第6章 第2讲 电解池.ppt

1、第2讲 电解池,【2020备考】 最新考纲：1.理解电解池的构成、工作原理及应用。2.能书写电极反应和总反应方程式。 核心素养：1.变化观念与平衡思想：认识化学变化的本质是有新物质生成，并伴有能量的转化；能多角度、动态地分析电解池中发生的反应，并运用电解池原理解决实际问题。2.科学精神与社会责任：肯定电解原理对社会发展的重大贡献，具有可持续发展意识和绿色化学观念，能对与电解有关的社会热点问题做出正确的价值判断。,考点一 电解原理 （频数： 难度：）,电解原理是电化学重要的理论基础，掌握好放电顺序，总结好电解,规律，是解答好电解原理应用题的前提。另外对于设题方式多且灵活多变的实物图分析问题，应加

2、以关注。,1.电解定义,电流,2.能量转化形式,3.电解池,（2）电极名称及电极的反应式（如图）,阳极,2Cl2e=Cl2,阴极,Cu22e=Cu,（3）电子和离子的移动方向（惰性电极）,4.电解过程,1.不要忘记水溶液中的H和OH，不要把H、OH误加到熔融电解质中。 2.最常用的放电顺序：阳极：活泼金属（一般指Pt、Au以外的金属）ClOH；阴极：AgFe3Cu2H，但如果离子浓度相差十分悬殊，离子浓度大的也可以先放电，如理论上H的放电能力大于Zn2，由于溶液中c（Zn2）c（H），则先在阴极上放电的是Zn2，例如铁上镀锌时，放电顺序：Zn2H。,5.惰性电极电解电解质溶液的产物判断（图示）

3、,速查速测,1.（易混点排查）正确的打“”，错误的打“”,（1）电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程（ ） （2）电解CuCl2溶液，阴极逸出的气体能够使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色（ ） （3）电解时，电子的移动方向为：电源负极阴极阳极电源正极（ ） （4）电解盐酸、硫酸等溶液，H放电，溶液的pH逐渐增大（ ） （5）用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，加入Cu（OH）2可使电解质溶液恢复到电解前的情况（ ）,2.（教材知识拓展题）要实现反应：Cu2HCl=CuCl2H2，设计了下列四个实验，你认为可行的是（ ）,解析 铜与盐酸不能直接发生反应，由于不是能自发进行的氧化还原反应，

4、故不能设计成原电池，即A、B选项不符合；由于铜失去电子，故铜作阳极，与电源的正极相连，选项C符合。 答案 C,3.（探究思考题）用惰性电极电解2 molL1 NaCl和1 molL1 CuSO4的混合溶液，可看做两个电解阶段，试判断在两个阶段中阴、阳两极得到的产物是什么？并写出相应的电极反应式。,第一阶段：阳极产物 ，电极反应_； 阴极产物 ，电极反应_ 。 第二阶段：阳极产物 ，电极反应_。 阴极产物 ，电极反应_。,答案 Cl2 2Cl2e=Cl2 Cu Cu22e=Cu O2 4OH4e=2H2OO2 H2 4H4e=2H2,A组 基础知识巩固,1.下列装置的线路接通后，经过一段时间，溶

5、液的pH明显减小的是（ ）,答案 D,2.下图为直流电源电解稀Na2SO4溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是（ ）,A.逸出气体的体积，a电极的小于b电极的 B.一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体 C.a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色 D.a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色,解析 电解Na2SO4溶液时，a为阴极：4H4e=2H2，b为阳极：4OH4e=O22H2O；a极周围由于H放电溶液呈碱性，石蕊显蓝色，b极周围由于OH放电溶液呈酸性，石蕊显红色。 答案 D,3.（2018河南豫南九校质量考评）如图所示，在一定电压下用惰性电极电

6、解由等物质的量浓度的FeCl2、HCl组成的混合溶液。已知在此电压下，阴、阳离子根据放电能力顺序，都可能在阳极放电，下列分析正确的是（ ）,A.C1电极上的电极反应式为2H2O2e=2OHH2 B.C1电极处溶液首先变黄色 C.C2电极上可依次发生的电极反应为Fe2e=Fe3、2Cl2e=Cl2 D.当C1电极上有2 g物质生成时，就会有2NA个电子通过溶液发生转移 解析 C1电极与电源的负极相连，作阴极，溶液中的H在阴极放电，电极反应式为2H2e=H2，A错误；C1电极上H放电生成H2，C2电极与电源的正极相连，作阳极，Fe2的还原性强于Cl，则依次发生的电极反应为Fe2e=Fe3、2Cl2

7、e=Cl2，故C2电极处溶液首先变黄色，B错误，C正确；电子只能通过导线传递，不能通过溶液传递，D错误。 答案 C,【原创总结】,以惰性电极电解电解质溶液的类型和规律,说明：请同学们写出上述实例中的半反应和总反应的离子方程式，并分析电解后溶液的pH变化。,B组 考试能力过关,4.（海南高考）以石墨为电极，电解KI溶液（其中含有少量酚酞和淀粉）。下列说法错误的是（ ）,A.阴极附近溶液呈红色 B.阴极逸出气体 C.阳极附近溶液呈蓝色 D.溶液的pH变小,答案 D,5.（北京高考）用石墨电极电解CuCl2溶液（见图）。下列分析正确的是（ ）,A.a端是直流电源的负极 B.通电使CuCl2发生电离

8、C.阳极上发生的反应：Cu22e=Cu D.通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体,解析 根据溶液中离子移动方向可知，U型管左侧电极是阴极，连接电源的负极，a端是电源的负极，A正确；通电使CuCl2发生电解，不是电离，B错误；阳极发生氧化反应，Cl在阳极放电2Cl2e=Cl2，C错误；Cl发生氧化反应，在阳极放电生成Cl2，D错误。 答案 A,6.（1）（2017江苏高考）电解Na2CO3溶液，原理如图所示。阳极的电极反应式为_， 阴极产生的物质A的化学式为_。,（2）（2015山东高考）利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH可由电解法制备，钴氧化物可通过处理钴渣获得。,

9、利用如图所示装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为_ 溶液（填化学式），阳极电极反应式为_， 电解过程中Li向 电极迁移（填“A”或“B”）。,（2）根据电解装置图，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液，B极区产生H2，电极反应式为2H2O2e=H22OH，OH与Li结合生成LiOH，所以B极区电解液应为LiOH溶液，B电极为阴极，则A电极应为阳极，阳极区电解液应为LiCl溶液，电极反应式为2Cl2e=Cl2。电解过程中，阳离子向阴极迁移，则Li向B电极迁移。,考点二 电解原理的应用 （频数： 难度：）,电解原理的综合应用是高考考查的重要内容，在

10、掌握好电解原,理基本应用的基础上，要特别关注电解在物质制备、污水处理等方面的拓展应用，在分析电解装置时，应注意半透膜的作用。,1.电解饱和食盐水,（1）电极反应 阳极反应式： （ 反应） 阴极反应式： （ 反应）,2Cl2e=Cl2,氧化,2H2e=H2,还原,（3）应用：氯碱工业制烧碱、氢气和氯气,2.电解精炼铜,粗铜,纯铜,3.电镀铜,铜,待镀金属,4.电冶金,利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等,6O212e=3O2,4Al312e=4Al,由于AlCl3为共价化合物熔融状态下不导电，所以电解冶炼铝时，电解的为熔点很高的氧化铝，为降低熔点，加入了助熔剂冰晶石（Na3

11、AlF6）；而且电解过程中，阳极生成的氧气与石墨电极反应，所以石墨电极需不断补充。,速查速测,1.（易混点排查）正确的打“”，错误的打“”,（1）电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c（Cu2）均保持不变（ ） （2）电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料（ ） （3）电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3，也可以电解MgO和AlCl3（ ） （4）电解精炼时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料（ ） （5）用Zn作阳极，Fe作阴极，ZnCl2作电解质溶液，由于放电顺序HZn2，不可能在铁上镀锌（ ）,2.（教材改编题）（1）（LK选修4P183改编）电解精炼铜时，如果转移0.04 mo

12、l电子，阴极材料的质量将增加 g。,（2）（RJ选修4P834改编）电解饱和食盐水时，从阴极逸出2.24 L氢气，从阳极逸出_气体，逸出气体的体积为 L（在标准状况下，不考虑气体溶解）。,1.28,2.24,Cl2,3.（思维探究题）比较下列两种装置有哪些不同？,（1）请分析两装置中各电极的质量变化？ _。 （2）请分析两装置中电解质溶液浓度的变化？ _。 答案 （1）甲图中铜片质量减小，铁制品质量增加；乙图中粗铜质量减小，精铜质量增加 （2）甲图中CuSO4溶液浓度几乎未变化，因为阳极溶解多少铜，阴极就析出多少铜；乙图中CuSO4溶液浓度逐渐变小，因为粗铜中混有Zn、Fe等杂质，放电后转化成

13、Zn2、Fe2等离子，此时Cu2会转化为Cu，造成CuSO4溶液浓度减小,A组 基础知识巩固,1.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（ ）,A.氯碱工业中，X电极上反应式是4OH4e=2H2OO2 B.电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2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,解析 氯碱工业中阳极是Cl放电生成Cl2；电解精炼铜时阳极粗铜溶解，粗铜中混有Zn、Fe等杂质，放电后转化为Zn2、Fe2，阴极Cu2放电析出Cu，溶液中Cu2浓度变小；铁片上镀铜时，阴极应该是铁片，阳极是纯铜。 答案 D,2.（物质制备）（2018武汉市部分学

14、校调研）在电解液不参与反应的情况下，采用电化学法还原CO2可制备ZnC2O4，原理如图所示。下列说法正确的是（ ）,答案 C,3.（废气处理）（2018湖南三湘名校教育联盟第三次大联考）Fe（CN）63可将气态废弃物中的硫化氢氧化为可利用的硫，自身被还原为Fe（CN）64。工业上常采用如图所示的电解装置，通电电解，然后通入H2S加以处理。下列说法不正确的是（ ）,答案 D,【方法技巧】,电化学中定量计算方法 1.根据电子守恒计算 用于串联电路中阴阳两极产物、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.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

15、应式列出比例式计算。 3.根据关系式计算 根据得失电子守恒定律关系建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。,B组 考试能力过关,4.（2018课标全国，13）最近我国科学家设计了一种CO2H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如图所示，其中电极分别为ZnO石墨烯（石墨烯包裹的ZnO）和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：,EDTAFe2e=EDTAFe3 2EDTAFe3H2S=2HS2EDTAFe2 该装置工作时，下列叙述错误的是（ ）,A.阴极的电极反应：CO22H2e=COH2O B.协同转化总反应：CO2H2S=COH2OS C.石墨烯上的电势比Z

16、nO石墨烯上的低 D.若采用Fe3/Fe2取代EDTAFe3/EDTAFe2，溶液需为酸性,解析 阴极发生还原反应，氢离子由交换膜右侧向左侧迁移，阴极的电极反应式为CO22e2H=COH2O，A项正确；结合阳极区发生的反应，可知协同转化总反应为CO2H2S=SCOH2O，B项正确；石墨烯作阳极，其电势高于ZnO石墨烯的，C项错误；Fe3、Fe2在碱性或中性介质中会生成沉淀，它们只稳定存在于酸性较强的介质中，D项正确。 答案 C,B,6.2018课标全国，27（3）制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为_。,电解后， 室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5。,解析 阳极发生氧化反应：2H2O4e=4HO2（或4OH4e=2H2OO2），阳极室H向a室迁移，a室中的Na2SO3转化成NaHSO3。阴极发生还原反应，析出H2，OH增多，Na由a室向b室迁移，则b室中Na2SO3浓度增大。 答案 2H2O4e=4HO2（或4OH4e=2H2OO2） a,