2020届高三化学总复习课件78电解原理的应用和有关电化学的计算共23张

1、化学反应与能量,第,七,章,电解原理的应用及有关电化学的计算,栏目导航,板,块,一,板,块,二,板,块,三,1,氯碱工业,电解饱和食盐水,1,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,_,电解原理的应用及有关电化学的计算,NaOH,H,2,Cl,2,氯碱工业,2,电极反应,阳极,_,反应类型,_,阴极,_,反应类型,_,总反应方程式,_,离子方程式,_,3,阳,离,子,交,换,膜,的,作,用,_,_,_,2Cl,2e,Cl,2,氧化反应,2H,2e,H,2,还原反应,2NaCl,2H,2,O,通电,2NaOH,H,2,Cl,2

2、,2Cl,2H,2,O,通电,2OH,H,2,Cl,2,阳,离,子,交换,膜,只,允,许,Na,通过,阻,止,Cl,2,H,2,OH,通过，这样既能防止阴极产生的,H,2,和阳极产生的,Cl,2,相混合而引起爆炸,又能避免,Cl,2,和,NaOH,溶液作用生成,NaClO,而影响烧碱的质量,2,电镀和电解精炼铜,电镀,电解精炼铜,概念,电镀是应用电解原理在某些金属表面,镀上一薄层其他金属或合金的方法,运用电解的方法将粗铜,提炼为纯铜,主要目的,使金属增强抗腐蚀能力、增大表面硬度,等,将粗铜提炼为纯铜,示意图,电镀,电解精炼铜,构成条件,阳极,_,金属,_,阴极,_,金属,_,电解质,含,_,金

3、属阳离子,CuSO,4,溶液,电极反应,以铁上镀,铜为例,阳极,_,Zn,2e,Zn,2,比铜活泼的金,属杂质以,_,形式残留在溶,液中,Cu,2e,Cu,2,比铜不,活泼的金属杂质形成,_,阴极,_,_,电解质溶液的,浓度变化,CuSO,4,溶液的浓度,_,CuSO,4,溶液的浓度,_,镀层,粗铜,待镀,纯铜,镀层,Cu,2e,Cu,2,阳离子,阳极泥,Cu,2,2e,Cu,Cu,2,2e,Cu,基本不变,减小,3,冶炼金属,1,原理：利用电解原理使矿石中的金属离子获得电子，从它们的化合物中还原,出来,2,适用范围：制取活泼金属单质，如电解,NaCl,MgCl,2,Al,2,O,3,制取,N

4、a,Mg,Al,化学方程式分别为,_,_,_,2NaCl,熔融,电解,2Na,Cl,2,MgCl,2,熔融,电解,Mg,Cl,2,2Al,2,O,3,熔融,电解,4Al,3O,2,1,判断正误，正确的划,，错误的划“,1,用惰性电极电解饱和食盐水，实验停止后要想使溶液复原需加入适量盐酸,2,电解饱和食盐水制烧碱采用离子交换膜法，可防止阴极室产生的,Cl,2,进入阳,极室,3,若把,Cu,H,2,SO,4,CuSO,4,H,2,设计成电解池，应用,Cu,作阳极,4,电解精炼铜时，同一时间内阳极溶解铜的质量比阴极析出铜的质量小,2,利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。下列说法正确的是,

5、A,氯碱工业中,X,电极上的反应式是,4OH,4e,2H,2,O,O,2,B,电解精炼铜时,Z,溶液中的,Cu,2,浓度不变,C,在铁片上镀铜时,Y,是纯铜,D,制取金属镁时,Z,是熔融的氯化镁,3,使用氯化钠作原料可以得到多种产品,D,3,使用氯化钠作原料可以得到多种产品,1,实验室用惰性电极电解,100,mL,0.1,mol,L,1,NaCl,溶液，若阴阳两极均得到,112,mL,气体,标准状况,则所得溶液的物质的量浓度是,_,忽略反,应前后溶液体积的变化,2,某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠,溶液，通电时，为使,Cl,2,被完全吸收，制得有较强杀菌能力的

6、消毒液，设计了如图,的装置。对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是,_,填字母,A,a,为正极,b,为负极,NaClO,和,NaCl,B,a,为负极,b,为正极,NaClO,和,NaCl,C,a,为阳极,b,为阴极,HClO,和,NaCl,D,a,为阴极,b,为阳极,HClO,和,NaCl,0.1 mol,L,1,B,3,实验室中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。某同学利用右图装置，只更换一个电极，通过电解法制取较纯净,的,Fe(OH,2,沉淀,且较长时间不变色,该同学换上的电解材料是,_,用元素符号表示,总的反应式是,_,Fe,Fe,2H,2,O,电解,F

7、e(OH,2,H,2,电解原理应用中的注意要点,1,电解或电镀时，电极质量减少的电极必为金属电极,阳极；电极质量增加,的电极必为阴极，即溶液中的金属阳离子得电子变成金属沉积在阴极上,2,电镀时，阳极,镀层金属,失去电子的数目跟阴极镀层金属离子得到电子的数,目相等，因此电镀液的浓度保持不变。精炼铜时由于阳极发生多个反应，阴极增重,质量不等于阳极减少的质量，并且溶液中,c,Cu,2,减小,1,电解原理应用的三种常见命题角度,1,常规应用,氯碱工业、电镀、电解精炼铜和电冶金,2,物质制备,如,2014,年新课标全国卷乙电渗析法制备,H,3,PO,2,等,3,环境治理,如,2016,年全国卷乙三室式电

8、渗析法处理含,Na,2,SO,4,的废水等,一,电解原理应用题的考查角度,例,1,H,3,PO,2,也可用电渗析法制备，“四室电渗析法”工作原理如图所示,阳膜,和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过,1,写出阳极的电极反应式,_,2,分析产品室可得到,H,3,PO,2,的原因,_,_,3,早期采用“三室电渗析法”制备,H,3,PO,2,将“四室电渗析法”中阳极室的稀,硫酸用,H,3,PO,2,稀溶液代替，并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室,与,产,品,室,其,缺,点,是,产,品,中,混,有,_,杂,质,该,杂,质,产,生,的,原,因,是,_,2H,2,O,4e,O,2,4H,阳极室的

9、,H,穿过阳膜扩散至产品室，原,料室的,H,2,PO,穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成,H,3,PO,2,PO,3,4,H,2,PO,2,或,H,3,PO,2,被氧化,解析,1,在电解池的阳极，由于电解质溶液呈酸性，所以,H,2,O,失去电子发生氧,化反应,2H,2,O,4e,O,2,4H,2,阳极产生大量的,H,通过阳膜与,H,2,PO,2,反,应生成,H,3,PO,2,3)H,2,PO,2,和,H,3,PO,2,在阳极可被氧化为,PO,3,4,从而引入了杂质,1,根据总反应式计算,先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算,2,根据电子守恒计算,1,用于串联电路中阴

10、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,2,用于混合溶液中电解的分阶段计算,二,电化学计算题和解题方法,3,根据关系式计算,根据得失电子守恒定律建立已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系,式。串联电路中各电极得失电子数相等，即电路中通过的电量,电子总数,相等,如以通过,4,mol,e,为桥梁可构建如下关系式,该关系式具有总揽电化学计算的作用，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能,快速解答常见的电化学计算问题,例,2,500 mL KNO,3,和,Cu(NO,3,2,的混合溶液中,c,NO,3,0.6 mol,L,1,用石墨作,电极电解此溶液，当通电

11、一段时间后，两极均收集到,2.24 L,气体,标准状况下,假定,电解后溶液体积仍为,500 mL,下列说法正确的是,A,原混合溶液中,c,K,为,0.2 mol,L,1,B,上述电解过程中共转移,0.2 mol,电子,C,电解得到的,Cu,的物质的量为,0.05 mol,D,电解后溶液中,c,H,为,0.2 mol,L,1,A,解析,石墨作电极电解,KNO,3,和,Cu(NO,3,2,的混合溶液，阳极反应式为,4OH,4e,2H,2,O,O,2,阴极先后发生两个反应,Cu,2,2e,Cu,2H,2e,H,2,从收集到,O,2,为,2.24 L,可推知上述电解过程中共转移,0.4 mol,电子,

12、而在生成,2.24 L H,2,的过程中转移,0.2 mol,电子,所以,Cu,2,共得到,0.4 mol,0.2 mol,0.2 mol,电子,电解,前,Cu,2,的物质的量和电解得到的,Cu,的物质的量都为,0.1 mol,电解前后分别有以下,守恒关系,c,K,2,c,Cu,2,c,NO,3,c,K,c,H,c,NO,3,则电解前,c,K,0.2,mol,L,1,电解后,c,H,0.4 mol,L,1,例,1,2016,全国卷乙,三室式电渗析法处理含,Na,2,SO,4,废水的原理如图所示，采,用惰性电极,ab,cd,均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的,Na,和,SO,可通过离

13、子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室,下列叙述正确的是,A,通电后中间隔室的,SO,2,4,离子向正极迁移，正极区溶液,pH,增大,B,该法在处理含,Na,2,SO,4,废水时可以得到,NaOH,和,H,2,SO,4,产品,C,负极反应为,2H,2,O,4e,O,2,4H,负极区溶液,pH,降低,D,当电路中通过,1 mol,电子的电量时，会有,0.5 mol,的,O,2,生成,答题送检,来自阅卷名师报告,错误,致错原因,扣分,A,考生忽视阳极,正,失电子，最后得到,H,2,SO,4,pH,减小,6,C,电解池中负极区实际上是阴极，而不是原电池,6,解析,该装置为电解池,H,2,O

14、,在正,阳,极区放电，生成,O,2,和,H,中间隔室中,的阴离子,SO,2,4,通过,cd,膜移向正,阳,极,故正,阳,极区得到,H,2,SO,4,当电路中通过,1 mol,电子时生成,0.25 mol O,2,正,阳,极区溶液的,pH,减小,H,2,O,在负,阴,极区放电，生成,OH,和,H,2,中间隔室中的阳离子,Na,通过,ab,膜移向负,阴,极，故负,阴,极区可得到,NaOH,负,阴,极区溶液的,pH,增大,B,项正确,答案,B,1,用如图所示装置除去含,CN,Cl,废水中的,CN,时，控制溶,液,pH,为,9,10,阳极产生的,ClO,将,CN,氧化为两种无污染的气体,下列说法不正确的是,A,用石墨作阳极，铁作阴极,B