2019高考化學 考點必練 專題15 電解池知識點講解.doc

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考點十五 電解池知識點講解一.電解池工作原理及其應用1. 原電池、電解池的判定 先分析有無外接電源：有外接電源者為 ，無外接電源者可能為 ；然后依據(jù)原電池、電解池的形成條件、工作原理分析判定。2. 電解電極產物的判斷：要判斷電極反應的產物，必須掌握離子的放電順序。判斷電極反應的一般規(guī)律是：(1) 在陽極上 活性材料作電極時：金屬在陽極失電子被氧化成陽離子進人溶液，陰離子不容易在電極上放電。 用惰性電極(Pt、Au、石墨、鈦等)時，溶液中陰離子的放電順序是：S2- I- Br- Cl- OH- 含氧酸根F-(2) 在陰極上：無論是惰性電極還是活性電極都不參與電極反應，發(fā)生反應的是溶液中的陽離子。陽離子在陰極上放電順序是： Ag+ Fe3+ Cu2+ H+ （酸） Pb2+ Sn2+ Fe2+ Zn2+ H+ （水） Al3+ Mg2+ 3. 用惰性電極進行溶液中的電解時各種變化情況分析類 型電極反應特點實 例電解對象電解質濃度pH電解質溶液復原電解水型陰：2H+2e=H2陽：4OH4e=2H2O+O2NaOH水加水H2SO4水加水Na2SO4水不變加水分解電解質型電解質電離出的陰陽離子分別在兩極放電HCl電解質通HClCuCl2電解質加CuCl2放H2生堿型陰極：H2O放H2生堿陽極：電解質陰離子放電NaCl電解質和水通HCl放O2生酸型陰極：電解質陽離子放電陽極：H2O放O2生酸CuSO4電解質和水加CuO典例1（2019屆內蒙古赤峰二中高三上學期第二次月考）某化學課外活動小組擬用鉛蓄電池進行電絮凝凈水的實驗探究，設計的實驗裝置如圖所示，下列敘述正確的是A Y 的電極反應： Pb2e = Pb2+B 鉛蓄電池工作時SO42-向 Y 極移動C 電解池的反應僅有2Al+6H2O=通電 2Al(OH)3+3H2D 每消耗 103.5 gPb ，理論上電解池陰極上有0.5 molH2生成【答案】D典例2（2019屆內蒙古自治區(qū)赤峰第二中學高三上學期第二次月考）某化學課外活動小組擬用鉛蓄電池進行電絮凝凈水的實驗探究，設計的實驗裝置如圖所示，下列敘述正確的是A Y 的電極反應： Pb2e = Pb2+B 鉛蓄電池工作時SO42向 Y 極移動C 電解池的反應僅有2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2D 每消耗 103.5 gPb ，理論上電解池陰極上有0.5 molH2生成【答案】D二. 電解原理在工業(yè)生產中的應用1電解精煉反應原理(電解精煉銅)陽極(粗銅，含F(xiàn)e、Zn、C等)：Cu-2e=Cu2+， 陰極(純銅)：Cu2+2e=Cu工作一段時間后，溶液中電解質的成分CuSO4、ZnSO4、FeSO4 ，Cu2+的濃度減小。2電鍍池：鍍銅反應原理陽極(純銅)：Cu-2e=Cu2+，陰極(鍍件)：Cu2+2e=Cu 溶液中的Cu2+濃度保持不變。3氯堿工業(yè)反應原理陽極：2Cl-2e=Cl2，陰極：2H+2e=H22NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2典例3（2019屆黑龍江省牡丹江市第一高級中學高三10月月考）H2S有劇毒，石油化工中常用以下方法處理石油煉制過程中產生的H2S廢氣。先將含H2S 的廢氣（其它成分不參與反應）通入FeCl3溶液中，過濾后將溶液加入到以鐵和石墨棒為電極的電解槽中電解（如圖所示），電解后的溶液可以循環(huán)利用。下列有關說法不正確的是（）A 過濾所得到沉淀的成分為S 和FeSB 與外接電源a極相連的電極反應為Fe2+eFe3+C 與外接電源b極相連的是鐵電極D 若有0.20mol 的電子轉移，得到氫氣2.24L（標準狀況）【答案】A典例4（2018屆吉林省吉大附中高三第四次模擬考試）李克強總理在2018年國務院政府工作報告中強調“今年二氧化硫、氮氧化物排放量要下降3%。”因此，研究煙氣的脫硝(除NOx)、脫硫(除SO2)技術有著積極的環(huán)保意義。（1）汽車的排氣管上安裝“催化轉化器”，其反應的熱化學方程式為：2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) H=-746.50kJmol-1。T時，將等物質的量的NO和CO充入容積為2L的密閉容器中，若溫度和體積不變，反應過程中(015min) NO的物質的量隨時間變化如圖。圖中a、b分別表示在相同溫度下，使用質量相同但表面積不同的催化劑時，達到平衡過程中n (NO)的變化曲線，其中表示催化劑表面積較大的曲線是_。（填“a”或“b”）T時，該反應的化學平衡常數(shù)K=_；平衡時若保持溫度不變，再向容器中充入CO、CO2各0.2 mol，則平衡將_移動。(填“向左”、“向右”或“不”)15min時，若改變外界反應條件，導致n (NO)發(fā)生圖中所示變化，則改變的條件可能是_ (任答一條即可)。（2）在催化劑作用下，用還原劑如肼(N2H4)選擇性地與NOx反應生成N2和H2O。已知200時：.3N2H4(g)=N2(g)+4NH3(g) H1=-32.9 kJmol-1；II. N2H4(g)+H2(g) =2NH3(g) H2=-41.8 kJmol-1。寫出肼的電子式：_。200時，肼分解成氮氣和氫氣的熱化學方程式為：_。目前，科學家正在研究一種以乙烯作為還原劑的脫硝原理，其脫硝率與溫度、負載率(分子篩中催化劑的質量分數(shù))的關系如下圖所示。為達到最佳脫硝效果，應采取的條件是_。（3）利用電解裝置也可進行煙氣處理，如圖可將霧霾中的NO、SO2分別轉化為NH4+和SO42-，陽極的電極反應式為_；物質A是_ (填化學式)。【答案】 b 5 L/mol 不 增加CO的物質的量濃度或減少生成物濃度或降溫等 N2H4(g)=N2(g)+2H2(g) H=+50.7 kJmol-1 350左右、負載率3% SO2+ 2H2O-2e-=SO42-+4H+ H2SO4(2) 肼的電子式為；根據(jù)蓋斯定律，反應-2反應即得N2H4(g)=N2(g)+ 2H2(g) H=H1-2H2=+50.7 kJmol-1；分析圖象信息可知，負載率過高或過低，脫硝率都不是最高的，而溫度過低或過高，脫硝率也不是最高的，只有在350左右，負載率為3.0%時脫硝率最高。(3)根據(jù)題目敘述，結合裝置可知陽極反應物為SO2，生成物為SO42-，所以陽極反應式為SO2+ 2H2O-2e- =SO42-+4H+，而陰極反應為NO+H+5e- =NH4+H2O，所以總反應式為2NO+5SO2+8H2O=(NH4)2SO4+4H2SO4，由此反應方程式可知，裝置中的物質A是H2SO4。三. 電化學計算的基本方法 原電池和電解池的計算包括兩極產物的定量計算、溶液pH的計算、相對原子質量和阿伏加德羅常數(shù)測定的計算、根據(jù)電荷量求產物的量與根據(jù)產物的量求電荷量等的計算。不論哪類計算，均可概括為下列三種方法：（1）根據(jù)電子守恒法計算：用于串聯(lián)電路、陰陽兩極產物、正負兩極產物、相同電荷量等類型的計算，其依據(jù)是電路中轉移的電子數(shù)相等。（2）根據(jù)總反應式計算：先寫出電極反應式，再寫出總反應式，最后根據(jù)總反應式列比例式計算。（3）根據(jù)關系式計算：利用得失電子守恒關系建立已知量與未知量之間的橋梁，建立計算所需關系式。典例5（2018屆廣西玉林高級中學高三化學模擬試題二）下列裝置由甲、乙兩部分組成（如圖所示），甲是將廢水中乙二胺H2N(CH2)2NH2氧化為環(huán)境友好物質形成的化學電源。當電池工作時，下列說法錯誤的是（ ）A 甲中H+透過質子交換膜由左向右移動B M極電極反應式：H2N(CH2)2NH2+4H2O-16e-2CO2+N2+16H+C 一段時間后，乙中CuSO4溶液濃度基本保持不變D 當N極消耗0.25 mol O2時，則鐵極增重16 g【答案】D典例6（2019屆四川省樂山沫若中學高三上學期入學考試）如圖所示為電化學降解NO。下列說法中正確的是（ ）A 鉛蓄電池的A極為陰極B 電解的過程中有H+從右池移動到左池C 該電解池的陰極反應為：2NO3- + 6H2O + 12e- N2 + 12OH-D 若電解過程中轉移1moL電子，則交換膜兩側電解液的質量變化差為7.2g【答案】D四. 原電池、電解池、電鍍池的比較原電池電解池電鍍池定義將化學能轉變成電能的裝置將電能轉變成化學能的裝置應用電解原理在某些金屬表面鍍上一層其它金屬的裝置。一種特殊的電解池裝置舉例形成條件活動性不同的兩電極(連接)電解質溶液(電極插入其中并與電極自發(fā)反應)形成閉合回路兩電極接直流電源兩電極插人電解質溶液形成閉合回路鍍層金屬接電源正極，待鍍金屬接電源負極電鍍液必須含有鍍層金屬的離子電極名稱負極：較活潑金屬；正極：較不活潑金屬(或能導電的非金屬等)陽極：電源正極相連的電極陰極：電源負極相連的電極陽極：鍍層金屬；陰極：鍍件電子流向負極正極電源負極陰極電源正極陽極電源負極陰極電源正極陽極電極反應負極（氧化反應）：金屬原子失電子；正極（還原反應）：溶液中的陽離子得電子陽極（氧化反應）：溶液中的陰離子失電子，或金屬電極本身失電子；陰極（還原反應）：溶液中的陽離子得電子陽極（氧化反應）：金屬電極失電子；陰極（還原反應）：電鍍液中陽離子得電子離子流向陽離子：負極正極（溶液中）陰離子：負極正極（溶液中）陽離子陰極（溶液中）陰離子陽極（溶液中）陽離子陰極（溶液中）陰離子陽極（溶液中）典例7（2018屆山東省七校聯(lián)合體高三第二次聯(lián)考）某同學組裝了如圖所示的電化學裝置。電極I為Al，其他電極均為Cu，則（ ）A 電極I發(fā)生還原反應 B 電極II逐漸溶解C 電流方向：電極IV電極I D 電極III的電極反應：Cu2+2e-=Cu【答案】C典例8（2018屆廣東省七校聯(lián)合體高三第三次聯(lián)考）如圖所示，甲池的總反應式為N2H4O2=N22H2O。下列說法正確的是A 乙池中Fe電極上發(fā)生氧化反應B 乙池中石墨電極上發(fā)生的反應可寫為4OH4e=2H2OO2C 甲池溶液pH增大，乙池溶液pH減小D 甲池中每消耗0.1 mol N2H4乙池電極上則會析出6.4 g固體【答案】B典例9（2018屆云南省保山市高三畢業(yè)復習統(tǒng)一檢測一）如圖是一個化學過程的示意圖。已知甲池的總反應式為2CH3OH3O24KOH=2K2CO36H2O請回答：(1)甲池是_池，通入O2的電極作為_極，電極反應式為_。(2)乙池是_池，A電極名稱為_極，電極反應式為_。乙池中的總反應離子方程式為_，溶液的pH_(填“增大”、“減小”或“不變”)。(3)當乙池中B(Ag)極的質量增加5.40 g時，甲池中理論上消耗O2_mL(標準狀況下)?！敬鸢浮?原電 正 O22H2O4e=4OH 電解 陽 4OH4e=O22H2O 4Ag2H2O4AgO24H 減小 280