高中化學(xué)第一輪總復(fù)習(xí) 第9章 第30講 電解池課件 新課標(biāo)(湖南專(zhuān)版)

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1、考點(diǎn)考點(diǎn)1 電解原理電解原理 1用惰性電極電解時(shí),電解對(duì)象、電解產(chǎn)物與離子放電順序的關(guān)系陰離子放電順序:S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸F-陽(yáng)離子放電順序:Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+H+(水)Al3+Mg2+Na+電解質(zhì)溶液電解規(guī)律與區(qū)、區(qū)與H+:電解電解質(zhì)型與區(qū):放氫生堿型與區(qū):放氧生酸型與區(qū)、區(qū)與H+:電解水型2用惰性電極電解電解質(zhì)溶液時(shí)各種變化情況簡(jiǎn)析續(xù)表續(xù)表3.電極方程式、電解方程式的書(shū)寫(xiě)書(shū)寫(xiě)電解反應(yīng)的一般步驟是:以寫(xiě)出用石墨做電極電解CuSO4溶液的電極反應(yīng)式及總的電解方程式為例。第一步:明確溶液中存在哪些離子溶液中的陽(yáng)離子:Cu2+、H+,陰離子:OH-、 。第二

2、步:判斷陰陽(yáng)兩極附近離子種類(lèi)及離子放電順序陰極:Cu2+H+陽(yáng)極:OH- 第三步:寫(xiě)電極反應(yīng)式和總的電解方程式陰極:2Cu2+4e-=2Cu陽(yáng)極:4OH-4e-=2H2O+O2或2H2O-4e-=O2+4H+24SO24SO使得失電子數(shù)相等,兩極反應(yīng)式相加得總方程式:2Cu2+2H2O 2Cu+O2+4H+(離子方程式)或2CuSO4+2H2O 2Cu+O2+2H2SO4。電解電解注意:上述例子中的電極若換成銅棒,陽(yáng)極電極反應(yīng)式為:Cu-2e-=Cu2+,陰極電極反應(yīng)式不變。電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)要以實(shí)際放電的離子表示,但電解方程式的書(shū)寫(xiě)中,弱電解質(zhì)要以分子式的形式書(shū)寫(xiě)。如本例中的陽(yáng)極反應(yīng)式可寫(xiě)為O

3、H-,但是電解總反應(yīng)方程式則必須寫(xiě)為H2O。例例1(2010福建卷福建卷)鉛蓄電池的工作原理為:Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。研讀下圖,下列判斷不正確的是()AK閉合時(shí),d電極反應(yīng)式:PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+B當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.2 mol 電子時(shí),中消耗的H2SO4為0.2 mol4H+ CK閉合時(shí),中SO向c電極遷移DK閉合一段時(shí)間后,可單獨(dú)作為原電池,d電極為正極24SOC 【解析】 本題考查電化學(xué)(原電池、電解池)的相關(guān)知識(shí),K閉合時(shí)為原電池,為電解池,中發(fā)生充電反應(yīng),d電極為陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng),其反應(yīng)式為PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H+

4、SO所以A正確。在上述總反應(yīng)式中,得失電子總數(shù)為2e-,當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.2 mol電子時(shí),可以計(jì)算出中消耗的硫酸的量為0.2 mol,所以B對(duì)。K閉合一段時(shí)間,也就是充電一段時(shí)間后可以作為原電池,由于c表面生成Pb,放電時(shí)做電源的負(fù)極,d表面生成PbO2,做電源的正極,所以D也正確。K閉合時(shí)d是陽(yáng)極,陰離子向陽(yáng)極移動(dòng),所以C錯(cuò)??键c(diǎn)考點(diǎn)2 電解計(jì)算電解計(jì)算1簡(jiǎn)單裝置中各電極產(chǎn)物間的計(jì)算在一個(gè)裝置中進(jìn)行電解時(shí),各電極產(chǎn)物不同,但陰陽(yáng)極得失電子數(shù)相等。根據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)可對(duì)各電極產(chǎn)物、溶液中的產(chǎn)物,以及反應(yīng)消耗的物質(zhì)進(jìn)行計(jì)算。2復(fù)雜裝置中(指多個(gè)裝置串聯(lián)連接)各電極產(chǎn)物的判斷在串聯(lián)電解裝置中,各電極電子轉(zhuǎn)

5、移數(shù)相等。據(jù)此,可計(jì)算各電極產(chǎn)物,溶液中的c(H+)、c(OH-)的變化。3電解的計(jì)算特點(diǎn)有關(guān)電解的計(jì)算通常是求電解后某產(chǎn)物的質(zhì)量、氣體的體積、某元素的化合價(jià)以及溶液的pH、物質(zhì)的量濃度等。解答此類(lèi)題的方法有兩種:一是根據(jù)電解方程式或電極反應(yīng)式,應(yīng)用陰、陽(yáng)兩極得失電子守恒進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。二是用惰性電極進(jìn)行電解的過(guò)程,若電解質(zhì)的陰、陽(yáng)離子不同時(shí)在兩極上放電,則陽(yáng)離子放電的同時(shí)必有H+生成,n(H+)=n(陽(yáng)離子)電荷數(shù)。也可利用物質(zhì)的量關(guān)系(電子得失守恒)進(jìn)行計(jì)算,如,H2Cl21/2O2Cu2Ag2H+2OH-。應(yīng)用原電池、電解池進(jìn)行有關(guān)化學(xué)計(jì)算,也常見(jiàn)于高考題中,抓住兩電極上通過(guò)的電子數(shù)目相等

6、,是解答這類(lèi)題的關(guān)鍵。 例例2 在500 g CuSO4溶液中插入兩根電極。一極為鐵,一極為含雜質(zhì)鋅均勻的粗銅,通電一段時(shí)間后,切斷電源,立即將電極取出,這時(shí)鐵極上析出7.04 g銅,電解液增重0.02 g。求粗銅中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 【解析】 解本題的關(guān)鍵有兩點(diǎn):一是正確寫(xiě)出電極反應(yīng)式。根據(jù)活性材料作陰極不參加反應(yīng),作陽(yáng)極時(shí)被氧化,可知粗銅為陽(yáng)極,鐵為陰極;二是根據(jù)“電解時(shí),通過(guò)各串聯(lián)電極的電子的物質(zhì)的量相等”建立關(guān)系式。 設(shè)參加反應(yīng)的Cu和Zn的物質(zhì)的量分別為x mol和y mol。生成的Cu的物質(zhì)的量0.02mol65g/mol0.02mol65/ mol0.09mol64/ molggZn

7、%=100%=18.4%【答案】 18.4% 用惰情電極電解電解質(zhì)溶液時(shí),若使電解后的溶液恢復(fù)原狀態(tài),應(yīng)遵循“缺什么加什么,缺多少加多少”原則。一般加入陰極產(chǎn)物與陽(yáng)極產(chǎn)物的化合物。如電解CuSO4溶液,因從溶液中減少的是Cu和O2,且為2 1,相當(dāng)于減少了CuO,所以恢復(fù)應(yīng)加CuO。加1 mol Cu(OH)2則多加1 mol H2O,反過(guò)來(lái),如果需要加Cu(OH)2才能恢復(fù),說(shuō)明CuSO4電解質(zhì)電解完后還電解了水,且CuO和H2O為1 1。 1.(2011上海卷上海卷)用電解法提取氯化銅廢液中的銅,方案正確的是( )A用銅片連接電源的正極,另一電極用鉑片B用碳棒連接電源的正極,另一電極用銅片

8、C用氫氧化鈉溶液吸收陰極產(chǎn)物D用帶火星的木條檢驗(yàn)陽(yáng)極產(chǎn)物 【解析】 用電解法提取氯化銅廢液中的銅時(shí),銅必須作陰極,陽(yáng)極是銅或惰性電極,陰極的反應(yīng)式為:Cu2+2e- =Cu。B2.(2011全國(guó)卷全國(guó)卷)用石墨做電極電解CuSO4溶液。通電一段時(shí)間后,欲使用電解液恢復(fù)到起始狀態(tài),應(yīng)向溶液中加入適量的( ) ACuSO4 BH2O CCuO DCuSO4 5H2OC 【解析】 用石墨做電極電解CuSO4溶液的電解方程式是2CuSO4+2H2O 2H2SO4+2Cu+O2,根據(jù)缺什么補(bǔ)什么的,選項(xiàng)C正確。電解3.(2011山東卷山東卷)以KCl和ZnCl2混合液為電鍍液在鐵制品上鍍鋅,下列說(shuō)法正確

9、的是( )A未通電前上述鍍鋅裝置可構(gòu)成原電池,電鍍過(guò)程是該原電池的充電過(guò)程B因部分電能轉(zhuǎn)化為熱能,電鍍時(shí)通過(guò)的電量與鋅的析出量無(wú)確定關(guān)系C電鍍時(shí)保持電流恒定,升高溫度不改變電解反應(yīng)速率D鍍鋅層破損后對(duì)鐵制品失去保護(hù)作用C 【解析】 電鍍時(shí),通常把待鍍的金屬制品作陰極,把鍍層金屬作陽(yáng)極,用含有鍍層金屬離子的溶液作電鍍液。因此在鐵制品上鍍鋅時(shí),鐵作陰極,鋅作陽(yáng)極,由于鋅比鐵活潑,因此未通電前可以構(gòu)成原電池,但此時(shí)鋅作負(fù)極失去電子,鐵作正極,而電鍍時(shí)鋅仍然失電子,所以選項(xiàng)A不正確;在氧化還原反應(yīng)中必需滿足得失電子守恒,因此電鍍時(shí)通過(guò)的電量與鋅的析出量有確定關(guān)系而與能量變化無(wú)關(guān),B不正確;由于電鍍時(shí)保

10、持電流恒定,因此導(dǎo)線中通過(guò)的電子速率是不變的,所以升高溫度不能改變電解反應(yīng)速率,C正確;鍍鋅層破損后,由于鋅比鐵活潑,所以即使發(fā)生電化學(xué)腐蝕也是鋅失去電子而保護(hù)了鐵,即選項(xiàng)D也不正確。4.右圖為直流電源電解稀Na2SO4水溶液的裝置。通電后在石墨電極a和b附近分別滴加一滴石蕊試液,下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中正確的是( )A逸出氣體的體積a電極的小于b電極的B一電極逸出無(wú)味氣體,另一電極逸出刺激性氣味氣體Ca電極附近呈紅色,b電極附近出現(xiàn)藍(lán)色Da電極附近呈藍(lán)色,b電極附近出現(xiàn)紅色D 【解析】 電解稀Na2SO4水溶液,其本質(zhì)是電解水。 b極為陽(yáng)極:4OH-4e-=2H2O+O2 a極為陰極:4H+4e-=2

11、H2 a極逸出氣體為氫氣,b極逸出氣體為氧氣,二者都是無(wú)色無(wú)味的氣體,且a極氫氣的體積是b極氧氣的體積的2倍,則A、B均錯(cuò)誤;a極氫離子得電子,所以a極附近氫氧根離子濃度增大,遇石蕊試液變藍(lán);b極氫氧根離子放電,致使b極附近氫離子濃度增大,遇石蕊試液變紅色,則C錯(cuò),D正確。5.(2011北京市海淀區(qū)高三模擬北京市海淀區(qū)高三模擬)加碘食鹽中含有碘酸鉀(KIO3),現(xiàn)以電解法制備碘酸鉀,實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。先將一定量的碘溶于過(guò)量氫氧化鉀溶液,發(fā)生反應(yīng):3I2+6KOH=5KI+KIO3+3H2O,將該溶液加入陽(yáng)極區(qū),另將氫氧化鉀溶液加入陰極區(qū),開(kāi)始電解。下列說(shuō)法正確的是( )Aa電極是陰極Ba極區(qū)的

12、KI最終轉(zhuǎn)變?yōu)镵IO3D電解過(guò)程中OH-從a極區(qū)通過(guò)離子交換膜c進(jìn)入b極區(qū)C陽(yáng)極電極反應(yīng):4OH-4e-=2H2O+O2B6.(2010慈利一中高三期終考試慈利一中高三期終考試)如圖所示,a、b、c均為石墨電極,d為碳鋼電極,通電進(jìn)行電解。假設(shè)在電解過(guò)程中產(chǎn)生的氣體全部逸出,下列說(shuō)法正確的是( )A.甲、乙兩燒杯中溶液的pH均升高B.當(dāng)b極增重5.4 g時(shí),d極產(chǎn)生的氣體為2.24 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)C.當(dāng)電解一段時(shí)間后,將甲、乙兩溶液混合,一定會(huì)生成沉淀D.乙燒杯中c的電極反應(yīng)式為2Cl-2e-=Cl2D7.下圖是一個(gè)乙醇燃料電池工作時(shí)的示意圖,乙池中的兩個(gè)電極一個(gè)是石墨電極,一個(gè)是鐵電極,工作

13、時(shí)M、N兩個(gè)電極的質(zhì)量都不減少,請(qǐng)回答下列問(wèn)題:(1)M電極的材料是_,電極名稱是_,N的電極反應(yīng)式為_(kāi),加入乙醇的鉑電極的電極反應(yīng)式為_(kāi)。鐵陰極4OH-4e-=2H2O+O2C2H5OH-12e-+16OH-=2CO+11H2O7.下圖是一個(gè)乙醇燃料電池工作時(shí)的示意圖,乙池中的兩個(gè)電極一個(gè)是石墨電極,一個(gè)是鐵電極,工作時(shí)M、N兩個(gè)電極的質(zhì)量都不減少,請(qǐng)回答下列問(wèn)題:(2)在此過(guò)程中,乙池中某一電極析出金屬銀4.32 g時(shí),甲池中理論上消耗氧氣為_(kāi)L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下);若此時(shí)乙池溶液的體積為400 mL,則乙池中溶液的pH為_(kāi)。0.2241(3)若在常溫常壓下,1 g C2H5OH燃燒生成CO2和液態(tài)H2O時(shí)放出29.71 kJ熱量,表示該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為 _ _。7.下圖是一個(gè)乙醇燃料電池工作時(shí)的示意圖,乙池中的兩個(gè)電極一個(gè)是石墨電極,一個(gè)是鐵電極,工作時(shí)M、N兩個(gè)電極的質(zhì)量都不減少,請(qǐng)回答下列問(wèn)題: C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) DH=-1366.7 kJ/mol

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