第20期 第四单元 化学反应与电能 复习与测试-【数理报】新教材2023-2024学年高二化学选择性必修1同步学案（人教版2019）

书 电解原理及其应用是一个庞大的知识体系，也是同 学们易错题型之一，解答这类试题的关键是熟悉阴阳离 子的放电顺序以及在计算中采用守恒方法，现列举两例 说明． 例１用惰性电极电解 ３ｍｏｌ·Ｌ－１的 ＮａＣｌ和 ０．４ｍｏｌ·Ｌ－１的Ａｌ２（ＳＯ４）３混合液，则下列曲线正确的 是（不考虑气体在溶液中的溶解） （　　） 解析：用惰性电极电解 ３ｍｏｌ·Ｌ－１的 ＮａＣｌ和 ０．４ｍｏｌ·Ｌ－１的 Ａｌ２（ＳＯ４）３ 混合液相当于先电解 ０．８ｍｏｌ·Ｌ－１的ＡｌＣｌ３溶液，而后再电解０．６ｍｏｌ·Ｌ －１ 的ＮａＣｌ溶液．电解时的反应式为 ２ＡｌＣｌ３＋６Ｈ２Ｏ 电解 ２Ａｌ（ＯＨ）３↓ ＋３Ｈ２↑ ＋３Ｃｌ２↑，而后有 ２ＮａＣｌ＋２Ｈ２Ｏ  电解 ２ＮａＯＨ＋Ｈ２↑ ＋Ｃｌ２↑．生成的 ＮａＯＨ可以部分溶 解Ａｌ（ＯＨ）３，生成ＮａＡｌＯ２，因此生成的沉淀先逐渐增大 后减小，但不完全消失，最后溶液的ｐＨ＞７，由此可知选 项Ｃ正确． 答案：Ｃ 例２某化学兴趣小组用右图所示 装置进行电解原理的实验探究． （１）Ｘ、Ｙ均用石墨作电极，电解质 溶液为 ５００ｍＬＣｕＳＯ４溶液，电解一段 时间，观察到Ｘ电极表面有红色的固态 物质生成．当电解质溶液中的 Ｃｕ２＋全 部析出时断开电源，Ｙ电极上有２８０ｍＬ （标准状况）无色气体生成（假设电解前后溶液体积不 变）． ①Ｘ与电源的 极相连，写出电解总反应的 离子方程式 ；② 电解后溶液的ｐＨ＝ ； ③要使电解后的溶液恢复到电解前的状态，需加入一定 量的 （填加入物质的化学式）． （２）用该装置精炼粗铜，电解质溶液仍为 ＣｕＳＯ４溶 液．① 与电源正极相连的Ｘ电极是用 制成的； ② 粗铜中含有Ｚｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｕ等杂质，其中有些杂质 会在电极上放电，列举其中的一个电极反应式 ，阳极泥的主要成分是 ． （３）Ｘ、Ｙ均用铜作电极，电解质溶液为 ＮａＯＨ溶液， 电解一段时间，同学们惊奇地发现，阳极附近不是生成 蓝色沉淀，而是生成红色沉淀，经过查阅资料，得知该红 色沉淀是Ｃｕ２Ｏ．写出阳极上的电极反应式 ，电 解总反应的化学方程式为 ． 解析：（１）Ｘ电极表面有红色的固态物质生成，说明 Ｃｕ２＋在Ｘ电极（阴极）上获得电子产生 Ｃｕ，所以 Ｘ电极 与电源的负极相连．Ｙ电极上产生的２８０ｍＬ气体为Ｏ２， ｎ（Ｏ２）＝０．０１２５ｍｏｌ，根据电解反应：２Ｃｕ ２＋＋２Ｈ２Ｏ 电解 ２Ｃｕ＋Ｏ２↑ ＋４Ｈ ＋，可得产生的 ｎ（Ｈ＋）＝０．０５ｍｏｌ， ｃ（Ｈ＋）＝０．０５ｍｏｌ０．５Ｌ ＝０．１ｍｏｌ·Ｌ －１，ｐＨ＝１． （２）粗铜中含有 Ｚｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｕ等杂质，活泼金 属也易失去电子形成离子进入溶液中，如 Ｚｎ－２ｅ－ Ｚｎ２＋，不活泼金属Ａｇ、Ａｕ则形成阳极泥． （３）阳极 Ｃｕ失去电子生成 Ｃｕ２Ｏ：２Ｃｕ－２ｅ  － Ｃｕ２Ｏ，再根据电荷守恒和电子守恒可得阳极的电极反应 为：２Ｃｕ＋２ＯＨ－ －２ｅ－ Ｃｕ２Ｏ＋Ｈ２Ｏ，另一极上是 Ｈ２Ｏ 电离出的 Ｈ＋获得电子产生 Ｈ２：２Ｈ ＋ ＋２ｅ－ Ｈ２↑，将 阳极反应和阴极反应相加可得其总反应为：２Ｃｕ＋Ｈ２Ｏ  电解 Ｃｕ２Ｏ＋Ｈ２↑． 答案：（１）① 负　 ２Ｃｕ２＋ ＋２Ｈ２Ｏ 电解 ２Ｃｕ＋Ｏ２↑ ＋４Ｈ＋　②１　③ＣｕＯ （２）①粗铜　②Ｚｎ－２ｅ－ Ｚｎ２＋（或用Ｆｅ、Ｎｉ书写） 　Ａｇ、Ａｕ （３）２Ｃｕ＋２ＯＨ－ －２ｅ－ Ｃｕ２Ｏ＋Ｈ２Ｏ　２Ｃｕ＋Ｈ２Ｏ  电解 Ｃｕ２Ｏ＋Ｈ２↑ 书 环境保护是目前热议的话题，利用电化学原理将污 染物转化成有价值的产品，达到变废为宝的目的，成为 新的热点． 一、利用原电池法将二氧化硫制成化工产品———硫酸 例１某人设想以右图所 示（含有某种催化剂）装置用 电化学原理生产硫酸． （１）写出通入ＳＯ２的电极 上的电极反应式 ． （２）若通入ＳＯ２的速率为 ２．２４Ｌ·ｍｉｎ－１（标准状况），为稳定持续生产，硫酸溶液 的浓度（硫酸的质量分数为５０％）应维持不变，求左侧 水的流入速率应为 ｍＬ·ｍｉｎ－１． （３）如果科研人员希望每分钟从 Ｃ处获得１００ｍＬ １０ｍｏｌ·Ｌ－１的 Ｈ２ＳＯ４，则 Ａ处通入烟气（ＳＯ２的体积分 数为１％）的速率为 Ｌ·ｍｉｎ－１（标准状况）． 解析：（１）二氧化硫在负极发生氧化反应：ＳＯ２＋ ２Ｈ２Ｏ－２ｅ － ＳＯ２－４ ＋４Ｈ ＋．氧气在正极发生还原反应： Ｏ２＋４Ｈ ＋＋４ｅ－ ２Ｈ２Ｏ．总反应式为：２ＳＯ２＋Ｏ２＋２Ｈ２  Ｏ ２Ｈ２ＳＯ４． （２）根据负极反应式，１分钟反应消耗水的物质的 量为ｎ（Ｈ２Ｏ）＝０．２ｍｏｌ，则ｍ（Ｈ２Ｏ）＝３．６ｇ，生成Ｈ２ＳＯ４ 的质量为ｍ（Ｈ２ＳＯ４）＝９．８ｇ．