“高中化学单元教学精品课程”课时作业设计单
基本信息
单元名称 化学反应与电能 年级 高二 学期 1
课时题目 电解原理
作业目标
通过作业检测强化基础知识,同时培养学生知识的迁移应用能力。
作业设计
精选题目 设计
意图
基 1.下列关于电解池工作原理的说法中,错误的是( ) 通 过
础
巩 A.电解池是一种将电能转化成化学能的装置 本 组
固
( B.电解池中发生的反应是非自发的氧化还原反应 练 习
必
做 C.电解池工作时,阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应 学 生
题
建 D.与原电池不同,电解池放电时,电极本身不会参加电极反应 能 够
议
五 【答案】D 理 解
分
钟 【解析】如果阳极是活泼电极,电极本身失去电子,发生氧化反应。 记 住
完 2.关于如图所示①②两个装置的叙述正确的是( ) 电 解
成
) A.装置名称:①是原电池,②是电解池 池 的
B.硫酸浓度变化:①增大,②减小 基 本
C.电极反应式:①中阳极:2H O-4e-2 ==4H++O2↑ 原 理
②中正极:Zn-2e-==Zn2+ 的 基
D.离子移动方向:①中 H+向阴极方向移动,②中 H+向负极方向移动 础 知
【答案】B 识
【解析】①为电解池,电解水,阳极反应式为 2H O-4e-2 ==4H++O2↑
,硫酸的浓度增大;②为原电池,溶液中的氢离子移向正极,正极反应式为 2H++2e
-===H2↑,硫酸的浓度减小。
3.若某电能与化学能的转化装置(电解池或原电池)中发生的总反应的离子方程式是
Cu+2H+===Cu2++H2↑,则下列关于该装置的有关说法中正确的是( )
A.该装置可能是原电池,也可能是电解池
B.该装置只能是电解池,且金属铜为该电解池的阳极
C.该装置只能是原电池,且电解质溶液为硝酸
D.该装置只能是原电池,电解质溶液不可能是盐酸
【答案】B
【解析】铜和盐酸或稀硫酸不能自发地进行氧化还原反应,铜和硝酸能自发地进行氧
化还原反应,但生成的气体是氮氧化物而不是氢气,所以该反应只能是电解池反应而
不是原电池反应,该装置只能构成电解池不能构成原电池;该电解池中,铜作阳极,
阳极上铜失电子发生氧化反应,阴极上氢离子得电子发生还原反应,所以该电解池的
阳极必须是铜电极,故选 B。
4.如图所示是电解 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 电极质量增加
D.电解过程中,氯离子浓度不变
【答案】C
【解析】电流从电源的正极流出,因此 a 为正极,b 为负极,则 c 为阳极,d 为阴极。
电解 CuCl 溶液的电极反应分别为阳极(c 电极):2Cl-2 -2e-===Cl2↑,阴极(d 电极):
Cu2++2e-===Cu,故 C 项正确。
5.甲、乙两同学,均用惰性电极电解相同浓度的硫酸铜溶液,各通电一段时间后,
甲、乙分别向所得的溶液中加入 0.1 mol CuO 和 0.1 mol Cu(OH)2,都恰好使溶液恢复
到电解前的浓度。则甲、乙在电解过程中转移的电子的物质的量之比为( )
A.1∶1 B.1∶2
C.1∶3 D.1∶4
【答案】B
【解析】加入 0.1 mol CuO 后恢复到电解前的浓度,可知发生反应
电解
2H2O+2CuSO4 === == 2Cu+O2↑+2H2SO4 转移电子
2 mol 4 mol
0.1 mol 0.2 mol
故转移电子的总物质的量为 0.2 mol;
Cu(OH)2从组成上可看成CuO·H2O,加入0.1 mol Cu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度,
即电解了 0.1 mol 硫酸铜,并电解了 0.1 mol H2O,由电解的总反应式可知,
电解
2H2O+2CuSO4 === == 2Cu+O2↑+2H2SO4 转移电子
2 mol 4 mol
0.1 mol 0.2 mol
电解
2H2O === == 2H2↑+O2↑ 转移电子
2 mol 4 mol
0.1 mol 0.2 mol
所以电解过程中共转移电子的物质的量为 0.2 mol+0.2 mol=0.4 mol,则甲、乙在电解
过程中转移的电子的物质的量之比为 0.2 mol∶0.4 mol=1∶2,B 正确。
6.如(图必甲做所题示,的建电议解五池分中,Pt 电极位于含 Cu(NO
-1
综合运用 3
)2和 AgNO3均为 0.05 mol·L 的电 通 过
解液中,图乙是该电解过程中转移电子数与阴极质量的变化关系图。下列说法错误的
钟时间完成) 本 组
是( ) 练习,
检 测
学 生
基 础
知 识
A.过程Ⅰ,在阴极上析出金属银
B.过程Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,溶液的 pH 均降低
的 迁
C.过程Ⅱ,阳极上有氧气放出 移 应
D.过程Ⅱ析出固体的质量是过程Ⅰ析出固体的质量的 2 倍 用 能
【答案】D 力
电解
【解析】过程Ⅰ发生反应:4Ag++2H2O === == 4Ag+O2↑+4H
+,过程Ⅱ发生反应:2Cu2
电解 电解
++2H2O === == 2Cu+O2↑+4H
+,过程Ⅲ发生反应:2H2O === == 2H2↑+O2↑。因为氧
化性:Ag+>Cu2+,故在阴极上 Ag+先放电,析出金属银,A 项正确;过程Ⅰ、Ⅱ发生的
电解反应中均有 H+生成,溶液中 c(H+)增大,pH 降低,过程Ⅲ发生的电解反应是电
解水的反应,溶液中 c(H+)增大,pH 降低,B 项正确;过程Ⅱ中阳极的电极反应为 2H2O
-4e-===O2↑+4H+,C 项正确;过程Ⅱ析出的 Cu 和过程Ⅰ析出的 Ag 的物质的量相同,
则析出 Cu 与 Ag 的质量比为 64∶108,D 项错误。
7.海水淡化是解决淡水资源短缺的有效途径之一,其方法主要有蒸馏法、电渗析法
和离子交换法等。电渗析法淡化海水的原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.该装置将化学能转化成电能
B.阴极发生的电极反应为 2Cl--2e-=Cl2↑
C.Ⅱ室中流出淡水,Ⅰ、Ⅲ室流出液中 NaCl 浓度变大
D.若将 a、b 膜的位置互换,则不能获得淡水
【答案】C
【解析】由图可知,该装置为电解池,阳极上氯离子失去电子发生氧化反应生成氯气,
钠离子通过阳离子交换膜进入 I 室导致阳离子的物质的量大于阴离子,I 室中氯离子通
过离子交换膜进入 I 室,阴极上水得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子,氯
离子通过阴离子交换膜进入 I 室导致阴离子的物质的量大于阳离子,I 室中钠离子通过
离子交换膜进入 I 室,最后 I 室中流出淡水,I、I 室流出液中 NaCl 浓度变大。故 A 错
误,C 正确;分析可知,阳极电极反应式为 2Cl--2e-=Cl2↑,B 错误:若将 a、b 膜的位置
互换,I 室中氯离子通过阴离子交换膜进入阳极室导致 I 室中阴离子的物质的量小于阳
离子,I 室中钠离子通过离子交换膜进入 I 室,I 室中钠离子通过阳离子交换膜进入阴
极室导致室中阳离子的物质的量小于阴离子,I 室中氯离子通过离子交换膜进入 I 室,
最后 I 室中流出的还是淡水,D 错误;选 C。
8.一种新型 Zn-CO2水介质电池,为解决环境和能源问题提供了一种新途径,其工作
示意图如图所示,下列说法不正确的是( )
A.放电时,金属锌为负极
B.放电时,温室气体 CO2被转化为储氢物质 HCOOH
C.充电时,电池总反应为 2Zn(OH) 2-4 ==2Zn+O2+4OH-+2H2O
D +.充电时,双极隔膜产生的H 向右侧正极室移动
【答案】D
【解析】放电时,负极 Zn 电极反应式为:Zn-2e-+4OH-=Zn(OH) 2-4 ,A 正确;
由图中可知,CO2转化为 HCOOH,故 B 正确;充电时,阳极电极反应式为:2Zn(OH) 2-4
==2Zn+O2+4OH-+2H2O,故 C 正确;
D.右侧电极版连接电源正极,充电时发生反应:H O-4e-2 =O2↑+4H+,应向左侧移动,D
错误;故选 D。
9.电化学方法拓是展化提工升生(产选及做生题活,中建常议用十的五一分种钟方时法间。完回成答)下列问题: 检 测
(1)二氧化氯 ClO2为一种黄绿色气体,是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的 学 生
杀菌消毒剂。目前已开发出用电解法制取 ClO2的新工艺如图所示: 新 情
①图中用石墨作电极,在一定条件下电解饱和 食盐水制 境 下
取 ClO2 。产生 ClO2 的电极应连接电源的 ______( 的 电
填“正极”或“负极”),对应的电极反应式为 解 池
_______________________。 知 识
②a 极区 pH___(填“增大”“减小”或“不变”)。 的 应
③图中应使用___________(填“阴”或“阳”)离子交换膜。 用
(2)电解 K2MnO4溶液制备 KMnO4。
①工业上,通常以软锰矿(主要成分是 MnO2)与KOH 的混合物在铁坩埚(熔融池)中混
合均匀,小火加热至熔融,即可得到绿色的 K2MnO4,化学方程式为
____________________________。
②用镍片作阳极(镍不参与反应),铁板为阴极,电解 K2MnO4溶液可制备 KMnO4。上
述过程用流程图表示如下:
则阳极的电极反应式为_______________________;该工艺流程中循环利用的物质是
___________。
(3)电解硝酸工业的尾气 NO 可制备 NH4NO3,其工作原理如图所示:
①阴极的电极反应式为
_____________________________。
②将电解生成的 HNO3 全部转化为 NH4NO3, 则通入的
NH3 与实际参加反应的 NO 的物质的量之比至 少 为
___________。
【答案】(1)正极 Cl--5e-+2H2O=ClO2+4H+ 增大
阳
(2)2MnO2+4KOH+O2=K2MnO4+2H2O MnO 2-4 -2e-= MnO -4 KOH
(3) NO+5e-+6H+=NH +4 +H2O 1:4
【解析】 (1)①图中用石墨作电极,在一定条件下电解饱和食
盐水制取 ClO2。阳极发生氧化反应,电极反应式为:Cl-—5e-+2H2O==ClO2↑+4H+;②b
极为阳极,a 极为阴极,水电离产生的 H+得到电子发生还原反应产生 H ,H+2 不断放电,
使 a 电极区 c(H+)减小,c(OH-)增大,溶液 pH 增大;③据图示可知,离子通过离子交
换膜由阳极区进入到阴极区。由于阳极 b 电极上阴离子 Cl-不断放电,使附近的阳离子
浓度增大,为维持平衡,溶液中的阳离子通过交换膜进入到阴极区,故图中使用的离
子交换膜是阳离子交换膜;(2)根据题意可知 MnO2、KOH、O2混合加热,发生氧化还
原反应产生 K2MnO4,根据电子守恒、原子守恒,可知生成物还有 H2O,该反应的化学
方程式为:2MnO2+4KOH+O2==2K2MnO4+2H2O。然后电解反应产生的 K2MnO4溶液,
在阳极区发生氧化反应:MnO 2-4 -2e - = MnO -4 ,在阴极上发生反应: 2H2O+2e-
==H2↑+2OH-,离子交换膜为阳离子交换膜,阳极区的K+通过阳离子交换膜进入阴极区,
则 D 物质是 KOH 溶液;(3)由图示可知,NO 在阴极上得电子生成 NH,电极反应式
为 NO+5e - +6H+=NH ++H O;NO 在阳极上失电子生成 NO -4 2 3 ,电极反应式为 NO-
3e+2H2O=NO -3 +4H+,电解总反应式通电为 8NO+7H2O=3NH4NO3+2HNO3,故当全部转
变成 NH4NO3时,还应再通入 2 mol NH3,故 n(NH3) : n(NO)=2 : 8=1 : 4.
10.用如图所示的装置进行电解,A 中盛有 NaCl 溶液,B 中盛有饱和 Na2SO4溶
液,通电一会儿,发现湿润的淀粉 KI 试纸的 D 端变为蓝色。回答下列问题:
(1)电源的 F 端为_______(填“正”或“负”)极。
(2)A 中发生反应的总化学方程式为_______________________。
(3)B 中石墨电极上的电极反应式为___________________;Cu 电极观察到的现象是
___________________;一段时间后,B 中溶液 pH_______(填“升高”、“降低”或“不
变”)。
(4)去掉该装置中的 电解 电源,改用导线连接,为使湿润的淀粉 KI 试纸的 D
端变为蓝色,可将_______(填“A”或“B”)中的溶液换成_______(填“稀硫酸”或“浓硝
酸”)。
【答案】负 Fe+2H2O===Fe(OH) - +2+H2 2H2O-4e =O2+4H 有气泡产生
不变 A 稀硫酸
【解析】(1)由分析知,电源 F 端为负极,故此处填负;
(2)A 中 Fe 电极为阳极,电极反应为 Fe-2e-=Fe2+,Pt 为阴极,阴极反应为 2H2O+2e-
=H2↑+2OH-,两极相加得总反应为电解 Fe+2H2O===Fe(OH) 2+H2 ;
(3)B 中石墨电极为阳极,水产生的 OH~在阳极放电,
电极反应为 2H2O-4e-=O +4H+2 ;Cu 电极为阴极,水产生的 H*在阴极放电,电极反应
为 2H2O+2e-=H2↑+2OH-,现象为有气泡产生;B 反应中实际为电解水,由于 Na2SO4
溶液显中性,水减少对其 pH 没有影响,故此不变;
(4)若将电源去掉,则可通过向 A 中加入酸使其形成原电池,若加入稀硫酸,则
发生反应 Fe+2H+=Fe2++H2↑,Fe 作负极,Pt 作正极,则试纸 D 端为电解池的阳极,
发生反应 2Iˉ-2e-=I2,出现变蓝现象,符合题意;若选浓硝酸,则 Fe 在浓硝酸中钝化
后,Pt 与浓硝酸不反应,故不能形成原电池,综上所述,此处填稀硫酸。
11.A、B、C 为三种强电解质,它们在水中电离出的离子如下表所示:
阳离子 Na+、K+、Cu2+
阴离子 SO42-、OH-
图 1 所示装置中,甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的 A 溶液、足量的 B 溶液、
足量的 C 溶液,电极均为石墨。
接通电源,经过一段时间后,测得乙中 c 电极质量增加。常温下各烧杯中溶液的
pH 与电解时间 t 的关系如图 2 所示。据此回答下列问题:
(1)M 为电源的________(填“正”或“负”)极,电极 b 上发生的电极反应为
__________________________________________________。
(2) 写 出 乙 烧 杯 中 反 应 的 化 学 方 程 式 :
________________________________________。
(3)如果电解过程中 B 溶液中的金属离子全部析出,此时电解能否继续进行,为什
么?
_____________________________________________________________________
__________。
(4)若经过这一段时间后,要使丙恢复到原来的状态,需要进行的操作是
__________________。
【答案】(1)负 4OH--4e-===2H2O+O2↑
电解
(2)2CuSO4+2H2O === == 2Cu+O2↑+2H2SO4
(3)能,因为硫酸铜溶液已转变为硫酸溶液,反应变为电解水的反应
(4)向丙烧杯中加入一定量水
【解析】(1)乙中 c 电极质量增加,则 c 处发生的电极反应为 Cu2++2e-===Cu,即 c
电极为阴极,由此可推出 b 为阳极,a 为阴极,M 为负极,N 为正极。而 Cu2+只能和
SO 2-4 结合,可以确定 B 为硫酸铜;由常温下各烧杯中溶液的 pH 与电解时间 t 的关系
图,可以确定 A 为 KOH 或 NaOH,C 为 Na2SO4 或 K2SO4。甲中为 KOH 或 NaOH 溶
液,相当于电解 H -2O,阳极 b 处为 OH 放电,即 4OH--4e-===2H2O+O2↑。(2)乙烧
电解
杯中是电解 CuSO4 溶液,反应的化学方程式为 2CuSO4+2H2O === == 2Cu+O2↑+
2H2SO4。(3)乙中铜全部析出后,电解质变为 H2SO4,所以电解反应仍能继续进行。
作业展示与评估
1.展示要求:以图片形式展示学生所完成的典型作业,图片内容清晰,布局均衡、排版合理。
2.教师评估:鼓励单元作业设计者展示对学生作业的多元化评价,例如通过引进师生对评、生生互评
等丰富教师对学生作业的评价维度和角度,实现教师对学情的精准把握,为进一步完善教学设计进行
创新性探索。“高中化学单元教学精品课程”课时作业设计单
基本信息
单元名称 化学反应与电能 年级 高二 学期 1
课时题目 电解原理
作业目标
通过作业检测强化基础知识,同时培养学生知识的迁移应用能力。
作业设计
精选题目 设计
意图
基 1.下列关于电解池工作原理的说法中,错误的是( ) 通 过
础
巩 A.电解池是一种将电能转化成化学能的装置 本 组
固
( B.电解池中发生的反应是非自发的氧化还原反应 练 习
必
做 C.电解池工作时,阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应 学 生
题
建 D.与原电池不同,电解池放电时,电极本身不会参加电极反应 能 够
议
五 2.关于如图所示①②两个装置的叙述正确的是( ) 理 解
分
钟 A.装置名称:①是原电池,②是电解池 记 住
完 B.硫酸浓度变化:①增大,②减小 电 解
成
) C.电极反应式:①中阳极:2H2O-4e-==4H++O2↑ 池 的
②中正极:Zn-2e-==Zn2+ 基 本
D.离子移动方向:①中 H+向阴极方向移动,②中 H+向负极方向移动 原 理
3.若某电能与化学能的转化装置(电解池或原电池)中发生的总反应的离子方程式是 的 基
Cu+2H+===Cu2++H2↑,则下列关于该装置的有关说法中正确的是( ) 础 知
A.该装置可能是原电池,也可能是电解池 识
B.该装置只能是电解池,且金属铜为该电解池的阳极
C.该装置只能是原电池,且电解质溶液为硝酸
D.该装置只能是原电池,电解质溶液不可能是盐酸
4.如图所示是电解 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 电极质量增加
D.电解过程中,氯离子浓度不变
5.甲、乙两同学,均用惰性电极电解相同浓度的硫酸铜溶液,各通电一段时间后,
甲、乙分别向所得的溶液中加入 0.1 mol CuO 和 0.1 mol Cu(OH)2,都恰好使溶液恢复
到电解前的浓度。则甲、乙在电解过程中转移的电子的物质的量之比为( )
A.1∶1 B.1∶2
C.1∶3 D.1∶4
6.如图甲所示的电解池中,Pt 电极位于含 Cu(NO3)2和 AgNO3均为 0.05 mol·L-1的电
解液中,图乙是该电解过程中转移电子数与阴极质量的变化关系图。下列说法错误的
是( )
A.过程Ⅰ,在阴极上析出金属银
B.过程Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,溶液的 pH 均降低
C.过程Ⅱ,阳极上有氧气放出
D.过程Ⅱ析出固体的质量是过程Ⅰ析出固体的质量的 2 倍
7.海水综淡合化运是用解(决必淡做水题资,源建短议缺五的分有钟效时途间径完之成一),其方法主要有蒸馏法、电渗析法 通 过
和离子交换法等。电渗析法淡化海水的原理如图所示。下列说法正确的是( ) 本 组
A.该装置将化学能转化成电能 练习,
B.阴极发生的电极反应为 2Cl--2e-=Cl2↑ 检 测
C.Ⅱ室中流出淡水,Ⅰ、Ⅲ室流出液中 NaCl 浓度变大 学 生
D.若将 a、b 膜的位置互换,则不能获得淡 水 基 础
8.一种新型 Zn-CO2 水介质电池,为解决环 境和能源问 知 识
题提供了一种新途径,其工作示意图如图所示,下列说法不正确的是( ) 的 迁
移 应
用 能
力
A.放电时,金属锌为负极
B.放电时,温室气体 CO2被转化为储氢物质 HCOOH
C.充电时,电池总反应为 2Zn(OH) 2- -4 ==2Zn+O2+4OH +2H2O
D +.充电时,双极隔膜产生的H 向右侧正极室移动
拓9.展电提化升学(方选法做是题化,工建生议产十及五生分活钟中时常间用完的成一)种方法。回答下列问题: 检 测
(1)二氧化氯 ClO2为一种黄绿色气体,是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的 学 生
杀菌消毒剂。目前已开发出用电解法制取 ClO2的新工艺如图所示: 新 情
①图中用石墨作电极,在一定条件下电解饱和 食盐水制 境 下
取 ClO2 。产生 ClO2 的电极应连接电源的 ______( 的 电
填“正极”或“负极”),对应的电极反应式为 解 池
_______________________。 知 识
②a 极区 pH___(填“增大”“减小”或“不变”)。 的 应
③图中应使用___________(填“阴”或“阳”)离子交换膜。 用
(2)电解 K2MnO4溶液制备 KMnO4。
①工业上,通常以软锰矿(主要成分是 MnO2)与KOH 的混合物在铁坩埚(熔融池)中混
合均匀,小火加热至熔融,即可得到绿色的 K2MnO4,化学方程式为
____________________________。
②用镍片作阳极(镍不参与反应),铁板为阴极,电解 K2MnO4溶液可制备 KMnO4。上
述过程用流程图表示如下:
则阳极的电极反应式为_______________________;该工艺流程中循环利用的物质
是___________。
(3)电解硝酸工业的尾气 NO 可制备 NH4NO3,其工作原理如图所示:
①阴极的电极反应式为
_____________________________。
②将电解生成的 HNO3 全部转化为 NH4NO3, 则通入的
NH3 与实际参加反应的 NO 的物质的量之比至 少 为
___________。
10.用如图所示的装置进行电解,A 中盛有 NaCl 溶
液,B 中盛有饱和 Na2SO4溶液,通电一会儿,发现湿润的淀粉 KI 试纸的 D 端变为
蓝色。回答下列问题:
(1)电源的 F 端为_______(填“正”或“负”)极。
(2)A 中发生反应的总化学方程式为_______________________。
(3)B 中石墨电极上的电极反应式为___________________;Cu 电极观察到的现象是
___________________;一段时间后,B 中溶液 pH_______(填“升高”、“降低”或“不
变”)。
(4)去掉该装置中的电源,改用导线连接,为使湿润的淀粉 KI 试纸的 D 端变为蓝
色,可将_______(填“A”或“B”)中的溶液换成_______(填“稀硫酸”或“浓硝酸”)。
11.A、B、C 为三种强电解质,它们在水中电离出的离子如下表所示:
阳离子 Na+、K+、Cu2+
阴离子 SO2-4 、OH-
图 1 所示装置中,甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的 A 溶液、足量的 B 溶液、
足量的 C 溶液,电极均为石墨。
接通电源,经过一段时间后,测得乙中 c 电极质量增加。常温下各烧杯中溶液的
pH 与电解时间 t 的关系如图 2 所示。据此回答下列问题:
(1)M 为电源的________(填“正”或“负”)极,电极 b 上发生的电极反应为
__________________________________________________。
(2) 写 出 乙 烧 杯 中 反 应 的 化 学 方 程 式 :
________________________________________。
(3)如果电解过程中 B 溶液中的金属离子全部析出,此时电解能否继续进行,为什
么?
_________________________________________________________________________
_。
(4)若经过这一段时间后,要使丙恢复到原来的状态,需要进行的操作是
__________________。
作业展示与评估
1.展示要求:以图片形式展示学生所完成的典型作业,图片内容清晰,布局均衡、排版合理。
2.教师评估:鼓励单元作业设计者展示对学生作业的多元化评价,例如通过引进师生对评、生生互评
等丰富教师对学生作业的评价维度和角度,实现教师对学情的精准把握,为进一步完善教学设计进行
创新性探索。