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高中化学选修四第四章 电化学基础习题课 学案设计宁夏固原二中 黄占军 2014.10如图所示,若电解5min时,铜电极质量增加2.16g。试回答: (1)电源电极X名称为_(填“正极”或“负极”)(2)电解池中溶液的pH变化:B_C_(填“增大”“减小”或“不变”)(3)A中发生反应的化学方程式为_ 若要使A中NaCl溶液恢复原浓度、原体积,应加入适量的下列物质中的_(填序号) A盐酸 BNaCl CH2O DHCl若A中NaCl溶液的体积也是200mL,电解5min时溶液的pH为_。(4) B中阳极的电极反应式为_;若通电5min时,B中共收集224mL气体(标况),溶液体积为200mL,则通电前硫酸铜溶液的物质的量的浓度约为_。(5) 若将C装置单独取出,用导线直接连接铜、银后,请写出负极的电极反应式_ 。(6) 若通电不是5min而是较长一段时间后,A池中收集到氢气2.24L(标况),此时测得甲池中溶液质量实际减少4.23克,含有碱0.100mol(不考虑气体在水中的溶解),则实际放出气体的物质的量为_mol。课后练习:1、如图装置闭合电键K时,电流计A的指针将发生偏转,试回答:(1)丙池是_(填“原电池”或“电解池”), 甲中a极电极名称是_; 丙中c极电极名称是_;(2)乙中Cu极的电极反应式是_;若电路中有0.02mol电子通过,则甲中a电极溶解的质量为_g;(3)闭合电键K一段时间后,丙池中生成二种气体和一种碱,则丙池中发生的总的化学方程式是_;(4)如果要给丙中铁片上镀上一层Cu,则丙池应作何改进?2:由于Fe(OH)2极易被氧化,所以实验室很难用亚铁盐与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。某学生设计了下列电解实验用以制取纯净的Fe(OH)2沉淀。实验中所用电极分别为石墨和铁棒,其化学原理可表示为:Fe + 2H2O = Fe(OH)2+ H2 试回答:(2004高考)(1)a电极为_, 电极反应式为_;aCbd-abdcb电极为_,电极反应式为_;(2):电解液C可以是下列中的_A:稀硫酸 B:食盐水 C:蒸馏水 D:硫酸铜溶液(3):d液体为苯,其作用是_;在加入苯之前应对电解液C加热煮沸片刻后冷却,其目的是_ ;(4):为在较短时间内看到白色沉淀,可采取的措施是:( ) A:减小电解质溶液的浓度; B:适当增大电源的电压C:适当缩小两极间的距离 D:降低电解质溶液的温度(5) :如不慎把两极与电源相反连接,能制得Fe(OH)2吗?(填能或不能)_理由是:附:解析:1、由铜电极的质量增加,发生Ag+e-Ag,则Cu电极为阴极,可知X为电源的负极,从左到右六个电极名称分别是阴极、阳极、阴极、阳极、阴极、阳极,装置C实为电镀池,电镀过程中溶液的pH不变。 C中阴极反应为Ag+e-Ag, n(Ag)=2.16g/108g/mol=0.02mol,则转移的电子为0.02mol,2、解:B中阳极反应为4OH-4e-2H2O+O2,则转移0.02mol电子生成O2为0.005mol,其体积为0.005mol22.4L/mol=0.112L=112mL,而B中共收集224 mL气体,则阴极也生成112mL气体,由2H+2e-H2则H2的物质的量为0.005mol,该反应转移的电子为0.01mol,则:Cu2+2e-Cu中转移0.01mol电子,所以Cu2+的物质的量为0.005mol, 通电前c(CuSO4)=0.005mol/0.2L=0.025 molL-1;解:由解知CuSO4量不足,故电解过程中应有以下两个反应发生:电解电解电解由题意:设:电解中由反应生成的O2为Xmol,由反应生成的O2为ymol2CuSO4 + 2H2O = 2Cu + 2H2SO4 + O24e- 2X X 4X 2H2O = 2H2 + O24e- 2y y 4y 4X + 4y = 0.02 X = 0.0025molX + 3y = 0.01 Y = 0.0025mol 则通电前c(CuSO4)=20.0025mol/0.2L=0.025 molL-1 B中因阳极反应为4OH-4e-2H2O+O2,故溶液的pH变小。3、解:由A中发生2KCl+2H2O = 2KOH+2H2+Cl22e-,由电子守恒可知,转移0.02mol电子时生成0.02molKOH,忽略溶液体积的变化,则:c(OH-)=0.02mol/0.2L=0.1molL-1,溶液中c(H+)=10-13mol/L,pH=13解:由等价粒子:H+e-OH- 可推知:c(OH-)= 0.1molL-1, pOH =1;pH =14-1=13; 答:电解后溶液的pH = 134、解析:电解电解由题意:设:电解中生成的Cl2为Xmol,和NaOH反应消耗的Cl2为ymol2NaCl + 2H2O = 2NaOH + Cl2+ H2 2X X X若仅发生反应,生成的氢气、氯气各为0.1mol,共4.48L,NaOH的物质的量为0.200mol,不合题意;依题意定有反应发生,当含有碱0.100mol时必消耗Cl2 0.05mol,溶液质量实际减少(0.12+0.0571)= 3.754.23克,也不合题意,故还必有反应发生。2NaOH + Cl2 = NaCl + NaClO + H2O 2H2O = 2H2 + O2 2y y 0.1-X (0.1-X )/2 2X-2y=0.1 x = 0.07mol0.12+(x-y)71+(0.1-X )/232 = 4.23 y = 0.02mol n = 0.1+0.07-0.02+(0.1-0.07 )/2 = 0.165 mol 答: 则实际放出气体的物质的量为 0.165 mol。解:电解由题意设:电解中生成的Cl2为X mol,和NaOH反应消耗的Cl2为y mol2NaCl + 2H2O = 2NaOH + Cl2+ H2 2X X X2NaOH + Cl2 = NaCl + NaClO + H2O 2y y 由方程、知,反应生成的Cl2和消耗的Cl2均为反应生成和消耗的NaOH物质的量的一半,因此剩余Cl2也应为剩余NaOH物质的量的一半,则:n(Cl2)=0.100mol/2=0.05mol电解m(Cl2) + m(H2) = (0.12+0.0571)=3.75g 4.23g逸出的气体中应含有氧气:2H2O = 2H2 + O2 n(O2)=(4.23-0.12-0.0571)/32=0.015 mol则实际放出气体的物质的量为:n(H2) + n(Cl2) + n(O2) = 0.1 + 0.05 + 0.015 = 0.165 mol答:则实际放出气体的物质的量为0.165 mol甲醇燃料电池直接甲醇燃料电池是质子交换膜燃料电池的一种变种,它直接使用甲醇而勿需预先重整。甲醇在阳极转换成二氧化碳,质子和电子,如同标准的质子交换膜燃料电池一样,质子透过质子交换膜在阴极与氧反应,电子通过外电路到达阴极,并做功。碱性条件总反应式:2CH4O + 3O2 + 4OH-= 2CO32- + 6H2O正极:O2 + 4e-+ 2H20 4OH-负极:CH4O - 6e- + 8OH- CO32- + 6H2O酸性条件 2CH4O +3O22CO2+4H2O正极:O2 + 4e- + 4H+ 2H2O负极:CH4O - 6e- + H2O 6H+ CO2这种电池的期望工作温度为120以下,比标准的质子交换膜燃料电池略高,其效率大约是40%左右。直接甲醇燃料电池是质子交换膜燃料电池的一种变种,它直接使用甲醇而勿需预先重整。甲醇在阳极转换成二氧化碳和氢,如同标准的质子交换膜燃料电池一样,氢然后再与氧反应。乙醇燃料电池种类编辑乙醇燃料电池,KOH作电解质总反应:C2H5OH+3O2+4OH-=2CO32-+5H2O负极:C2H5OH+16OH-12e-=2CO32-+11H2O正极:3O2+12e-+6H2O=12OH-乙醇燃料电池,酸作电解质总反应:C2H5OH+3O2=2CO2+3H2O正:3O2+12H+ +12e- = 6H2O负:C2H5OH+ 3H2O - 12e-=2CO2+ 12H+甲烷燃料电池(1) 在酸性条件下: 总反应:CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O正极:2O2 + 8H+ + 8e- = 4H2O 负极:CH4 + 2H2O -8e-=CO2 + 8H+ (2) 在碱性条件下: 总反应:CH4 + 2O2 + 2OH- = CO32- + 3H2O 正极:4H2O + 2O2 + 8e- = 8OH- 负极:CH4 + 10OH- - 8e- = CO32- + 7H2O
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