电解池 高复习PPT课件

第2节电能转化为化学能电解,1.用铜作阳极、石墨作阴极电解CuCl2溶液时，阳极电极反应式为2Cl-2e-=Cl2。()【分析】错误，活性金属作阳极时，金属首先失电子被氧化，故阳极反应为：Cu-2e-=Cu2+。2.Cu+H2SO4=CuSO4+H2可以设计成电解池，但不能设计成原电池。()【分析】正确，能设计成原电池的反应是一个自发的氧化还原反应，而电解池可以是一个非自发的氧化还原反应。,3.电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料。()【分析】电解池中阳极发生氧化反应，电解食盐水时，阳极不能用金属电极，但阴极发生还原反应，故阴极可以用金属电极。4.根据得失电子守恒可知电解精炼铜时，阳极减少的质量和阴极增加的质量相等。()【分析】错误。电解精炼铜时，阴极析出的只有Cu，而阳极减少的有活泼的Zn、Fe、Ni等形成阳离子存在于溶液中，不活泼的Ag、Au等形成阳极泥沉在底部，故两极的质量变化不相等。,电极产物的判断与有关反应式的书写1.电解时电极产物的判断“阳失阴得”阳极,金属活性电极：电极材料失电子，生成相应的金属阳离子,惰性电极：溶液中的阴离子失电子，生成相应的单质或高价化合物(阴离子放电顺序：S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根离子),阴极,溶液中的阳离子得电子，生成相应的单质或低价化合物(阳离子放电顺序：Ag+Fe3+Cu2+H+(酸)Fe2+Zn2+H+(水)Al3+Mg2+Na+Ca2+K+,2.电极反应式的书写“二判二析一写”二判二析一写根据电极产物，“写”出电极反应式,“判”断阴阳极“判”断是电极材料放电还是溶液中的离子放电,分“析”溶液中离子的种类根据离子放电顺序，分“析”电极反应,3.电解化学方程式的书写(1)必须在长等号上标明“通电”或“电解”。(2)只是电解质被电解，电解化学方程式中只写电解质及电解产物。如电解CuCl2溶液：CuCl2Cu+Cl2。(3)只有水被电解，只写水及电解产物即可。如电解稀硫酸、电解NaOH溶液、电解Na2SO4溶液时，化学方程式可以写为：2H2O2H2+O2。(4)电解质、水同时被电解，则都要写进方程式中。如电解饱和食盐水：2NaCl+2H2OH2+Cl2+2NaOH。,【高考警示钟】(1)H+与Fe2+、Zn2+的放电顺序与浓度有关,在酸性溶液中H+比Fe2+、Zn2+易放电，但在中性溶液中Fe2+、Zn2+浓度较大时，Fe2+、Zn2+比H+易放电，如电镀锌。(2)书写电解化学方程式时，首先看清是电解的水溶液，还是熔融电解质。(3)电解水溶液时，应注意放电顺序中H+、OH-之后的离子一般不参与放电。,【典例1】铅蓄电池的工作原理为：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。研读如图原理图，下列判断不正确的是(),放电充电,A.K闭合时，d电极反应式：PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H+B.当电路中转移0.2mol电子时，中消耗的H2SO4为0.2molC.K闭合时，中向c电极迁移D.K闭合一段时间后，可单独作为原电池，d电极为正极,【解题指南】(1)书写电极反应式时应看清充放电的方向，同时注意元素价态的变化；(2)结合装置，正确判断电极情况；(3)熟练掌握原电池和电解池工作原理。,【解析】选C。当K闭合时，为原电池，为电解池，中发生充电反应，d电极为阳极，发生氧化反应，其反应式为：PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H+，A项正确；在上述总反应式中，得失电子总数为2e-，当电路中转移0.2mol电子时，可以计算出中消耗的硫酸的量为0.2mol，B项正确；当K闭合时d是阳极，阴离子向阳极移动，C项错误；当K闭合一段时间，也就是充电一段时间后可以作为原电池，由于c表面生成Pb，放电时作电源的负极，d表面生成PbO2，作电源的正极，D项正确。,【互动探究】(1)K闭合时，试写出池中反应的化学方程式。提示：2PbSO4+2H2OPb+PbO2+2H2SO4。(2)K闭合时，当电路中转移0.2mol电子时，c电极的质量如何变化？提示：当K闭合时，c电极作阴极，发生还原反应，其电极反应式为：PbSO4+2e-=Pb+，即每当电路中转移2mol电子时，1mol的PbSO4转化为1mol的Pb，c电极质量减轻96g，则电路中转移0.2mol电子时，c电极质量减轻9.6g。,【变式备选】如图所示，a、b是两根石墨棒，下列叙述正确的是(),A.a是阴极，发生还原反应，b是阳极，发生氧化反应B.装置工作时，稀硫酸溶液中c(H+)变小、c(Cu2+)变大C.往滤纸上滴加酚酞试液，a极附近颜色变红D.稀硫酸中硫酸根离子的物质的量不变,【解析】选D。选项A，Zn为原电池负极，Cu为原电池正极，故a为阳极，阳极发生氧化反应，b为阴极，发生还原反应。选项B，Cu不参与电极反应，溶液中无Cu2+。选项C，水电离产生的H+在b极放电，b极附近OH-浓度增大，所以b极附近颜色变红。选项D，不参与电极反应，其物质的量不变。,电解规律及电解的相关计算1.以惰性电极电解电解质溶液的四种类型,电解质浓度,电极反应特点,电解水型,NaOH,pH,H2SO4,减小,不变,Na2SO4,类型,实例,电解质溶液复原,阴：4H+4e-=2H2阳：4OH-4e-=2H2O+O2,增大,加水,增大,加水,加水,增大,增大,减小,减小,增大,电解质,电解质,HCl,CuCl2,电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电,电解电解质型,通氯化氢,加氯化铜,水,电解对象,水,水,电解质浓度,电极反应特点,放H2生碱型,pH,类型,实例,电解质溶液复原,阴极：H2O放H2生碱阳极：电解质阴离子放电,阴极：电解质阳离子放电阳极：H2O放O2生酸,放O2生酸型,电解对象,NaCl,电解质和水,生成新电解质,增大,通氯化氢,CuSO4,电解质和水,生成新电解质,加氧化铜,减小,2.电解时的放电顺序与电极产物的判断(1)阳极。先看电极,活性电极(Fe、Cu、Ag),电极材料自身失电子，电极被溶解,惰性电极(Pt、Au、石墨),看溶液中阴离子的失电子能力，阴离子放电顺序为：S2-I-Br-Cl-OH-(水),(2)阴极。直接根据阳离子放电顺序进行判断。阳离子放电顺序：Ag+Fe3+Cu2+H+(酸)Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+Ca2+K+,3.电解池中有关量的计算或判断“一依据三方法”(1)一个依据：解题依据是得失电子守恒。(2)三种方法：根据守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式计算。根据关系式计算：根据得失电子守恒关系，在已知量与未知量之间，建立计算所需的关系式。,【高考警示钟】(1)电解后要恢复原电解质溶液的浓度，可以按：“析出什么，加上什么”的思路。如用惰性电极电解CuSO4溶液时，若要恢复原溶液，可加入CuO、CuCO3而不是Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3。(2)判断两极产物时，先看电极是活性电极还是惰性电极，若是活性电极，电极反应首先表现电极溶解而不是电解质溶液中阳离子放电。(3)Fe3+的放电能力大于Cu2+，其第一阶段放电反应为Fe3+e-=Fe2+，而不是Fe3+3e-=Fe。,【典例2】A、B、C三个电解池，A池内是CuCl2溶液，纯铜片作阴极，B与C两池内均是AgNO3溶液，纯银丝作阴极。当B池中银丝质量增加0.108g、C池中银丝质量增加0.216g时，A池中铜片质量增加(),A.0.216gB.0.108gC.0.064gD.0.032g,【解题指南】解答本题时要注意以下三点：(1)该装置的特点是：A、B并联再与C串联；(2)总电路电流等于各并联电路电流之和；(3)各池的电极反应式为：阴极(B、C池)：Ag+e-=Ag,阴极(A池)：Cu2+2e-=Cu,【解析】选D。图中电路的连接方式为先将A、B两池并联，再与C池串联进行电解，利用干路中的电流强度等于各支路中的电流强度之和可求得通过C池电子的物质的量为0.216g108gmol-1=0.002mol，通过B池电子的物质的量为0.108g108gmol-1=0.001mol，则通过A池电子的物质的量为0.001mol，根据Cu2+2e-=Cu可知，析出铜的质量为64gmol-10.001mol20.032g。,【技巧点拨】电解计算的一般解题思路(1)先看阳极材料，是活性电极还是惰性电极。(2)找全离子，将溶液中的所有离子按阴阳离子分开。(3)根据电子守恒，串联电路中转移的电子数目相同，即阴离子(活泼电极)失的电子数等于阳离子得的电子数，列出关系式进行计算。,【变式训练】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0.1mol碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3后恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑CO2的溶解)。则电解过程中共转移电子的物质的量是()A.0.8molB.0.6molC.0.5molD.0.4mol,【解析】选B。加入0.1mol碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3恢复原状，可将0.1molCu2(OH)2CO3分解成0.2molCuO、0.1molH2O、0.1molCO2(因它可从溶液中跑掉，可忽略)，由此说明有0.2mol硫酸铜电解完成后，又有0.1molH2O发生电解，故电子转移的物质的量应为电解CuSO4和电解水电子转移的量之和：0.4mol+0.2mol=0.6mol。,1.我国第五套人民币中的一元硬币的材料为钢芯镀镍，依据你所掌握的电镀原理，你认为硬币制作时，钢芯应该作()A.正极B.负极C.阳极D.阴极【解析】选D。钢芯属于镀件应作阴极，镀层金属作阳极。,2.用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得溶液中加入0.1molCu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度和pH。则电解过程中转移的电子数为()A.0.1molB.0.2molC.0.3molD.0.4mol【解题指南】解答本题要注意以下两点：(1)要恢复到电解前浓度的原则是：出什么就加什么；(2)可将Cu(OH)2拆为CuO和H2O。,【解析】选D。根据H2SO4+Cu(OH)=2CuSO4+2H2O可知，电解过程中消耗CuSO4和H2O的物质的量分别为0.1mol、0.2mol。若在上述电解过程中仅仅发生了电解CuSO4溶液的反应，根据2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2可知，消耗CuSO4和H2O的物质的量应该相等。因此，0.2molH2O被消耗过程是：电解CuSO4溶液时消耗0.1mol，当CuSO4溶液电解完毕，成为电解水又被消耗0.1mol。其反应依次为：2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2，2H2O2H2+O2，两反应中转移的电子数分别为0.2mol、0.2mol，共0.4mol。,3.关于原电池和电解池的叙述正确的是()A.原电池失去电子的电极称为阴极B.电解池的阳极、原电池的负极上都发生氧化反应C.原电池的两极，一定要由活泼性不同的两种金属组成D.电解时电解池的阳极一定是阴离子放电【解析】选B。A项，原电池中失去电子的电极叫负极，A错误；C项，不一定是由两种金属组成，也可以是金属和非金属，如石墨电极，C错误；D项，当阳极为活性金属时，表现为电极溶解而不是电解质溶液中阴离子放电，D错误。,4.利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是()A.电解时以精铜作阳极B.电解时阴极发生氧化反应C.粗铜连接电源负极，其电极反应式为Cu-2e-=Cu2+D.电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥,【解析】选D。电解法精炼金属铜时，粗铜作阳极，失去电子逐渐溶解，Cu2+得到电子后析出，附着在阴极上，故精铜作阴极；在电解池中，阴极接电源的负极，发生还原反应，阳极接电源的正极，发生氧化反应，A、B、C项均错误；越活泼的金属越易失去电子，故比铜活泼的Fe、Zn先失去电子，变成Fe2+、Zn2+进入溶液，然后是铜失去电子，变成Cu2+进入溶液，因Ag、Pt等金属不如铜活泼，故在铜溶解后便沉积在阳极底部成为阳极泥，D项正确。,5.观察下列几个装置示意图，有关叙述正确的是(),A.装置中阳极上析出红色固体B.装置的待镀铁制品应与电源正极相连C.装置中外电路电子由a极流向b极D.装置的阳极反应为：2H+2e-=H2,【解析】选C。装置中阳极反应为2Cl-2e-=Cl2，A错；装置是电镀装置，待镀铁制品应作阴极，即与电源负极相连，B错；装置中外电路电子应从负极(a极)流向正极(b极)，C对；装置的阳极反应为2Cl-2e-=Cl2，D错。,6.如图，将铜片和锌片焊接在一起组成A电极，B为碳棒，进行电解实验，电解液中含硝酸银和硝酸铜各0.1mol。已知电路中通过0.2mol电子。(1)请写出A、B两极发生反应的电极反应式：A：；B：。(2)请分析A、B两极质量变化情况为A：；B：。,【解析】(1)当活性电极作阳极时，阳极要溶解，由于锌比铜活泼，所以A电极的电极反应式为：Zn-2