高考化学 电解池复习课件.ppt

1 电解池 1 概念 将转化为的装置 2 本质 一般是指非自发的氧化还原反应 3 装置 以电解cucl2溶液为例 电能 化学能 4 实验现象 阴极石墨棒上覆盖了一层 阳极石墨棒上有气体产生 且该气体具有气味 能使湿润的ki淀粉试纸 5 构成条件 两电极直接连 有电解质溶液 构成闭合回路 红色的铜 刺激性 变蓝 直流电源 6 工作原理 电极 a 阳极 与直流电源极相连 发生反应 电极反应 b 阴极 与直流电源极相连 发生反应 电极反应 正 氧化 负 还原 2cl 2e cl2 cu2 2e cu b 离子 阳离子向阴极移动 阴离子向极移动 结果 电能转化为化学能 2 电解原理的应用 1 电解饱和食盐水以制造烧碱 氢气和氯气总反应方程式 阳 电极材料 阳极为 阴极为 电极反应 阴极为 阳极为 石墨 铁 2h 2e h2 2cl 2e cl2 2 电镀 电极材料 阳极为镀层金属 阴极为 电解质溶液 含镀层金属离子 特点 极溶解 阴极沉积 电镀液的浓度 待镀金属 阳 不变 3 电解精炼铜 电极材料 阳极为 阴极为 电解质溶液 含cu2 的盐溶液 电极反应 阳极为 阴极为 粗铜 纯铜 cu 2e cu2 cu2 2e cu 4 电冶金利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属na ca mg al等 冶炼钠阳极 阴极 2cl 2e cl2 2na 2e 2na 冶炼铝阳极 阴极 2o2 4e o2 al3 3e al 3 金属的电化学腐蚀与防护 1 金属腐蚀的定义金属与周围的气体或液体物质发生反应而引起损耗的现象 2 金属腐蚀的实质金属失去电子被氧化 氧化还原 3 金属腐蚀的类型 化学腐蚀 金属直接跟物质接触发生化学反应 电化学腐蚀 不纯金属或合金发生被氧化而腐蚀 电化学腐蚀很普遍 氧化性 原电池反应 4 常见的电化学腐蚀 铁的吸氧腐蚀a 负极 b 正极 c 总反应 2fe o2 2h2o 2fe oh 2 4fe oh 2 o2 2h2o 4fe oh 3 2fe oh 3 fe2o3 xh2o 3 x h2o fe 2e fe2 o2 4e 2h2o 4oh 铁的析氢腐蚀a 负极 fe 2e fe2 b 正极 c 总反应 同样 fe oh 2fe oh 3 fe2o3 xh2o 2h 2e h2 fe 2h2o fe oh 2 h2 5 金属腐蚀的快慢 电解池的极 原电池的极 化学腐蚀 一般保护措施 原电池的极 已被保护 电解池的极 已被保护 金属的活泼性差别越大 越易被腐蚀 对同一电解质溶液 电解质溶液的浓度越 腐蚀越快 阳 阴 大 负 正 6 金属的防护 电化学防护a 牺牲阳极的阴极保护法 如在船舶的外壳装上锌块 锌作原电池的极 阳极 铁作为原电池的正极 阴极 b 外加电流的阴极保护法 如钢闸门被保护 阳极为惰性电极 与电源正极相连 阴极为 与电源负极相连 改变金属的内部结构 如不锈钢 加防护层 如喷油漆等 负 钢闸门 1 如下图是电解cucl2溶液的装置 其中c d为石墨电极 则下列有关的判断正确的是 a a为负极 b为正极b a为阴极 b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 直流电源的两极应称为正 负极 依据电路中的电流方向可以确定a为正极 故a b不对 用惰性电极电解cucl2溶液 cl 在阳极c被氧化得到cl2 溶液中氯离子的浓度将减小 d电极有铜生成 其质量应增大 c正确 答案 c 2 下列关于铜电极的叙述正确的是 a 铜锌原电池中铜是正极b 用电解法精炼粗铜时 粗铜作阴极c 在镀件上电镀铜时可用金属铜做阳极d 电解稀硫酸制h2和o2时铜做阳极 解析 铜锌原电池中锌活泼 锌做负极 电解精炼铜时 粗铜中的铜失去电子 做阳极 电镀铜时 应选用铜片做阳极 镀件做阴极 含有铜离子的溶液做电镀液 电解稀硫酸时 铜做阳极 失电子的是铜而不是溶液中的oh 因而得不到氧气 答案 ac 3 某学生欲制做一种家用环保型消毒液发生器 下列是他所设计的装置 你认为比较合理的是 解析 家用环保型消毒液发生器是利用电解饱和食盐水原理 2nacl 2h2o2naoh h2 cl2 cl2和naoh反应生成naclo 答案 b 1 阴 阳极的判定 1 据直流电源 与电源正极相连的是电解池的阳极 与电源负极相连的是电解池的阴极 2 据离子移动方向 阳离子向阴极移动 阴离子向阳极移动 3 据两电极现象 有金属沉积的是电解池的阴极 则另一极为阳极 2 产物的判断 1 阳极产物的判断 看阳极材料 若为活性电极 除au pt以外的金属 则电极材料失电子 电极溶解 若为惰性电极 au pt或石墨 根据阴离子放电顺序判断 阴离子放电顺序为 s2 i br cl oh 含氧酸根 2 阴极产物的判断此时电极材料不会放电 只根据阳离子放电顺序进行判断 阳离子放电顺序为 ag fe3 cu2 h 例题1 如图所示为直流电源电解稀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电极附近呈红色点拨 用惰性电极电解na2so4溶液 实质是电解水 分清a b两极即可作出解答 解析 电解na2so4溶液时发生的反应为 a为阴极 4h 4e 2h2 b为阳极 4oh 4e o2 2h2o对照分析a b均不正确 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 d项正确 答案 d 下图中 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 解析 a板质量增加说明a板作阴极 金属阳离子放电 故x极是负极 b板有无色无味的气泡冒出 溶液不能是d中的cucl2溶液 且阳极材料不能是金属 答案 a 用惰性电极电解电解质溶液的规律如下表所示 例题2 电解100ml含c h 0 30mol l的下列溶液 当电路中通过0 04mol电子时 理论上析出金属质量最大的是 a 0 10mol lag b 0 20mol lzn2 c 0 20mol lcu2 d 0 20mol lpb2 点拨 解答该题时只要据电子守恒即可进行计算 解析 根据金属活动性顺序可知 排在氢以后的金属为ag和cu 而zn和pb排在h以前 所以ag cu2 的氧化性比h 大 应优先于h 放电而析出 因为0 01molag的质量小于0 02molcu的质量 所以c项正确 答案 c 1 下列叙述正确的是 a 在原电池的负极和电解池的阴极上都发生失电子的氧化反应b 用惰性电极电解na2so4溶液 阴阳两极产物的物质的量之比为1 2c 用惰性电极电解饱和nacl溶液 若有1mol电子转移 则生成1molnaohd 镀层破损后 镀锡铁板比镀锌铁板更耐腐蚀 解析 原电池负极上发生失电子的氧化反应 而电解池的阴极上发生得电子的还原反应 a项错误 用惰性电极电解na2so4溶液 相当于电解水 阴阳两极产物分别为h2和o2 其物质的量之比应为2 1 b项错误 当镀层破损后 镀锡铁板中铁作负极 而镀锌铁板中铁作正极 因此镀锡铁板比镀锌铁板更易腐蚀 d项错误 答案 c 2 按右图所示的装置进行电解实验 a极是铜锌合金 b极为纯铜 电解质溶液为硫酸铜溶液 足量 通电一段时间后 a极恰好全部溶解 此时b极质量增加7 68g 溶液质量增加0 03g 则a合金中铜 锌原子个数比为 a 4 1b 3 1c 2 1d 任意比 解析 由图可知a是阳极 b是阴极 b极上共析出0 12molcu 阴极上析出的铜的物质的量跟阳极上溶解掉的cu zn的物质的量之和相等 所以每当1molzn溶解生成1molzn2 时必定同时有1molcu2 转化为cu 溶液质量增加1g 所以锌的物质的量为0 03mol 铜锌原子数比为 0 12 0 03 0 03 3 1 答案 b 方法归纳 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 实验设计请从下图中选用必要的装置进行电解饱和食盐水的实验 要求测定产生的氢气的体积 大于25ml 并检验氯气的氧化性 1 a极发生的电极反应式是 b极发生的电极反应式是 电解饱和食盐水的化学方程式是 2 电源 电流表与a b两极的正确连接顺序为 l m 3 设计上述气体实验装置时 各接口的正确连接顺序为 接 接a b接 接 4 在实验中 盛有ki淀粉溶液的容器中发生反应的离子方程式为 5 已知饱和食盐水50ml 某时刻测得h2体积为16 8ml 标准状况 此时溶液ph约为 lg2 0 3lg3 0 5lg5 0 7 解析 1 要达到电解食盐水的目的 则电解池中铁棒必须接上电源的负极而成为阴极 碳棒则接上电源的正极而成为阳极 反之 铁作阳极则fe2 进入溶液 无法实现电解食盐水的目的 2 电源负极接电解池的铁棒 碳棒接电流计 端 端接电源正极 3 电解池左边a导管口产生h2 右边b导管口产生cl2 以电解池为中心 则有 h f g ab d e c 相应装置的作用 5 2naoh h22mol22 4l1 5 10 3mol16 8 10 3l 答案 1 2h 2e h2 2cl 2e cl2 2 abjk 3 hfgdec 4 cl2 2i 2cl i2 5 12 5 实验拓展在如图用石墨作电极的电解池中 放入500ml含一种溶质的某蓝色溶液进行电解 观察到a电极表面有红色的固态物质生成 b电极有无色气体生成 当溶液中的原有溶质完全电解后 停止电解 取出a电极 洗涤 干燥 称量 电极增重1 6g 请回答下列问题 1 b电极发生反应的电极反应式 2 写出电解时反应的离子方程式 3 电解后溶液的ph为 要使电解后溶液恢复到电解前的状态 则需加入 其质量为 g 假设电解前后溶液的体积不变 4 请你设计实验确定原溶液中可能含有的酸根离子 要求 提出两种可能的假设 分别写出论证这两种假设的操作步骤 实验现象和实验结论 假设一 假设二 解析 1 蓝色溶液含cu2 a电极有红色固体物质生成 则析出cu 为阴极 b电极为阳极 析出o2 电极反应式为 4oh 4e 2h2o o2 2 2cu2 2h2o2cu o2 4h 3 当溶液中溶质完全电解时 得cu 0 025mol 此时溶液中c h 0 1mol l ph 1 要使溶液恢复原状 应加入cuo0 025mol 即2g 4 因为可溶性盐 电解时得o2 酸根只有常见的和 应从这两个角度去鉴定 答案 1 4oh 4e 2h2o o2 2 2cu2 2h2o2cu o2 4h 3 1cuo2 1 按右图所示进行实验 经数天后可推知 a 溶液的ph会下降b 在试管中会收集到氢气c 在试管中会收集到氧气d 最后试管中的溶液呈酸性 解析 自来水略显酸性 铁屑在其中会发生析氢腐蚀 所以溶液的ph要升高 试管中会有少量氢气生成 故b正确 答案 b 2 2009 山东青岛月考 利用如图所示装置制取fe oh 2 通电后溶液中产生的白色沉淀能保持较长时间不变色 下列说法错误的是 a 烧碱溶液注入容器前 需预先煮沸b 甲电极上有氢气冒出c 只能用铁作甲电极和乙电极d 可用食盐水代替烧碱溶液 解析 a项 煮沸是为了排出溶液中的o2 b项 甲电极为阴极 电极反应为2h 2e h2 c项 甲电极作阴极 可用其他导电材料作电极 乙电极为阳极 要产生fe2 乙电极必须用铁作电极 d项 因阳极为fe属活性电极 故cl 不会放电 所以可用nacl代替naoh 正确 答案 c 3 2009 盐城调研 用惰性电极实现电解 下列说法正确的是 a 电解稀硫酸溶液 实质上是电解水 故溶液ph不变b 电解稀氢氧化钠溶液 要消耗oh 故溶液ph减小c 电解硫酸钠溶液 在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1 2d 电解氯化铜溶液 在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1 1 解析 电解稀h2so4 实质上是电解水 硫酸的物质的量不变 但溶液体积减小 浓度增大 故溶液ph减小 电解稀naoh溶液 阳极消耗oh 阴极消耗h 实质也是电解水 naoh溶液浓度增大 故溶液的ph增大 电解na2so4溶液时 在阳极发生反应 4oh 4e 2h2o o2 在阴极发生反应 2h 2e h2 由于两电极通过电荷量相等 故放出h2与o2的物质的量之比为2 1 电解cucl2溶液时 阴极反应为cu2 2e cu 阳极反应为2cl 2e cl2 两极通过电荷量相等时 cu和cl2的物质的量之比为1 1 答案 d 4 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