天津市梅江中學(xué)高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 電解池課件

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)各種變化情況簡析續(xù)表續(xù)表3.電極方程式、電解方程式的書寫書寫電解反應(yīng)的一般步驟是：以寫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離子：Cu2+、H+，陰離子：OH-、 。第二步：判斷陰陽兩極附近離子種類及離子放電順序陰極：Cu2+H+陽極：OH- 第三步：寫電極反應(yīng)式和總的電解方程式陰極：2Cu2+4e-=2Cu陽極：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)式的書寫要以實(shí)際放電的離子表示，但電解方程式的書寫中，弱電解質(zhì)要以分子式的形式書寫。如本例中的陽極反應(yīng)式可寫為OH-，但是電解總反應(yīng)方程式則必須寫為H2O。例例1 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 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24SOC24SO 【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電極為陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，其反應(yīng)式為PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H+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是陽極，陰離子向陽極移動(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)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)行電解的過程，若電解質(zhì)的陰、陽離子不同時(shí)在兩極上放電，則陽離子放電的同時(shí)必有H+生成，n(H+)=n(陽離子)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，也常見于高考題中，抓住兩電極上通過的電子數(shù)目相等，是解答這類題的關(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)，作陽極時(shí)被氧化，可知粗銅為陽極，鐵為陰極；二是根據(jù)“電解時(shí)，通過各串聯(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%=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，反過來，如果需要加Cu(OH)2才能恢復(fù)，說明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，陽極是銅或惰性電極，陰極的反應(yīng)式為：Cu2+2e- =Cu。B2.(2011全國卷全國卷)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，下列說法正確的是( )A未通電前上述鍍鋅裝置可構(gòu)成原電池，電鍍過程是該原電池的充電過程B因部分電能轉(zhuǎn)化為熱能，電鍍時(shí)通過的電量與鋅的析出量無確定關(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)通過的電量與鋅的析出量有確定關(guān)系而與能量變化無關(guān)，B不正確；由于電鍍時(shí)保持電流恒定，因此導(dǎo)線中通過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極為陽極：4OH-4e-=2H2O+O2 a極為陰極：4H+4e-=2H2 a極逸出氣體為氫氣，b極逸出氣體為氧氣，二者都是無色無味的氣體，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.(2012福建卷)將如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置的K閉合，下列判斷正確的是( )A6. 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)在電解過程中產(chǎn)生的氣體全部逸出，下列說法正確的是( )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，工作時(shí)M、N兩個(gè)電極的質(zhì)量都不減少，請(qǐng)回答下列問題：(1)M電極的材料是_，電極名稱是_，N的電極反應(yīng)式為_，加入乙醇的鉑電極的電極反應(yīng)式為_。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)回答下列問題：(2)在此過程中，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_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_。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)回答下列問題： C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) DH=-1366.7 kJ/mol