
【互动探究】若将装置中的两个电极互换，则整个电解过程中，H+ 的浓度将如何变化？
【思路点拨】解答本题需要明确以下两点：
（1）根据电极金属性的差异判断出原电池。
（2）闭合回路中电极连接顺序是：负极→ 阴极→阳极→阴极→阳极→正极→负极。
【互动探究】当A池产生0.05 mol H2时，C池中Cu电极的质量将如何变化？变化多少？
提示：在C池中，金属银作阳极，电极反应式为：Ag－e－====Ag+，金属铜作阴极，电极反应式为：Ag+ +e－====Ag，当A池产生0.05 mol H2时，转移电子的物质的量为
0.1 mol，生成的Ag也为0.1 mol，所以Cu电极的质量增加0.1 mol×108 g/mol＝10.8 g。
【变式训练】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
【学业达标训练】
1.（20110·绍兴模拟）我国第五套人民币中的一元硬币材料为钢芯镀镍，依据你所掌握的电镀原理，你认为在硬币制作时，钢芯应做（ ）
A．阴极 B．阳极 C．正极 D．负极
【解析】选A。在钢芯上镀镍，则镀层金属是镍，与电源的正极相连，作电解池的阳极，在阳极上放电；钢芯是待镀金属，与电源的负极相连，作电解池的阴极。含镍离子的溶液作电解质溶液。
2.如图所示装配仪器，接通直流电源，
电解饱和食盐水，则电解开始时，在
碳棒和铁钉表面都有气体生成，其中
碳棒表面生成的气体是（ ）
A.Cl2 B.O2 C.H2 D.HCl
【解析】选A。碳棒和电源的正极相连，是电解池的阳极，其电极反应式为2Cl--2e- ====Cl2↑，所以产生氯气。
3．原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应分别是（ ）
A．氧化、还原 B．还原、氧化
C．氧化、氧化 D．还原、还原
【解析】选D。原电池的正极和电解池的阴极都发生还原反应，而原电池的负极和电解池的阳极都发生氧化反应。
4．（2010·唐山模拟）废旧的电池不可以随意丢弃，某同学希望将废旧的电池回收利用，他的以下想法不正确的是（ ）
A．把锌皮取下洗净用于实验室制取氢气
B．碳棒取下洗净用作电极
C．把铜帽取下洗净回收利用
D．废电池中的黑色糊状物含有氯化铵等物质，可作化肥
【解析】选D。废电池中的黑色糊状物除了含有氯化铵外，还含有氯化锌等重金属盐，重金属盐能够使蛋白质变性，不能作为化肥。
5．（多选）工业上用电解熔融的氧化铝的方法冶炼金属铝，下列电极反应式正确的是（ ）
A．阴极：2H+ +2e－====H2↑
B．阴极：Al3+ +3e－====Al
C．阳极：4OH－+4e－====2H2O+O2↑
D．阳极：2O2－－4e－====O2↑
【解析】选B、D。因为电解的是熔融状态下的氧化铝，没有水的存在，所以电解液中没有H+ 和OH－，只有Al3+ 和
O2-，Al3+ 在阴极上放电变成Al，O2- 在阳极上放电变成O2。
6．取一定体积、由等物质的量浓度的硫酸铜、硫酸铁组成的溶液，用石墨电极进行电解，电解时，阴极最先发生的反应为（ ）
A．Fe3+ +e－====Fe2+
B．2H+ +3e－====H2↑
C．Fe2+ +2e－====Fe
D．Cu2+ +2e－====Cu
【解析】选A。混合液中含有Fe3+ 、Cu2+ 、H+ 、Fe2+ 等阳离子，阴极是按照阳离子的氧化性顺序放电的，氧化性强的离子先放电。阳离子的氧化性由强到弱的顺序为：Fe3+＞Cu2+＞H+＞Fe2+，所以Fe3+ 先放电。
7.用惰性电极电解KNO3溶液，相同条件下测得阴阳两极产生气体的体积比为（ ）
A．2∶1 B．1∶2 C．1∶1 D．2∶3
【解析】选A。由电解总反应可知，Cu参加了反应，所以Cu作电解池的阳极，发生氧化反应，B选项错误；石墨作阴极，阴极上是溶液中的H+ 反应，电极反应为：2H+ +2e- ====H2↑，A选项正确；阳极与电源的正极相连，C选项错误；阳极反应为2Cu+2OH--2e- ====Cu2O+H2O，当有0.1 mol电子转移时，有0.05 mol Cu2O生成，D选项错误。
9.工业上用电解熔融的氯化钠的方法制取金属钠，试回答下列问题：
（1）金属钠在__________极上产生。
（2）写出产生氯气的电极方程式__________ 。
（3）该反应是否是离子反应_______（填“是”或“不是”），若是则该反应的离子方程式为__________（若不是则该空不填）。
10.根据右图，回答下列问题：
(1)闭合S1，装置属于______，
锌极作______ 。
（2）闭合S2，装置属于______ ，
锌极上的反应为________。
（3）闭合S3，装置属于______，总反应为________。
【解析】(1)闭合S1时，无外加电源，装置属于原电池，Zn比Cu活泼，作电池的负极，其电极反应式为：Zn-2e- ====Zn2+;Cu片作电池的正极，其电极反应式为：2H+ +2e- ====H2↑,总反应为：Zn+2H+ ====Zn2+ +H2↑。
（2）闭合S2时，有外加电源，装置属于电解池，Zn片与电源的正极相连，是电解池的阳极，其电极反应式为： Zn-2e- ====Zn2+;Cu片与电源的负极相连，是电解池的阴极，其电极反应式为：2H+ +2e- ====H2↑，总反应为：Zn+2H+ ====Zn2+ +H2↑。
【素能综合检测】
A．电解熔融氢氧化钠制钠，阳极发生电极反应为： 2OH－－2e－====H2↑+O2↑
B．盖·吕萨克法制钠原理是利用铁的还原性比钠强
C．若戴维法与盖·吕萨克法制得等量的钠，则两反应中转移的电子总数也相同
D．目前工业上常用电解熔融氯化钠法制钠（如图），电解槽中石墨极为阳极，铁为阴极
【解析】选D。电解熔融氢氧化钠制钠，阳极OH－放电，电极反应式为：4OH－－4e－====2H2O+O2↑，A选项错误；钠的还原性比铁强，B选项错误；戴维法反应转移的电子数为4e－，盖·吕萨克法反应转移的电子数为8e－，所以制得等量的钠，则两反应中转移的电子总数之比为1∶2，C选项错误。
2．以铂为阳极，铜为阴极，电解硫酸铜水溶液，在阳极和阴极上析出物质的质量比是（ ）
A．1∶8 B．8∶1 C．1∶4 D．4∶1
【解析】选C。由于用铂做阳极，因此电极不参与电解过程。电解硫酸铜溶液的电极反应：阴极：2Cu2+ +4e－====2Cu，阳极：4OH－－4e－====O2↑+2H2O。得失电子数均为4 mol时，则阳极和阴极生成物分别为O2和Cu，其物质的量比为1∶2，化成质量比即为32∶（2×64）＝1∶4。
3.如图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极。则下列有关的判断正确的是（ ）
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
【解析】选C。电流方向是本题的解题关键。首先根据电流方向可以确定电源的正极是a、负极是b；第二步根据电源的正、负极判断出c为阳极、d为阴极。第三步，阳极上发生的是氧化反应：2Cl--2e- ====Cl2↑，Cl- 被氧化为Cl2；阴极上发生的是还原反应：Cu2+ +2e- ====2Cu,Cu2+ 被还原为Cu单质而在阴极上析出并附着在阴极上。
4.X、Y、Z、M代表四种金属元素，金属X和Z用导线连接放入稀硫酸中时，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为（ ）
A.X>Z>Y>M B.X>Y>Z>M
C.M>Z>X>Y D.X>Z>M>Y
【解析】选A。金属X和Z用导线连接放入稀H2SO4中，形成原电池，X溶解说明金属活动性X＞Z；电解Y2+ 和Z2+ 共存的溶液时，Y先析出，则金属活动性Z＞Y;离子的氧化性越强，其单质的金属活动性越弱，则金属活动性Y＞M，所以正确答案为A。
5．（2010·镇江高一检测）用石墨电极电解100 mL硫酸铜和硫酸的混合溶液，通电一段时间后，两极均收集到2.24 L气体（标准状况），原混合溶液中Cu2+ 的物质的量浓度（mol·L－1）为（ ）
A．4 B．3 C．2 D．1
二、非选择题（本题包括3个小题，共30分）
6.（9分）电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示是一个电解装置，其中盛有饱和食盐水，X、Y是两块石墨电极，通过导线与直流电源相连，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，请回答以下问题：
（1）在X电极附近溶液中观察到的现象是
___________。
（2）检验Y电极上产物的方法是___________。
（3）电解的化学方程式是___________。
【解析】本题考查的是对电解原理的应用。可以由直流电源的正负极来判断石墨电极上的产物和现象，并且由此得出电解的化学方程式。X电极和直流电源的负极相连，产生氢气，在溶液中产生NaOH，所以酚酞试液变红；Y电极和直流电源的正极相连，产生氯气，可以用湿润的淀粉碘化钾试纸检验。
7.（11分）（思维拓展题）对图中加以必要的连接并填空：
(1)现有如图所示两个烧杯，画
出必要的连线，使连接后的装置能
达到在铁棒上镀上一层铜的目的。
（2）分别写出石墨棒和铜棒的电极反应式：
石墨棒：__________________________；
铜棒： __________________________ ；
（3）若锌减少了6.5 g，则在铁棒上镀上Cu的质量为____________________。
【解析】要达到在铁棒上镀上一层铜的目的，可以将铜棒作为电解池的阳极，将铁棒作为电解池的阴极，即铁、铜和硫酸铜溶液构成电解池，而锌、石墨棒和稀硫酸构成原电池，锌是负极，和铁棒相连，石墨棒是正极，和铜棒相连。
答案：（1）
（2）2H+ +2e- ====H2↑ Cu-2e- ====Cu2+ (3)6.4 g
［实验·探究］
8．（10分）请从下图中选用必要的装置进行电解饱和食盐水的实验，要求测定产生的氢气的体积，并检验氯气（氯气有毒，可以用NaOH溶液吸收，氯气可以和碘化钾反应生成碘单质）。
(1)A极发生的电极反应式是___________________，
B极发生的电极反应式是_______________________。
（2）设计上述气体实验装置时，各接口的正确连接顺序为：A接______、 ______接______ ；B接______ 、 ______接______ 。
（3）证明产物中有Cl2的实验现象是_________。
（4）已知电解后测得产生的H2的体积为44.8 mL(已经折算成标准状况)，电解后溶液的体积为50 mL，此时溶液中NaOH的物质的量浓度为________。