鲁科版高中化学选择性必修1第1章化学反应与能量转化分层作业5电解的原理课件

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分层作业5　电解的原理123456789101112131415161.用铂电极(惰性电极)电解下列溶液时,阴极和阳极上的主要产物分别是H2和O2的是(　　)A.稀NaOH溶液 B.HCl溶液C.酸性NaCl溶液 D.酸性AgNO3溶液A解析 电解稀NaOH溶液时,阳极:4OH--4e-═O2↑+2H2O,阴极:2H2O+2e-═ H2↑+2OH-,阴极和阳极上的主要产物分别是H2和O2,故A正确;电解HCl溶液、NaCl溶液时,阳极:2Cl--2e-═Cl2↑,阴极:2H++2e-═H2↑、2H2O+2e-═ H2↑+2OH-,阴极和阳极上的主要产物分别是H2和Cl2,故B、C错误;电解AgNO3溶液时,阳极:2H2O-4e-═O2↑+4H+,阴极:Ag++e-═Ag,阴极和阳极上的主要产物分别是Ag和O2,故D错误。123456789101112131415162.用石墨棒作为阳极、铁棒作为阴极电解熔融的氯化钠,下列说法正确的是(　　)A.石墨棒周围有大量的Na+B.铁棒质量增加C.电子通过熔融电解质由石墨棒流向铁棒D.阴极发生氧化反应B解析 阴离子移向阳极(石墨棒),发生氧化反应:2Cl--2e-═Cl2↑,阳离子移向阴极,发生还原反应:2Na++2e-═2Na,A、D项错误,B项正确;电子不能通过熔融电解质,熔融的电解质是由于其内部自由移动的离子定向移动而导电的,C项错误。123456789101112131415163.如图是氯碱工业中的电解装置,下列说法不正确的是(　　) A.电解总反应式:2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑B.阳极电极反应:2Cl--2e-═Cl2↑C.离子膜可以防止OH-移向阳极D.e处加入饱和食盐水,d处加入纯水D123456789解析 电解饱和食盐水,在阳极上Cl-失去电子变为Cl2,在阴极上H+得到电子变为H2,溶液中产生的OH-与Na+结合为NaOH,故电解的总反应方程式: 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑,A正确;由于阴离子的放电能力:Cl->OH-,所以阳极上发生的电极反应为2Cl--2e-═Cl2↑,B正确;OH-是阴极反应产生的微粒,离子膜可以防止OH-移向阳极,与阳极产生的Cl2发生反应,C正确;电解时阳极Cl-放电产生Cl2,阴极产生NaOH溶液,为提高电解质溶液的导电能力,在d处加入精制食盐水,在e处加入稀NaOH溶液,D错误。10111213141516123456789101112131415164.如图所示,a、b、c、d均为石墨电极,通电进行电解,下列说法正确的是(　　)A.电路中电子流向:负极→d→c→b→a→正极B.a、c两极产生气体的物质的量相等C. 向b电极移动,Cl-向c电极移动D.通电后向乙烧杯滴入酚酞溶液d电极附近会变红D12345678910111213141516解析 电子不能通过电解质溶液,故A错误;a电极产生O2,c电极产生Cl2,根据电子守恒O2~2Cl2~4e-,O2和Cl2的物质的量之比为1∶2,故B错误;阴离子向阳极移动,a电极和c电极是阳极,所以 向a电极移动,Cl-向c电极移动,故C错误;d电极是阴极,电极反应为2H2O+2e-═H2↑+2OH-,所以滴入酚酞溶液d电极附近会变红,故D正确。123456789101112131415165.用铂作电极电解某种溶液,通电一段时间后,溶液的pH变小,并且在阳极得到0.56 L气体,阴极得到1.12 L气体(两种气体均在相同条件下测定)。由此可知溶液可能是(　　)A.稀盐酸 B.KNO3溶液C.CuSO4溶液 D.稀硫酸D123456789101112131415166.用电解熔融氢氧化钠的方法制得钠(方法1)的反应为4NaOH(熔融) 4Na+O2↑+2H2O;用铁与熔融氢氧化钠在通电条件下制得钠(方法2)的反应原理为3Fe+4NaOH Fe3O4+2H2↑+4Na↑。下列有关说法正确的是(　　)A.方法1电解熔融氢氧化钠制钠,阳极发生电极反应为2OH--2e-═H2↑+O2↑B.方法1用电解熔融氢氧化钠法制钠(如上图),电解槽中可以用石墨为阳极,铁为阴极C.方法2制钠的原理是利用铁的还原性比钠强D.上述两种方法制得等量的钠,则两反应中转移的电子总数也相同B12345678910111213141516解析 方法1电解熔融氢氧化钠制钠,阳极发生的电极反应为4OH--4e-═ O2↑+2H2O;方法2制钠的原理不是利用铁的还原性比钠强,实际上铁的还原性比钠弱,反应之所以能发生实质上是利用了钠的沸点较低。由题中所给电解总反应可知,两种方法制得等量的钠,转移的电子总数不相同。123456789101112131415167.将下图所示实验装置的开关K闭合,下列判断正确的是(　　)A.Cu电极上发生还原反应B.电子沿Zn→a→b→Cu路径流动C.片刻后甲池中c( )增大D.片刻后可观察到滤纸b处变红色A12345678910111213141516解析 将装置中K闭合,该装置构成原电池,其中Zn电极上发生氧化反应,Cu电极上发生还原反应,故A正确;电子沿导线由Zn→a,在a上溶液中的H+得到电子,在b上溶液中的OH-失去电子,电子不能直接由a→b,故B错误;该装置工作过程中,甲、乙两烧杯中的 的浓度都不改变,只是盐桥中的Cl-和K+分别向甲、乙两烧杯中移动,故C错误;在b处溶液中的OH-失去电子,溶液呈酸性,b处滤纸不可能变红色,故D错误。123456789101112131415168.如图为以惰性电极进行电解的装置: (1)写出A、B、C、D各电极上的电极反应和总反应方程式:A:_________________________________________, B:_________________________________________, 总反应方程式:_________________________________________; C:_________________________________________, D:_________________________________________, 总反应方程式:_________________________________________; (2)在A、B、C、D各电极上析出生成物的物质的量之比为___________。Cu2++2e-═Cu 2Cl--2e-═Cl2↑ 4Ag++4e-═4Ag 2H2O-4e-═O2↑+4H+ 2∶2∶4∶1 12345678910111213141516解析 A、B、C、D各电极上分别发生如下反应:Cu2++2e-═Cu,2Cl--2e-═ Cl2↑,4Ag++4e-═4Ag,2H2O-4e-═O2↑+4H+;由电子守恒可知,在四个电极依次析出物质的物质的量之比为n(Cu)∶n(Cl2)∶n(Ag)∶n(O2)=2∶2∶4∶1。123456789101112131415169.化学在环境保护中起着十分重要的作用,电化学降解 的原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)A.A为电源的正极B.溶液中H+从阳极向阴极迁移C.Ag-Pt电极的电极反应为D.电解过程中,每转移2 mol电子,则左侧电极就产生32 g O2D123456789101112131415161234567891011121314151610.用惰性电极电解下列溶液,有关说法正确的是(　　)①稀硫酸　②Cu(NO3)2溶液　③KOH溶液 ④NaCl溶液A.电解进行一段时间后四种溶液的pH均增大B.②中电解一段时间后,向溶液中加入适量的CuO固体可使溶液恢复到电解前的状态C.③中阳极消耗OH-,故溶液浓度变小D.④中阴、阳两极上产物的物质的量之比为2∶1B解析 依据电解规律可知①为电解水型,②为放氧生酸型,③为电解水型,④为放氢生碱型,A、C项错误;②中电解产物为Cu和O2,所以一段时间后加适量氧化铜固体可使溶液恢复到电解前的状态,B项正确;④中阳极产生Cl2,阴极产生H2,二者物质的量之比为1∶1,D项错误。1234567891011121314151611.碱性镍锌(Ni?Zn)电池是一种可以替代镍氢电池的新型电池,其总反应为2NiOOH+2H2O+Zn 2Ni(OH)2+Zn(OH)2。则下列说法中错误的是(　　)A.电池工作时,OH-向负极移动B.放电时负极反应:Zn-2e-+2OH-═Zn(OH)2C.充电时,与外电源正极相连的电极上电极反应为Ni(OH)2-e-+OH-═NiOOH+H2OD.该电池电解1 L 0.3 mol·L-1 AgNO3溶液,若产生1.12 L气体(标准状况),溶液pH变为2D12345678910111213141516解析 原电池中阴离子向负极移动,则电池工作时,OH-向负极移动,A正确;锌是活泼的金属,放电时锌是负极,则根据总反应可知负极反应:Zn-2e-+2OH-═Zn(OH)2,B正确;充电时相当于是电解池,与外电源正极相连的电极是阳极,发生失去电子的氧化反应,则根据总反应可知电极上电极反应为Ni(OH)2-e-+OH-═NiOOH+H2O,C正确;该电池电解1 L 0.3 mol·L-1 AgNO3溶液,阴极Ag+放电得到Ag,阳极OH-放电生成O2,若产生1.12 L气体(标准状况),即氧气的物质的量为0.05 mol,所以产生H+的物质的量是0.05 mol×4= 0.2 mol,则溶液中H+浓度是0.2 mol·L-1(不考虑溶液体积变化),所以溶液pH不等于2,D错误。1234567891011121314151612.取一张用饱和NaCl溶液浸湿的pH试纸,两根铅笔芯作为电极,接通直流电源,一段时间后,发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆,内圆为白色,外圆呈浅红色。下列说法错误的是(　　)A.b电极是阴极B.a电极与电源的正极相连接C.电解过程中,水是氧化剂D.b电极附近溶液的pH变小D解析 a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆,内圆为白色,外圆呈浅红色,说明a极附近产生了Cl2,所以a极与电源的正极相连,即a极为阳极,电极反应为2Cl--2e-═Cl2↑,b极为阴极,电极反应为2H2O+2e-═H2↑+2OH-,所以水是氧化剂,b电极附近溶液的pH增大。1234567891011121314151613.如图所示,下列叙述正确的是(　　) A.X为阳极,发生还原反应B.电子沿Zn→Y→X→Cu路径流动C.Na+移向Y,X与滤纸接触处有氧气生成D.Y与滤纸接触处变红D12345678910111213141516解析 该装置中,左边装置是原电池,Zn易失电子作为负极、Cu作为正极,右边装置是电解池,X为阳极、Y为阴极,阳极上电极反应为Cu-2e-═Cu2+,阴极反应为2H2O+2e-═2OH-+H2↑。X与原电池的正极相连为阳极,阳极失电子发生氧化反应,故A错误;电子从原电池负极锌流出经导线流向阴极Y,电子又从阳极X流出经导线流向正极铜,电子不能通过X与Y之间的电解质溶液,故B错误;通过以上分析知,Y是阴极,阳离子钠离子与氢离子都向阴极移动,X电极是Cu,Cu失电子生成Cu2+,故C错误;Y为阴极,电极反应为2H2O+2e-═2OH-+H2↑,生成了碱,所以Y与滤纸接触处变红,故D正确。1234567891011121314151614.500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中 的浓度为0.6 mol·L-1,用石墨作为电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到2.24 L气体(标准状况下),假定电解后溶液的体积仍为500 mL,下列说法正确的是(　　)A.原混合溶液中K+的浓度为0.2 mol·L-1B.上述电解过程中共转移0.2 mol电子C.电解得到Cu的物质的量为0.05 molD.电解后溶液中H+的浓度为4 mol·L-1A12345678910111213141516解析 用石墨作为电极电解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液,阳极反应为2H2O-4e-═O2↑+4H+,阴极先后发生两个反应:Cu2++2e-═Cu,2H++2e-═H2↑。从收集到O2标准状况下为2.24 L可推知上述电解过程中共转移0.4 mol电子,而在生成标准状况下2.24 L H2的过程中转移0.2 mol电子,所以Cu2+共得到0.4 mol-0.2 mol=0.2 mol电子,电解前Cu2+的物质的量和电解得到的Cu的物质的量都为0.1 mol。电解前后分别有以下守恒关系:c(K+)+2c(Cu2+)=c( ), c(K+)+c(H+)=c( ),不难算出电解前c(K+)=0.2 mol·L-1,电解后溶液中c(H+) =0.4 mol·L-1。1234567891011121314151615.整合有效信息书写电极反应。(1)硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。由硫化氢获得硫单质有多种方法。将用烧碱溶液吸收H2S后所得的溶液加入如图所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应:S2--2e-═S、(n-1)S+S2-═ 。①写出电解时阴极的电极反应: ____________________________。 ②电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质,该反应的离子方程式为_____________________________________。 2H2O+2e-═H2↑+2OH- 12345678910111213141516解析 ①电解时,阴极区溶液中的阳离子放电,即水溶液中的H+放电生成H2。②由题给反应可知,阳极区生成了 可以理解为(n-1)S+S2-,加入稀硫酸可生成S单质和H2S气体。12345678910111213141516(2)电解NO制备NH4NO3,其工作原理如图所示,为使电解产物全部转化为NH4NO3,需补充物质A,A是______________,说明理由:________________。NH3 123456789101112131415161234567891011121314151616.重铬酸钾又名红矾钾,是化学实验室中的一种重要分析试剂。工业上以铬酸钾(K2CrO4)为原料,采用电化学法制备重铬酸钾(K2Cr2O7)。制备装置如图所示(阳离子交换膜只允许阳离子透过):12345678910111213141516(1)通电后阳极室产生的现象为______________________________; 其电极反应是_______________________。 (2)该制备过程总反应的离子方程式可表示为 ,若实验开始时在右室中加入38.8 g K2CrO4,t min后测得右室中K原子与Cr原子的物质的量之比为3∶2,则溶液中K2CrO4和K2Cr2O7的物质的量之比为______________;此时电路中转移电子的物质的量为______________。 阳极产生无色气体,溶液由黄色逐渐变为橙色 4OH--4e-═O2↑+2H2O 2∶1 0.1 mol 12345678910111213141516解析 (1)阳极发生氧化反应,溶液中水电离产生的OH-失去电子生成氧气。(2)设K2CrO4和K2Cr2O7的物质的量分别为x、y,则钾原子的物质的量为2x+2y,铬原子物质的量为x+2y,依据两原子的物质的量之比为3∶2,可求出n(K2CrO4)∶n(K2Cr2O7)=2∶1。根据铬酸钾的质量可求出铬原子总物质的量为0.2 mol,又t min后两物质的物质的量之比为2∶1,则铬酸钾的物质的量为0.1 mol,重铬酸钾的物质的量为0.05 mol,根据化学方程式可知,生成0.05 mol的重铬酸钾,反应中转移电子的物质的量为0.05×2 mol=0.1 mol。