《2020高中化学第04章电化学基础专题4.3.1电解原理试题新人教版选修4》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2020高中化学第04章电化学基础专题4.3.1电解原理试题新人教版选修4(10页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、1 4-3-1 电解池(第一课时) 一、电解CuCl2溶液 1实验现象和结论 实验现象结论 电流表指针发生偏转说明电解质溶液在导电,形成闭合回路 与负极相连的石墨棒上覆盖了一层_ 析出 _ 与正极相连的石墨棒上有刺激性气味的气体 产生,湿润的碘化钾淀粉试纸_ 产生了 _ 2实验原理分析 ( 1)通电前, Cu 2+、H+、Cl-以及 OH-在溶液中作 _ ,通电时,在电场的作用下,这些 离子改作 _。即 Cl -、OH- 趋向 _,Cu 2+、H+趋向 _。 ( 2)两个电极上的反应和总反应: 阳极: _(_ 反应 ) ; 阴极: _(_ 反应 ) ; 总反应: _ 。 ( 3)结论:电解质溶
2、液的导电过程,就是电解质溶液的_过程。 二、电解原理 1电解 使电流通过 _而在两个电极上引起_的过程。 2 2电解池 ( 1)定义:将 _转化为 _ 的装置。 ( 2)构成: _ 电源; _ 溶液或熔融 _; 两个电极: 阳极:与电源_相连的电极, 阴极:与电源_相连的电极; 形成 _ 。 ( 3)电子流向:电子从电源的_极沿导线流入电解池的_极,经过阴、阳离子 定向运动形成的内电路,再从电解池的_极流出,并沿导线流回电源的_极。 一、 1红色物质金属铜变蓝氯气 2( 1)自由运动定向运动阳极阴极 (2)2Cl - 2e- Cl2 氧化 Cu 2+2e- Cu 还原 CuCl2Cu+Cl2
3、( 3) 电解 二、 1电解质溶液氧化还原反应 2(1)电能化学能(2)直流电解质电解质 正极负极闭合回路(3)负阴阳正 一、电解池阴阳极的判断及电极反应式的书写 1阴、阳极的判断 (1)由电源的正、 负极判断: 与电源负极相连的是电解池的阴极;与电源正极相连的是电解池的阳极。 (2)由电极现象确定:通常情况下,在电解池中某一电极若不断溶解或质量不断减少,则该电极发生 氧化反应,为阳极;某一电极质量不断增加或电极质量不变,则该电极发生还原反应,为阴极。 (3)由反应类型判断:失去电子发生氧化反应的是阳极;得到电子发生还原反应的是阴极。 2电解池中电极反应式和总反应式的书写 阳极电子流出失去电子
4、发生氧化反应;阴极电子流入得到电子发生还原反应。 以石墨电极电解CuCl2溶液为例: 阳极: 2Cl 2e Cl2( 氧化反应 ) ;阴极: Cu 22e Cu(还原反应 ) ; 3 总反应: CuCl2Cu Cl2。 注意啦: 以惰性电极电解电解质水溶液,除了要考虑电解质溶液外,还要注意增加水电离的H 和 OH-, 并对离子分组排序,即阳离子放电顺序和阴离子放电顺序两组。按照各组首先放电的离子书写电极方程式, 合并两个电极反应式得出电解反应的总化学方程式或离子方程式。 按下图装置进行实验,并回答下列问题: (1)判断装置的名称:A池为 _,B池为 _。 (2)铜极为 _极,电极反应式为_ 。
5、 (3)B装置中, C1与 C2均为石墨棒,石墨棒C1为_ 极,电极反应式为_ , 石墨棒 C2附近发生的实验现象为_。 【参考答案】 (1)原电池电解池 (2)正Cu 2 2e =Cu (3)阳2Cl 2e=Cl 2有无色气体产生;附近溶液出现红色 【试题解析】左边的装置可以构成一个原电池,那么右边的装置就是一个电解池。 (1)判断装置的名称:A池为原电池,B池为电解池。 (2)铜比锌的活泼性弱,所以铜做正极,Cu 2在正极反应,电极反应为: Cu 2+2e=Cu 。 (3)C1接原电池的正极,作阳极,C2接原电池的负极做阴极。C1作阳极,阴离子在阳极放电,Cl 的放电能 力比 OH 强,故
6、 C 1的电极反应为:2Cl 2eCl 2;阳离子在C2放电, H 的放电能力比 K 强,故 C 2的电 极反应为: 2H 2e =H 2, H 放电后阴极附近的 OH 浓度增大,溶液显碱性,溶液中滴有酚酞,那么溶 液就会变红,所以看到的现象有:有无色气体产生;附近溶液出现红色。 二、电解产物的判断 1阳极产物的判断 4 若阳极由活性材料(除Pt、Au 外的其他金属)做成,则阳极反应是阳极金属失去电子而被氧化成阳 离子的反应; 若阳极由C、Pt、Au等惰性材料做成,则阳极反应是电解液中的阴离子在阳极失去电子被氧化的反应。 阴离子失去电子能力的大小顺序为S 2- I - Br - Cl - OH
7、 -含氧酸根离子。 2阴极产物的判断 阴 极 反 应 一 般 是 溶 液 中 的 阳 离 子 得 到 电 子 的 还 原 反 应 , 阳 离 子 得 到 电 子 能 力 的 大 小 顺 序 为 Ag +Hg2+Fe3+Cu2+H+Pb2+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+Ca2+K+。 阴、阳离子的放电顺序不是绝对化的,放电情况与离子性质、溶液浓度、电流强度和电极材料有关。 在理解以上放电顺序时要特别注意,如Pb 2、Sn2、Fe2、Zn2在 H浓度较小时放电能力排在 H 前面,在 H 浓度较大时放电能力排在 H 后面。 Al3、Mg2、Na、Ca2、K只在熔融状态下放电,而在水溶液里不放
8、电。 将含有 KCl、CuBr2、Na2SO4三种物质的水溶液(均为不饱和溶液)用铂电极进行电解,且电解时间 足够长。有以下结论:溶液中几乎没有Br -;电解质溶液为无色;最终溶液显碱性; K + 、Na和 2 4 SO 的浓度几乎没有变化。正确的是(假设Cl2、Br2全部从溶液中逸出) AB仅CD均正确 【解析】溶液中存在的阴离子有Cl -、Br-、 2 4 SO 、OH -,阳离子有 K +、Cu2+、Na+、H+。用铂电极电解足够长时 间,阴离子首先放电的是Br -,其次是 Cl-,最后是 OH-, 2 4 SO在溶液中不放电;阳离子先放电的是Cu 2+,其 次是 H + 。所以先电解C
9、uBr2,阳极逸出Br2,阴极析出 Cu ;当 CuBr2电解完毕时,继续电解,相当于电解HCl; 当 Cl -被耗尽时,继续电解水。由于 Cu 2+转化为铜单质,故电解质溶液变为无色; Cl -放电时,水电离出的 H + 放电,使溶液中的c(OH -) c(H+) ;又由于水别耗尽,故 c(K +) 、 c(Na +) 、 c( 2 4 SO) 会增大。 【答案】 A 三、用惰性电极作阳极电解酸、碱、盐水溶液的规律 物质代表物参加电解的物质 阴极 ( 区) 产 物 阳极 ( 区) 产物 溶液 pH 的变化 5 酸 含氧酸H2SO4、HNO3H2O H2O2减小 无氧酸 ( 除 HF) HCl
10、 HCl H2Cl2增大 碱强碱NaOH 、KOH H2O H2O2增大 盐 不活泼金属 的无氧酸盐 CuCl2CuCl2Cu Cl2 增大 ( 若考虑Cl2 的溶解,则pH减 小) 活泼金属的 无氧酸盐 NaCl NaCl、H2O H2、NaOH Cl2减小 不活泼金属 的含氧酸盐 CuSO4、AgNO3 CuSO 4、H2O AgNO3、H2O Cu ; Ag O2、H2SO4 O2、HNO3 增大 活泼金属的 含氧酸盐 K2SO4、NaNO 3 KNO3、Na2SO4 H2O H2O2不变 归纳: (1)电解含氧酸、 强碱和活泼金属含氧酸盐的水溶液,实际上都是电解水,即:2H2O 电解
11、2H2+O2 (2) 电解无氧酸 (HF 除外 ) 、 不活泼金属无氧酸的水溶液,就是电解溶质本身。例如:2HCl 电解 H2+Cl2; CuCl2 电解 Cu+Cl2 (3)电解活泼金属无氧酸盐溶液时,电解的总化学方程式的通式可表示为:溶质+H2O 电解 H2+碱 +卤素 单质 X2( 或 S) (4)电解不活泼金属含氧酸盐的溶液时,电解的总化学方程式的通式可表示为:溶质+H2O 电解 O2+酸 + 金属单质 (5)电解时,若只生成H2,pH增大。若只生成O2,则 pH减小。若同时生成H2和 O2,则分为三种情况:电 解酸的溶液,pH减小;电解碱的溶液,pH增大;电解盐的溶液,pH不变。 用
12、惰性电极电解CuCl2和 NaCl 的混合溶液,阴极和阳极上最先析出的物质分别是 AH2和 Cl2BCu和 Cl2 CH2和 O2DCu和 O2 6 【答案】 B 【解析】移向阴极的离子有Cu 2+和 Na+,根据阴极放电顺序可知 Cu 2+放电: Cu2+2e- Cu;移向阳极的离子 为 Cl - 和 OH - , 根据阳极放电顺序可知Cl - 放电:2Cl - - 2e - Cl2, 故阴极和阳极最先析出的物质是Cu和 Cl2。 四、电解质溶液的恢复 解决电解质溶液恢复原状的问题,可以按照下面两个步骤进行: ( 1)首先确定电极产物,如果是活性电极(金属活动性顺序中Ag 以前的金属) ,则
13、电极材料失去电子, 电极溶解,溶液中的阴离子不能失电子。如果是惰性电极,则应按照阴、阳离子在溶液中的放电顺序进 行判断。 ( 2)恢复电解质溶液,应遵循“缺什么加什么,缺多少加多少”的原则。一般加入阴极产物与阳极产物 的化合物。 如用惰性电极电解CuSO4溶液, 要恢复电解质溶液,可向电解后的溶液中加入CuO ,也可以加 入 CuCO 3。但不能加入Cu(OH)2,因 Cu(OH)2能与生成的H2SO4反应使水的量增加。加入物质的物质的量需 根据电路中的电子守恒进行计算。 用惰性电极电解硫酸铜溶液,整个过程转移电子的物质的量与产生气体总体积的关系如图所示( 气 体体积均在相同状况下测定) 。欲
14、使溶液恢复到起始状态,可向溶液中加入 A0.1 mol CuO B0.1 mol CuCO3 C0.1 mol Cu(OH)2D0.05 mol Cu2(OH)2CO3 【答案】 D 【解析】根据图像和电解原理,OP段电解反应的化学方程式为:2CuSO42H2O2CuO2 2H2SO4, PQ段电解反应的化学方程式为:2H2O2H2 O2,所以溶液中应加入CuO : 0.2mol 2 0.1 mol , H2O: 0.3-0.2mol 2 0.05 mol ,分析四个选项,加入0.05 mol Cu 2(OH)2CO3合适。 7 1下列有关电解池的说法正确的是 A在电解池中与外接电源负极相连的电极是阳极 B无论电解何种物质,阳极上失电子数都与阴极上得电子数相等 C电解氯化铜溶液时,在阴极上有气体生成 D电解 NaCl、CuCl2两种溶液,参加反应的物质是相同的 2把锌片和铁片放