高中化學(xué) 4 電解原理 學(xué)案(人教版2019選擇性必修1)(原卷+解析)_第1頁
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第四章化學(xué)反應(yīng)與電能第2節(jié)電解池第1課時(shí)電解原理1.從宏觀和微觀的角度理解電解池中電子的移動(dòng)、陰陽離子的移動(dòng)、陰陽兩極上的反應(yīng)及其變化、電流形成的過程和原理。2.建立電解過程的思維模型,理解電解的規(guī)律,判斷電解的產(chǎn)物,書寫電解的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。一、電解原理1.實(shí)驗(yàn)探究:電解CuCl2溶液【實(shí)驗(yàn)4-2】在U形管中注入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的CuCl2溶液,插入兩根石墨棒作電極(如圖4-9)。把濕潤的碘化鉀淀粉試紙放在與直流電源正極相連的石黑棒附近。接通直流電源,觀察U形管內(nèi)的現(xiàn)象和試紙顏色的變化。完成實(shí)驗(yàn),并填寫下表。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論原因分析電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)說明電解質(zhì)溶液導(dǎo)電,形成_______自由運(yùn)動(dòng)離子發(fā)生定向移動(dòng)與負(fù)極相連的b極上逐漸覆蓋了一層______________陰極:Cu2++2e-=Cu(_______)與正極相連的a極上有_______的氣體產(chǎn)生,能使?jié)駶櫟牡饣浀矸踎_____________陽極:2Cl--2e-=Cl2↑(_______)2.電解和電解池1.電解定義當(dāng)直流電通過_______或熔融的電解質(zhì)時(shí),在兩個(gè)電極上分別發(fā)生_______和還原反應(yīng)的過程叫做電解。2.電解池3.電解池的工作原理電子由電源的負(fù)極出發(fā),流向電解池的_______,陽離子在陰極上獲得電子發(fā)生_______;與此同時(shí),陰離子在陽極上失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),失去的電子再從電池的陽極流向電源的_______,從而形成閉合回路。(1)電子和離子的移動(dòng)方向(惰性電極)(2)電子只能夠經(jīng)過導(dǎo)線和電極,不能夠通過溶液,可以理解為電子只走_(dá)______,不走_(dá)______。3.電解原理電解池陰極和陽極的判斷依據(jù)二、電解規(guī)律1.電解池電極反應(yīng)式的書寫(1)常見微粒的放電順序陰極:Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Fe2+>Zn2+>H+(水)>……陽極:活性電極>S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根【易錯(cuò)點(diǎn)撥】①活性電極一般指Pt、Au以外的_______。②_______的離子方程式中,若參與電極反應(yīng)的H+或OH-是由水電離出來的,用H2O作為反應(yīng)物。(2)電極反應(yīng)式的書寫方法以惰性電極碳棒電解CuSO4溶液為例①辨電極:陰極與電源負(fù)極相連,陽極與電源正極_______。②找離子:電解質(zhì)溶液中:Cu2+、H+、SOeq\o\al(2-,4)、OH-。③排順序:依據(jù)常見微粒_______,陰極:Cu2+>H+(水),陽極:OH-(水)>SOeq\o\al(2-,4)。④電極式:陰極:Cu2++2e-=Cu,陽極:2H2O-4e-=O2↑+4H+。⑤總反應(yīng):依據(jù)_______守恒,調(diào)整各電極計(jì)量數(shù),然后相加,標(biāo)上_______2Cu2++2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2Cu+O2↑+4H+、2CuSO4+2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2Cu+O2↑+2H2SO4。2.電解后溶液的復(fù)原規(guī)律用惰性電極電解下列酸、堿、鹽溶液,請(qǐng)?zhí)顚懴卤恚?1)電解H2O型電解質(zhì)H2SO4NaOHNa2SO4陽極反應(yīng)式2H2O-4e-=O2↑+4H+4OH--4e-=O2↑+2H2O2H2O-4e-=O2↑+4H+陰極反應(yīng)式4H++4e-=2H2↑2H2O+4e-=2H2↑+4OH-pH變化_____________________復(fù)原加入物質(zhì)加入H2O(2)電解電解質(zhì)型電解質(zhì)HClCuCl2陽極反應(yīng)式2Cl--2e-=Cl2↑陰極反應(yīng)式2H++2e-=H2↑Cu2++2e-=CupH變化_______復(fù)原加入物質(zhì)加入HCl加入_______(3)電解質(zhì)和水都發(fā)生電解型電解質(zhì)NaClCuSO4陽極反應(yīng)式2Cl--2e-=Cl2↑2H2O-4e-=O2↑+4H+陰極反應(yīng)式2H2O+2e-=H2↑+2OH-2Cu2++4e-=2CupH變化______________復(fù)原加入物質(zhì)______________【歸納總結(jié)】用惰性電極電解電解質(zhì)溶液時(shí),若要使電解后的溶液恢復(fù)到_______,加入的物質(zhì)應(yīng)由電解過程中從溶液中析出的物質(zhì)決定(以氣體或固體形式脫離_______的物質(zhì))。應(yīng)遵循“析出什么加什么,析出多少加多少”的原則,一般加入陰極產(chǎn)物與_______的化合物。3.電解池中的守恒規(guī)律同一電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)是相等的,利用電子守恒使各電極得失電子均相等,在各極反應(yīng)式中建立聯(lián)系?!纠?】(2022秋·浙江杭州·高二期中)若某電能與化學(xué)能的轉(zhuǎn)化裝置(電解池或原電池)中發(fā)生反應(yīng)的總反應(yīng)離子方程式是:Cu+2H+=Cu2++H2↑,則關(guān)于該裝置的說法正確的是A.該裝置可能是原電池,也可能是電解池B.該裝置只能是原電池,且電解質(zhì)溶液為硝酸C.該裝置只能是電解池,且金屬銅為該電解池的陽極D.該裝置只能是電解池,電解質(zhì)溶液不可能是硝酸【變式1-1】(2019秋·湖南長沙·高二長郡中學(xué)??计谀┫铝袛⑹鲋?,正確的是(

)①電池是將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置②電解池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置③金屬和石墨導(dǎo)電均為物理變化,電解質(zhì)溶液導(dǎo)電是化學(xué)變化④不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng),通過電解的原理有可能實(shí)現(xiàn)⑤電鍍過程相當(dāng)于金屬的“遷移”,是物理變化A.①②③④ B.③④ C.③④⑤ D.④【變式1-2】(2019秋·福建福州·高二福建師大附中??计谥校┤鐖D為用惰性電極電解CuCl2溶液的實(shí)驗(yàn)裝置,則下列說法正確的是A.a(chǎn)電極為負(fù)極B.溶液中的Cu2+向a極移動(dòng)C.電解一段時(shí)間后溶液的顏色會(huì)變淺D.電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)為:2Cl--2e-=Cl2【變式1-3】(2023春·上海·高三上海市南洋模范中學(xué)校聯(lián)考階段練習(xí))利用太陽能電池電解NH3得到高純H2的裝置如圖所示。下列說法正確的是A.a(chǎn)為陰極,b為陽極B.電解時(shí)OH-由b極區(qū)→a極區(qū)C.電解時(shí)b極區(qū)溶液中n(KOH)減小D.電解時(shí),太陽能直接轉(zhuǎn)化成化學(xué)能【變式1-4】(2019·河北石家莊·高三辛集中學(xué)??茧A段練習(xí))下圖是CO2電催化還原為CH4的工作原理示意圖。下列說法不正確的是(

)A.該過程是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程B.銅電極為陰極,發(fā)生還原反應(yīng)C.一段時(shí)間后,①池中n(KHCO3)不變D.一段時(shí)間后,②池中溶液的pH一定下降【例2】在微生物作用下電解有機(jī)廢水(含CH3COOH),可獲得清潔能源H2.其原理如圖所示.下列有關(guān)說法不正確的是()A.電源B極為負(fù)極B.通電后,若有0.1molH2生成,則轉(zhuǎn)移0.2mol電子C.通電后,H+通過質(zhì)子交換膜向右移動(dòng),最終右側(cè)溶液PH減小D.與電源A極相連的惰性電極上發(fā)生的反應(yīng)為CH3COOH﹣8e﹣+2H2O═2CO2↑+8H+【變式2-1】如圖,用直流電源電解稀Na2SO4水溶液的裝置。在石墨電極a和b附近分別滴加幾滴酚酞溶液,通電后下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中正確的是()A.逸出氣體體積,a極小于b極B.a(chǎn)極逸出無味氣體,b極逸出刺激性氣味氣體C.a(chǎn)極附近溶液呈紅色,b極附近溶液不顯色D.a(chǎn)極附近溶液不顯色,b極附近溶液呈紅色【變式2-2】用惰性電極電解下列溶液,一段時(shí)間后,再加入一定量的另一種物質(zhì)(方框號(hào)內(nèi)),溶液能與原溶液完全一樣的是()A.NaOH[H2O] B.CuCl2[CuSO4]C.NaCl[NaCl] D.CuSO4[Cu(OH)2]【變式2-3】下列電解質(zhì)溶液用惰性電極進(jìn)行電解時(shí),一段時(shí)間后,溶液的pH增大的是()A.稀碳酸鈉溶液 B.硫酸鈉溶液C.稀硫酸 D.硫酸銅溶液一、單選題1.(2022秋·云南德宏·高二瑞麗市第一民族中學(xué)校考期末)下列關(guān)于電解池的敘述中,不正確的是A.與電源正極相連的是電解池的陰極 B.電解池是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置C.溶液中的陽離子移向陰極 D.在電解池的陽極發(fā)生氧化反應(yīng)2.(2023秋·天津南開·高二南開大學(xué)附屬中學(xué)??计谀┫铝杏嘘P(guān)電解的說法錯(cuò)誤的是A.與電源正極相連的是陽極 B.與電源負(fù)極相連的是陰極C.在陰極上發(fā)生氧化反應(yīng) D.陰離子向陽極方向移動(dòng)3.(2022秋·河南南陽·高二校聯(lián)考期中)中國科學(xué)家最近開發(fā)了種從空氣中提取水制取H2的新技術(shù),即利用太陽能風(fēng)能等綠色能源驅(qū)動(dòng)電解槽裝置吸收空氣中的水分并將獲得的水分解成H2和O2。下列說法正確的是A.該裝置工作時(shí)僅涉及兩種能量轉(zhuǎn)化B.陽極反應(yīng)式為2H2O+2e-=2OH-+H2↑C.該裝置獲得H2、O2的物質(zhì)的量之比為2:1D.該裝置工作時(shí)陽離子向陽極遷移4.(2023春·四川成都·高二校聯(lián)考期中)高電壓水系鋅-有機(jī)混合液流電池的裝置如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是A.放電時(shí),Cl-通過陰膜向正極區(qū)遷移B.放電時(shí),負(fù)極區(qū)溶液的pH減小C.充電時(shí),Zn與外接直流電源負(fù)極相連D.充電時(shí),陽極電極反應(yīng)式為FQH2-2e-=FQ+2H+5.(2023春·四川成都·高二校聯(lián)考期中)在傳統(tǒng)的電解氯化氫回收氯氣技術(shù)的基礎(chǔ)上,科學(xué)家最近采用碳基電極材料設(shè)計(jì)了一種新的工藝方案,主要包括電化學(xué)過程和化學(xué)過程,如圖所示。下列說法正確的是A.a(chǎn)為電源正極B.陽極反應(yīng)為Fe2++e-=Fe3+C.陰極區(qū)附近發(fā)生的反應(yīng)有4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2OD.若產(chǎn)生2.24LCl2,通過外電路中的電子數(shù)目為0.1NA6.(2023春·江蘇宿遷·高二統(tǒng)考期中)實(shí)驗(yàn)室以一定濃度的和混合溶液為電解液,讓同時(shí)在陰、陽兩極發(fā)生反應(yīng)來模擬隔膜電解法處理含的廢水,工作原理如圖所示。已知陰極區(qū)域主要反應(yīng)可表示為:、(為活潑H)。下列說法不正確的是

A.直流電源b為負(fù)極B.圖中離子交換膜是陽離子交換膜C.陽極區(qū)的反應(yīng)可表示為:D.電解過程中陰極區(qū)溶液的pH變小7.(2023春·四川成都·高二校聯(lián)考期中)現(xiàn)代膜技術(shù)可使某種離子具有單向通過能力,常用于電解池、原電池中。電解NaB(OH)4溶液可制備H3BO3,其工作原理如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是A.NaB(OH)4中B的化合價(jià)為+3價(jià)B.N室發(fā)生的電極反應(yīng)式為2H2O+2e-=H2↑+2OH-C.去掉a膜,陽極區(qū)用稀硫酸作電解液,不影響H3BO3的純度D.a(chǎn)、c膜均為陽離子交換膜,b膜為陰離子交換膜8.(2023春·河南鄭州·高二鄭州市第九中學(xué)校聯(lián)考期中)以純堿溶液為原料,通過電解的方法可制備小蘇打,原理裝置圖如下:

上述裝置工作時(shí),下列有關(guān)說法正確的是A.乙池電極接電池正極,氣體X為B.由乙池穿過交換膜進(jìn)入甲池C.甲池中只發(fā)生反應(yīng):D.NaOH溶液Z的濃度比NaOH溶液Y的小9.(2023春·安徽·高二校聯(lián)考期中)某傳統(tǒng)鋅-空氣二次電池的放充電原理如下圖所示:下列敘述正確的是A.放電時(shí),電子從Zn電極流出經(jīng)電解液向多孔銅電極移動(dòng)B.放電時(shí),負(fù)極反應(yīng)式僅為C.充電時(shí),Zn電極上“鈍化”的ZnO不容易得電子D.放電時(shí),CO2做氧化劑被還原為K2CO310.(2023春·四川綿陽·高二四川省綿陽南山中學(xué)??计谥校┛茖W(xué)家近年發(fā)明了一種新型Zn-CO2水介質(zhì)電池。電池示意圖如下,電極為金屬鋅和選擇性催化材料。放電時(shí),溫室氣體CO2被轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)氫物質(zhì)甲酸等,為解決環(huán)境和能源問題提供了一種新途徑。

下列說法錯(cuò)誤的是A.放電時(shí),負(fù)極反應(yīng)為Zn-2e-+4OH-=B.放電時(shí),1molCO2轉(zhuǎn)化為HCOOH,轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為1NAC.充電時(shí),電池總反應(yīng)為2=2Zn+O2↑+4OH-+2H2OD.充電時(shí),正極溶液中OH-濃度降低11.(2022·高二單元測(cè)試)下列敘述正確的是①電解池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置②原電池是將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置③金屬和石墨導(dǎo)電均為物理變化,電解質(zhì)溶液導(dǎo)電是化學(xué)變化④電解池兩個(gè)電極材料可以相同A.①②③④ B.③④ C.②③④ D.③12.(2023春·湖北·高二校聯(lián)考期中)科學(xué)家研制的新型氯流儲(chǔ)能電池(如圖),電極a是//鈦電極,下列說法不正確的是A.圖中N型半導(dǎo)體為正極,P型半導(dǎo)體為負(fù)極B.充電時(shí)電極a上發(fā)生的反應(yīng)是:C.充電過程中,NaCl溶液的濃度不斷減小D.放電時(shí)電路中轉(zhuǎn)移1mol電子則有1mol透過多孔活性炭電極向電極a移動(dòng)二、填空題13.(2023春·江蘇鎮(zhèn)江·高二江蘇省鎮(zhèn)江第一中學(xué)??计谥校┖琋元素的部分物質(zhì)對(duì)環(huán)境有影響,如含NO、NO2的廢氣會(huì)引起空氣污染,含NO、NO、NH的廢水會(huì)引起水體富營養(yǎng)化,都需要經(jīng)過處理后才能排放。(1)氫氣催化還原含NO煙氣原理如下:主反應(yīng):2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)副反應(yīng):2NO(g)+H2(g)N2O(g)+H2O(g)某溫度下H2的體積分?jǐn)?shù)對(duì)H2還原NO反應(yīng)的影響如圖1所示。當(dāng)H2的體積分?jǐn)?shù)大于600×10-6時(shí),N2的體積分?jǐn)?shù)呈下降趨勢(shì),原因是______。(2)工業(yè)上用電解法治理亞硝酸鹽對(duì)水體的污染,模擬工藝如圖2所示,寫出電解時(shí)鐵電極的電極反應(yīng)式______。隨后,鐵電極附近有無色氣體產(chǎn)生,寫出有關(guān)反應(yīng)的離子方程式______。(3)工業(yè)上以鈦基氧化物涂層材料為陽極,碳納米管修飾的石墨為陰極,電解硝酸鈉和硫酸鈉混合溶液,可使NO轉(zhuǎn)變?yōu)镹H,后續(xù)再將NH反應(yīng)除去。已知:電極(電催化劑)所處的環(huán)境對(duì)其催化活性起重要作用。①若在酸性介質(zhì)中電解混合溶液,將NO轉(zhuǎn)變?yōu)镹H的電極反應(yīng)式為______。其他條件不變,只改變混合溶液的pH,NO去除率如圖3所示,pH越小,NO去除率上升可能原因是______。②其他條件不變,只向混合溶液中投入一定量NaCl,后續(xù)去除NH的效果明顯提高,溶液中氮元素含量顯著降低。可能原因是______。14.(2023春·四川成都·高二校聯(lián)考期中)按照要求回答下列問題:(1)通過電解廢舊鋰電池中的LiMn2O4可獲得難溶性的Li2CO3和MnO2,電解示意圖如圖(其中濾布的作用是阻擋固體顆粒,但離子可自由通過,電解過程中溶液的體積變化忽略不計(jì))。①電極B發(fā)生的電極反應(yīng)式為______。②電解一段時(shí)間后溶液中Mn2+濃度______(填“增大”“減小”或“不變”)。(2)用NaOH溶液吸收煙氣中的SO2,將所得的Na2SO3溶液進(jìn)行電解,可循環(huán)再生NaOH,同時(shí)得到H2SO4,其原理如圖所示(電極材料均為石墨)。①圖中A口產(chǎn)生的氣體為______,B口流出的物質(zhì)是______。②b電極表面發(fā)生的電極反應(yīng)式為______。(3)Co是磁性合金的重要材料,也是維生素的重要組成元素。工業(yè)上可用如圖裝置制取單質(zhì)Co并獲得副產(chǎn)品鹽酸(A、B均為離子交換膜)。①A為______(填“陽”或“陰”)離子交換膜。②該電解池的總反應(yīng)離子方程式為______。③若產(chǎn)品室中陰極質(zhì)量增加11.8g,則產(chǎn)品室增加的HCl的物質(zhì)的量為______。15.(2023秋·廣東湛江·高二統(tǒng)考期末)某化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)如圖所示裝置來研究電化學(xué)知識(shí)。其中A、B為石墨電極?;卮鹣铝袉栴}:(1)閉合開關(guān)K,甲裝置是______(填“原電池”或“電解池”),并寫出甲裝置總反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式______,一段時(shí)間后,甲裝置電解質(zhì)溶液pH______(填“增大”或“減小”)。(2)當(dāng)乙有0.4mol電子通過電路時(shí),發(fā)現(xiàn)B極增重6.4g,則B極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為______,______。要使電解液恢復(fù)為原狀態(tài)需加入物質(zhì)______(填化學(xué)式)(3)丙裝置為氯堿工業(yè),則W的物質(zhì)為______,則電極材料為Fe電極的是______(填“C”或“D”)。16.(2023秋·海南·高二統(tǒng)考期末)我國科學(xué)家設(shè)計(jì)了流式電解槽,直接將送至電極表面,電還原制備有機(jī)物甲烷、乙烯、甲酸、乙酸、乙醇等,裝置如圖所示。回答下列問題:(1)X極是_______極(填“陽”或“陰”),發(fā)生_______(填“氧化”或“還原”)反應(yīng)。(2)電解槽工作時(shí),氫離子由_______極區(qū)向_______極區(qū)遷移(填“X”或“Y”)。(3)若M為,則Y極的電極反應(yīng)式為_______。(4)若M為,則Y極的電極反應(yīng)式為_______。(5)若Y極上生成1mol,則理論上得到_______mol電子。17.(2023春·云南大理·高二大理白族自治州民族中學(xué)??计谥校┖侠砝脧U舊鉛蓄電池可緩解鉛資源短缺,同時(shí)減少污染。Ⅰ.一種從廢舊鉛蓄電池的鉛膏中回收高純鉛的流程如圖(部分產(chǎn)物已略去)。

已知:①鉛化合物的溶度積(20℃):,②PbSiF6和H2SiF6均為能溶于水的強(qiáng)電解質(zhì)。(1)過程ⅰ中,物質(zhì)a表現(xiàn)___________(填“氧化”或“還原”)性。(2)過程ⅱ需要加入(NH4)2CO3溶液,從化學(xué)平衡的角度解釋其作用原理_________;PbSO4飽和溶液中c(Pb2+)=___________mol/L。(3)過程ⅲ發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為___________。Ⅱ.工業(yè)上用PbSiF6和H2SiF6混合溶液作電解液,用電解法實(shí)現(xiàn)粗鉛(主要雜質(zhì)為Cu、Ag、Fe、Zn)提純,裝置示意圖如圖。

(4)回答下列問題:①陰極材料為___________(“粗鉛”或“純鉛”)。②電解時(shí)產(chǎn)生的陽極泥的主要成分___________(元素符號(hào))。

第四章化學(xué)反應(yīng)與電能第2節(jié)電解池第1課時(shí)電解原理1.從宏觀和微觀的角度理解電解池中電子的移動(dòng)、陰陽離子的移動(dòng)、陰陽兩極上的反應(yīng)及其變化、電流形成的過程和原理。2.建立電解過程的思維模型,理解電解的規(guī)律,判斷電解的產(chǎn)物,書寫電解的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。一、電解原理1.實(shí)驗(yàn)探究:電解CuCl2溶液【實(shí)驗(yàn)4-2】在U形管中注入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的CuCl2溶液,插入兩根石墨棒作電極(如圖4-9)。把濕潤的碘化鉀淀粉試紙放在與直流電源正極相連的石黑棒附近。接通直流電源,觀察U形管內(nèi)的現(xiàn)象和試紙顏色的變化。完成實(shí)驗(yàn),并填寫下表。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論原因分析電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)說明電解質(zhì)溶液導(dǎo)電,形成閉合回路自由運(yùn)動(dòng)離子發(fā)生定向移動(dòng)與負(fù)極相連的b極上逐漸覆蓋了一層紅色物質(zhì)析出金屬銅陰極:Cu2++2e-=Cu(還原反應(yīng))與正極相連的a極上有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生,能使?jié)駶櫟牡饣浀矸墼嚰堊兯{(lán)產(chǎn)生了氯氣陽極:2Cl--2e-=Cl2↑(氧化反應(yīng))2.電解和電解池1.電解定義當(dāng)直流電通過電解質(zhì)溶液或熔融的電解質(zhì)時(shí),在兩個(gè)電極上分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的過程叫做電解。2.電解池3.電解池的工作原理電子由電源的負(fù)極出發(fā),流向電解池的陰極,陽離子在陰極上獲得電子發(fā)生還原反應(yīng);與此同時(shí),陰離子在陽極上失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),失去的電子再從電池的陽極流向電源的正極,從而形成閉合回路。(1)電子和離子的移動(dòng)方向(惰性電極)(2)電子只能夠經(jīng)過導(dǎo)線和電極,不能夠通過溶液,可以理解為電子只走“旱路”,不走“水路”。3.電解原理電解池陰極和陽極的判斷依據(jù)二、電解規(guī)律1.電解池電極反應(yīng)式的書寫(1)常見微粒的放電順序陰極:Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Fe2+>Zn2+>H+(水)>……陽極:活性電極>S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根【易錯(cuò)點(diǎn)撥】①活性電極一般指Pt、Au以外的金屬電極。②電解的離子方程式中,若參與電極反應(yīng)的H+或OH-是由水電離出來的,用H2O作為反應(yīng)物。(2)電極反應(yīng)式的書寫方法以惰性電極碳棒電解CuSO4溶液為例①辨電極:陰極與電源負(fù)極相連,陽極與電源正極相連。②找離子:電解質(zhì)溶液中:Cu2+、H+、SOeq\o\al(2-,4)、OH-。③排順序:依據(jù)常見微粒放電順序,陰極:Cu2+>H+(水),陽極:OH-(水)>SOeq\o\al(2-,4)。④電極式:陰極:Cu2++2e-=Cu,陽極:2H2O-4e-=O2↑+4H+。⑤總反應(yīng):依據(jù)得失電子守恒,調(diào)整各電極計(jì)量數(shù),然后相加,標(biāo)上反應(yīng)條件2Cu2++2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2Cu+O2↑+4H+、2CuSO4+2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2Cu+O2↑+2H2SO4。2.電解后溶液的復(fù)原規(guī)律用惰性電極電解下列酸、堿、鹽溶液,請(qǐng)?zhí)顚懴卤恚?1)電解H2O型電解質(zhì)H2SO4NaOHNa2SO4陽極反應(yīng)式2H2O-4e-=O2↑+4H+4OH--4e-=O2↑+2H2O2H2O-4e-=O2↑+4H+陰極反應(yīng)式4H++4e-=2H2↑2H2O+4e-=2H2↑+4OH-pH變化減小增大不變復(fù)原加入物質(zhì)加入H2O(2)電解電解質(zhì)型電解質(zhì)HClCuCl2陽極反應(yīng)式2Cl--2e-=Cl2↑陰極反應(yīng)式2H++2e-=H2↑Cu2++2e-=CupH變化增大復(fù)原加入物質(zhì)加入HCl加入CuCl2(3)電解質(zhì)和水都發(fā)生電解型電解質(zhì)NaClCuSO4陽極反應(yīng)式2Cl--2e-=Cl2↑2H2O-4e-=O2↑+4H+陰極反應(yīng)式2H2O+2e-=H2↑+2OH-2Cu2++4e-=2CupH變化增大減小復(fù)原加入物質(zhì)加入HCl加入CuO或CuCO3【歸納總結(jié)】用惰性電極電解電解質(zhì)溶液時(shí),若要使電解后的溶液恢復(fù)到原狀態(tài),加入的物質(zhì)應(yīng)由電解過程中從溶液中析出的物質(zhì)決定(以氣體或固體形式脫離電解質(zhì)溶液的物質(zhì))。應(yīng)遵循“析出什么加什么,析出多少加多少”的原則,一般加入陰極產(chǎn)物與陽極產(chǎn)物的化合物。3.電解池中的守恒規(guī)律同一電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)是相等的,利用電子守恒使各電極得失電子均相等,在各極反應(yīng)式中建立聯(lián)系?!纠?】(2022秋·浙江杭州·高二期中)若某電能與化學(xué)能的轉(zhuǎn)化裝置(電解池或原電池)中發(fā)生反應(yīng)的總反應(yīng)離子方程式是:Cu+2H+=Cu2++H2↑,則關(guān)于該裝置的說法正確的是A.該裝置可能是原電池,也可能是電解池B.該裝置只能是原電池,且電解質(zhì)溶液為硝酸C.該裝置只能是電解池,且金屬銅為該電解池的陽極D.該裝置只能是電解池,電解質(zhì)溶液不可能是硝酸【答案】C【詳解】由于銅和鹽酸、硫酸不反應(yīng),說明Cu+2H+=Cu2++H2↑是非自發(fā)反應(yīng),則不能為原電池,只能為電解池,銅作電解池的陽極,鹽酸或稀硫酸作電解液,不能用硝酸,硝酸作電解液時(shí)反應(yīng)生成氮的氧化物,故C符合題意。綜上所述,答案為C。【變式1-1】(2019秋·湖南長沙·高二長郡中學(xué)??计谀┫铝袛⑹鲋?,正確的是(

)①電池是將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置②電解池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置③金屬和石墨導(dǎo)電均為物理變化,電解質(zhì)溶液導(dǎo)電是化學(xué)變化④不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng),通過電解的原理有可能實(shí)現(xiàn)⑤電鍍過程相當(dāng)于金屬的“遷移”,是物理變化A.①②③④ B.③④ C.③④⑤ D.④【答案】B【詳解】①電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置,錯(cuò)誤;②電解池是將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置,錯(cuò)誤;③金屬和石墨導(dǎo)電均為物理變化,電解質(zhì)溶液導(dǎo)電過程是電解過程,是化學(xué)變化,正確;④不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng),通過電解的原理有可能實(shí)現(xiàn),形成電解池,正確;⑤電鍍過程中鍍層金屬在陽極失電子,是化學(xué)變化,錯(cuò)誤;因此正確的為③④;答案選B?!咀兪?-2】(2019秋·福建福州·高二福建師大附中??计谥校┤鐖D為用惰性電極電解CuCl2溶液的實(shí)驗(yàn)裝置,則下列說法正確的是A.a(chǎn)電極為負(fù)極B.溶液中的Cu2+向a極移動(dòng)C.電解一段時(shí)間后溶液的顏色會(huì)變淺D.電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)為:2Cl--2e-=Cl2【答案】C【詳解】A.a電極與電源的正極相連,它是電解池的陽極,A錯(cuò)誤;B.溶液中的Cu2+向陰極b極移動(dòng),B錯(cuò)誤;C.溶液的顏色主要取決于溶液中Cu2+的濃度,電解一段時(shí)間后,溶液中的Cu2+在陰極因不斷放電而使其濃度不斷減小,所以溶液的顏色不斷變淺,C正確;D.電極b為陰極,發(fā)生的電極反應(yīng)為:Cu2++2e-=Cu,D錯(cuò)誤;故選C?!咀兪?-3】(2023春·上?!じ呷虾J心涎竽7吨袑W(xué)校聯(lián)考階段練習(xí))利用太陽能電池電解NH3得到高純H2的裝置如圖所示。下列說法正確的是A.a(chǎn)為陰極,b為陽極B.電解時(shí)OH-由b極區(qū)→a極區(qū)C.電解時(shí)b極區(qū)溶液中n(KOH)減小D.電解時(shí),太陽能直接轉(zhuǎn)化成化學(xué)能【答案】B【分析】從圖中可以看出,a極:NH3→N2,則a極NH3失電子發(fā)生氧化反應(yīng),a極為陽極,b極H2O得電子生成H2等,b極為陰極。a極:2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O,b極:6H2O+6e-=6OH-+3H2↑?!驹斀狻緼.由分析可知,a為陽極,b為陰極,A不正確;B.電解時(shí),a為陽極,b為陰極,OH-由b極區(qū)→a極區(qū),B正確;C.電解時(shí),b極區(qū)溶液中發(fā)生反應(yīng)6H2O+6e-=6OH-+3H2↑,OH-通過陰離子交換膜移向陽極,所以n(KOH)不變,C不正確;D.電解時(shí),通過太陽能電極板,將太陽能直接轉(zhuǎn)化成電能,D不正確;故選B?!咀兪?-4】(2019·河北石家莊·高三辛集中學(xué)??茧A段練習(xí))下圖是CO2電催化還原為CH4的工作原理示意圖。下列說法不正確的是(

)A.該過程是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程B.銅電極為陰極,發(fā)生還原反應(yīng)C.一段時(shí)間后,①池中n(KHCO3)不變D.一段時(shí)間后,②池中溶液的pH一定下降【答案】C【詳解】A、裝置中有外電源,屬于電解裝置,該過程是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程,故A正確;B、Cu電極上二氧化碳得電子生成甲烷,則銅電極的電極反應(yīng)式為CO2+8H++8e-=CH4+2H2O,銅電極為陰極,發(fā)生還原反應(yīng),故B正確;C、在電解池的陰極上發(fā)生二氧化碳得電子的還原反應(yīng),即CO2+8H++8e-═CH4+2H2O,一段時(shí)間后,氫離子減小,氫氧根濃度增大,氫氧根會(huì)和①池中的碳酸氫鉀反應(yīng),所以n(KHCO3)會(huì)減小,故C錯(cuò)誤;D、在電解池的陽極上,是陰離子氫氧根離子發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),所以氫氧根離子的濃度減小,則pH一定下降,故D正確。故選:C?!纠?】在微生物作用下電解有機(jī)廢水(含CH3COOH),可獲得清潔能源H2.其原理如圖所示.下列有關(guān)說法不正確的是()A.電源B極為負(fù)極B.通電后,若有0.1molH2生成,則轉(zhuǎn)移0.2mol電子C.通電后,H+通過質(zhì)子交換膜向右移動(dòng),最終右側(cè)溶液PH減小D.與電源A極相連的惰性電極上發(fā)生的反應(yīng)為CH3COOH﹣8e﹣+2H2O═2CO2↑+8H+【答案】C【解析】A.由圖中信息,連接B的電極上生成H2,說明該電極上H+得電子,為電解池陰極,所以電極B極為負(fù)極,故A正確;B.右側(cè)電極反應(yīng)式為2H++2e﹣=H2↑,若有0.1molH2生成,則轉(zhuǎn)移0.2mol電子,故B正確;C.通電后,左側(cè)生成H+通過質(zhì)子交換膜向右移動(dòng),在右側(cè)放電生成H2,所以H+濃度不變,溶液的pH不變,故C錯(cuò)誤;D.與電源A極相連的惰性電極為陽極,陽極上乙酸失電子生成CO2和H+,電極反應(yīng)式為CH3COOH﹣8e﹣+H2O=2CO2↑+8H+,故D正確;【變式2-1】如圖,用直流電源電解稀Na2SO4水溶液的裝置。在石墨電極a和b附近分別滴加幾滴酚酞溶液,通電后下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中正確的是()A.逸出氣體體積,a極小于b極B.a(chǎn)極逸出無味氣體,b極逸出刺激性氣味氣體C.a(chǎn)極附近溶液呈紅色,b極附近溶液不顯色D.a(chǎn)極附近溶液不顯色,b極附近溶液呈紅色【答案】C【解析】根據(jù)電解規(guī)律,以石墨為電極電解稀硫酸溶液時(shí),溶液中的陽離子向陰極移動(dòng),陰離子向陽極移動(dòng),所以a電極反應(yīng)式為2H2O+2e﹣═H2↑+2OH﹣,溶液呈堿性;b電極反應(yīng)式為2H2O﹣4e﹣═4H++O2↑,A.a(chǎn)電極生成氫氣、b電極上生成氧氣,得到氣體體積:a極>b極,故A錯(cuò)誤;B.a(chǎn)、b電極上生成的氣體都是無色無味的,故B錯(cuò)誤;C.a(chǎn)極附近溶液呈堿性、b極附近溶液呈酸性,酚酞遇堿變紅色,則a極附近呈紅色、b極附近溶液不顯色,故C正確、D錯(cuò)誤;【變式2-2】用惰性電極電解下列溶液,一段時(shí)間后,再加入一定量的另一種物質(zhì)(方框號(hào)內(nèi)),溶液能與原溶液完全一樣的是()A.NaOH[H2O] B.CuCl2[CuSO4]C.NaCl[NaCl] D.CuSO4[Cu(OH)2]【答案】A【解析】A.電解NaOH溶液時(shí),陽極產(chǎn)生氧氣,陰極產(chǎn)生氯氣,所以應(yīng)加水讓電解質(zhì)溶液復(fù)原,故A正確;B.電解CuCl2溶液時(shí),陽極Cl-放電生成Cl2,陰極Cu2+得到電子生成Cu,所以應(yīng)加CuCl2讓電解質(zhì)溶液復(fù)原,故B錯(cuò)誤;C.電解NaCl溶液時(shí),陽極Cl-放電生成Cl2,陰極H+得到電子生成H2,所以通入HCl氣體讓電解質(zhì)溶液復(fù)原,故C錯(cuò)誤;D.電解硫酸銅時(shí),陽極產(chǎn)生O2,陰極產(chǎn)生Cu,所以應(yīng)加CuO讓電解質(zhì)溶液復(fù)原,加入Cu(OH)2會(huì)多加入水,故D錯(cuò)誤;【變式2-3】下列電解質(zhì)溶液用惰性電極進(jìn)行電解時(shí),一段時(shí)間后,溶液的pH增大的是()A.稀碳酸鈉溶液 B.硫酸鈉溶液C.稀硫酸 D.硫酸銅溶液【答案】A【解析】A、電解碳酸鈉溶液時(shí),實(shí)際上電解的是水,但溶液中的[CO32-]增大,水解生成的[OH-]增大,[H+]減小,所以溶液的pH值增大,故A正確;B、電解硫酸鈉溶液時(shí),實(shí)際上是電解水,所以溶液中[OH-]、[H+]相對(duì)不變,只是硫酸鈉的濃度增大,故pH值不變,故B錯(cuò)誤;C、電解硫酸溶液時(shí),實(shí)際上電解的是水,溶液中[H+]增大,pH值減小,故C錯(cuò)誤;D、電解硫酸銅溶液時(shí),陰極上析出銅,陽極上得到氧氣,所以溶液中[OH-]減小,[H+]增大,溶液的pH值減小,故D錯(cuò)誤;一、單選題1.(2022秋·云南德宏·高二瑞麗市第一民族中學(xué)??计谀┫铝嘘P(guān)于電解池的敘述中,不正確的是A.與電源正極相連的是電解池的陰極 B.電解池是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置C.溶液中的陽離子移向陰極 D.在電解池的陽極發(fā)生氧化反應(yīng)【答案】A【詳解】A.與外接直流電源正極相連的是電解池的陽極,A錯(cuò)誤;B.電解池將外接直流電的電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,該裝置是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置,B正確;C.電解池中溶液中的陽離子向得電子的一極移動(dòng),電解池中與外接直流電源負(fù)極相連的是陰極,陰極得電子,即溶液中的陽離子移向陰極,C正確;D.電解池的陽極失去電子流入外接直流電源的正極,在電解池的陽極發(fā)生氧化反應(yīng),D正確;故選A。2.(2023秋·天津南開·高二南開大學(xué)附屬中學(xué)??计谀┫铝杏嘘P(guān)電解的說法錯(cuò)誤的是A.與電源正極相連的是陽極 B.與電源負(fù)極相連的是陰極C.在陰極上發(fā)生氧化反應(yīng) D.陰離子向陽極方向移動(dòng)【答案】C【詳解】A.與電源正極相連的是電解池的陽極,發(fā)生氧化反應(yīng),故A正確;B.與電源負(fù)極相連的是電解池的陰極,發(fā)生還原反應(yīng),故B正確;C.與電源負(fù)極相連的是電解池的陰極,發(fā)生還原反應(yīng),故C錯(cuò)誤;D.電解池中,電解質(zhì)溶液中陰離子向陽極移動(dòng),故D正確;故選C。3.(2022秋·河南南陽·高二校聯(lián)考期中)中國科學(xué)家最近開發(fā)了種從空氣中提取水制取H2的新技術(shù),即利用太陽能風(fēng)能等綠色能源驅(qū)動(dòng)電解槽裝置吸收空氣中的水分并將獲得的水分解成H2和O2。下列說法正確的是A.該裝置工作時(shí)僅涉及兩種能量轉(zhuǎn)化B.陽極反應(yīng)式為2H2O+2e-=2OH-+H2↑C.該裝置獲得H2、O2的物質(zhì)的量之比為2:1D.該裝置工作時(shí)陽離子向陽極遷移【答案】C【詳解】A.該裝置工作時(shí)僅涉風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能、太陽能轉(zhuǎn)化為電能以及電能再轉(zhuǎn)化為化學(xué)能三種能量轉(zhuǎn)化,故A錯(cuò)誤;B.陽極水失去電子轉(zhuǎn)化為氧氣,電極方程式為:2H2O-4e-=4H++O2↑,故B錯(cuò)誤;C.該裝置分解水的總方程式為:2H2O=O2↑+2H2↑,獲得H2、O2的物質(zhì)的量之比為2:1,故C正確;D.電解池工作時(shí)陽離子向陰極遷移,故D錯(cuò)誤;故選C。4.(2023春·四川成都·高二校聯(lián)考期中)高電壓水系鋅-有機(jī)混合液流電池的裝置如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是A.放電時(shí),Cl-通過陰膜向正極區(qū)遷移B.放電時(shí),負(fù)極區(qū)溶液的pH減小C.充電時(shí),Zn與外接直流電源負(fù)極相連D.充電時(shí),陽極電極反應(yīng)式為FQH2-2e-=FQ+2H+【答案】A【詳解】A.原電池中陰離子向負(fù)極移動(dòng),故放電時(shí),Cl-不會(huì)向正極區(qū)遷移,A錯(cuò)誤;B.放電時(shí),負(fù)極區(qū)鋅失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),,溶液氫氧根離子濃度減小,pH減小,B正確;C.充電時(shí),Zn做陰極,與外接直流電源負(fù)極相連,C正確;D.充電時(shí),陽極的FQH2失去電子反應(yīng)氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為FQH2-2e-=FQ+2H+,D正確;故選A。5.(2023春·四川成都·高二校聯(lián)考期中)在傳統(tǒng)的電解氯化氫回收氯氣技術(shù)的基礎(chǔ)上,科學(xué)家最近采用碳基電極材料設(shè)計(jì)了一種新的工藝方案,主要包括電化學(xué)過程和化學(xué)過程,如圖所示。下列說法正確的是A.a(chǎn)為電源正極B.陽極反應(yīng)為Fe2++e-=Fe3+C.陰極區(qū)附近發(fā)生的反應(yīng)有4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2OD.若產(chǎn)生2.24LCl2,通過外電路中的電子數(shù)目為0.1NA【答案】C【詳解】A.由圖可知,左側(cè)鐵離子發(fā)生還原反應(yīng)生成亞鐵離子,為陰極,則a為負(fù)極,A錯(cuò)誤;B.右側(cè)電極為陽極,氯失去電子生成氯氣,,B錯(cuò)誤;C.陰極區(qū)附近亞鐵離子被氧氣氧化為鐵離子,發(fā)生的反應(yīng)有4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O,C正確;D.沒有標(biāo)況,不能計(jì)算反應(yīng)的氯氣的物質(zhì)的量,D錯(cuò)誤;故選C。6.(2023春·江蘇宿遷·高二統(tǒng)考期中)實(shí)驗(yàn)室以一定濃度的和混合溶液為電解液,讓同時(shí)在陰、陽兩極發(fā)生反應(yīng)來模擬隔膜電解法處理含的廢水,工作原理如圖所示。已知陰極區(qū)域主要反應(yīng)可表示為:、(為活潑H)。下列說法不正確的是

A.直流電源b為負(fù)極B.圖中離子交換膜是陽離子交換膜C.陽極區(qū)的反應(yīng)可表示為:D.電解過程中陰極區(qū)溶液的pH變小【答案】D【詳解】A.電解池中陽離子移向陰極,直流電源a為正極,b為負(fù)極,故A正確;B.圖中離子交換膜能讓鈉離子通過,是陽離子交換膜,故B正確;C.陽極還原劑失電子發(fā)生氧化反應(yīng),陽極區(qū)的反應(yīng)可表示為:CH3CHO+H2O?2e?=CH3COOH+2H+,故C正確;D.電解過程中陰極區(qū)發(fā)生H2O+e?=+OH?,產(chǎn)生氫氧根離子,溶液的pH值變大,故D錯(cuò)誤;故選D。7.(2023春·四川成都·高二校聯(lián)考期中)現(xiàn)代膜技術(shù)可使某種離子具有單向通過能力,常用于電解池、原電池中。電解NaB(OH)4溶液可制備H3BO3,其工作原理如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是A.NaB(OH)4中B的化合價(jià)為+3價(jià)B.N室發(fā)生的電極反應(yīng)式為2H2O+2e-=H2↑+2OH-C.去掉a膜,陽極區(qū)用稀硫酸作電解液,不影響H3BO3的純度D.a(chǎn)、c膜均為陽離子交換膜,b膜為陰離子交換膜【答案】C【詳解】A.設(shè)B化合價(jià)為x,根據(jù)化合價(jià)為o計(jì)算+1+x+(-2+1)×4=0,得x=+3,A項(xiàng)正確;B.N與電源的負(fù)極相連為電解池的陰極,該極為H+發(fā)生還原反應(yīng):2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH-,B項(xiàng)正確;C.若撤去a膜,經(jīng)b膜進(jìn)入稀硫酸中而形成H3BO3,得到H3BO3混有H2SO4,C項(xiàng)錯(cuò)誤;D.裝置中得到H3BO3,需要經(jīng)b膜進(jìn)入產(chǎn)品室而H+經(jīng)a膜進(jìn)入產(chǎn)品室,所以a、b分別為陽離子和陰離子交換膜。原料室中的Na+需要經(jīng)c膜進(jìn)入N室形成NaOH,所以c膜為陽極膜,D項(xiàng)正確;故選C。8.(2023春·河南鄭州·高二鄭州市第九中學(xué)校聯(lián)考期中)以純堿溶液為原料,通過電解的方法可制備小蘇打,原理裝置圖如下:

上述裝置工作時(shí),下列有關(guān)說法正確的是A.乙池電極接電池正極,氣體X為B.由乙池穿過交換膜進(jìn)入甲池C.甲池中只發(fā)生反應(yīng):D.NaOH溶液Z的濃度比NaOH溶液Y的小【答案】D【分析】甲池中產(chǎn)生O2,甲池為陽極區(qū),甲池中的電極為陽極;則乙池為陰極區(qū),乙池中的電極為陰極,據(jù)此作答。【詳解】A.乙池中的電極為陰極,接電源的負(fù)極,電極反應(yīng)式為2H2O+2e-=H2↑+2OH-,氣體X為H2,A項(xiàng)錯(cuò)誤;B.Na+由甲池穿過交換膜進(jìn)入乙池,B項(xiàng)錯(cuò)誤;C.甲池中水電離產(chǎn)生的OH-放電產(chǎn)生O2,促進(jìn)水的電離(H2O?H++OH-),使水的電離平衡正向移動(dòng),產(chǎn)生的H+與結(jié)合成,甲池中還發(fā)生反應(yīng)H++=,C項(xiàng)錯(cuò)誤;D.乙池中的電極反應(yīng)為2H2O+2e-=H2↑+2OH-,Na+由甲池穿過交換膜進(jìn)入乙池,電解過程中乙池中NaOH的量增多,故NaOH溶液Z的濃度比NaOH溶液Y的小,D項(xiàng)正確;答案選D。9.(2023春·安徽·高二校聯(lián)考期中)某傳統(tǒng)鋅-空氣二次電池的放充電原理如下圖所示:下列敘述正確的是A.放電時(shí),電子從Zn電極流出經(jīng)電解液向多孔銅電極移動(dòng)B.放電時(shí),負(fù)極反應(yīng)式僅為C.充電時(shí),Zn電極上“鈍化”的ZnO不容易得電子D.放電時(shí),CO2做氧化劑被還原為K2CO3【答案】C【分析】Zn的金屬活動(dòng)性比Cu強(qiáng),且Cu與電解質(zhì)不反應(yīng),所以Zn作負(fù)極,Cu作正極?!驹斀狻緼.電子只能沿導(dǎo)線流出,不能經(jīng)過電解質(zhì)溶液,所以放電時(shí),電子從Zn電極流出,經(jīng)外電路向多孔銅電極移動(dòng),A錯(cuò)誤;B.由圖可判斷,放電時(shí),負(fù)極Zn失電子產(chǎn)物與電解質(zhì)反應(yīng)生成[Zn(OH)4]2-,則反應(yīng)式還有,B錯(cuò)誤;C.由圖可判斷,充電時(shí),Zn電極上“鈍化”的ZnO不能轉(zhuǎn)化為[Zn(OH)4]2-,也就不能轉(zhuǎn)化為Zn,所以ZnO不容易得電子,C正確;D.放電時(shí),CO2轉(zhuǎn)化為K2CO3,CO2的化合價(jià)沒有變化,D錯(cuò)誤;故選C。10.(2023春·四川綿陽·高二四川省綿陽南山中學(xué)??计谥校┛茖W(xué)家近年發(fā)明了一種新型Zn-CO2水介質(zhì)電池。電池示意圖如下,電極為金屬鋅和選擇性催化材料。放電時(shí),溫室氣體CO2被轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)氫物質(zhì)甲酸等,為解決環(huán)境和能源問題提供了一種新途徑。

下列說法錯(cuò)誤的是A.放電時(shí),負(fù)極反應(yīng)為Zn-2e-+4OH-=B.放電時(shí),1molCO2轉(zhuǎn)化為HCOOH,轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為1NAC.充電時(shí),電池總反應(yīng)為2=2Zn+O2↑+4OH-+2H2OD.充電時(shí),正極溶液中OH-濃度降低【答案】B【分析】由題可知,放電時(shí),CO2轉(zhuǎn)化為HCOOH,即CO2發(fā)生還原反應(yīng),故放電時(shí)右側(cè)電極為正極,左側(cè)電極為負(fù)極,Zn發(fā)生氧化反應(yīng)生成;充電時(shí),右側(cè)為陽極,H2O發(fā)生氧化反應(yīng)生成O2,左側(cè)為陰極,發(fā)生還原反應(yīng)生成Zn,以此分析解答;【詳解】A.放電時(shí),負(fù)極上Zn發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為:,故A正確;B.放電時(shí),CO2轉(zhuǎn)化為HCOOH,C元素化合價(jià)降低2,則1molCO2轉(zhuǎn)化為HCOOH時(shí),轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2mol,故B錯(cuò)誤;C.充電時(shí),陽極上H2O轉(zhuǎn)化為O2,負(fù)極上轉(zhuǎn)化為Zn,電池總反應(yīng)為:,故C正確;D.充電時(shí),正極即為陽極,電極反應(yīng)式為:,溶液中H+濃度增大,溶液中c(H+)?c(OH-)=KW,溫度不變時(shí),KW不變,因此溶液中OH-濃度降低,故D正確;故答案為:B。11.(2022·高二單元測(cè)試)下列敘述正確的是①電解池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置②原電池是將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置③金屬和石墨導(dǎo)電均為物理變化,電解質(zhì)溶液導(dǎo)電是化學(xué)變化④電解池兩個(gè)電極材料可以相同A.①②③④ B.③④ C.②③④ D.③【答案】B【詳解】①電解池是將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置,故①錯(cuò)誤;②原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置,故②錯(cuò)誤;③金屬和石墨均為自由電子導(dǎo)電,屬于物理變化;電解質(zhì)溶液導(dǎo)電的實(shí)質(zhì)是電解,屬于化學(xué)變化,故③正確;④電解池連接外接電源,兩個(gè)電極材料可以相同也可以不同,故④正確;選B。12.(2023春·湖北·高二校聯(lián)考期中)科學(xué)家研制的新型氯流儲(chǔ)能電池(如圖),電極a是//鈦電極,下列說法不正確的是A.圖中N型半導(dǎo)體為正極,P型半導(dǎo)體為負(fù)極B.充電時(shí)電極a上發(fā)生的反應(yīng)是:C.充電過程中,NaCl溶液的濃度不斷減小D.放電時(shí)電路中轉(zhuǎn)移1mol電子則有1mol透過多孔活性炭電極向電極a移動(dòng)【答案】B【分析】由題中信息可知放電時(shí)Cl2得電子,多孔活性炭電極b是原電池正極,電極a中失電子生成,電極a是負(fù)極,充電時(shí)b為電解池陽極,N型半導(dǎo)體為太陽能電池的正極,P型半導(dǎo)體為太陽能電池的負(fù)極?!驹斀狻緼.根據(jù)儲(chǔ)能電池電極反應(yīng)物判斷,放電時(shí)電極b是正極,電極a是負(fù)極,故N型半導(dǎo)體為正極,P型半導(dǎo)體為負(fù)極,A項(xiàng)正確;B.充電時(shí),電極a是陰極,陰極上發(fā)生得電子的反應(yīng),B項(xiàng)不正確;C.充電時(shí),電極b上失電子生成,下降,NaCl溶液的濃度不斷減小,C項(xiàng)正確;D.放電時(shí),電極b上得電子生成,根據(jù)電荷守恒,電路中轉(zhuǎn)移1mol電子則有1mol透過多孔活性炭電極向電極a移動(dòng),D項(xiàng)正確;故答案選B。二、填空題13.(2023春·江蘇鎮(zhèn)江·高二江蘇省鎮(zhèn)江第一中學(xué)校考期中)含N元素的部分物質(zhì)對(duì)環(huán)境有影響,如含NO、NO2的廢氣會(huì)引起空氣污染,含NO、NO、NH的廢水會(huì)引起水體富營養(yǎng)化,都需要經(jīng)過處理后才能排放。(1)氫氣催化還原含NO煙氣原理如下:主反應(yīng):2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)副反應(yīng):2NO(g)+H2(g)N2O(g)+H2O(g)某溫度下H2的體積分?jǐn)?shù)對(duì)H2還原NO反應(yīng)的影響如圖1所示。當(dāng)H2的體積分?jǐn)?shù)大于600×10-6時(shí),N2的體積分?jǐn)?shù)呈下降趨勢(shì),原因是______。(2)工業(yè)上用電解法治理亞硝酸鹽對(duì)水體的污染,模擬工藝如圖2所示,寫出電解時(shí)鐵電極的電極反應(yīng)式______。隨后,鐵電極附近有無色氣體產(chǎn)生,寫出有關(guān)反應(yīng)的離子方程式______。(3)工業(yè)上以鈦基氧化物涂層材料為陽極,碳納米管修飾的石墨為陰極,電解硝酸鈉和硫酸鈉混合溶液,可使NO轉(zhuǎn)變?yōu)镹H,后續(xù)再將NH反應(yīng)除去。已知:電極(電催化劑)所處的環(huán)境對(duì)其催化活性起重要作用。①若在酸性介質(zhì)中電解混合溶液,將NO轉(zhuǎn)變?yōu)镹H的電極反應(yīng)式為______。其他條件不變,只改變混合溶液的pH,NO去除率如圖3所示,pH越小,NO去除率上升可能原因是______。②其他條件不變,只向混合溶液中投入一定量NaCl,后續(xù)去除NH的效果明顯提高,溶液中氮元素含量顯著降低??赡茉蚴莀_____?!敬鸢浮?1)氫氣和生成的氮?dú)夥磻?yīng)生成氨氣(或者N2O被H2還原為NH3)(2)Fe-2e-=Fe2+2NO+8H++6Fe2+=N2↑+6Fe3++4H2O(或2HNO2+6H++6Fe2+=N2↑+6Fe3++4H2O)(3)NO+10H++8e-=NH+3H2O隨著pH的降低,催化劑的催化活性明顯上升水中的氯離子在陽極上被氧化成氯氣,氯氣具有較強(qiáng)氧化性,與銨根離子發(fā)生氧化反應(yīng),生成N2,從而使銨根離子從水溶液中得到去除【詳解】(1)由圖可知,當(dāng)氫氣體積分?jǐn)?shù)較大時(shí)氮?dú)夂拷档停睔夂可筛?,故?dāng)H2的體積分?jǐn)?shù)大于600×10-6時(shí),N2的體積分?jǐn)?shù)呈下降趨勢(shì),原因是氫氣和生成的氮?dú)夥磻?yīng)生成氨氣(或者N2O被H2還原為NH3);(2)由陽離子的遷移方向,可確定鐵電極為陽極,電解時(shí)鐵電極發(fā)生的電極反應(yīng)式:Fe-2e-=Fe2+。隨后,鐵電極附近有無色氣體產(chǎn)生,表明生成了N2,有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為2+6Fe2++8H+=N2↑+6Fe3++4H2O。答案為:Fe-2e-=Fe2+;2NO+8H++6Fe2+=N2↑+6Fe3++4H2O(或2HNO2+6H++6Fe2+=N2↑+6Fe3++4H2O);(3)①電解時(shí),硝酸根離子在陰極得到電子生成銨根離子,電極方程式為:NO+10H++8e-=NH+3H2O;電極(電催化劑)所處的環(huán)境對(duì)其催化活性起到重要作用,隨著pH的降低,催化劑的催化活性明顯升高,去除率下降,故答案為:NO+10H++8e-=NH+3H2O;隨著pH的降低,催化劑的催化活性明顯上升;②電解液中投加了一定量NaCl,水中的氯離子在陽極上被氧化為氯氣,與銨根離子發(fā)生氧化反應(yīng),生成N2,從而使銨根離子從水溶液中去除,溶液中氮元素含量顯著降低,故答案為:水中的氯離子在陽極上被氧化成氯氣,氯氣具有較強(qiáng)氧化性,與銨根離子發(fā)生氧化反應(yīng),生成N2,從而使銨根離子從水溶液中得到去除。14.(2023春·四川成都·高二校聯(lián)考期中)按照要求回答下列問題:(1)通過電解廢舊鋰電池中的LiMn2O4可獲得難溶性的Li2CO3和MnO2,電解示意圖如圖(其中濾布的作用是阻擋固體顆粒,但離子可自由通過,電解過程中溶液的體積變化忽略不計(jì))。①電極B發(fā)生的電極反應(yīng)式為______。②電解一段時(shí)間后溶液中Mn2+濃度______(填“增大”“減小”或“不變”)。(2)用NaOH溶液吸收煙氣中的SO2,將所得的Na2SO3溶液進(jìn)行電解,可循環(huán)再生NaOH,同時(shí)得到H2SO4,其原理如圖所示(電極材料均為石墨)。①圖中A口產(chǎn)生的氣體為______,B口流出的物質(zhì)是______。②b電極表面發(fā)生的電極反應(yīng)式為______。(3)Co是磁性合金的重要材料,也是維生素的重要組成元素。工業(yè)上可用如圖裝置制取單質(zhì)Co并獲得副產(chǎn)品鹽酸(A、B均為離子交換膜)。①A為______(填“陽”或“陰”)離子交換膜。②該電解池的總反應(yīng)離子方程式為______。③若產(chǎn)品室中陰極質(zhì)量增加11.8g,則產(chǎn)品室增加的HCl的物質(zhì)的量為______?!敬鸢浮?1)增大(2)氫氣氫氧化鈉(3)陽0.4mol【詳解】(1)①由圖可知,電極B上Mn2+失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化錳,發(fā)生的電極反應(yīng)式為;②由圖可知,電解總反應(yīng)為,電解一段時(shí)間后溶液中Mn2+濃度增大;(2)①電解池中陽離子向陰極移動(dòng),由圖可知,a為陰極,水放電生成氫氣和氫氧根離子,圖中A口產(chǎn)生的氣體為氫氣,B口流出的物質(zhì)是氫氧化鈉;②b電極為陽極,亞硫酸根離子失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成硫酸根離子,表面發(fā)生的電極反應(yīng)式為;(3)①工業(yè)上可用如圖裝置制取單質(zhì)Co并獲得副產(chǎn)品鹽酸,Co2+在陰極發(fā)生還原反應(yīng)生成Co單質(zhì),陽極水放電生成氧氣和氫離子,陽極室中氫離子通過A膜、陰極室中氯離子通過B膜向產(chǎn)品室遷移得到HCl,故A為陽離子交換膜;②由①分析可知,該電解池的總反應(yīng)離子方程式為;③若產(chǎn)品室中陰極質(zhì)量增加11.8g,則生成0.2molCo,根據(jù)電子守恒可知,,產(chǎn)品室增加的HCl的物質(zhì)的量為0.4mol。15.(2023秋·廣東湛江·高二統(tǒng)考期末)某化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)如圖所示裝置來研究電化學(xué)知識(shí)。其中A、B為石墨電極?;卮鹣铝袉栴}:(1)閉合開關(guān)K,甲裝置是______(填“原電池”或“電解池”),并寫出甲裝置總反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式______,一段時(shí)間后,甲裝置電解質(zhì)溶液pH______(填“增大”或“減小”)。(2)當(dāng)乙有0.4mol電子通過電路時(shí),發(fā)現(xiàn)B極增重6.4g,則B極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為______,______。要使電解液恢復(fù)為原狀態(tài)需加入物質(zhì)______(填化學(xué)式)(3)丙裝置為氯堿工業(yè),則W的物質(zhì)為______,則電極材料為Fe電極的是______(填“C”或“D”)。【答案】(1)原電池減小(2)Cu2++2e-=Cu2H2O+2e-=2OH-+H2↑Cu(OH)2(或和H2O)(3)飽和食鹽水D【分析】閉合開關(guān)后,甲裝置中,左側(cè)Pt電極加入燃料甲醇,右側(cè)Pt電極通入助燃劑O2,所以甲裝置為原電池,乙、丙裝置為電解池,且A、C為陽極,B、D為陰極?!驹斀狻浚?)根據(jù)裝置圖甲中明顯的燃料物質(zhì)甲醇和O2在兩極的信息,可知甲為原電池;甲醇燃燒生成的二氧化碳在堿性環(huán)境中轉(zhuǎn)化為碳酸鹽,總反應(yīng)為;根據(jù)總反應(yīng)方程式可知,一段時(shí)間后體系內(nèi)OH-被消耗,c(OH-)降低,pH減?。淮鸢笧椋涸姵?;;減小。(2)當(dāng)乙中有0.4mol電子通過時(shí),理論上陰極生成0.2molCu,但實(shí)際上溶液中只有0.1molCu2+,Cu2+不足,則陰極生成的銅為0.1mol,陰極上接著由水中的H+放電生成

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