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1、第第1010講電解池原理及應(yīng)用講電解池原理及應(yīng)用-2-3-基礎(chǔ)梳理感悟選考對點訓(xùn)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(yīng)和還原反應(yīng)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(yīng)得以進行。(2)電解池:將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)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(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)組成。-4-基礎(chǔ)梳理感悟選考對點訓(xùn)練(3)陰、陽極的判斷: -5-基礎(chǔ)梳理感悟選考對點訓(xùn)練(4)電解時電極產(chǎn)物的判斷:陽極產(chǎn)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。

2、如果是惰性電極(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(chǎn)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(chǔ)梳理感悟選考對點訓(xùn)練(5)電解質(zhì)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(zhì)本身、電解電解質(zhì)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

3、無氧酸(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(zhì)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(zhì)和水。如NaCl溶液、CuSO4溶液等。-7-基礎(chǔ)梳理感悟選考對點訓(xùn)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(chǎn)生H2,陰極區(qū)域pH變大。b.若陽極OH-放電產(chǎn)生O2,陽極區(qū)域pH變小。電解質(zhì)溶液中:a.若電解過程中,既產(chǎn)生H2,又產(chǎn)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(chǎn)生,pH幾乎不變。但有特殊情況,如電解CuC

4、l2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(chǎn)生H2,pH變大。d.若電解過程中,只產(chǎn)生O2,pH變小。-8-基礎(chǔ)梳理感悟選考對點訓(xùn)練2.電解原理的應(yīng)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(zhì)溶液。電解時,發(fā)生如下反應(yīng):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(zhì)溶液,從理論上講電鍍時電解質(zhì)溶液的組成、濃度和質(zhì)量不變化。電極反應(yīng):陽極為

5、Cu-2e- Cu2+,陰極為Cu2+2e- Cu。 -9-基礎(chǔ)梳理感悟選考對點訓(xùn)練(3)氯堿工業(yè):.原料的應(yīng)用:粗鹽的成分:粗鹽中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、 等雜質(zhì),不符合電解要求,因此必須經(jīng)過精制。雜質(zhì)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(zhì)的存在會使得到的產(chǎn)品不純。除雜質(zhì)的過程:-10-基礎(chǔ)梳理感悟選考對點訓(xùn)練a.除雜質(zhì)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(chǔ)梳理感悟選考對點訓(xùn)練.反應(yīng)原理: 在上述反應(yīng)中,由于H+在陰極上得到電子而生成H2,破壞了附近

6、的水的電離平衡,促進了水繼續(xù)電離,結(jié)果陰極區(qū)溶液里OH-的濃度增大而呈堿性?？偡磻?yīng):2NaCl+2H2O 2NaOH+Cl2+H2。 (4)電解冶煉:電解熔融電解質(zhì),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(fù)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(chǔ)梳理感悟選考對點訓(xùn)練3.原電池與電解池的區(qū)別與聯(lián)系 -13-基礎(chǔ)梳理感悟選考對點訓(xùn)練-14-基礎(chǔ)梳理感悟選考對點訓(xùn)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(chǎn)物的定量計算、溶液pH的計算、相對原子質(zhì)量和阿伏加德羅常數(shù)測定的計算、根據(jù)電荷

7、量求產(chǎn)物的量與根據(jù)產(chǎn)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(chǎn)物、正負(fù)兩極產(chǎn)物、相同電荷量等類型的計算,其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。(2)根據(jù)總反應(yīng)式計算:先寫出電極反應(yīng)式,再寫出總反應(yīng)式,最后根據(jù)總反應(yīng)式列比例式、計算。-15-基礎(chǔ)梳理感悟選考對點訓(xùn)練(3)根據(jù)關(guān)系式計算:借得失電子守恒關(guān)系建立已知量與未知量之間的橋梁,建立計算所需的關(guān)系式。如:2H2O22Cl22Cu4Ag4H+4OH-4e-。-16-基礎(chǔ)梳理感悟選考對點訓(xùn)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

8、吸附氫氣,會使電解電壓升高,電解效率下降。為抑制氫氣的產(chǎn)生,可選擇合適的物質(zhì)(不引入雜質(zhì)),寫出該電解過程的總化學(xué)方程式。 答案 答案關(guān)閉-17-基礎(chǔ)梳理感悟選考對點訓(xùn)練2.(201510浙江選考)單質(zhì)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(guān)閉-18-基礎(chǔ)梳理感悟選考對點訓(xùn)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(zhì)量均增大,且增重bd。符合上述實驗結(jié)果的鹽溶液是() 答案解析解析關(guān)閉b、d均為陰極,發(fā)生得電子的反應(yīng),由“沒有氣體逸出,但質(zhì)量均增大”可知均發(fā)生金屬陽離子得電子的反應(yīng)

9、,其對應(yīng)的金屬在金屬活動性順序中排在H的后面;再結(jié)合轉(zhuǎn)移等量的電子時Y溶液中的陽離子轉(zhuǎn)化為金屬的質(zhì)量更大,可知D項符合題意。 答案解析關(guān)閉D-19-基礎(chǔ)梳理感悟選考對點訓(xùn)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(guān)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(yīng)式為NiOOH+MH Ni(OH)2+M。-20-基礎(chǔ)梳理感悟選考對點訓(xùn)練根據(jù)上述信息回答下列問題:(1)當(dāng)發(fā)電機工作時,鎳氫電池中能轉(zhuǎn)化為能。 (2)圖中甲極是鎳氫電池的極(填“正”或“負(fù)”),該極充電

10、時的電極反應(yīng)式為。 (3)用此鎳氫電池分別電解以下兩種溶液,假如電路中轉(zhuǎn)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(zhì)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(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)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(guān)閉 答案解析關(guān)閉-21-基礎(chǔ)梳理感悟選考對點訓(xùn)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(yīng)發(fā)生在極,該電極反應(yīng)式是。 答案解析解

11、析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-22-一二一、忽視電解反應(yīng)的反常情況 下列對電解實質(zhì)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(yīng)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(yīng)的反常情況,認(rèn)為電極上電解質(zhì)未發(fā)生放電反應(yīng),電解質(zhì)就不發(fā)生反應(yīng),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

12、應(yīng)生成Mg(OH)2沉淀,A不正確。B中,電解反應(yīng)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(chǎn)生OH-,與陽極遷移入的Na+構(gòu)成NaOH。答案:D糾錯筆記電解質(zhì)不參加電極反應(yīng),是否就不參加電池反應(yīng)?如果電極產(chǎn)物在電解質(zhì)溶液中發(fā)生遷移時能與電解質(zhì)溶液中的某離子發(fā)生反應(yīng),則電解質(zhì)也要參加電池反應(yīng)。-24-一二二、忽視電解反應(yīng)中H2O參與反應(yīng)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(fù)電解前的濃度和pH,則電解過程中轉(zhuǎn)移的電子為()A.0.1 molB.0.2 molC.0.3 mol

13、D.0.4 mol錯因剖析:本題極易忽視溶液中的水參加反應(yīng),認(rèn)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(zhuǎn)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(jié)果卻是濃度不變,說明電解過程中,還會發(fā)生如下反應(yīng):2H2O 2H2+O2。-25-一二由題意知 轉(zhuǎn)移的電子應(yīng)包括電解0.1 mol Cu2+和第二階段單獨電解0.1 mol H2O的轉(zhuǎn)移電子之和。-26-一二0.1 mol0.2 mol所以轉(zhuǎn)移的電子為0.4 mol。答

14、案:D-27-一二糾錯筆記電解后要恢復(fù)原有電解質(zhì)溶液的濃度和性質(zhì),常采用的方法是:讓陰、陽極的產(chǎn)物發(fā)生化合反應(yīng),然后將反應(yīng)的產(chǎn)物加入電解后的電解質(zhì)溶液中,發(fā)生反應(yīng)后所得的溶液,便與原有電解質(zhì)溶液的濃度和性質(zhì)相同。如果我們由加入的物質(zhì)反推電解的實質(zhì),難度往往較大。一般應(yīng)先將加入的物質(zhì)分解成單質(zhì);然后將單質(zhì)分放在陰極和陽極上,由此確定發(fā)生的電極反應(yīng);再根據(jù)電解質(zhì)的組成和守恒原理,確定電極產(chǎn)物的物質(zhì)的量關(guān)系;最后由各物質(zhì)的量的關(guān)系,確定電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目。也可采用假設(shè)法,如在本題中即假設(shè)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(fù)電解質(zhì)溶液的原有性質(zhì)。現(xiàn)在加入的是Cu(OH)2,

15、相當(dāng)于加入CuO和H2O,說明還發(fā)生了單獨電解水的反應(yīng)。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(lán)色D.溶液的pH變小 答案解析解析關(guān)閉陽極上是I-放電生成I2,能使淀粉溶液變藍(lán),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(guān)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-

16、放電C.電解氯化鋁溶液,可得到鋁和氯氣D.電解氫氧化鈉溶液,其結(jié)果是只有水電離出的H+、OH-參與電解反應(yīng) 答案解析解析關(guān)閉A中,當(dāng)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(yīng)首先來自氫氧化鈉。 答案解析關(guān)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(zhì)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(zhì)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

17、極移動D.在此過程中,乙池溶液中電子從M電極向N電極移動 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)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(yīng)原理如下:電解過程中,以下判斷正確的是() 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-32-234155.金屬冶煉與處理常涉及氧化還原反應(yīng)。(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(xué)式),陽極電極反應(yīng)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(zhì)的粗銀,若b極有少量紅棕色氣體產(chǎn)生,則生成該氣體的電極反應(yīng)式為 。 -34-23415.電化學(xué)法利用H2S廢氣制取氫氣的過程的示意圖如圖。(1)反應(yīng)池中反應(yīng)物的流向采用氣、液逆流方式,其目的是;反應(yīng)池中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。 (2)反應(yīng)后的溶液進入電解池,陽極的電極反應(yīng)式為 ;電解總反應(yīng)的離子方程式為。 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉