7-电解池(3课时)课件-2022届高三化学一轮复习

1、2020届高三一轮复习第六章 化学反应与能量电解池 金属的腐蚀与防护一、电解原理3.构成条件：直流电源两个电极电解质溶液/熔融态。使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。把电能转变为化学能的装置。4.电解池的组成和工作原理(电解CuCl2溶液)电极名称：阴极反应类型：还原反应电极反应式：Cu2+2e-=Cu电极名称：阳极反应类型：氧化反应电极反应式:2Cl-2e- =Cl21.电解：2.电解池（槽）：电子:电源负极电解池阴极； 电解池阳极电源正极离子:阳离子电解池阴极，阴离子电解池阳极。阳极（还原性）顺序： 活性阳极S2- SO32-I-Br - Cl-OH

2、-(F-、NO3-、SO42-等)阴极（氧化性）顺序： AgHg2Fe3+Cu2(H+/酸) Fe2Zn2(H+/水)Al3+Mg2+K+5.惰性电极:石墨、金、铂；活性电极:铁、锌、铜、银等。6.阴、阳两极的放电顺序7、电解产物的判断及有关反应式的书写 (1)判断电解池的阴、阳极 (2)分析电解质水溶液的组成 (3)排出阴、阳两极的放电顺序 (4)写出两极电极反应式 (5)写出电解总反应式电解类型举 例电极反应 溶液pH变化 溶液复原方法 物质类别实例 含氧酸H2SO4 强碱NaOH 活泼金属的含氧酸盐Na2SO4 无氧酸HCl 不活泼金属的无氧酸盐CuCl2 活泼金属的无氧酸盐NaCl 不

3、活泼金属的含氧酸盐CuSO4 8.电解质溶液用惰性电极电解的规律小结： 阳极:4OH-4e- =O2+2H2O阴极:4H+4e- = 2H2阳极:2Cl-2e- =Cl2阴极：4H+4e-=2H2阳极2Cl- 2e- =Cl2阴极：Cu2+2e-=Cu阳极：2Cl-2e-= Cl2阴极：2H2O+2e-=H2+2OH- 阳极：4OH-4e- =O2+2H2O阴极：2Cu2+4e-=2Cu减小增大不变增大增大减小 H2O HClCuCl2 HCl CuO电解水型电解溶质放氢生碱型放氧生酸型【注意】（1）只放氢pH升；只放氧pH降； 放氢放氧浓度增；无氢无氧少本身。（2）电解后电解质溶液复原原则

4、“从溶液中析出什么补什么，析出多少补多少” 【思考】用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间，复原应加入 。若继续通电一段时间后，需加入98gCu(OH)2固体，才能使电解质溶液复原，则这段时间，整个电路中转移的电子数为 。 CuO4NA 例2.(16全国卷)三室式电渗析法处理含Na2SO4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SO42-可通过离子交换膜，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SO42-离子向正极迁移，正极区溶液pH增大B.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO

5、4产品C.负极反应为2H2O4e=O24H，负极区溶液pH降低D.当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.5mol的O2生成 B上述例题中装置不变，若向中间隔室里加入的是含NaNO3废水，则两端隔室分别得到什么产物？若是含NaCl废水呢？ 阴 阳(1)用惰性电极电解MgCl2溶液阳极反应式：_；阴极反应式：_；总反应离子方程式： 。2Cl2e=Cl22H2e=H2例1.简单电解池电极反应式的书写(2)用铜作电极电解盐酸溶液阳极反应式：_；阴极反应式：_；总反应离子方程式：_。Cu2e=Cu22H2e=H2二、电解池电极反应式的书写步骤 (3)用铁作电极电解NaCl溶液阳极反应式：_；阴极反应

6、式：_；总化学方程式：_。Fe2e=Fe2 2H2e=H2【思维模型】电解池电极反应式的书写步骤 【温馨提示】 (1)书写电解池中电极反应式时，可以实际放电的离子表示，但书写总反应方程式时，弱电解质要写成分子式，注明条件“电解”。 (2)电解水溶液时， K、Ca2、Na、Mg2、Al3和含氧酸根一般不放电，而是水电离产生的OH和H代替它们放电。 (3)Fe3放电时生成Fe2，其电极反应式为Fe3+e=Fe2+； Fe做阳极放电时生成Fe2+，其电极反应式为Fe-2e-=Fe2+。例2.可充电电池电极反应式的书写（加减法或直接法）(1)铁镍电池：FeNiO22H2O Fe(OH)2Ni(OH)2

7、，充电时： 阳极：_； 阴极：_。Ni(OH)2 2e2OH=NiO22H2OFe(OH)22e=Fe2OH（2）高铁电池(负极-Zn，正极-石墨，电解质为浸湿的固态碱性物质)已知： 3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH，充电时： 阴极：_； 阳极：_。（3）若采用钛酸锂（Li4Ti5O12）和磷酸亚铁锂（LiFePO4）作电极组成电池，其工作原理为：Li4Ti5O12 + 3LiFePO4 Li7Ti5O12+3FePO4 该电池充电时阳极反应式是： 。Li7Ti5O4 3 e Li4Ti5O12 +3 Li+ （1）以铝材为阳极，在H2SO4溶液中

8、电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为_。 2Al-6e3H2O=Al2O36H例3、复杂的电解池电极反应式的书写（直接法）（2）（14全国卷-27） PbO2可以通过石墨为电极，Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液为电解液电制取。 阳极发生的电极反应式 ；Pb2 e=PbO2 2 + 4H 2H2O + （3）2017浙江-28(5)研究证实，CO2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇，则生成甲醇的反应发生在_极，该电极反应式是 。CO26H6e=CH3OHH2O阴练习1、（1）离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl7-和AlCl4-组成的离子液体做电解液时

9、，可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的_极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为_。若改用AlCl3水溶液做电解液，则阴极产物为_。负H2（2）【2018江苏】NOx（主要指NO和NO2）是大气主要污染物之一。有效去除大气中的NOx是环境保护的重要课题。 用稀硝酸吸收NOx，得到HNO3和HNO2的混合溶液，电解该混合溶液可获得较浓的硝酸。写出电解时阳极的电极反应式：_。HNO22e +H2O= 3H+NO3（3）【17年II卷】“电解”是电解Na2CO3溶液，原理如图1所示。阳极的电极反应式为_，阴极产生的物质A的化学式为_。4CO32-+2H2O4e-

10、=4HCO3-+O2H2（4）Na2FeO4是一种既能杀菌、消毒，又能絮凝净水的水处理剂，其电解制法如图2所示，请根据图示分析：Fe电极的电极反应为 ；与铁电极相连的为电源的_极。图1图2正 总反应：8NO7H2O 3NH4NO32HNO3阳极： NO-3e= NO3 （5）电解NO制备NH4NO3，其工作原理如图所示，为使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充物质A，A是_，说明理由 （电极反应式和电池反应式）。 4H 2H2O 阴极： NO5e =NH4 6H H2O NH3阳离子交换膜的作用是： 。二、电解原理的应用1、氯碱工业2Cl2e=Cl22H2e=H2a.防止氢气和氯气混合而引起

11、爆炸；b.避免氯气和氢氧化钠反应生成 ，而影响氢氧化钠的产量在氯碱工业中，隔膜是非常重要的，若采用无隔膜法电解冷的食盐水时，Cl2会与NaOH充分接触，导致产物仅是NaClO和H2。无隔膜法电解冷的食盐水相应的离子方程式为_。例1.以设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。 下列说法正确的是 （ ）A.该电解槽的阳极反应式为：4OH-4e- = 2H2O + O2 B.制得的氢氧化钾溶液从A出口导出 C.通电开始后，阴极附近溶液pH会减小 D.若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池，则电池正极的电极反应式为:O2+ 4H+4e- = 2H2O A2.电镀 利

12、用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其它金属或合金的过程。装置(镀铜为例)待镀金属或镀件Cu - 2e-=Cu2+Cu2+ + 2e-=Cu 【铜上镀锌？】问：电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？阳极阴极电镀液镀层金属含有镀层金属离子的溶液 3.铜的电解精炼：粗铜阳极： Zn - 2e- = Zn2+Fe - 2e- =Fe2+Ni - 2e- = Ni2+Cu - 2e- = Cu2+ Zn Fe Ni CuAg Au 阴极阳极泥问：电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？粗铜 纯铜硫酸铜溶液Cu2+ + 2e- = Cu纯铜例2.金属镍广泛应用，粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂

13、质，可用电解法制备高纯度镍，下列叙述正确的是(已知氧化性Fe2Ni2Cu2) （ ） A.阳极发生还原反应，其主要电极反应式:Ni2+2e=NiB.电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等C.电解后，溶液中存在的阳离子只有Fe2和Zn2D.电解后，电解槽底部的阳极泥中含有Cu和Pt D E.若电路中通过2mole，阳极质量减少64g4、电冶金（活泼金属的制备）特别活泼的金属钠、镁、铝等只能通过电解的方法制取阳极：6O2- 12e-= 3O2阴极：4Al3+ 12e- = 4Al总方程式：2Al2O3 = 4Al + 3O2通电熔融思考：（1）为什么不电解熔融的AlCl3 ？石墨Al熔融的

14、Al2O3 （2）工业上制金属镁是电解氧化镁还是电解熔融的氯化镁？例3.（双选）下列可被工业上采用的冶金方法是 （ ） A.电解氯化钠溶液制钠 B.电解熔融的氯化镁制镁 C.电解熔融的氯化铝制铝 D.高温下用一氧化碳还原氧化铁制铁BD例4.如图为有关电化学的装置完全正确的是 ()D例5.（污水处理）电解法处理酸性含铬废水（主要含有Cr2O72-）时，以铁板作阴、阳极，处理过程中存在反应Cr2O72- +6Fe2+14H+=2Cr3+6Fe3+7H2O，最后Cr3+以Cr(OH)3形式除去，下列说法不正确的是 （） A.阳极反应为Fe-2e- =Fe2+ B.电解过程中溶液pH不会变化 C.过程

15、中有Fe(OH)3沉淀生成 D.电路中每转移12mol电子，最多有1molCr2O72-被还原B提供还原剂Fe25.其它应用6(15四川卷)用如图所示装置除去含CN-、Cl-废水中的CN时，控制溶液pH为910，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.阳极的电极反应式：Cl- +2OH- -2e- = ClO- + H2O C.阴极的电极反应式：2H2O + 2e=H2 + 2OH- D.除去CN的反应：2CN- + 5ClO- + 2H=N2 + 2CO2 + 5Cl- + H2OD2CN+5ClO+H2O=N2+2CO2+

16、5Cl+2OH三、有关电化学的计算1、有关电化学的计算 电化学的反应是氧化还原反应，各电极上转移电子的物质的量相等，无论是单一电池还是串联电解池，均可抓住电子守恒计算。解题关键电极名称要区分清楚；电极产物要判断准确；各产物间量的关系遵循电子得失守恒。相等得失电子如:(式中M为金属，n为其离子的化合价数值)2、三种计算方法（1）根据总反应式计算：2、常见题型D例1.用两支惰性电极插入1LCuSO4溶液，通电电解，当电解液的PH由6.0变为3.0时，下列叙述正确的是 ( ) A.阴极上析出11.2mL氢气（标况） B.阴极上析出64mg铜 C.阳极和阴极质量都没有变化 D.阳极上析出5.6mL氧气

17、（标况）例2(2018大连模拟)用惰性电极电解一定浓度的CuSO4溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1molCu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑二氧化碳的溶解)。则电解过程中转移电子的物质的量为 () A.0.2mol B. 0.4mol C.0.6mol D. 0.8mol（2）电解的分阶段计算 【补充1】若加入的是 0.1molCu2(OH)2CO3，则电解过程中转移电子的物质的量为 。B【补充2】用惰性电极电解100mLCuSO4溶液，通电一段时间后，阴、阳极均产生2.24L气体（标况）， 则CuSO4溶液的浓度为 。0.6mol1.0mol/LA3、多池串联的

18、分析与计算 -+阳阴原电池电解池原电池、电解池的判断有自发的氧化还原反应燃料电池无自发的氧化还原反应例4如图所示，常温下通电5min后，发现铜电极的质量增加，试回答（1）电源电极X的名称为_(填“正极”或“负极”)。（2）若KCl溶液的体积是200mL，则当铜电极的质量增加2.16 g时，A中溶液的pH=_ (忽略电解前后溶液体积的变化)，若要使电解后的溶液恢复到与电解前完全相同的状态，则应加入_(填物质的种类及数量)。（3）已知电解前，电解池B中铜、银两电极的质量相等，通电一段时间后，当铜银两电极的质量差为2.16 g时，电解池A中生成的气体最多为_mol。负极 130.010.02mol

19、HCl 阴 阳 - + 四、金属的腐蚀与防护1化学腐蚀和电化学腐蚀的比较无有电化学类型化学腐蚀电化学腐蚀条件金属与接触到的干燥气体或非电解质液体直接反应不纯金属接触到电解质溶液发生原电池反应本质Mne=Mn现象金属被腐蚀较活泼金属被腐蚀区别_电流产生_电流产生联系两者往往同时发生，_腐蚀更普遍2.钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀类型析氢腐蚀吸氧腐蚀水膜性质(强)酸性弱酸性或中性正极反应_负极反应Fe2e=Fe2总反应Fe+2H=Fe2+H22Fe+O2+2H2O =2Fe(OH)2其他反应铁锈的形成：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(铁锈)(3x

20、)H2O2H2e=H22H2O+O2+4e=4OH例5.【19北京朝阳区】全世界每年因生锈损失的钢铁，约占世界年产量的十分之一。一种钢铁锈蚀原理示意图如下，下列说法错误的是 ()C原电池电解池辅助阳极3.金属的防护二氯化二硫(S2C12)用作有机化工产品、杀虫剂、硫化染料、合成橡胶等生产中的氯化剂和中间体。S2Cl2是一种有毒并有恶臭气味的浅黄色液体，在300以上完全分解，其蒸汽遇水分解，易溶解硫磺；将适量氯气通入熔融的硫磺而得，过量的Cl2会将S2Cl2进一步氧化得到SCl2。以下是对S2Cl2的制备及研究，请回答下列问题：.S2Cl2的制备物质SS2Cl2SCl2沸点/44513859熔点

21、/11376122例6、【2017全国】支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是 () A通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零 B通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩 C高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流 D通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整C 例7.如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀的速度由快到慢的顺序为 () A. B. C. D.C小结：判断金属腐蚀快慢的规律 电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防腐措施的腐蚀。(1对同一种电解质溶液来说，浓度越大，金属腐

22、蚀越快。(2)对同一金属来说，在不同溶液中腐蚀速率的快慢：强电解质溶液中弱电解质溶液中非电解质溶液中。小专题讲座一、有隔膜的电化学装置1、隔膜的种类 阴、阳离子交换膜，质子交换膜2、隔膜的作用 (1)能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。 (2)能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。3、常见类型例1.(提高电流效率)已知：电流效率电路中通过的电子数与消耗负极失去电子总数之比。现有两个电池、，装置如图所示。下列说法正确的是 ()C A.和的电池反应不相同 B.能量转化形式不同 C.的电流效率低于的电流效率 D.放电一段时间后，、中都只含1种溶质交换膜隔离两种

23、电解质溶液，避免负极材料与能发生反应的电解质溶液直接接触，能提高电流效率。在这种装置中，交换膜起到盐桥作用，且优于盐桥(盐桥需要定时替换或再生)。例2(提高产品纯度)世界水产养殖协会网介绍了一种利用电化学原理净化鱼池中水质的方法，其装置如图所示。下列说法正确的是 ()B阳 阴 例3（限制离子迁移）工业品氢氧化钾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)，其工作原理如图所示。下列说法中不正确的是 ()CA、阴极材料可以是Fe，含氧酸根杂质不参与电极反应B、该电解槽的阳极反应式为4OH4e=2H2OO2C、通电后，该电解槽阴极附近溶液的pH会

24、逐渐减小D除去杂质后，氢氧化钾溶液从出口B导出来阳 阴 例4、人工光合作用能够借助太阳能，用CO2和H2O制备化学原料。下图是通过人工光合作用制备HCOOH的原理示意图，下列说法不正确的是 （ ） A.该过程是将太阳能转化为化学能的过程 B.催化剂a表面发生氧化反应，有O2产生 C.催化剂a附近酸性减弱，催化剂b附近酸性增强 D.催化剂b表面的反应是CO2+2H+2e- =HCOOH C二、新型化学电源：光电转化电池- + 例5(2018沈阳模拟)如图是用于航天飞行器中的一种全天候太阳能电化学电池在光照时的工作原理。下列说法正确的是 ()A.该电池与硅太阳能电池供电原理相同B.光照时，H由a极室通过质子膜进入b极室C.光照时，b极反应式是VO22OH-e- =VO2+H2OD.夜间无光照时，a电极流出电子D+ -例6、 我国科学家开发设计一种天然气脱硫装置，利用如右图装置可实现：H2S+O2 =H2O2 +S。已知甲池中有如下的转化： 甲池碳棒上发生电极反应： 。乙池处发生反应： 。AQ+2H+ +2e- =H2AQH2S+I3- = 3