专题12—电解原理与电解应用.ppt

专题12 电解原理与电解应用,第二轮专题复习,了解电解池工作原理,正确书写电极方程式 及电解总方程式,了解电解原理的常见应用,1.考试说明,2.考点分析,电解池构造和工作原理分析（电解的基本原理）,电解原理的应用,与原电池的交叉融合,3.知识主线,电极反应 电池反应,电解质变化,通直流电,判断通电条件下电子流向、阴阳离子移动方向、离子放电顺序,注意电解材料的活性、电极反应规律、电解总方程式的书写（是否能相加),动态分析离子浓度的变化，进而判断pH 变化，并计算,推导出电极性质、电子流向、电流方向、离子移动方向、电极反应、电解总反应、离子浓度变化及pH变化,以题设电解池为研究对象，剖析工作的原理 （5个方面）,理解题意正确表达（电极反应、电解总反应）或计算或判断,分析能力,4.能力提升,推理能力,表达能力,5.具体要求,【要点一】 电解池的工作原理分析 根据电解池的构造会判断： 电解池的阴、阳极 电子流向（外电路电子导电，内电路由离子移动导电） 电流方向 离子移动方向 电极反应、电池反应 判断溶液pH的变化（分析H+、OH-的放电） 有关计算（根据电子守恒）,【要点二】 根据电解池工作原理设计电解池（复习电解饱和食盐水的工作原理实验）构造一个电解池 分析给定的氧化还原反应（自发或不自发）：反应前后元素化合价的升降确定被氧化、还原的元素确定氧化剂、还原剂得出电解池的阳极、阴极反应。 根据氧化还原反应确定电解池的电极材料（活性或惰性）。 根据氧化还原反应确定电解池的电解质溶液。,5.具体要求,例1（09安徽卷12）Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如下，电解总反应：2Cu+H2O=Cu2O+H2。下列说法正确的是（ A ） A石墨电极上产生氢气 B铜电极发生还原反应 C铜电极接直流电源的负极 D当有0.1mol电子转移时，有0.1molCu2O生成。,解析： Cu参加了反应，所以Cu作电解池的阳极，发生氧化反应，B选项错误；石墨作阴极，阴极上是溶液中的H反应，电极反应为：2H2e=H2，A选项正确；阳极与电源的正极相连，C选项错误；阳极反应为2Cu2OH2e=Cu2OH2O，当有0.1mol电子转移时，有0.05molCu2O生成，D选项错误。,例2（2011上海卷16）用电解法提取氯化铜废液中的铜，方案正确的是（ ） A用铜片连接电源的正极，另一电极用铂片 B用碳棒连接电源的正极，另一电极用铜片 C用氢氧化钠溶液吸收阴极产物 D用带火星的木条检验阳极产物,解析：氯化铜废液中提取铜，就是阴极上使Cu22e=Cu，阳极应用碳棒而不是铜片，因为铜作阳极会溶解。答案：B,【要点三】 根据信息书写电极反应式和总反应式 根据电源极性或氧化还原反应原理判断电池的阴阳极。 电解池中电极反应式的书写 （1）先看阳极材料，若阳极是活泼电极（金属活动顺序表Ag及以前），则阳极材料失电子，阳极不断溶解，溶液中的阴离子不失电子。 （2）如果阳极是惰性电极（Pt、Au、石墨），则是电解质溶液中的离子放电，根据离子的放电顺序书写电极反应式。 （3）电极反应规律：阳极氧化、阴极还原。（阳氧阴还） 根据实际反应物和产物写总的电解方程式（注意两极是否可以相加得出总反应方程式）。,5.具体要求,例4(2011全国II卷10)用石墨做电极电解CuSO4溶液。通电一段时间后，欲使电解液恢复到起始状态，应向溶液中加入适量的（ C ） ACu SO4 BH2O CCuO DCu SO45H2O,解析：电解CuSO4溶液，2Cu SO42 H2O= 2CuO22H2 SO4 ，要恢复到起始状态则溶质和溶剂都必须和原来一致，相当于反应完全逆转，所以加入适量的2CuO2的复合物即CuO最合适。 答案：C,5.具体要求,【要点四】电解池原理的综合应用 氯碱工业。 电镀（构造电镀池：镀件、镀层金属、电解质溶液；写出电极反应）。 电解精炼铜（构造电解池：精铜、粗铜、电解质溶液；分析电极反应、溶液中离子浓度变化）。 其它工业应用（工业污水，如含Cr3+的废水处理）。,例5.电镀等工业废水中常含有剧毒、致癌的Cr2O72- 。该废水处理的一种方法是：利用还原剂把Cr2O72-还原成毒性较低的Cr3+，再加碱生成沉淀。另一种方法是：向废水中加入适当的NaCl，用Fe作电极进行电解。下列说法错误的（ D ） A电解时，阳极反应为：Fe Fe2+ + 2e- B电解过程中阴极能产生氢气 C电解中，转化Cr2O72-离子方程式为： Cr2O72- +6 Fe2+ +14H+ = 2 Cr3+ + 6Fe3+7H2O D电解过程中，阳极附近生成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀,例6（2012山东卷）（节选）工业上由黄铜矿(主要成分CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下： (4)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是_。 a电能全部转化为化学能 b粗铜接电源正极，发生氧化反应 c溶液中Cu2向阳极移动 d利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属 (5)利用反应2CuO22H2SO4=2CuSO42H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为_。,解析 (4)电解精炼粗铜，粗铜接电源的正极，作阳极，发生氧化反应，b对；电解时电解质溶液中的阳离子(Cu2)向阴极移动，c错；阳极上比Cu活泼的Al、Zn优先失电子变成离子进入电解质溶液，而比Cu不活泼的Ag、Pt、Au则不能参与电极反应，以单质的形式沉积在阳极下方形成阳极泥，d对；电解时有一小部分电能转化为热能，a错。 (5)电池反应的总方程式为2CuO24H =2Cu22H2O，负极电极反应式为2Cu4e=2Cu2，将电池反应的总方程式与负极电极反应式相减得正极电极反应式：4HO24e=2H2O。,【要点五】原电池与电解池合并应用 关键在于分清那部分是原电池、那部分是电解池 一般：先确定原电池，再确定电解池 注意原电池与电解池的区别（电极名称、电极反应、溶液中离子移动方向等） 联系原电池与电解池的纽带:整个电路通过电子的电量相同,5.具体要求,【解析】答案：C K闭合时为原电池，为电解池，中发生充电反应，d电极为阳极发生氧化反应，其反应式为PbSO4 + 2H2O -2e- = PbO2 + 4H+ + SO42- 所以A正确。在上述总反应式中，得失电子总数为2e-，当电路中转移02mol电子时，可以计算出中消耗的硫酸的量为02mol，所以B对。K闭合一段时间，也就是充电一段时间后可以作为原电池，由于c表面生成Pb，放电时做电源的负极，d表面生成PbO2，做电源的正极，所以D也正确。K闭合时d是阳极，阴离子向阳极移动，所以C错。,例8（2012福建高考）将右图所示实验装置的K闭合，下列判断正确的是 A电极上发生还原反应 B电子沿ZnabCu路径流动 C片刻后甲池中c（）增大 D片刻后可观察到滤纸b点变红色,解析：K闭合时，Zn当负极，铜片当正极构成原电池，使得a为阴极，b为阳极，电解饱和硫酸钠溶液。A项：正确。B项：在电解池中电子不能流入电解质溶液中，错误；C项：甲池中硫酸根离子没有放电，所以浓度不变。错误；D项：b为阳极，OH-放电，使得b附近溶液显酸性，不能使试纸变红，错误。,例9.(2012安徽卷) 某兴趣小组设计如下微型实验装置。实验时，先断开K2，闭合K1，两极均有气泡产生；一段时间后，断开K1、闭合K2，发现电流表A指针偏转。下列有关描述正确的是( D ) A断开K2，闭合K1时，总反应的 离子方程式为： B断开K2，闭合K1时，石墨电极附近溶液变红 C断开K1，闭合K2时，铜电极上的电极反应式为： Cl22e=2Cl D断开K1，闭合K2时，石墨电极作正极,例10.(2012山东卷) 下列与金属腐蚀有关的说法正确的是( B ) A图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重 B图b中，开关由M改置于N时，CuZn合金的腐蚀速率减小 C图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大 D图d中，ZnMnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的,解析 图a中铁棒发生电化学腐蚀，靠近底部的部分与氧气接触少，腐蚀程度较轻，A项错；图b中开关由M置于N，CuZn合金作正极，腐蚀速率减小，B项正确；图c中接通开关时Zn作负极，腐蚀速率增大，氢气在Pt上放出，C错；图d中干电池自放电腐蚀主要是Zn发生析氢腐蚀引起的，D项错。,例11.（2011福建质检）全轨电池以惰性材料作电极，在电解质溶液中发生电池总反应为： VO2（蓝色）H2OV3（紫色） VO2（黄色）V2（绿色）2H 下列说法正确的是（ A ） A.当电池无法放电时，只要更换电解质溶液，不用外接电源进行充电就可正常工作 B.放电时，负极反应为VO2+2HeVO2H2O C.充电时，阳极附近溶液由绿色逐渐变为紫色 D.放电过程中，正极附近溶液的pH变小,放电是原电池反应，充电是电解池反应，根据各极实际反应可以判断,例12（2010山东卷29）（节选）对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。 （1）以下为铝材表面处理的一种方法： 以铝材为阳极，在H2SO4 溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应为_ _。 （2）镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是_ _。 （3）利用右图装置，可以模拟铁的电化学防护。 若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于_处。 若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为_。,解析:阳极是Al发生氧化反应