【-學(xué)案導(dǎo)學(xué)設(shè)計(jì)】2020-2021學(xué)年高中化學(xué)(人教版-選修4)-第四章電化學(xué)基礎(chǔ)-第三節(jié)第3課時(shí)

第3課時(shí)習(xí)題課1.將Al片和Cu片用導(dǎo)線相連，一組插入濃HNO3溶液中，一組插入稀NaOH溶液中，分別形成了原電池，則在這兩個(gè)原電池中，正極分別為()A．Al片、Cu片B．Cu片、Al片C．Al片、Al片D．Cu片、Cu片解析將Al片和Cu片用導(dǎo)線相連，插入濃HNO3溶液中，此時(shí)Al在濃硝酸中鈍化，不能連續(xù)反應(yīng)，而Cu卻能與濃硝酸持續(xù)反應(yīng)。也就是說，在這種狀況下，Cu易失去電子而Al卻表現(xiàn)相對(duì)“惰性”，“相對(duì)活潑”的Cu為負(fù)極；插入稀NaOH溶液中，Al能與NaOH溶液反應(yīng)，此時(shí)Al失去電子被氧化，也就是Al為負(fù)極。答案A2.若某池(電解池或原電池)的總反應(yīng)離子方程式是Cu＋2H＋=Cu2＋＋H2↑，關(guān)于此池的有關(guān)說法正確的是A．該池只能是電解池，且金屬銅為該電解池的陽(yáng)極B．該池只能是原電池，且電解質(zhì)溶液為硝酸C．該池可能是原電池，也可能是電解池D．該池只能是電解池，電解質(zhì)溶液可以是硫酸銅答案A解析銅與H＋不反應(yīng)，因此不行能是原電池，只能是電解池。在該電解池中，銅失去電子被氧化，因此銅作電解池的陽(yáng)極，A正確，B、C錯(cuò)誤；D選項(xiàng)中若電解質(zhì)溶液是硫酸銅溶液，則相當(dāng)于電鍍銅，與題給離子方程式不符，故D錯(cuò)誤。3.關(guān)于電解NaCl水溶液，下列敘述正確的是()A．電解時(shí)在陽(yáng)極得到氯氣，在陰極得到金屬鈉B．若在陽(yáng)極四周的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色C．若在陰極四周的溶液中滴入酚酞試液，溶液呈無色D．電解一段時(shí)間后，將全部電解液轉(zhuǎn)移到燒杯中，充分?jǐn)嚢韬笕芤撼手行越馕鲭娊馐雏}水時(shí)發(fā)生的反應(yīng)：陽(yáng)極：2Cl－－2e－=Cl2↑陰極：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－總反應(yīng)式：2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑對(duì)比分析選項(xiàng)，A錯(cuò)誤；陽(yáng)極四周的溶液中會(huì)溶有少量的Cl2，滴加KI溶液后發(fā)生反應(yīng)：Cl2＋2I－=I2＋2Cl－，溶液呈棕色，B正確；陰極四周產(chǎn)生大量的OH－，滴加酚酞后變紅色，C錯(cuò)誤；電解后生成NaOH，溶液呈堿性，D錯(cuò)誤。答案B4.某同學(xué)按下圖所示的裝置進(jìn)行電解試驗(yàn)。下列說法正確的是()A．電解過程中，銅電極上有H2產(chǎn)生B．電解初期，總反應(yīng)方程式為：Cu＋H2SO4電解,CuSO4＋H2↑C．電解確定時(shí)間后，石墨電極上有氣體放出D．整個(gè)電解過程中，H＋的濃度不斷增大答案B解析由題目所給圖示可知：活潑金屬銅作陽(yáng)極，發(fā)生反應(yīng)：Cu－2e－=Cu2＋，電解初期，溶液中的H＋在陰極石墨上發(fā)生反應(yīng)：2H＋＋2e－=H2↑，電池反應(yīng)式為Cu＋H2SO4eq\o(=,\s\up7(電解))CuSO4＋H2↑，所以A、D選項(xiàng)不正確，B選項(xiàng)正確；隨著電解過程不斷進(jìn)行，溶液中的Cu2＋濃度不斷增大，確定時(shí)間后即當(dāng)Cu2＋移動(dòng)到陰極四周時(shí)，由于Cu2＋的氧化性大于H＋，故此時(shí)陰極發(fā)生反應(yīng)：Cu2＋＋2e－=Cu，故C選項(xiàng)不正確。5.甲、乙兩個(gè)容器中，分別加入0.1mol·L－1的NaCl溶液與0.1mol·L－1的AgNO3溶液后，以Pt為電極進(jìn)行電解時(shí)，在A、B、C、D各電極上生成物的物質(zhì)的量之比為()A．2∶2∶4∶1B．2∶3∶4∶1C．1∶4∶2∶2D．1∶1∶1解析此裝置相當(dāng)于兩個(gè)電解槽串聯(lián)到一起，在整個(gè)電路中電子轉(zhuǎn)移總數(shù)相等，首先推斷各極的產(chǎn)物，即A極產(chǎn)物H2，B極產(chǎn)物Cl2，C極產(chǎn)物Ag，D極產(chǎn)物O2，若整個(gè)電路中有4mol電子轉(zhuǎn)移，有2H2～2Cl2～4Ag～O2～4e－，則A、B、C、D各電極上生成物的物質(zhì)的量之比為2∶2∶4∶1。答案A6．電池是人類生產(chǎn)和生活中的重要能量來源，各式各樣的電池的制造是化學(xué)對(duì)人類的一項(xiàng)重大貢獻(xiàn)。下列有關(guān)電池的敘述正確的是()A．鋅錳干電池工作一段時(shí)間后碳棒變細(xì)B．氫氧燃料電池可將熱能直接轉(zhuǎn)化為電能C．氫氧燃料電池工作時(shí)氫氣在負(fù)極被氧化D．太陽(yáng)能電池的主要材料是高純度的二氧化硅答案C解析由于鋅錳干電池中鋅棒為負(fù)極，鋅棒變細(xì)，碳棒不變，所以A錯(cuò)；原電池是將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，所以B錯(cuò)；氫氧燃料電池負(fù)極反應(yīng)式為H2－2e－=2H＋，所以C對(duì)；太陽(yáng)能電池接受硅材料制作，所以D錯(cuò)。7．理論上不能用于設(shè)計(jì)成原電池的反應(yīng)是()A．HCl＋NaOH=NaCl＋H2OΔH＜0B．2CH3OH(l)＋3O2(g)eq\o(→,\s\up7(點(diǎn)燃))2CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＜0C．4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)=4Fe(OH)3(s)ΔH＜0D．2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＜0答案A解析本題考查原電池形成條件。只有能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)才可能用于設(shè)計(jì)原電池，非氧化還原反應(yīng)因沒有電子轉(zhuǎn)移所以不能設(shè)計(jì)成原電池，題中只有A項(xiàng)不是氧化還原反應(yīng)。8．生物體中細(xì)胞膜內(nèi)的葡萄糖，細(xì)胞膜外的富氧液體及細(xì)胞膜構(gòu)成微型的生物原電池，下列有關(guān)推斷正確的是()A．正極的電極反應(yīng)式可能是O2＋4e－=2O2－B．負(fù)極的電極反應(yīng)式可能是O2＋4e－＋2H2O=4OH－C．正極反應(yīng)主要是C6H12O6生成CO2或HCOeq\o\al(－,3)D．負(fù)極反應(yīng)主要是C6H12O6生成CO2或HCOeq\o\al(－,3)答案D解析在生物體內(nèi)葡萄糖貯存的化學(xué)能是通過與O2的氧化還原反應(yīng)釋放出來的。反應(yīng)中葡萄糖中的碳元素失電子，首先被氧化為CO2分子，然后再與血液中的OH－反應(yīng)轉(zhuǎn)化為HCOeq\o\al(－,3)，因此，在正極上發(fā)生的是O2得電子的還原反應(yīng)：O2＋4e－＋2H2O=4OH－；負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)是C6H12O6失電子的氧化反應(yīng)，生成CO2或HCOeq\o\al(－,3)。9．試驗(yàn)室用鉛蓄電池作電源電解飽和食鹽水制取Cl2，已知鉛蓄電池放電時(shí)發(fā)生如下反應(yīng)：負(fù)極：Pb＋SOeq\o\al(2－,4)－2e－=PbSO4正極：PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2e－=PbSO4＋2H2O今欲制得Cl20.050mol，這時(shí)電池內(nèi)消耗的H2SO4的物質(zhì)的量至少是()A．0.025molB．0.050molC．0.10molD．0.20mol答案C解析要求得硫酸的量，需首先找出鉛蓄電池的總反應(yīng)。將上述兩個(gè)電極反應(yīng)式合并可得：Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O。而在制取Cl2時(shí)，每生成1molCl2，電子轉(zhuǎn)移2mol，現(xiàn)需要轉(zhuǎn)移電子0.050mol×2＝0.10mol。由鉛蓄電池總反應(yīng)式可知，每轉(zhuǎn)移0.10mol電子，將消耗0.10mol硫酸。10．用Pt電極電解含有Cu2＋和X3＋均為0.1mol的溶液，陰極析出金屬的質(zhì)量m與溶液中通過電子的物質(zhì)的量n關(guān)系如圖，則離子的氧化力氣由大到小排列正確的是()A．Cu2＋>X3＋>H＋B．H＋>X3＋>Cu2＋C．X3＋>H＋>Cu2＋D．Cu2＋>H＋>X3＋答案D解析此題有些同學(xué)一看，馬上想到X3＋是Fe3＋，不加以認(rèn)真分析，即選答案C。先分析圖中變化：一開頭通電，陰極就有固體析出，且通過0.2mol電子后，質(zhì)量不再增加。依據(jù)離子放電規(guī)律，是Cu2＋先放電，再是H＋放電，X3＋在溶液中不放電。11.有一硝酸鹽晶體，其化學(xué)式表示為M(NO3)x·nH2O，經(jīng)測(cè)定其摩爾質(zhì)量為242g·mol－1。取1.21g該晶體溶于水配成100mL溶液。將此溶液倒入下圖所示裝置中，用石墨作電極進(jìn)行電解。當(dāng)有0.01mol電子通過電極時(shí)0.32g。金屬M(fèi)的摩爾質(zhì)量為______________，x＝______________________________，n＝________________。(2)C極為________極。答案(1)64g·mol－123(2解析(1)n(硝酸鹽)＝eq\f(1.21g,242g·mol－1)＝0.005mol，則金屬M(fèi)也為0.005mol。M的摩爾質(zhì)量＝eq\f(0.32g,0.005mol)＝64g·mol－1。Mx＋＋xe－=Meq\f(x,0.01)＝eq\f(1,0.005)解得：x＝2188＋18n＝242，n＝3。(2)由于金屬在A極析出，所以A極是電解池的陰極，則C極是電源的負(fù)極。12．鋁和氫氧化鉀都是重要的工業(yè)產(chǎn)品。請(qǐng)回答：(1)工業(yè)冶煉鋁的化學(xué)方程式是______________________________________________。(2)鋁與氫氧化鉀溶液反應(yīng)的離子方程式是________________________________________________________。(3)工業(yè)級(jí)氫氧化鉀的溶液中含有某些含氧酸根雜質(zhì)，可用離子交換膜法電解提純。電解槽內(nèi)裝有陽(yáng)離子交換膜(只允許陽(yáng)離子通過)，其工作原理如下圖所示。該電解槽的陽(yáng)極反應(yīng)式是_______________________________________________。通電開頭后，陰極四周溶液pH會(huì)增大，請(qǐng)簡(jiǎn)述緣由______________________________________________________________________________________________________。③除去雜質(zhì)后的氫氧化鉀溶液從液體出口______(填寫“A”或“B”)導(dǎo)出。答案(1)2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))4Al＋3O2↑(2)2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑(3)①4OH－－4e－=2H2O＋O2↑②H＋放電，促進(jìn)水的電離，OH－濃度增大③B解析本題主要考查同學(xué)對(duì)電解原理的理解和把握，留意考查同學(xué)用所學(xué)學(xué)問解釋、解決實(shí)際問題的力氣。(1)、(2)問主要考查教材的基礎(chǔ)學(xué)問，應(yīng)當(dāng)屬于得分的問題，(3)中依據(jù)電解原理，陽(yáng)極應(yīng)是OH－失電子，所以電極反應(yīng)式為4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，而陰極為H＋放電，促進(jìn)水的電離，使OH－濃度增大，所以pH增大，依據(jù)陽(yáng)離子交換膜的特點(diǎn)，K＋可從陽(yáng)極區(qū)進(jìn)入陰極區(qū)和OH－組成KOH，從而可在陰極區(qū)得到純的KOH溶液，故液體應(yīng)從B口導(dǎo)出。13.如圖，X和Y均為石墨電極。(1)若電解液為滴有酚酞的飽和食鹽水，電解反應(yīng)的離子方程式為______________；電解過程中______極(填“陰”或“陽(yáng)”)四周會(huì)毀滅紅色。(2)若電解液為500mL含A溶質(zhì)的某藍(lán)色溶液，電解一段時(shí)間，觀看到X電極表面有紅色的固態(tài)物質(zhì)生成，Y電極有無色氣體生成；溶液中原有溶質(zhì)完全電解后，停止電解，取出X電極，洗滌、干燥、稱量，電極增重1.6①電解后溶液的pH為________；要使電解后溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，需加入確定量的____________(填加入物質(zhì)的化學(xué)式)。(假設(shè)電解前后溶液的體積不變)②Y電極產(chǎn)生氣體的體積為______L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)。請(qǐng)你推想原溶液中所含的酸根離子可能是____________________；并設(shè)計(jì)試驗(yàn)驗(yàn)證你的推想，寫出試驗(yàn)的操作步驟、現(xiàn)象和結(jié)論：____________________________________________________________________________________________________。答案(1)2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2OH－＋Cl2↑＋H2↑陰(2)①1CuO或CuCO3(僅答1種即可)②0.28③硫酸根離子取少量待測(cè)液于試管中，滴加鹽酸無明顯現(xiàn)象，連續(xù)加入氯化鋇溶液，若有白色沉淀產(chǎn)生，則證明是硫酸根離子(或：硝酸根離子取少量待測(cè)液于試管中，加熱濃縮后滴加濃硫酸和銅粉，若有紅棕色氣體產(chǎn)生，則證明是硝酸根離子)解析(1)電解飽和食鹽水的離子方程式：2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2OH－＋Cl2↑＋H2↑，在陰極區(qū)生成NaOH，使酚酞溶液變紅。(2)藍(lán)色溶液中可能含有Cu2＋，并且在電解過程中析出紅色固體，進(jìn)一步驗(yàn)證析出的是銅；Y電極上析出無色氣體，應(yīng)當(dāng)是O2，電解離子方程式：2Cu2＋＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2Cu＋O2↑＋4H＋。①依據(jù)電解離子方程式得：n(H＋)＝2n(Cu2＋)＝2×eq\f(1.6g,64g·mol－1)＝0.05mol，故溶液中c(H＋)＝＝0.1mol·L－1，溶液的pH＝1。要使溶液恢復(fù)到以前，可以加入CuO或CuCO3。②依據(jù)電解離子方程式得：n(O2)＝eq\f(1,2)×n(Cu)＝0.0125mol，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積V(O2)＝22.4L·mol－1×0.0125mol＝0.28L。③溶液中存在的必需是含氧酸根離子，可以是SOeq\o\al(2－,4)或NOeq\o\al(－,3)；然后利用試驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)。14．從H＋、Cu2＋、Na＋、SOeq\o\al(2－,4)、Cl－五種離子中選取某些離子恰當(dāng)?shù)亟M成電解質(zhì)，按下列要求電解。(1)以碳棒為電極，使電解質(zhì)質(zhì)量削減，水量不變進(jìn)行電解，則接受的電解質(zhì)是________________________________________________________________________。(2)以碳棒為電極，使電解質(zhì)質(zhì)量不變，水量削減進(jìn)行電解，則接受的電解質(zhì)是________________________________________________________________________。以碳棒為陽(yáng)極，鐵棒為陰極，使電解質(zhì)質(zhì)量和水量都削減進(jìn)行電解，則接受的電解質(zhì)是________________________________________________________________。答案(1)HCl、CuCl2(2)H2SO4、Na2SO4、NaHSO4(3)CuSO4、NaCl解析首先把陰、陽(yáng)離子兩兩組合成物質(zhì)，依據(jù)離子放電挨次推斷(1)為分解電解質(zhì)型；(2)為電解水型；(3)為放氧生酸型和放氫生堿型。15．某高二化學(xué)愛好小組為了探究鋁電極在原電池中的作用，設(shè)計(jì)并進(jìn)行了以下一系列試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如下。試依據(jù)下表中的試驗(yàn)現(xiàn)象回答下列問題：編號(hào)電極材料電解質(zhì)溶液電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向1Mg、Al稀鹽酸偏向Al2Al、Cu稀鹽酸偏向Cu3Al、石墨稀鹽酸偏向石墨4Mg、AlNaOH偏向Mg5Al、Zn濃硝酸偏向Al(1)試驗(yàn)1、2中Al所作的電極是否相同？________(填“是”或“否”)。(2)試驗(yàn)3中的電極反應(yīng)式：負(fù)極______________________，正極________________，電池總反應(yīng)方程式______________________。(3)試驗(yàn)4中Al作________極，其電極反應(yīng)式是____________________________，推斷電極的依據(jù)是______________________________。(4)解釋試驗(yàn)5中電流計(jì)指針偏向Al的緣由。答案(1)否(2)Al－3e－=Al3＋2H＋＋2e－=H2↑2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑(3)負(fù)Al＋4OH－－3e－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O由于Al能與NaOH溶液反應(yīng)，而Mg不反應(yīng)(4)試驗(yàn)5中由于Al在濃硝酸中發(fā)生鈍化，所以Zn為負(fù)極解析一般狀況下，較活潑的金屬作原電池的負(fù)極，依據(jù)試驗(yàn)1、2的結(jié)果，可得出1中Al作正極，2中Al作負(fù)極，但在NaOH溶液中，Al反應(yīng)，Mg不反應(yīng)，Al作負(fù)極，在濃硝酸中由于Al發(fā)生鈍化，Zn作負(fù)極。16．電解原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛的應(yīng)用。上圖表示一個(gè)電解池，裝有電解液a；X、Y是兩塊電極板，通過導(dǎo)線與直流電源相連。請(qǐng)回答以下問題：(1)若X、Y都是惰性電極，a是