浙江省2018高考化学一轮复习10电解池原理及应用课件.pptx

-1-,-2-,基础梳理,感悟选考,对点训练,1.电解原理 (1)电解: 在直流电的作用下,在两电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫做电解。电解可以使许多在通常条件下不能发生的反应得以进行。 (2)电解池: 将电能转化为化学能的装置叫做电解池。电解池由直流电源、固体电极材料以及电解质溶液或熔融电解质组成。,-3-,基础梳理,感悟选考,对点训练,(3)阴、阳极的判断:,-4-,基础梳理,感悟选考,对点训练,(4)电解时电极产物的判断: 阳极产物的判断: 首先看电极,如果是活性电极(在金属活动性顺序中排在Ag以前的金属作电极材料),则电极材料失电子,电极被溶解,溶液中的阴离子不能失电子。如果是惰性电极(Pt、Au、石墨等),则要再看溶液中离子的失电子能力,此时根据阴离子放电顺序加以判断。 阴离子放电顺序:S2-I-Br-Cl-OH-。 阴极产物的判断: 直接根据阳离子放电顺序进行判断,阳离子放电顺序:Ag+Cu2+H+Fe2+Zn2+。 注意:电解装置必须有外接直流电源。,-5-,基础梳理,感悟选考,对点训练,(5)电解质溶液电解规律(采用惰性电极): 用惰性电极(如石墨和Pt电极)电解酸、碱、盐的水溶液时,主要有三种电解形式:电解水、电解电解质本身、电解电解质和水。其规律如下: 电解强碱、含氧酸、活泼金属的含氧酸盐等水溶液,实际上为电解水。如NaOH溶液、H2SO4溶液、Na2SO4溶液等。 电解无氧酸(除氢氟酸)、不活泼金属的无氧酸盐等水溶液,实际上为电解溶质本身。如盐酸、CuCl2溶液等。 电解活泼金属的无氧酸盐、不活泼金属的含氧酸盐等水溶液,实际上为电解溶质和水。如NaCl溶液、CuSO4溶液等。,-6-,基础梳理,感悟选考,对点训练,(6)电解过程中电极附近溶液pH的变化: 电极区域: a.若阴极H+放电产生H2,阴极区域pH变大。 b.若阳极OH-放电产生O2,阳极区域pH变小。 电解质溶液中: a.若电解过程中,既产生H2,又产生O2,则原溶液呈酸性的pH变小,原溶液呈碱性的pH变大,原溶液呈中性的pH不变(浓度变大)。 b.若电解过程中,无H2和O2产生,pH几乎不变。但有特殊情况,如电解CuCl2溶液,电解后,若不考虑Cl2的溶解,溶液的pH会变大(由于Cu2+水解)。 c.若电解过程中,只产生H2,pH变大。 d.若电解过程中,只产生O2,pH变小。,-7-,基础梳理,感悟选考,对点训练,2.电解原理的应用 (1)电解精炼铜: 粗铜 作阳极,精铜 作阴极,CuSO4(其他合理答案:均可) 溶液作电解质溶液。电解时,发生如下反应:阳极主要为Cu-2e- Cu2+,阴极为Cu2+2e- Cu。阳极泥中存在金、银等不活泼的贵重金属,阴极得到精铜。 (2)电镀铜: 精铜作阳极 ,需要镀铜的金属制品作阴极 ,硫酸铜(或其他可溶性铜盐)溶液作电解质溶液,从理论上讲电镀时电解质溶液的组成、浓度和质量不变化。电极反应:阳极为Cu-2e- Cu2+,阴极为Cu2+2e- Cu。,-8-,基础梳理,感悟选考,对点训练,(3)氯碱工业: .原料的应用: 粗盐的成分:粗盐中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、 等杂质,不符合电解要求,因此必须经过精制。 杂质的危害:Ca2+、Mg2+等金属离子在碱性环境中会生成沉淀,损坏离子交换膜;此外,杂质的存在会使得到的产品不纯。 除杂质的过程:,-9-,基础梳理,感悟选考,对点训练,a.除杂质时所加试剂的顺序要求是:Na2CO3必须在BaCl2之后,加入盐酸在过滤之后。 b.试剂加入顺序有多种选择:,-10-,基础梳理,感悟选考,对点训练,.反应原理:,在上述反应中,由于H+在阴极上得到电子而生成H2,破坏了附近的水的电离平衡,促进了水继续电离,结果阴极区溶液里OH-的浓度增大而呈碱性。 总反应:2NaCl+2H2O 2NaOH+Cl2+H2 。 (4)电解冶炼: 电解熔融电解质,可炼得活泼金属。如:K、Ca、Na、Mg、Al等金属可通过电解其熔融的氯化物或氧化物制得。电源的负极是最强的“还原剂”,可“强迫”活泼金属的阳离子得电子。,-11-,基础梳理,感悟选考,对点训练,3.原电池与电解池的区别与联系,基础梳理,感悟选考,对点训练,-13-,基础梳理,感悟选考,对点训练,难点释疑 如何进行原电池和电解池的计算? 提示:原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数测定的计算、根据电荷量求产物的量与根据产物的量求电荷量等的计算。不论哪类计算,均可概括为下列三种方法: (1)根据电子守恒法计算:用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电荷量等类型的计算,其依据是电路中转移的电子数相等。 (2)根据总反应式计算:先写出电极反应式,再写出总反应式,最后根据总反应式列比例式、计算。,-14-,基础梳理,感悟选考,对点训练,(3)根据关系式计算:借得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁,建立计算所需的关系式。 如:2H2O22Cl22Cu4Ag4H+4OH-4e-。,-15-,基础梳理,感悟选考,对点训练,1.(201610浙江选考)电解NaClO3水溶液可制备NaClO4。在电解过程中由于阴极上吸附氢气,会使电解电压升高,电解效率下降。为抑制氢气的产生,可选择合适的物质(不引入杂质),写出该电解过程的总化学方程式 。,答案,-16-,基础梳理,感悟选考,对点训练,2.(201510浙江选考)单质Mg可以通过电解熔融MgCl2得到。不能用电解MgCl2溶液的方法制备Mg的理由是 。,答案,-17-,基础梳理,感悟选考,对点训练,1.下图所示的电解池和中,a、b、c和d均为Pt电极。电解过程中,电极b和d上没有气体逸出,但质量均增大,且增重bd。符合上述实验结果的盐溶液是( ),答案,解析,-18-,基础梳理,感悟选考,对点训练,2.宁波镇海至骆驼的387路公交车上首次使用了油电混合动力公交车。作为该车关键部件的镍氢电池,具有比能量高、寿命长,可以进行大电流充放电的特点。下图是某油电混合动力汽车镍氢电池的充放电原理示意图,图中M表示储氢金属,其总反应式为NiOOH+MH Ni(OH)2+M。,-19-,基础梳理,感悟选考,对点训练,根据上述信息回答下列问题: (1)当发电机工作时,镍氢电池中 能转化为 能。 (2)图中甲极是镍氢电池的 极(填“正”或“负”),该极充电时的电极反应式为 。 (3)用此镍氢电池分别电解以下两种溶液,假如电路中转移了0.02 mol电子,且电解池的电极均为惰性电极。 电解M(NO3)x溶液时某一电极增加了a g M,则金属M的相对原子质量为 (用含a、x的表达式表示)。 电解含有0.01 mol CuSO4和0.01 mol NaCl的混合溶液100 mL,阳极产生的气体在标准状况下的体积是 ;将电解后的溶液加水稀释至1 L,此时溶液的pH= 。,答案,解析,-20-,基础梳理,感悟选考,对点训练,3.(2016浙江理综节选)研究证实,CO2可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇,则生成甲醇的反应发生在 极,该电极反应式是 。,答案,解析,-21-,一,二,一、忽视电解反应的反常情况 下列对电解实质的分析正确的是( ) A.用惰性电极电解MgSO4溶液,MgSO4没有参与反应 B.用Cu作电极电解饱和Na2SO4溶液,每放出1 mol氢气,则电解1 mol H2O C.用惰性电极电解饱和Na2SO4溶液,每放出1 mol氢气,则电解2 mol H2O D.用惰性电极电解NaCl溶液,在阴极区可获得NaOH溶液 错因剖析:本题极易忽视电池反应的反常情况,认为电极上电解质未发生放电反应,电解质就不发生反应,从而错选A。,-22-,一,二,正确解答:电解MgSO4溶液,阴极水电离出的H+放电,使c(OH-)增大,与向阴极迁移的Mg2+发生反应生成Mg(OH)2沉淀,A不正确。B中,电解反应方程式为Cu+2H2O Cu(OH)2+H2,错误。D中,阴极水电离出的H+放电,产生OH-,与阳极迁移入的Na+构成NaOH。 答案:D 纠错笔记电解质不参加电极反应,是否就不参加电池反应?如果电极产物在电解质溶液中发生迁移时能与电解质溶液中的某离子发生反应,则电解质也要参加电池反应。,-23-,一,二,二、忽视电解反应中H2O参与反应的情况 用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液,通电一段时间后,向所得的溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2后,恰好恢复电解前的浓度和pH,则电解过程中转移的电子为( ) A.0.1 mol B.0.2 mol C.0.3 mol D.0.4 mol 错因剖析:本题极易忽视溶液中的水参加反应,认为加入0.1 mol Cu(OH)2,说明电解过程中消耗了0.1 mol Cu2+,据Cu2+2e- Cu,故转移的电子为0.2 mol,于是错选B。 正确解答:这是一条不合常规思维的题目,实际上若加入Cu(OH)2,仅从H2SO4CuSO4角度看,浓度会降低,但最终结果却是浓度不变,说明电解过程中,还会发生如下反应:2H2O 2H2+O2。,-24-,一,二,由题意知,转移的电子应包括电解0.1 mol Cu2+和第二阶段单独电解0.1 mol H2O的转移电子之和。,-25-,一,二,0.1 mol 0.2 mol 所以转移的电子为0.4 mol。 答案:D,-26-,一,二,纠错笔记电解后要恢复原有电解质溶液的浓度和性质,常采用的方法是:让阴、阳极的产物发生化合反应,然后将反应的产物加入电解后的电解质溶液中,发生反应后所得的溶液,便与原有电解质溶液的浓度和性质相同。如果我们由加入的物质反推电解的实质,难度往往较大。一般应先将加入的物质分解成单质;然后将单质分放在阴极和阳极上,由此确定发生的电极反应;再根据电解质的组成和守恒原理,确定电极产物的物质的量关系;最后由各物质的量的关系,确定电子转移的数目。也可采用假设法,如在本题中即假设阴极只有Cu2+得电子,则阴极得到O2,电解后只需加入CuO便可恢复电解质溶液的原有性质。现在加入的是Cu(OH)2,相当于加入CuO和H2O,说明还发生了单独电解水的反应。因此方法熟练后可 按下面方法快速计算:,-27-,2,3,4,1,5,1.以石墨为电极,电解KI溶液(其中含有少量酚酞和淀粉)。下列说法错误的是( ) A.阴极附近溶液呈红色 B.阴极逸出气体 C.阳极附近溶液呈蓝色 D.溶液的pH变小,答案,解析,-28-,2,3,4,1,5,2.下列对电解的叙述,正确的是( ) A.持续电解氯化铜溶液,只能是Cu2+和Cl-放电 B.电解H2SO4溶液,H+和OH-放电 C.电解氯化铝溶液,可得到铝和氯气 D.电解氢氧化钠溶液,其结果是只有水电离出的H+、OH-参与电解反应,答案,解析,-29-,2,3,4,1,5,3.下图是一个乙醇燃料电池常温工作原理示意图,乙池中的两个电极一个是石墨电极,一个是铁电极。工作时M、N两个电极的质量都不减少,则下列说法正确的是( ),A.M电极的材料是石墨 B.若乙池中某一电极质量增加4.32 g时,理论上消耗氧气为448 mL C.在此过程中,甲池中OH-向通乙醇的一极移动 D.在此过程中,乙池溶液中电子从M电极向N电极移动,答案,解析,-30-,2,3,4,1,5,4.为增强铝的耐腐蚀性,现以铅蓄电池为外电源,以Al作阳极、Pb作阴极,电解稀硫酸,使铝表面的氧化膜增厚。反应原理如下:,电解过程中,以下判断正确的是( ),答案,解析,-31-,2,3,4,1,5,5.金属冶炼与处理常涉及氧化还原反应。 (1)利用如图装置电解制备LiOH,两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为 溶液(填化学式)