高考化学专题复习 专题七 第三单元电解池的工作原理及应用课件 新人教版.ppt

1 掌握电解池的构造 工作原理 2 掌握电极反应方程式 电解总方程式的书写 3 理解电解的规律 掌握电解原理的应用 第三单元电解池的工作原理及应用 电流 氧化还原反应 正极 氧化 负极 还原反应 负极 阴极 阳极 正极 阴极 阳极 s2 i cl oh cu2 pb2 fe2 想一想 1 电解时电子通过电解质溶液吗 答 电解质溶液通电电解时 在外电路中有电子通过 而溶液中是依靠离子定向移动 形成了电流 2 电解质溶液导电时 一定会有化学反应发生吗 答 一定有化学反应发生 因为在电解池的两极发生了氧化还原反应 有电子转移 生成了新物质 所以一定有化学反应发生 1 氯碱工业概念 用电解饱和nacl溶液的方法来制取 和 并以它们为原料生产一系列化工产品的工业 称为 naoh h2 cl2 氯碱工业 2 铜的电解精炼 1 电极材料 粗铜板与直流电源正极相连作 纯铜片与直流电源负极相连作 2 电解质溶液 用作电解液 3 反应原理 阳极粗铜 以及比铜活泼的锌 铁 镍等 被 阴极cu2 被 其他zn2 fe2 留在溶液中 而比铜活泼性弱的银 金等金属沉积在阳极下面 形成 阳极 阴极 硫酸酸化的硫酸铜溶液 氧化 还原 阳极泥 4 过程表示通电前 电解质和水电离 是自由移动的 cuso4 cu2 soh2o h oh 通电后 阴离子 so oh 移向 由于放电能力 活泼金属阳极 oh so 故发生电极反应 主要的 阳离子 cu2 zn2 fe2 ni2 h 移向阴极 由于氧化性cu2 h ni2 fe2 zn2 发生电极反应 最后在阴极得到纯铜 离子 阳极 cu cu2 2e cu2 2e cu 3 电镀电镀是电解原理的重要应用 所用装置与电解装置相同 只是要求镀件做阴极 镀层金属做 电解质溶液含 阳极 镀层金属阳离子 想一想 在电解时 电解质溶液中的离子浓度一定有变化吗 答 不一定 在电镀时溶液中离子浓度基本不变 例1 2009 安徽理综 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图所示 电解总反应为 2cu h2ocu2o h2 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 从反应中得知cu在通电时失电子 在阳极放电 发生氧化反应 另一电极 石墨 作阴极 发生还原反应 2h2o 2e h2 2oh 相应的cu e cu2o 转移0 1mol电子生成0 05molcu2o 故b c d项错 答案 a 1 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 用还原性较强的金属为材料制作的电极 则电极材料失去电子 电极被电解 溶液中的阴离子不能失去电子 如果是惰性电极 用石墨 金 铂等还原性较弱的材料制作的电极 则溶液中的阴离子失去电子 根据阴离子放电顺序进行判断 常见阴离子的放电顺序为 s2 i br cl oh no so 2 阴极产物的判断 直接根据阳离子的放电顺序进行判断 常见阳离子的放电顺序为 ag hg2 cu2 h pb2 sn2 fe2 zn2 al3 mg2 na ca2 k 2 书写电极反应式和总反应式的规律 1 首先要判断是否为电解池 有外接直流电源则为电解池 否则不是电解池 2 对于电解池 首先要考虑阳极材料 若为惰性电极 溶液中的阴离子被氧化 若为活性电极 则被氧化的是电极本身 3 若溶液中的阴 阳离子有很多种 则根据离子放电顺序判断什么离子先放电 什么离子后放电 并写出电极反应式 4 根据电极反应式写出总反应式 1 用惰性电极电解cucl2和nacl的混合溶液 阴极和阳极上最先分别析出的物质是 a h2和cl2b cu和cl2c h2和o2d cu和o2解析 阴极放电顺序为cu2 h na 故cu2 放电 cu2 2e cu 阳极放电顺序为cl oh 故cl 放电 2cl 2e cl2 答案 b 2 2008 全国理综 10 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 用惰性电极电解na2so4水溶液时 阴 阳两极发生的电极反应分别为 阴极 a 4h 4e 2h2 阳极 b 4oh 4e 2h2o o2 由于h 和oh 都来自h2o的电离 因此在阴极有oh 生成 在阳极有h 生成 故遇到石蕊溶液 a极附近溶液显碱性呈蓝色 而b极附近溶液显酸性 呈红色 答案 d 3 2008 上海 12 取一张用饱和nacl溶液浸湿的ph试纸 两根铅笔芯作电极 接通直流电源 一段时间后 发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆 内圆为白色 外圈呈浅红色 则下列说法错误的是 a b电极是阴极b a电极与电源的正极相连接c 电解过程中 水是氧化剂d b电极附近溶液的ph变小 解析 用惰性电极电解nacl溶液 其电极反应分别为 阴极 2h 2e h2 阳极 2cl 2e cl2 由于a极出现了双色同心圆 内圆为白色 外圈呈浅红色 则a极为电解池的阳极 因为产生的cl2与水反应生成hcl和hclo hcl使ph试纸显红色 hclo具有漂白性使ph试纸退色 b极为阴极 h 得电子产生h2 h 来源于h2o的电离 因此在b极又同时生成了oh 因此b极附近溶液ph增大 答案 d 例2 按右图中甲装置进行实验 若图乙中横坐标x表示流入电极的电子的物质的量 下列叙述不正确的是 a e表示反应生成cu的物质的量b e表示反应消耗h2o的物质的量c f表示反应生成h2so4的物质的量d f表示反应生成o2的物质的量 解析 当c作阳极电解cuso4溶液时 总反应方程式为2cuso4 2h2o2cu o2 2h2so4转移4mol电子时消耗2molh2o 生成2molcu 1molo2 2molh2so4 答案 c 1 电解规律 惰性电极 2 特别指出的是用惰性电极电解时 若使电解后的溶液恢复原状态 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 例如电解cuso4溶液 发生反应2cuso4 2h2o2cu o2 2h2so4 若使溶液恢复原状态 可向溶液中加入cuo 若加入cu oh 2或cu2 oh 2co3 可使溶液中水量增多 cuso4溶液被稀释 4 用惰性电极电解下列溶液 一段时间后 再加入一定质量的另一种物质 中括号内 溶液能与原来溶液完全一样的是 a cucl2 cuso4 b naoh naoh c nacl hcl d cuso4 cu oh 2 解析 电解nacl减少的是cl2和h2 恰好是hcl a项应加cucl2 b项应加水 d项应加cuo 答案 c 5 cui是一种白色难溶于水的固体 以石墨作阴极 铜作阳极组成电解池 含有酚酞和淀粉ki的溶液作电解液 电解开始一段时间后 阴极区溶液变红 阳极区仍为无色 电解相当长时间后 阳极区才呈深蓝色 则电解开始阶段的电极反应为 a 阳极 cu 2e cu2 阴极 cu2 2e cub 阳极 2cu 2i 2e 2cui 阴极 2h 2e h2 c 阳极 2i 2e i2 阴极 2h 2e h2 d 阳极 4oh 4e 2h2o o2 阴极 2h 2e h2 解析 抓住 cui是 这一信息结合题干所给内容 分析开始阶段阳极 cu放电生成的不是cu2 而是cu 且与i 生成了cui 答案 b 6 某同学按右图所示的装置进行电解实验 下列说法正确的是 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 h2so4电解 cuso4 h2 c 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 解析 从装置图可以看出铜接电源正极作阳极 石墨作阴极 应在阴极区产生h2 且h 浓度应逐渐减小 故a d错 电解初期主要是电解h2so4 而随电解进行 溶液中cuso4浓度逐渐增大 cu2 参与电极反应而在石墨电极上析出cu 故b c正确 答案 bc 例3 将含有0 4molcu no3 2和0 4molkcl的水溶液1l 用惰性电极电解一段时间后 在一电极上析出19 2gcu 此时 在另一电极上放出气体的体积在标准状况下为 不考虑产生的气体在水中的溶解 a 3 36lb 5 6lc 6 72ld 13 44l 解析 根据电解原理 阴 阳两极发生的电极反应为 阴极 cu2 2e cu 阳极 2cl 2e cl2 由题意知 在阴极上析出cu 0 3mol 则转移电子0 6mol 根据得失电子守恒分析 阳极上除cl 放电外 oh 也会放电产生o2 即4oh 4e 2h2o o2 经计算可知得到cl20 2mol 得到o20 05mol 故阳极放出气体的体积为 0 2mol 0 05mol 22 4l mol 5 6l 答案 b 1 有关电解的计算通常是求电解后产物的质量 气体的体积 某元素的化合价以及溶液的ph 物质的量浓度等 2 解答此类题的方法有两种 一是根据电解方程式或电极反应式 应用阴 阳两极得失电子守恒进行有关的计算 二是用惰性电极进行电解的过程 若电解质的阴阳离子不同时在两极上放电 则阳离子放电的同时必有h 生成 n h n 阳离子 电荷数 阴离子放电的同时必有oh 生成 n oh n 阴离子 电荷数 也可利用物质的量的相当量关系 由电子得失守恒得 如h2 cl2 o2 cu 2ag 2h 2oh 3 计算方法 1 根据电子守恒法计算 串联电路各电极上得失电子数目相等 2 根据电解方程式计算 3 根据关系式计算 由得失电子守恒关系建立各量间的关系 如串联电池各电极产物的关系 7 在水中加入等物质的量的ag pb2 na so no cl 该溶液放在用惰性材料作电极的电解槽中 通电片刻后氧化产物与还原产物质量比为 a 35 5 108b 16 207c 8 1d 108 35 5 解析 因pb2 so pbso4 ag cl agcl 所得溶液为nano3的水溶液 通电后实质是电解水 2h2o2h2 o2 氧化产物为o2 还原产物为h2 其质量之比为32 2 2 8 1 答案 c 8 将质量分数为0 052 5 2 的naoh溶液1l 密度为1 06g cm 3 用铂电极电解 当溶液中naoh的质量分数改变了0 010 1 0 时停止电解 则此时溶液中应符合的关系是 解析 这是一道电解的简单计算题 电解naoh溶液 本质上是电解水 阳极产物是o2 阴极产物是h2 溶液浓度不断增大 根据数据分析b选项符合题意 答案 b 9 用铂电极电解cuso4和kno3的混合溶液500ml 经过一段时间后 两极均得到标准状况下11 2l的气体 则原混合溶液中cuso4的物质的量浓度为 a 0 5mol lb 0 8mol lc 1 0mol ld 1 5mol l解析 阳极电极反应4oh 4e 2h2o o2 n o2 0 5mol 阴极电极反应 首先发生的是cu2 2e cu 其次发生的是2h 2e h2 阴极还原得到的n h2 0 5mol 根据2h2o2h2 o2 0 5mol0 25mol2cuso4 2h2o2cu 2h2so4 o2 0 5mol0 25mol可以看出原混合溶液中n cuso4 0 5mol 所以其物质的量浓度 1 0mol l 答案 c 电解原理及其应用是能量转化的重要形式 围绕电解原理及其应用的考查越来越显的突出 复习时应引起注意 例题 如下图所示 下列关于实验现象的描述正确的是 审题视点 1 注意电解装置中的电极材料 2 电解过程中现象的描述 思路点拨 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 正确答案 c 错因分析1 不能正确识别装置 2 不会合理利用电解原理分析电解过程中的实验现象描述 电解原理在实际生产 生活中的应用是考查的重点 例题 12分 铝和氢氧化钾都是重要的工业产品 请回答 1 工业冶炼铝的化学方程式是 2 铝与氢氧化钾溶液反应的离子方程式是 3 工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质 可用离子交换膜法电解提纯 电解槽内装有阳离子交换膜 只允许阳离子通过 其工作原理如下图所示 该电解槽的阳极反应式是 通电开始后 阴极附近溶液ph会增大 请简述原因 除去杂质后的氢氧化钾溶液从液体出口 填写 a 或 b 导出 1 利用铝和碱液反应作为切入点 2 电解过程中溶液中各离子浓度的变化 3 注意利用电解原理分