高考化学电解原理典型试题 时间:2009-7-3 点击:1511 整理来源:京翰教育 我要评论

典型例题
  例1 已知铅蓄电池的两极分别为PbPbO2,在放电时起原电池的作用,充电时起电解池的作用。铅蓄电池发生反应的化学方程式可表示为
  (1)写出放电时负极发生反应的化学方程式_____________________

  (2)当蓄电池作为电源,电解CuSO4溶液生成1.6g Cu时,蓄电池内消耗H2SO4__________mol
  (3)给蓄电池充电时,若要使3.03 g PbSO4转变为PbPbO2,需_______mol e-的电量。
  选题角度:此题涉及蓄电池的电化学原理、电解CuSO4溶液的反应原理、电极反应和有关电池反应、电解反应的计算等知识点。考查学生的分析能力、计算能力以及思维的严密性和整体性。
  思路解析:
  (1)蓄电池放电时,发生原电池反应。负极上的反应是PbSO42-2e-= PbSO4

  (2)由电池反应
  有2e-2H2SO4的关系

  又由电解反应 ,有4e-2Cu的关系;依据电子守恒的关系,可得2e-2H2SO4Cu的关系。
  电解CuSO4溶液生成的Cu的物质的量为
  所以蓄电池中消耗H2SO4的量为2×0.025 mol
0.05 mol
  (3 蓄电池充电时发生电解反应 2e-2PbSO4 的关系。

  3.03 g PbSO4的物质的量为 转变为PbPbO2需转移电子的物质的量为0.01 mol
  点评:解此题的关键在于:①弄清蓄电池及电解CuSO4溶液的反应原理;②把握电池反应和电解反应中转移的电子数相等这一恒等关系。
  例2:在25 ℃时将两个铜电极插入一定质量的Na2SO4饱和溶液中进行电解。通电一段时间后,阴极上逸出a mol气体,同时有w g Na2SO4 •10H2O晶体析出。若温度不变,剩余溶液中溶质的质量分数为(
  选题角度:本题主要考查电解的相关知识。
  思路分析:电解发生的电极反应为:Cu -2e-= Cu2+(阳极)2H+ 2e- = H2 ↑ (阴极)。电解的总化学方程式为Cu 2H2O = Cu(OH)2 ↓ H2 ↑。阴极逸出a mol H2,水被电解了2a mol,即析出的w g Na2SO4 • 10H2O溶解在2a mol水中恰好是25℃的饱和溶液,该溶液中溶质的质量分数与剩余溶液中溶质的质量分数相等。
  解答:
C
  例3:(1993年全国高考题)图-1XY分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板处有无色无味的气体放出。符合这一情况的是(


   a极板 b极板  X电极    Z溶液
  A Zn   C    负极    
CuSO4
  B C    C    负极    
NaOH
  C Ag   Fe    正极    
AgNO3
  D Cu   C    负极    
CuCl2
  选题角度:本题主要考查电解的相关知识。

  思路分析:题中通电后发现a极板质量增加,b极板处有无色无味的气体放出是解题的关键和突破口。“a极板质量增加一定是金属阳离子在a极板上放电析出,所以a极板一定是阴极,与a极板相连的电源X极为负极,由此排除C选项。B选项电解NaOH溶液无金属单质析出也被排除。电解CuCl2溶液时,阴极上析出铜,a极板质量增加,而在阳极上是Cl-放电生成Cl2,与题意不符,D被排除。电解CuSO4溶液,阴极析出铜,阳极放出氧气,A项符合题意。
  解答:A
  例4ABC是三个电解槽,阳极均是Pt电极。A槽是CuCl2做电解液,纯铜片做阴极;BC两槽以AgNO3溶液做电解液,纯银丝做阴极。先将AB槽并联,再与C槽串联进行电解。若B槽中银丝质量增加0.108 gC槽银丝质量增加0.216 g,则A槽中铜片增加的质量为_________________

  选题角度:本题主要考查电解的相关知识。

  思路分析:本题是将AB并联之后再与C串联,根据物理学电流定律可知:IC = IA IB,可推出各电解池得失的电量关系为:QC = QA QB。设A槽中铜片增加的质量为x,故有:
  解答:
0.032 g
  点评:熟练掌握串联电路、并联电路的电流强度大小的关系是解本题的关键。

  例5:右图为电解水的装置图,闭合开关S后,观察到电压表的示数为6.0 V,电流表的示数为100 mA

  ⑴ 此时A管内生成_______________气,B管内生成______________气。
  ⑵ 试写出电解水的化学方程式。
  ⑶ 通电过程中,A极、B极各发生何种化学反应?
  ⑷ 为了加快电解水的速率,可在水中加入(
  AH2SO4  B.HCl  C. NaOH  D. NaCl
  ⑸ 在实验过程中消耗了何种形式的能量,产生了何种形式的能量
?
  ⑹ 若通电10 minA管中将生成______mL气体(标准状况)

  ⑺ 已知每摩尔水被电解消耗280.8 kJ能量,则10 min内增加了多少化学能?
  ⑻ 在电解池中产生多少内能,在该实验中两极间液体的电阻是多大
?
  选题角度:这是一道物理、化学综合题,涉及能量转换、化学反应的类型及电路计算等知识,每小题是相对独立的,用单一知识能求解,各题之间又是通过相关知识点渗透的。本题主要考查知识的综合及迁移能力。

  思路分析:
  ⑴ 因为H+带正电,OH-带负电,由电池正、负极位置可知,H+A极移动,在A管内生成H2B管内生成O2
  ⑵ 电解水的化学方程式为:

  ⑶ A极:4H+ 4e- = 2H2↑B极:4OH- 4e- = 2H2O O2↑

  ⑷ 在水中加入强酸或强碱都可使电解水的速率加快,但加入HClNaCl后在阳极生成Cl2,而不是O2,所以应选AC
  ⑸ 在电解水的过程中消耗了电能,产生了化学能和内能,由能的转化和守恒定律知,消耗的能量应等于产生能量的总和。
  ⑹
  到达阴极的H+和电子结合成HH再相互结合成H2。每个电子带电e- = 1.6×10-19 C,10 min内在阴极上生成H2的物质的量为

  故A管内生成标准状况下H2的体积为:
  
V(H2)= 3.11×10-4 mol×22.4 L/mol=6.97×10-3 L=6.97 mL
  ⑺ 10 min内增加的化学能 E = 3.11×10-4×280.8×10-3 = 87.3 J

  ⑻ 由能量守恒求得电解池中产生的内能
  Q = E电- E= Uit E= 6×0.1×600×87.3 = 272.7 J
  由焦耳定律可得电解池内两极间的电阻
  解答:

  ⑶ A极:4H+ 4e- = 2H2↑B极:4OH- 4e- = 2H2O
O2↑
  ⑷ A
C
  ⑸ 消耗了电能,产生了化学能和内能。

  ⑹ 6.97   ⑺ 87.3 J  ⑻ 272.7 J   45.5 Ω

 

 

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