电解原理及应用讲义.doc

高三化学化学反应与能量变化第三讲 电解原理及应用课标要求学习目标1.理解电解池的工作原理。2.会写电解电极反应式和电解总反应式。1. 理解电解池的工作原理。熟练书写电极反应式和电解总反应式并能进行相关计算。2. 能判断酸、碱、盐的水溶液在电解时，pH的变化趋势。【知识结构】一、原电池、电解池比较原电池电解池装置判断_外接直流电源_外接电源能量转化_能_能_能_能电极负极：电子_的一极正极：电子_的一极阴极：与电源_相连阳极：与电源_相连电极反应负极：发生_反应正极：发生_反应阴极：溶液中_离子发生_反应。阳极：发生_反应，电子流向负极正极电源负极阴极，阳极电源正极离子流向能否自发反应_自发反应_自发二、电解原理 1、电解时两极放电顺序 （1）金属阳极；_（2）惰性阳极；_ （3）阴极；_2、电解规律（惰性阳极） （1）电解水；_（2）电解溶质；_（3）电解溶质和水；_3、有关计算 （1）电极产物的计算 （2）溶液的pH计算三、电解原理的应用1、电镀： 2、电解精炼 3、氯碱工业： 4、电冶活泼金属：（钾、钠、镁等金属）【例题】1、右图中x、y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板处有无色无臭气体放出,符合这一情况的是（ ）【例题】2某溶液中含有NaCl和H2SO4两种溶质，物质的量之比为3 ：1。用石墨做电极电解该混合溶液，根据电极产物，可明显分为三个阶段。下列叙述中不正确的是： A阴极自始至终只析出H2 B阳极先析出Cl2，后析出O2 C电解最后阶段为电解水 D溶液pH不断增大，最后为7【例题】3用两支惰性电极插入500mLAgNO3溶液中，通电电解。当电解液的pH从6.0变为3.0时（设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略），电极上析出银的质量大约是A27mg B54mg C108mg D216mg【例题】4 （08江苏）镍镉（Ni-Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd + 2NiOOH + 2H2O Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2 有关该电池的说法正确的是A充电时阳极反应：Ni(OH)2 e + OH- = NiOOH + H2OB充电过程是化学能转化为电能的过程 C放电时负极附近溶液的碱性不变D放电时电解质溶液中的OH-向正极移动【例题】5由于Fe(OH)2极易被氧化；所以实验室很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。若用图所示实验装置则可制得纯净的Fe(OH)2沉淀。两极材料分别为石墨和铁。（1）a电极材料为_，其电极反应式为_。（2）电解液d可以是_，则白色沉淀在电极上生成；也可以是_，则白色沉淀在两极之间的溶液中生成。（填字母代号）A纯水BNaCl溶液CNaOH溶液 DCuCl2溶液（3）液体c为苯，其作用是_；在加入苯之前，对d溶液进行加热处理的目的是_。（4）为了在短时间内看到白色沉淀，可以采取的措施是_。A改用稀硫酸做电解液B适当增大电源电压C适当缩小两电极间距离D适当降低电解液温度（5）若d改为Na2SO4溶液，当电解一段时间，看到白色沉淀后，再反接电源，继续电解，除了电极上看到气泡外，另一明显现象为：_。【例题】6、现代工业上主要采用离子交换膜法电解饱和食盐水制取H2、Cl2、NaOH。（1）在电解过程中，与电源正极相连的电极上所发生的电极反应式为 。（2）电解之前食盐水需要精制，目的是除去粗盐中Ca2+、Mg2+、SO42+等杂质离子，使用的试剂有：ANa2CO3溶液BBa(OH)2溶液C稀盐酸，其合理的加入顺序为 。（3）如果在容积为10 L的离子交换膜电解槽中，通电1 min 在阳极可产生11.2 L （标准状况）Cl2，这时溶液的PH是（设体积保持不变） 。（4）Cl2和 ClO2常用于自来水的消毒杀菌，若它们在杀菌过程中的还原产物均是Cl，消毒等量的自来水，所需Cl2和ClO2的物质的量之比为 。（5）脱盐工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异，通过_、冷却、_（填写操作名称）除去NaCl（6）在隔膜法电解食盐水时，电解槽分隔为阳极区和阴极区，防止Cl2与NaOH反应； 采用无隔膜电解冷的食盐水，Cl2与NaOH充分接触，产物仅是NaClO和H2，相应的化学方程为_。【课后反馈】1、用惰性电极实现电解,下列说法正确的是A电解硫酸钠溶液,在阴极上和阳极上析出的产物的物质的量之比为1:2B电解氯化铜溶液,在阴极上和阳极上析出的产物的物质的量之比为1:1C电解稀硫酸溶液,实质上是电解水,故溶液的pH不变D电解稀氢氧化钠溶液,要消耗OH,故溶液的pH减小2、实验室制取高锰酸钾必须用锰酸钾（K2MnO4）配成电解质溶液，以铁、石墨分别作电极进行电解。有关此制备实验的下列叙述中，正确的是： A铁作阳极，阴极的反应式为2H+2e=H2 B石墨为阴极，阳极上有气体产生C铁作阴极，阳极的反应式为2MnO422e=2MnO4 D石墨为阳极，阴极上有气体放出3、摩托罗拉公司研发了一种由甲醇、氧气以及强碱作电解质溶液的新型手机电池，容量达氢镍电池或锂电池的十倍，可连续使用一个月才充电一次。其电池反应为： 2CH3OH+3O2+4OH- 2CO+6H2O， 则下列说法不正确的是 A.充电时，电能转化为化学能 B.充电时，电解质溶液的pH逐渐增大C.放电时，CH3OH参与反应的电极为负极，发生还原反应D.放电时，负极的电极反应为：CH3OH+8OH-6e-CO32-+6H2O4、将两个铂电极插入500mL CuSO4溶液中进行电解，通电一定时间后，某一电极增0.064g（设电解时无氢气析出，且不考虑水解和溶液体积变化）。此时溶液中氢离子浓度约为： A4103molL1 B2103molL1 C1103molL1 D1107molL15、实验室用铅蓄电池进行电解饱和食盐水制取氯气，已知铅蓄电池放电时发生如下反应：负极为Pb+SO42=PbSO4+2e，正极为PbO2+4H+SO42-+2e=PbO4+2H2O，今若制得Cl20.050mol这时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是： A0.025mol B0.050mol C0.10mol D0.20mol6、在1L K2SO4和CuSO4的混合溶液中，c(SO42)=2.0molL1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4L（标准状况）气体，则原溶液中K+的物质的量浓度为： A2.0molL1 B1.5molL1 C1.0molL1 D0.5molL17、CuI是一种不溶于水的白色固体，它可由反应：2Cu2+ +4I=2CuI+I2而得到。现以石墨为阴极，以Cu为阳极电解KI溶液，通电前的电解液中加入少量酚酞和淀粉溶液。电解开始不久阴极区溶液呈红色，而阳极区溶液呈现蓝色，对这个现象的正确解释是阴极电极反应2H+2e=H2使c(OH)c(H+)；阳极2Cu+4I4e=2CuI+2I2； I2遇淀粉变蓝；阳极Cu2e=Cu2+，Cu2+显蓝色；阳极2I2e=I2，I2遇淀粉变蓝 ABCD8、电瓶车所用电池一般为铅蓄电池,这是一种典型的可充电电池,电池总反应式为:Pb+PbO2+4H+2SO42- 2PbSO4+2H2O 则下列说法正确的是 A.放电时：该电池的负极材料是铅板,负极板上发生了还原反应B.放电时：正极反应是Pb-2e-+SO42-PbSO4C.充电时：电池的负极应与电源的正极相连, 电池中硫酸浓度不断变小D.充电时：阳极反应是PbSO4-2e-+2H2OPbO2+SO42-+4H+9、在25时，将两个铜电极插入含有一定物质的量的硫酸钠的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g Na2SO410H2O晶体析出。若温度不变，剩余溶液时溶质的质量分数是：10、某同学按下图所示的装置进行电解实验。下列说法正确的是 电解A.电解过程中，铜电极上有H2产生B.电解初期，主反应方程式为：Cu+H2SO4CuSO4+H2C.电解一定时间后，石墨电极上有铜析出D.整个电解过程中，H+的浓度不断增大11、采用惰性电极从NO3、SO42、H+、Cu2+、Ba2+、Ag+、Cl中，选出适当的离子组成电解质，对其溶液进行电解； 两极分别放出H2和O2时，电解质的化学式可能是_；若阴极析出金属，阳极放出O2，电解质的化学式可能是_；若两极分别放出气体，且体积比为1:1，电解质的化学式可能是_。12、新型高能钠硫电池以熔融的钠、硫为电极，以导电的陶瓷为固体电解质。该电池放电时为原电池，充电时为电解池，反应原理为：2Na+xS Na2Sx。（1）放电时Na发生 反应，S作 极。（2）充电时Na所在电极与直流电源的 极相连。（3）放电时负极反应为 ；充电时阳极反应为 。（4）用此电池作电源电解饱和NaCl溶液，当阳极产生33.6 L（标准状况）气体时，消耗金属Na的质量为 。13、X、Y、Z、W为按原子序数由小到大排列的四种短周期元素。已知：X可分别与Y、W形成X2Y、X2Y2、XW等共价化合物；Z可分别与Y、W形成Z2Y、Z2Y2、ZW等离子化合物。请回答：(1)Z2Y的化学式是 。(2)Z2Y2与X2Y反应的化学方程式 。(3)如图所示装置，两玻璃管中盛满滴有酚酞溶液的ZW饱和溶液，C（）、C（）为多孔石墨电极。接通S1后，C（）附近溶液变红，两玻璃管中有气体生成。一段时间后（两玻璃管中液面未脱离电极），断开S1，接通S2，电流表的指针发生偏转。此时：C（）的电极名称是 ，C（）的电极反应式是 ，铜屑放入稀H2SO4中不发生反应，若在稀H2SO4中放入X2Y2，铜屑逐渐溶解，该反应的离子方程式是 14、蓄电池是一种可以反复充电、放电的装置。某种蓄电池在充电和放电时发生的反应是：NiO2+Fe+2H2O Fe(OH)2+Ni(OH)2(1)若此蓄电池放电时，该电池某一电极发生还原反应的物质是 （填序号）