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1、第第1010講電解池原理及應用講電解池原理及應用-2-3-基礎梳理感悟選考對點訓練1.電解原理(1)電解:在直流電的作用下,在兩電極上分別發(fā)生氧化反應和還原反應的過程叫做電解。電解可以使許多在通常條件下不能發(fā)生的反應得以進行。(2)電解池:將電能轉化為化學能的裝置叫做電解池。電解池由直流電源、固體電極材料以及電解質溶液或熔融電解質組成。-4-基礎梳理感悟選考對點訓練(3)陰、陽極的判斷:-5-基礎梳理感悟選考對點訓練(4)電解時電極產物的判斷:陽極產物的判斷:首先看電極,如果是活性電極(在金屬活動性順序中排在Ag以前的金屬作電極材料),則電極材料失電子,電極被溶解,溶液中的陰離子不能失電子。如

2、果是惰性電極(Pt、Au、石墨等),則要再看溶液中離子的失電子能力,此時根據(jù)陰離子放電順序加以判斷。陰離子放電順序:S2-I-Br-Cl-OH-。陰極產物的判斷:直接根據(jù)陽離子放電順序進行判斷,陽離子放電順序:Ag+Cu2+H+Fe2+Zn2+。注意:電解裝置必須有外接直流電源。-6-基礎梳理感悟選考對點訓練(5)電解質溶液電解規(guī)律(采用惰性電極):用惰性電極(如石墨和Pt電極)電解酸、堿、鹽的水溶液時,主要有三種電解形式:電解水、電解電解質本身、電解電解質和水。其規(guī)律如下:電解強堿、含氧酸、活潑金屬的含氧酸鹽等水溶液,實際上為電解水。如NaOH溶液、H2SO4溶液、Na2SO4溶液等。電解無

3、氧酸(除氫氟酸)、不活潑金屬的無氧酸鹽等水溶液,實際上為電解溶質本身。如鹽酸、CuCl2溶液等。電解活潑金屬的無氧酸鹽、不活潑金屬的含氧酸鹽等水溶液,實際上為電解溶質和水。如NaCl溶液、CuSO4溶液等。-7-基礎梳理感悟選考對點訓練(6)電解過程中電極附近溶液pH的變化:電極區(qū)域:a.若陰極H+放電產生H2,陰極區(qū)域pH變大。b.若陽極OH-放電產生O2,陽極區(qū)域pH變小。電解質溶液中:a.若電解過程中,既產生H2,又產生O2,則原溶液呈酸性的pH變小,原溶液呈堿性的pH變大,原溶液呈中性的pH不變(濃度變大)。b.若電解過程中,無H2和O2產生,pH幾乎不變。但有特殊情況,如電解CuCl

4、2溶液,電解后,若不考慮Cl2的溶解,溶液的pH會變大(由于Cu2+水解)。c.若電解過程中,只產生H2,pH變大。d.若電解過程中,只產生O2,pH變小。-8-基礎梳理感悟選考對點訓練2.電解原理的應用(1)電解精煉銅:粗銅作陽極,精銅作陰極,CuSO4(其他合理答案:均可)溶液作電解質溶液。電解時,發(fā)生如下反應:陽極主要為Cu-2e-Cu2+,陰極為Cu2+2e-Cu。陽極泥中存在金、銀等不活潑的貴重金屬,陰極得到精銅。(2)電鍍銅:精銅作陽極,需要鍍銅的金屬制品作陰極,硫酸銅(或其他可溶性銅鹽)溶液作電解質溶液,從理論上講電鍍時電解質溶液的組成、濃度和質量不變化。電極反應:陽極為Cu-2

5、e-Cu2+,陰極為Cu2+2e-Cu。-9-基礎梳理感悟選考對點訓練(3)氯堿工業(yè):.原料的應用:粗鹽的成分:粗鹽中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、等雜質,不符合電解要求,因此必須經(jīng)過精制。雜質的危害:Ca2+、Mg2+等金屬離子在堿性環(huán)境中會生成沉淀,損壞離子交換膜;此外,雜質的存在會使得到的產品不純。除雜質的過程:-10-基礎梳理感悟選考對點訓練a.除雜質時所加試劑的順序要求是:Na2CO3必須在BaCl2之后,加入鹽酸在過濾之后。b.試劑加入順序有多種選擇:-11-基礎梳理感悟選考對點訓練.反應原理:在上述反應中,由于H+在陰極上得到電子而生成H2,破壞了附近的水的電離平衡,促

6、進了水繼續(xù)電離,結果陰極區(qū)溶液里OH-的濃度增大而呈堿性?？偡磻?2NaCl+2H2O 2NaOH+Cl2+H2。(4)電解冶煉:電解熔融電解質,可煉得活潑金屬。如:K、Ca、Na、Mg、Al等金屬可通過電解其熔融的氯化物或氧化物制得。電源的負極是最強的“還原劑”,可“強迫”活潑金屬的陽離子得電子。-12-基礎梳理感悟選考對點訓練3.原電池與電解池的區(qū)別與聯(lián)系-13-基礎梳理感悟選考對點訓練-14-基礎梳理感悟選考對點訓練難點釋疑如何進行原電池和電解池的計算?提示: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

7、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。-15-基礎梳理感悟選考對點訓練(3)根據(jù)關系式計算:借得失電子守恒關系建立已知量與未知量之間的橋梁,建立計算所需的關系式。如:2H2O22Cl22Cu4Ag4H+4OH-4e-。-16-基礎梳理感悟選考對點訓練1.(201610浙江選考)電解NaClO3水溶液可制備NaClO4。在電解過程中由于陰極上吸附氫氣,會使電解電壓

8、升高,電解效率下降。為抑制氫氣的產生,可選擇合適的物質(不引入雜質),寫出該電解過程的總化學方程式。答案 答案關閉-17-基礎梳理感悟選考對點訓練2.(201510浙江選考)單質Mg可以通過電解熔融MgCl2得到。不能用電解MgCl2溶液的方法制備Mg的理由是。答案 答案關閉-18-基礎梳理感悟選考對點訓練1.下圖所示的電解池和中,a、b、c和d均為Pt電極。電解過程中,電極b和d上沒有氣體逸出,但質量均增大,且增重bd。符合上述實驗結果的鹽溶液是()答案解析解析關閉b、d均為陰極,發(fā)生得電子的反應,由“沒有氣體逸出,但質量均增大”可知均發(fā)生金屬陽離子得電子的反應,其對應的金屬在金屬活動性順序

9、中排在H的后面;再結合轉移等量的電子時Y溶液中的陽離子轉化為金屬的質量更大,可知D項符合題意。答案解析關閉D-19-基礎梳理感悟選考對點訓練2.寧波鎮(zhèn)海至駱駝的387路公交車上首次使用了油電混合動力公交車。作為該車關鍵部件的鎳氫電池,具有比能量高、壽命長,可以進行大電流充放電的特點。下圖是某油電混合動力汽車鎳氫電池的充放電原理示意圖,圖中M表示儲氫金屬,其總反應式為NiOOH+MH Ni(OH)2+M。-20-基礎梳理感悟選考對點訓練根據(jù)上述信息回答下列問題:(1)當發(fā)電機工作時,鎳氫電池中能轉化為能。(2)圖中甲極是鎳氫電池的極(填“正”或“負”),該極充電時的電極反應式為。(3)用此鎳氫電

10、池分別電解以下兩種溶液,假如電路中轉移了0.02 mol電子,且電解池的電極均為惰性電極。電解M(NO3)x溶液時某一電極增加了a g M,則金屬M的相對原子質量為(用含a、x的表達式表示)。電解含有0.01 mol CuSO4和0.01 mol NaCl的混合溶液100 mL,陽極產生的氣體在標準狀況下的體積是;將電解后的溶液加水稀釋至1 L,此時溶液的pH=。答案解析解析關閉 答案解析關閉-21-基礎梳理感悟選考對點訓練3.(2016浙江理綜節(jié)選)研究證實,CO2可在酸性水溶液中通過電解生成甲醇,則生成甲醇的反應發(fā)生在極,該電極反應式是。答案解析解析關閉 答案解析關閉-22-一二一、忽視電

11、解反應的反常情況 下列對電解實質的分析正確的是()A.用惰性電極電解MgSO4溶液,MgSO4沒有參與反應B.用Cu作電極電解飽和Na2SO4溶液,每放出1 mol氫氣,則電解1 mol H2OC.用惰性電極電解飽和Na2SO4溶液,每放出1 mol氫氣,則電解2 mol H2OD.用惰性電極電解NaCl溶液,在陰極區(qū)可獲得NaOH溶液錯因剖析:本題極易忽視電池反應的反常情況,認為電極上電解質未發(fā)生放電反應,電解質就不發(fā)生反應,從而錯選A。-23-一二正確解答:電解MgSO4溶液,陰極水電離出的H+放電,使c(OH-)增大,與向陰極遷移的Mg2+發(fā)生反應生成Mg(OH)2沉淀,A不正確。B中,

12、電解反應方程式為Cu+2H2O Cu(OH)2+H2,錯誤。D中,陰極水電離出的H+放電,產生OH-,與陽極遷移入的Na+構成NaOH。答案:D糾錯筆記電解質不參加電極反應,是否就不參加電池反應?如果電極產物在電解質溶液中發(fā)生遷移時能與電解質溶液中的某離子發(fā)生反應,則電解質也要參加電池反應。-24-一二二、忽視電解反應中H2O參與反應的情況 用惰性電極電解一定濃度的硫酸銅溶液,通電一段時間后,向所得的溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2后,恰好恢復電解前的濃度和pH,則電解過程中轉移的電子為()A.0.1 molB.0.2 molC.0.3 molD.0.4 mol錯因剖析:本題極易忽視溶

13、液中的水參加反應,認為加入0.1 mol Cu(OH)2,說明電解過程中消耗了0.1 mol Cu2+,據(jù)Cu2+2e-Cu,故轉移的電子為0.2 mol,于是錯選B。正確解答:這是一條不合常規(guī)思維的題目,實際上若加入Cu(OH)2,僅從H2SO4CuSO4角度看,濃度會降低,但最終結果卻是濃度不變,說明電解過程中,還會發(fā)生如下反應:2H2O 2H2+O2。-25-一二由題意知 轉移的電子應包括電解0.1 mol Cu2+和第二階段單獨電解0.1 mol H2O的轉移電子之和。-26-一二0.1 mol0.2 mol所以轉移的電子為0.4 mol。答案:D-27-一二糾錯筆記電解后要恢復原有電

14、解質溶液的濃度和性質,常采用的方法是:讓陰、陽極的產物發(fā)生化合反應,然后將反應的產物加入電解后的電解質溶液中,發(fā)生反應后所得的溶液,便與原有電解質溶液的濃度和性質相同。如果我們由加入的物質反推電解的實質,難度往往較大。一般應先將加入的物質分解成單質;然后將單質分放在陰極和陽極上,由此確定發(fā)生的電極反應;再根據(jù)電解質的組成和守恒原理,確定電極產物的物質的量關系;最后由各物質的量的關系,確定電子轉移的數(shù)目。也可采用假設法,如在本題中即假設陰極只有Cu2+得電子,則陰極得到O2,電解后只需加入CuO便可恢復電解質溶液的原有性質?，F(xiàn)在加入的是Cu(OH)2,相當于加入CuO和H2O,說明還發(fā)生了單獨電

15、解水的反應。因此方法熟練后可按下面方法快速計算:-28-234151.以石墨為電極,電解KI溶液(其中含有少量酚酞和淀粉)。下列說法錯誤的是()A.陰極附近溶液呈紅色B.陰極逸出氣體C.陽極附近溶液呈藍色D.溶液的pH變小 答案解析解析關閉陽極上是I-放電生成I2,能使淀粉溶液變藍,C項正確;陰極上H+放電生成H2和OH-,故陰極附近溶液呈紅色,且逸出氣體,溶液的pH變大,A、B兩項正確,D項錯誤。答案解析關閉D-29-234152.下列對電解的敘述,正確的是()A.持續(xù)電解氯化銅溶液,只能是Cu2+和Cl-放電B.電解H2SO4溶液,H+和OH-放電C.電解氯化鋁溶液,可得到鋁和氯氣D.電解

16、氫氧化鈉溶液,其結果是只有水電離出的H+、OH-參與電解反應 答案解析解析關閉A中,當氯化銅全部放電后,若再繼續(xù)電解,水電離出的H+、OH-也要放電;C中,Al3+的放電能力比H+弱,不能得到Al;D中,放電的OH-應首先來自氫氧化鈉。答案解析關閉B-30-234153.下圖是一個乙醇燃料電池常溫工作原理示意圖,乙池中的兩個電極一個是石墨電極,一個是鐵電極。工作時M、N兩個電極的質量都不減少,則下列說法正確的是()A.M電極的材料是石墨B.若乙池中某一電極質量增加4.32 g時,理論上消耗氧氣為448 mLC.在此過程中,甲池中OH-向通乙醇的一極移動D.在此過程中,乙池溶液中電子從M電極向N

17、電極移動 答案解析解析關閉 答案解析關閉-31-234154.為增強鋁的耐腐蝕性,現(xiàn)以鉛蓄電池為外電源,以Al作陽極、Pb作陰極,電解稀硫酸,使鋁表面的氧化膜增厚。反應原理如下:電解過程中,以下判斷正確的是()答案解析解析關閉 答案解析關閉-32-234155.金屬冶煉與處理常涉及氧化還原反應。(1)利用如圖裝置電解制備LiOH,兩電極區(qū)電解液分別為LiOH和LiCl溶液。B極區(qū)電解液為溶液(填化學式),陽極電極反應式為,電解過程中Li+向(填“A”或“B”)電極遷移。-33-23415(2)下圖為電解精煉銀的示意圖,(填“a”或“b”)極為含有雜質的粗銀,若b極有少量紅棕色氣體產生,則生成該氣體的電極反應式為。-34-23415.電化學法利用H2S廢氣制取氫氣的過程的示意圖如圖。(1)反應池中反應物的流向采用氣、液逆流方式,其目的是;反應池中發(fā)生反應的化學方程式為。(2)反應后的溶液進入電解池,陽極的電極反應式為;電解總反應的離子方程式為。答案解析解析關閉 答案解析關閉