高三化学总复习 必考83电能转化为化学能——电解课件.ppt

第三讲电能转化为化学能 电解 一 电解原理1 电解原理 1 电解 使通过电解质溶液 或熔融的电解质 而在引起的过程 2 电极名称与电极反应 与电源正极相连的为 发生反应 与电源负极相连的为 发生反应 阴 阳两极 氧化还原反应 阳极 氧化 阴极 还原 电流 2 电解cucl2溶液 1 阳极反应 2 阴极反应 3 总方程式 2cl 2e cl2 cu2 2e cu 3 电解池的形成条件是 与直流电源相连的两个电极 电解质溶液 或熔融的电解质 形成闭合回路 直流电源 二 电解原理的应用1 电解饱和食盐水 1 电极反应 阳极 阴极 2 总反应方程式 3 应用 氯碱工业制 和 2cl 2e cl2 2h 2e h2 烧碱 氯气 氢气 2 电镀铜或电解精炼铜 1 两极材料 待镀金属或精铜作阴极 镀层金属或粗铜作阳极 2 电极反应 阳极 阴极 3 电解冶炼na 1 电极反应 阳极 阴极 2 总反应方程式 3 应用 冶炼等活泼金属 cu 2e cu2 cu2 2e cu 2cl 2e cl2 2na 2e 2na 钠 钙 镁 铝 考点一电解原理的考查 例1 2008 全国 如下图为直流电源电解稀na2so4水溶液的装置 通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液 下列实验现象中正确的是 a 逸出气体的体积 a电极的小于b电极的b 一电极逸出无味气体 另一电极逸出刺激性气味气体c a电极附近呈红色 b电极附近呈蓝色d a电极附近呈蓝色 b电极附近呈红色 解析 a与电源负极相连 是阴极 发生还原反应 na2so4溶液中的h 放电 4h 4e 2h2 b为阳极 发生氧化反应 4oh 4e o2 2h2o 所以a b不正确 a极周围由于h 放电呈碱性 石蕊显蓝色 b极周围由于oh 放电呈酸性 石蕊显红色 答案 d 一 电解池的电极及电极产物的判断1 电解池电极的判断 2 电解时电极产物的判断 1 阳极产物的判断首先看电极 如果是活性电极 金属活动性顺序表ag以前 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 如是惰性电极 pt au 石墨 则要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 含氧酸根 f 2 阴极产物的判断直接根据阳离子放电顺序进行判断 阳离子放电顺序与金属活动性顺序相反 其中ag fe3 cu2 h fe2 zn2 al3 mg2 na 1 阳极放电顺序一定要先看电极 2 阴极发生得电子的还原反应 与电极材料无关 是溶液中的阳离子得电子 其顺序基本上与金属活动性顺序一致 即越活泼的金属 其阳离子越不易得电子 若溶液中h 浓度比较小时 则h 放电顺序处于zn2 和al3 之间 二 用惰性电极电解电解质溶液的规律 规律方法 若阴极为h 放电 则阳极区c oh 增大 若阳极为oh 放电 则阴极区c h 增大 若阴极 阳极同时有h oh 放电 相当于电解水 电解质溶液浓度增大 当电解过程中电解的是水和电解质时 电极反应式中出现的是h 或oh 放电 但在书写总反应式时要将反应物中的h 或oh 均换成水 在生成物中出现的是碱或酸 同时使阴极 阳极反应式得失电子数目相同 将两个电极反应式相加 即得到总反应的化学方程式 用惰性电极电解时 若要使电解后的溶液恢复到原状态 应遵循 缺什么加什么 缺多少加多少 的原则 一般加入阴极产物与阳极产物的化合物 1 如图所示 在一u形管中装入含有紫色石蕊的na2so4试液 通直流电 一段时间后u形管内会形成一个倒立的三色 彩虹 从左到右颜色的次序是 a 蓝 紫 红b 红 蓝 紫c 红 紫 蓝d 紫 红 蓝 解析 本题实质为用惰性电极电解硫酸钠溶液 电极反应式为 阳极 4oh 4e 2h2o o2 阳极区溶液呈酸性 溶液呈红色 阴极 4h 4e 2h2 阴极区溶液呈碱性 溶液呈蓝色 最下面仍为石蕊的颜色 紫色 答案 c 2 用惰性电极电解cuso4溶液 下列说法正确的是 a 阳极发生的电极反应为 cu2 2e cub 阴极发生的电极反应为 4oh 4e 2h2o o2 c 若有6 4g金属铜析出 则放出的氧气为0 05mold 电解过程中 阳极附近溶液的ph增大 解析 用惰性电极电解cuso4溶液时 阳极发生的反应是4oh 4e 2h2o o2 随着反应的进行 oh 的浓度逐渐降低 所以阳极附近溶液的ph应该减小 故选项a d错误 阴极反应为cu2 2e cu 故选项b错误 1mol铜离子变成铜单质 需要得到2mol电子 而反应生成1mol氧气 则oh 需要失去4mol电子 故选项c正确 答案 c 3 下图是电解饱和nacl溶液的实验装置 其中c d为石墨电极 则下列有关判断中正确的是 a a为正极 b为负极b c为阴极 d为阳极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 解析 从电流方向可以判断电源中a为正极 b为负极 因此电解池中c为阳极 d为阴极 电解过程中 阴极上h 放电 电极质量不变 阳极上cl 放电 氯离子浓度减小 答案 a 考点二电解原理的应用 例2 2009 安徽 12 cu2o是一种半导体材料 基于绿色化学理念设计制取cu2o的电解池示意图如下 电解总反应 下列说法正确的是 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 由总反应知cu作电解池的阳极发生了氧化反应 石墨作阴极 产生h2 铜作阳极应与电源正极相连 而阳极反应为 2cu 2oh 2e cu2o h2o 当有0 1mol电子转移时有0 05molcu2o生成 所以a正确 b c d均错误 答案 a 氯碱工业装置 离子交换膜电解槽单元槽 由阳极 钛网 阴极 碳钢网 离子交换膜 电解槽框 导电铜棒等组成单元槽串联或并联组成电解槽 1 某学生想制作一种家用环保消毒液发生器 用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液 通电时 为使cl2被完全吸收 制得有较强杀菌能力的消毒液 设计了如右图所示的装置 则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是 a a为正极 b为负极 naclo和naclb a为负极 b为正极 naclo和naclc a为阳极 b为阴极 hclo和nacld a为阴极 b为阳极 hclo和nacl 解析 电解饱和氯化钠溶液的化学方程式 为使cl2被完全吸收 制得有较强杀菌能力的消毒液 与电源b极相连的电极应为阳极 产生cl2与溶液充分反应 反应式为 cl2 2naoh nacl naclo h2o 答案 b 2 三氧化二镍 ni2o3 可用于制造高能电池 其电解法制备过程如下 用naoh调nicl2溶液ph至7 5 加入适量硫酸钠后进行电解 电解过程中产生的cl2在弱碱性条件下生成clo 把二价镍氧化为三价镍 以下说法正确的是 a 可用铁作为阳极材料b 电解过程中阳极附近溶液的ph升高c 阳极反应方程式为 2cl 2e cl2d 1mol二价镍全部转化为三价镍时 外电路中通过了1mol电子 解析 本题考查电解的知识 由题意知阳极 2cl 2e cl2 阴极 2h 2e h2 阴极溶液呈碱性 ph升高 故a b错误 由ni2 ni3 失去1mole 故外电路中转移1mole 即cl 失去1mole h 得到1mole 答案 cd 3 2008 山东省实验中学 氯碱工业的基本原理就是电解饱和食盐水 下列关于实验室电解饱和食盐水的说法中正确的是 a 可以选用石墨棒作为阴 阳极材料 但阳极材料也可以用铁棒b 用湿润的淀粉ki试纸靠近阴极区域 试纸变蓝c 电解过程中 在阳极区域溶液中滴加品红 品红褪色d 实验结束后 将溶液搅拌 然后用ph试纸检验 溶液呈中性 解析 电解时阳极不能选用活泼的金属材料 故a错 电解时阴极产物为还原产物 故b错 电解时阳极产物为氧化产物 电解饱和食盐水的阳极产物为氯气 故c正确 电解饱和食盐水除生有氢气和氯气外 在阴极还有naoh产生 所以电解实验结束后 搅拌溶液 溶液中有naoh 显碱性 故d错 答案 c 据新华网报道 国外研究人员经试验表明 电解水能够破坏流行性感冒病毒 他们同时希望电解水也能够对h1n1病毒有同样的效果 电解水的方法是先将普通的自来水净化 然后通过直流电 在电场的作用下将水分子团打散 变小重新排列 最后通过膜分离的技术得到电解水 阅读上述新闻信息 解答下列问题 1 从上面新闻信息可知 在电场作用下 利用膜分离的技术得到 电解水 的过程主要是 a 电解b 电池c 氧化还原反应d 物理变化 2 自来水通过上述电解水设备后 从与电源正 负极相连的电极流出的水的成分不同 用ph试纸检验 使试纸变红的水是 填电极 流出的水 这种使ph试纸变红的电解水具有氧化性 称为 电解氧化水 电解氧化水在消毒 杀菌 保鲜等方面具有一定的功效 其原理可能是 填下列选项代表的序号 水中含有臭氧 水呈酸性 水中含有氯气 水中含有次氯酸请你猜测这种电解氧化水用于消毒 杀菌的一个优点 与传统消毒剂相比 3 从与电源正极相连的电极流出的水具有还原性 人们称之为 电解还原水 这种电解还原水不能久置 在常温下与空气接触容易失效 但失效的主要原因不是发生氧化还原反应 请解释电解还原水在空气中久置失效的原因 写出离子反应式 电解还原水有消除体内自由基的功效 其原理是 填下列选项代表的序号 提示 自由基是缺电子基团 氧化还原反应 自由基给出电子 氧化还原反应 自由基得到氢氧根离子的多余电子 非氧化还原反应 酸碱中和反应 解析 2 使ph试纸变红的水显酸性 即富含氢离子 而阳离子向负极移动 酸性溶液能够破坏细菌 病毒的结构 所以这种电解氧化水能够杀菌 消毒 电解氧化水作为消毒剂的有效成分是氢离子 所以消毒后不会产生二次污染 这是最大的优点 3 电解还原水富含氢氧根离子而显碱性 在空气中久置 吸收酸性气体而失效 自由基缺少电子 所以自由基很容易接纳电子 而氢氧根离子又有多余电子 所以氢氧根离子与自由基的反应存在电子的转移 属于氧化还原反应 答案 1 d 2 与电源负极相连的电极 不产生二次污染 或无不良残留物 使用方便等 1 如下图所示 下列关于实验现象的描述正确的是 解析 这是一个电解装置 其中a d选项中是惰性电极 且电解液都含有氯离子 所以b电极应该放出淡黄绿色的气体 氯气 b选项中的a电极质量不变 c选项中所组成的电解池相当于电镀池 其中b电极的铜溶解 质量减少 而a电极上析出铜 质量增加 答案 c 2 2010 淄博质检 将含有0 400molcu no3 2和0 400molkcl的水溶液1l 用惰性电极电解一段时间后 在一个电极上析出0 300molcu 此时在另一电极上放出的气体在标准状况下的体积为 a 3 36lb 6 72lc 小于5 60ld 大于5 60l 解析 根据电子守恒规律 当在阴极析出0 3molcu时 电子转移为0 6mol 此时在阴极上0 4molcl 已全部反应 除生成0 2molcl2外 还有0 2moloh 失电子生成o2 4oh 4e 2h2o o2 0 2moloh 失e 生成0 05molo2 放出气体最多为 0 25mol 22 4l mol 5 6l 考虑cl2的溶解应小于5 60l 答案 c 3 以惰性电极电解cuso4溶液 若阳极上产生的气体的物质的量为0 0100mol 则阴极上析出cu的质量为 a 0 64gb 1 28gc 2 56gd 5 12g 答案 b 4 2010 江苏常州 用石墨作为电极电解下列溶液 电解完成之后 向剩余的溶液中加入适量蒸馏水 能使溶液和电解前相同的是 a naclb h2so4c hcl 盐酸 d agno3 解析 电解硫酸溶液相当于电解水 答案 b 5 下列描述中 不符合生产实际的是 a 电解熔融的氧化铝制取金属铝 用铁作为阳极b 电解法精炼粗铜 用纯铜作为阴极c 电解饱和食盐水制烧碱 用涂镍碳钢网作为阴极d 在镀件上电镀锌 用锌作为阳极 解析 铁作为阳极会失电子 导致熔融的氧化铝中阳离子除铝离子外 还多了亚铁离子 所以选项a不符合实际 电解精炼铜时 粗铜为阳极 铜失电子进入溶液 然后在阴极析出铜 故选项b正确 电解饱和食盐水的目的是制备氢气 氯气和氢氧化钠 所以不需要电极发生反应 故用涂镍碳钢网作为阴极 电镀锌是让溶液中的锌在镀件上析出 为了保证电镀液中锌离子的相对稳定 所以用锌作为阳极 答案 a 6 电解84 7ml质量分数为16 的氢氧化钠溶液 密度为1 18g cm 3 过一段时间后 电解所得溶液中溶质的质量分数为19 5 用石墨为电极 这是因为 a 溶质增加了3 5gb 有1 5mol水被电解c 在阳极生成2gh2d 在阳极生成16go2 解析 电解naoh溶液实际上是电解水 通过计算可知电解了1mol水 因而在阳极生成16g氧气 答案 d 7 在50ml 0 2mol l 1cuso4溶液中插入两个电极 通电电解 不考虑水分蒸发 则 1 若两极均为铜片 电解过程中cuso4溶液的浓度 填 增大 减小 或 不变 2 若阳极为纯锌 阴极为铜片 阳极反应式是 3 若阳极为纯锌 阴极为铜片 如不考虑h 在阴极上放电 当电路中有0 04mol电子通过时 阴极增重 g 阴极上的电极反应式是 解析 1 两极均为铜片 电解液为cuso4溶液 这是一个电镀装置