专题1 第2单元 第3课时 电解池的工作原理-【金版教程】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修1作业与测评课件PPT（苏教版2019）

专题1　化学反应与能量变化 第二单元　化学能 与电能的转化 第3课时　电解池 的工作原理 预习作业 01 课时作业 02 目录 CONTENTS 预习作业 (建议用时：15分钟) Na＋ Cl－ 1．熔融态氯化钠的电解 Na＋ 阴极 Cl－ 阳极 2Na＋＋2e－===2Na 还原 2Cl－－2e－===Cl2↑ 氧化 预习作业 2．电解池的有关概念 (1)电解：在直流电的作用下，在两电极上分别发生________反应和________反应的过程。 (2)电解池 ①定义：将________转化为___________的装置。 ②组成：________电源，固体电极材料，电解质溶液或熔融电解质，构成闭合回路。 (3)工作原理 氧化 还原 电能 化学能 直流 正极 氧化 负极 还原 阴 阳 预习作业 电极名称 阴极 阳极 实验现象 ________________ ________________ 电极反应式 __________________ ___________________ 电解反应 ____________________________________ 有红色固体析出 试纸变蓝 3．电解氯化铜溶液 Cu2＋＋2e－===Cu 2Cl－－2e－===Cl2↑ 预习作业 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 解析　与负极相连的是阴极，A错误；电解CuCl2溶液时，阳极上有Cl2生成，阴极上有Cu析出，C错误；电解NaCl溶液时，水参加了反应，而电解CuCl2溶液时，水没有参加反应，D错误。 答案 解析 预习作业 2．某学生欲完成2HCl＋2Ag===2AgCl＋H2↑反应，设计了下列四个实验，你认为可行的实验是(　　) 答案 解析 解析　反应不能自发进行，应设计成电解池，金属银失电子作阳极，与电源的正极相连，D正确。 预习作业 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电极质量减轻 D．电解过程中，c电极上有气体产生 答案 解析 解析　根据电流方向可以判断出a是电源的正极，b是电源的负极，A、B错误；在电解CuCl2溶液时，阳极上产生氯气，阴极上析出铜单质，C错误，D正确。 预习作业 课时作业 (建议用时：40分钟) 一、选择题(每小题只有1个选项符合题意) 1．下列关于如图所示①、②两个装置的叙述正确的是(　　) A．①是原电池，②是电解池 B．电解质溶液pH的变化：①减小，②增大 C．①中阳极的电极反应式为4OH－－4e－=== 2H2O＋O2↑，②中正极的电极反应式为Zn－2e－=== Zn2＋ D．①中H＋向阴极移动，②中H＋向负极移动 答案 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析 解析　①中有外加电源，为电解池，②为原电池，A错误；①中电解的是水，硫酸浓度增大，pH减小，②中电池总反应为Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，硫酸浓度减小，pH增大，B正确；①中阳极的电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，②中正极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，C错误；②中H＋向正极移动，D错误。 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 解析 3．用惰性电极电解Fe2(SO4)3和CuSO4的混合溶液，下列说法正确的是(　　) A．阴极的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，当有Cu2＋时，Fe3＋不放电 B．阴极上首先析出铁，然后析出铜 C．首先被电解的是Fe2(SO4)3溶液，后被电解的是CuSO4溶液 D．阴极上不可能析出铜 解析　混合溶液中存在的阳离子有Fe3＋、Cu2＋和H＋，其中Fe3＋的氧化性最强而优先在阴极上放电，电极反应式为Fe3＋＋e－===Fe2＋。反应生成的Fe2＋和H＋的氧化性都不如Cu2＋的氧化性强，当Fe3＋反应完，溶液中的Cu2＋再在阴极上放电，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu。综上所述，C正确。 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 [方法规律]　电解反应规律 (1)阴极：无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液或熔融电解质中的阳离子。阳离子放电顺序：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋。 (2)阳极：①首先看电极，如果是活性电极，则电极材料失去电子，被溶解；如果是惰性电极，根据阴离子的放电顺序加以判断。 ②阴离子的放电顺序：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－。 (3)不能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等活泼金属。 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 4．(2023·海南省高三期末诊断)某工业碱性废水中含S2－，利用下列装置可将其转化为FeS。下列说法不正确的是(　　) A．Fe棒连接电源的正极 B．b电极一定是惰性材料 C．阳极反应式为Fe－2e－＋S2－===FeS↓ D．气体X是H2 答案 解析 解析　根据装置图，有外加电源，该装置为电解池，将S2－转化成FeS，发生Fe2＋＋S2－===FeS↓，因此铁棒作阳极；b电极为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，根据电解池工作原理，阴极本身不参与反应，因此阴极不一定是惰性材料，故B错误。 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 实验装置 实验现象 a处试纸变蓝；b处变红，局部褪色；c处无明显变化；d处试纸变蓝 　5．用石墨作电极完成下列电解实验。 下列对实验现象的解释或推测不合理的是(　　) A．a为电解池的阴极 B．b处有氯气生成，且与水反应生成了盐酸和次氯酸 C．c处发生了反应：Fe－3e－===Fe3＋ D．d处：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 答案 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 18 6．用惰性电极石墨电解某酸溶液时，在相同条件下，阴、阳两极收集到的气体体积比是2∶1，则下列说法正确的是(　　) A．阴极收集到的一定是H2，阳极收集到的一定是O2 B．该酸可能是盐酸 C．电解后溶液的酸性减弱 D．阳极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑ 答案 解析 解析　由题意分析可知，阴极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，阳极的电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，则在阴极得到氢气，在阳极得到氧气，A正确，D错误；若该酸为盐酸，则阳极上氯离子放电产生氯气，由得失电子守恒可得两电极产生气体的体积比为1∶1，B错误；题述电解过程相当于电解水，电解后溶液中酸的浓度会增大，溶液的酸性增强，C错误。 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析 解析　由电解总反应式可知，Cu作电解池阳极，发生氧化反应，B错误；石墨作阴极，阴极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A正确；Cu作电解池阳极，与电源的正极相连，C错误；阳极反应式为2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O，当有0．1 mol e－转移时，有0．05 mol Cu2O生成，D错误。 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 8．如图所示甲、乙两个装置，所盛溶液体积和浓度 均相同且足量，当两装置电路中通过的电子都是0．1 mol 时，下列说法不正确的是(　　) A．溶液的质量变化：甲减小，乙增大 B．溶液pH变化：甲减小，乙增大 C．相同条件下产生气体的体积：V甲＝V乙 D．电极反应式：甲中阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，乙中负极：Mg－2e－===Mg2＋ 答案 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 9．如图所示，两个电解槽中a、b、c、d均为 石墨电极，若电解过程中共有0．02 mol电子通过 电路，则下列叙述正确的是(　　) A．甲烧杯中a极上最多可析出铜0．64 g B．甲烧杯中b极上的电极反应式为4OH－－4e－ ===2H2O＋O2↑ C．乙烧杯中滴入酚酞试液，d极附近先变红 D．乙烧杯中c极上的电极反应式为4H＋＋4e－===2H2↑ 答案 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析 解析　甲烧杯中a极为阳极，有氧气生成，b极为阴极，有铜单质生成；乙烧杯中c极为阳极，有氯气生成，d极为阴极，有氢气生成。a极上不可能有铜析出，A错误。b极上的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，B错误。d极周围生成氢气的同时有氢氧根离子生成，能使酚酞变红，C正确。c极上的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，D错误。 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 10．(2023·哈尔滨市高三质量监测) 铅蓄电池是一种可充电电池，其放电时 的总反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4 ＋2H2O。如图所示，利用铅蓄电池电解 Na2SO4溶液(a、b均为石墨电极)，可以制 得H2、O2以及浓度较大的H2SO4和NaOH溶液。下列说法不正确的是(　　) A．铅蓄电池放电一段时间后，正、负极的质量均增加 B．M和N溶液分别为稀H2SO4和稀NaOH溶液 C．a电极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ D．当电路中有1 mol电子通过时，b电极收集到的O2体积为5．6 L 答案 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析 解析　 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 11．用石墨作电极电解1000 mL 0．1 mol·L－1 AgNO3溶液，通电一段时间后关闭电源，测得溶液的质量减少了13．4 g。下列有关叙述正确的是(NA代表阿伏加德罗常数的值)(　　) A．电解过程中流经外电路的电子数目为0．1NA B．在标准状况下，两极共产生3．92 L气体 C．电解后溶液中H＋浓度为0．01 mol·L－1(假设溶液体积不变) D．加入13．8 g Ag2CO3可将溶液恢复到与电解前完全相同 答案 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析 解析　用石墨作电极电解1000 mL 0．1 mol·L－1 AgNO3溶液，阴极反应首先是Ag＋＋e－===Ag，假设0．1 mol银离子全部放电，转移电子的物质的量为0．1 mol，则析出金属银的质量为0．1 mol×108 g·mol－1＝10．8 g，此时阳极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，转移0．1 mol电子时生成的氧气的质量是0．025 mol×32 g·mol－1＝0．8 g，溶液质量共减少10．8 g＋0．8 g＝11．6 g<13．4 g，则Ag＋完全消耗后，阴极放电的是H＋，阳极仍是OH－放电，此阶段相当于电解水， 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析 电解消耗水的质量为13．4 g－11．6 g＝1．8 g，电解1．8 g(即0．1 mol)水转移电子的物质的量为0．2 mol，所以整个过程电路中转移电子的总物质的量为0．3 mol，个数为0．3NA，A错误；阳极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，当转移0．3 mol电子时，产生氧气的物质的量为0．075 mol，当转移0．2 mol电子时，阴极上产生氢气的物质的量为0．1 mol，所以在标准状况下，两极共产生(0．075＋0．1) mol×22．4 L·mol－1＝3．92 L气体，B正确；电解过程中溶液中共产生0．1 mol H＋，最后溶液中c(H＋)＝＝0．1 mol·L－1，C错误；电解过程相当于消耗了氧化银和水，只加入Ag2CO3不能将溶液彻底复原，D错误。 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 解析 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 13．(2022·海南高考)一种采用H2O(g)和N2(g)为原料制备NH3(g)的装置示意图如下。 下列有关说法正确的是(　　) A．在b电极上，N2被还原 B．金属Ag可作为a电极的材料 C．改变工作电源电压，反应速率不变 D．电解过程中，固体氧化物电解质中O2－不断减少 答案 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析 解析　由装置图可知，N2在b电极转化为NH3，N元素的化合价降低，得电子发生还原反应，因此b电极为阴极，电极反应式为N2＋3H2O＋6e－===2NH3＋3O2－，a电极为阳极，电极反应式为2O2－－4e－===O2；由分析可知A正确；a电极为阳极，若金属Ag作a电极的材料，则金属Ag优先失去电子，B错误；改变工作电源的电压，反应速率会发生改变，C错误；电解过程中，固体氧化物电解质中O2－的量不会改变，D错误。 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 二、非选择题 14．如图为持续电解CaCl2水溶液的装置(以铂为电极)， A为电流表。电解一段时间后，将CO2连续通入电解液中。 (1)电解时，F极发生_________反应，电极反应式为 ___________________，E极发生________反应，电极反应 式为_________________________，电解总反应的离子方程 式为_______________________________。 (2)电解池中产生的现象： ①____________________________________； ②____________________________________________________； ③_________________________________________________________。 答案 氧化 2Cl－－2e－===Cl2↑ 还原 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 通电后E极处溶液呈红色 通电时，E极有无色气体生成、F极有黄绿色气体生成 通CO2时，溶液中先出现白色沉淀，继续通CO2，沉淀又消失 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析 解析　(2)电解一段时间后，溶液中OH－浓度增大，通入CO2后会有CaCO3沉淀生成，继续通入CO2，CaCO3与CO2、H2O反应生成Ca(HCO3)2，白色沉淀又溶解。 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 　　　　　　　　　　　　　 R 2NaCleq \o(=====,\s\up17(通电))2Na＋Cl2↑ CuCl2eq \o(=====,\s\up17(通电))Cu＋Cl2↑ 2．某同学按如图所示的装置进行电解实验。下列说法正确的是(　　) A．电解过程中，铜电极上有H2产生 B．电解初期，该装置中发生的主要反应为Cu＋H2SO4eq \o(=====,\s\up17(通电))CuSO4＋H2↑ C．石墨电极上始终无铜析出 D．整个电解过程中，H＋的浓度不断增大 解析　铜电极与电源正极相连，作阳极，铜失去电子，电解过程中，铜电极上不会有H2产生，A错误；石墨电极作阴极，溶液中的氢离子在阴极上放电，则电解初期，发生的主要反应为Cu＋H2SO4eq \o(=====,\s\up17(通电))CuSO4＋H2↑，B正确；电解一段时间后，溶液中的铜离子浓度逐渐增大，由于Cu2＋的氧化性大于H＋，因此Cu2＋会在阴极上放电生成单质铜，即阴极上先是H＋得电子放出H2，后是Cu2＋得电子析出Cu，C错误；根据以上分析可知，在整个电解过程中，起始时H＋的浓度不断减小，之后基本保持不变，D错误。 7．Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如下图所示，电解总反应为2Cu＋H2Oeq \o(=====,\s\up17(电解))Cu2O＋H2↑。下列说法正确的是(　　) A．石墨电极上产生氢气 B．铜电极发生还原反应 C．铜电极接直流电源的负极 D．当有0．1 mol e－转移时，有0．1 mol Cu2O生成 解析　甲中总反应式为2CuSO4＋2H2Oeq \o(=====,\s\up17(电解),\s\do15(　))2Cu＋2H2SO4＋O2↑，乙中总反应式为Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑，故甲溶液质量减小，乙溶液质量增大，A正确；甲中生成H2SO4，pH减小，乙中消耗HCl，pH增大，B正确；当两装置电路中通过的电子都是0．1 mol时，甲中产生0．025 mol O2，乙中产生0．05 mol H2，故相同条件下，甲、乙中产生气体的体积比为1∶2，C错误；甲中阴极为Cu2＋放电，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，乙中负极为镁放电，电极反应式为Mg－2e－===Mg2＋，D正确。 解析　A项，贮能时，太阳能转化为化学能，错误；B项，贮能相当于电解，放电时是原电池原理，电子流向相反，错误；C项，贮能时，a极发生反应V3＋＋e－===V2＋，b极发生反应VO2＋－e－＋H2O===VOeq \o\al(＋,2)＋2H＋，H＋由b极区迁移到a极区，错误；D项，放电时，b极作正极，得电子，其电极反应式为VOeq \o\al(＋,2)＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O，正确。 12．一种新型太阳光电化学电池贮能时电解质溶液中离子在两极发生如图所示的转化。下列说法正确的是(　　) A．贮能时，电能转变为化学能和光能 B．贮能和放电时，电子在导线中流向相同 C．贮能时，氢离子由a极区迁移至b极区 D．放电时，b极发生反应：VOeq \o\al(＋,2)＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O 2Cl－＋2H2Oeq \o(=====,\s\up17(通电))2OH－＋H2↑＋Cl2↑ $$