高二化学教案：化学能与电能的转化学案

概要：别盛有氯化铜、氯化钾和硝酸银三种溶液，均以Pt作电极，将它们串联在一起电解一定时间，测得电极增重总和2.8 g，这时产生的有色气体与无色气体的物质的量之比为()A.4∶1 B.1∶1 C.4∶3 D.3∶4答案C解析串联电路中，相同时间内各电极得或失的电子的物质的量相同，各电极上放出气体的物质的量之比为定值。不必注意电极增重是多少，只要判断出生成何种气体及生成该气体一定物质的量所得失电子的物质的量，就可以通过得失电子守恒，判断气体体积之比，第一个烧杯中放出Cl2，第二个烧杯中放出Cl2和H2，第三个烧杯中放出O2。在有1 mol电子转移时，生成的气体的物质的量分别是0.5 mol、0.5 mol、0.5 mol和0.25 mol。所以共放出有色气体(Cl2)0.5 mol+0.5 mol=1 mol，无色气体(O2和H2)0.5 mol+0.25 mol=0.75 mol。7.将含有0.4 mol Cu(NO3)2和0.4 mol KCl的水溶液1 L，用惰性电极电解一段时间后，在一电极上析出19.2 g Cu;此时，在另一电极上放出气体的体积在标准状况下为(不考虑产生的气体在水中的溶解)()A.3.36 L B.5.6 L C.6.72 L D.13.44 L答案B解析根据电解原理，阴、阳两极发生的电极反应为阴极：Cu2++2e-===Cu，阳极：2Cl--2e-===Cl2↑。由题意知，在阴极上析出Cu：19.2 g64 g•mol-1=0.3 mol，则转移电子0.6

5.火法炼铜得到的粗铜中含多种杂质(如锌、金和银等)，其性能远不能达到电气工业的要求，工业上常使用电解精炼法将粗铜提纯。在电解精炼时(　　)

A.粗铜接电源负极

B.纯铜作阳极

C.杂质都将以单质形式沉积到池底

D.纯铜片增重2.56 g，电路中通过电子为0.08 mol

答案　D

解析　电解精炼铜时，用粗铜作阳极，用精铜作阴极，所以A、B不正确;锌比铜活泼，失电子变成锌离子进入溶液中，金、银不活泼，以单质形式沉淀到池底，C不正确;n(e-)=2.56 g64 g•mol-1×2=0.08 mol，D正确。

知识点三　电化学计算

6.有三个烧杯，分别盛有氯化铜、氯化钾和硝酸银三种溶液，均以Pt作电极，将它们串联在一起电解一定时间，测得电极增重总和2.8 g，这时产生的有色气体与无色气体的物质的量之比为(　　)

A.4∶1 B.1∶1 C.4∶3 D.3∶4

答案　C

解析　串联电路中，相同时间内各电极得或失的电子的物质的量相同，各电极上放出气体的物质的量之比为定值。不必注意电极增重是多少，只要判断出生成何种气体及生成该气体一定物质的量所得失电子的物质的量，就可以通过得失电子守恒，判断气体体积之比，第一个烧杯中放出Cl2，第二个烧杯中放出Cl2和H2，第三个烧杯中放出O2。在有1 mol电子转移时，生成的气体的物质的量分别是0.5 mol、0.5 mol、0.5 mol和0.25 mol。所以共放出有色气体(Cl2)0.5 mol+0.5 mol=1 mol，无色气体(O2和H2)0.5 mol+0.25 mol=0.75 mol。

7.将含有0.4 mol Cu(NO3)2和0.4 mol KCl的水溶液1 L，用惰性电极电解一段时间后，在一电极上析出19.2 g Cu;此时，在另一电极上放出气体的体积在标准状况下为(不考虑产生的气体在水中的溶解)(　　)

A.3.36 L B.5.6 L C.6.72 L D.13.44 L

答案　B

解析　根据电解原理，阴、阳两极发生的电极反应为阴极：Cu2++2e-===Cu，阳极：2Cl--2e-===Cl2↑。

由题意知，在阴极上析出Cu：19.2 g64 g•mol-1=0.3 mol，则转移电子0.6 mol，根据电子得失守恒分析，阳极上除Cl-放电外，OH-也会放电产生O2，即4OH--4e-===2H2O+O2↑，经计算可知得到Cl2 0.2 mol，得到O2 0.05 mol，故阳极放出气体的体积为 (0.2 mol+0.05 mol)×22.4 L•mol-1=5.6 L。

练基础落实

1.关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是(　　)

A.电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠

B.若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色

C.若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色

D.电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性

答案　B

解析　电解食盐水时发生的反应：阳极：2Cl--2e-===Cl2↑

阴极：2H2O+2e-===H2↑+2OH-

总反应：2NaCl+2H2O=====通电2NaOH+H2↑+Cl2↑

对照分析选项，A错误;阳极附近的溶液中会溶有少量的Cl2，滴加KI溶液后发生反应：Cl2+2I-===I2+2Cl-，溶液呈棕色，B正确;阴极附近产生大量的OH-，滴加酚酞后变红色，C错误;电解后生成NaOH，溶液呈碱性，D错误。

2.下列关于电解法精炼粗铜的叙述中不正确的是(　　)

A.粗铜板作阳极

B.电解时，阳极发生氧化反应，而阴极发生的反应为 Cu2++2e-===Cu

C.粗铜中所含Ni、Fe、Au、Ag等金属杂质，电解后以单质形式沉积槽底，形成阳极泥

D.电解铜的纯度可达99.95%～99.98%

答案　C

3.用惰性电极电解M(NO3)x的水溶液，当阴极上增重a g时，在阳极上同时产生b L氧气(标准状况)，从而可知M的相对原子质量为(　　)

A.22.4 axb B.11.2 axb C.5.6 axb D.2.5 axb

答案　C

解析　根据得失电子守恒列出物质间的对应关系，设M的相对原子质量为Mr。

Mx+　～xe-　～　x4O2

Mr g　　　　　22.4•x4 L

a g　　　　　　　b L

解得Mr=22.4ax4b=5.6axb。

4.依据下图判断，下列叙述正确的是(　　)

A.Ⅰ是原电池，Ⅱ是电镀装置

B.Ⅰ、Ⅱ装置中锌极上均发生氧化反应

C.Ⅱ、Ⅲ装置中，铜极均发生氧化反应而溶解

D.Ⅱ、Ⅲ装置中Cu2+浓度基本不变

答案　A

解析　仔细观察三个装置，Ⅰ为原电池，电极反应式为

负极(Zn)：Zn-2e-===Zn2+，正极(Cu)：Cu2++2e-===Cu，

Ⅱ为电镀池，电极反应式为

阳极(Cu)：Cu-2e-===Cu2+，阴极(Zn)：Cu2++2e-===Cu，

Ⅲ为电解池，电极反应式为

阳极(Zn)：Zn-2e-===Zn2+，阴极Cu：Cu2++2e-===Cu。

练方法技巧

5.电解CuSO4溶液时，若要达到以下三点要求：①阳极质量减少;②阳极质量增加;③电解液中c(Cu2+)不变，则可选用的电极是(　　)

A.含Zn、Ag的铜合金作阳极，纯铜作阴极

B.纯铜作阳极，含Zn、Ag的铜合金作阴极

C.用纯铁作阳极，用纯铜作阴极

D.用石墨作阳极，用惰性电极(Pt)作阴极

答案　B

解析　根据①，须选择非惰性电极(除石墨、金、铂外的电极)作阳极;根据③，须选择纯铜为阳极，含有Cu2+的盐(如硫酸铜溶液)作电解液。至于阴极材料则选择的余地较大，如B选项中用含Zn、Ag的铜合金作阴极，当然也可用纯铜、石墨、铂等作阴极。

6.请按要求回答下列问题。

(1)根据图1回答①②：

①打开K2，合并K1。

A电极可观察到的现象是________;B极的电极反应式为________。

②打开K1，合并K2。

A电极可观察到的现象是________;B电极的电极反应式为________;

(2)根据图2回答③④：

③将较纯净的CuSO4溶液放入如图所示的装置中进行电解，石墨电极上的电极反应式为________________________________________________________________________，

电解反应的离子方程式为__________________________________________________;

④实验完成后，铜电极增重a g，石墨电极产生标准状况下的气体体积为________L。

答案　(1)①锌不断溶解　Cu2++2e-===Cu

②A镀上一层红色的铜　Cu-2e-===Cu2+

(2)③4OH--4e-===2H2O+O2↑

2Cu2++2H2O=====通电2Cu+O2↑+4H+

④22.4a128

解析　(1)①此时为原电池，锌为负极，不断溶解，B极为正极，反应为Cu2++2e-===Cu。

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