获奖课件高考化学复习探究课件：63电能转化为化学能——电解版

考考 纲纲 解解 读读考考 点点 展展 示示1.了解了解电解池的工作原理。解池的工作原理。2.能写出能写出电解池的解池的电极反极反应式式和和总反反应方程式。方程式。1.电解池、解池、电镀池的名称判断及池的名称判断及电极反极反应式的式的书写。写。2.根据根据电解池的解池的电极极变化判断金属化判断金属的活的活动性性强强弱。弱。3.有关有关电解解产物的判断与物的判断与计算。算。4.电解原理在工解原理在工业生生产中的中的应用。用。一、电解原理一、电解原理1如如图为以惰性以惰性电极极进行行电解：解：(1)写出写出A、B、C、D各各电极的名称及极的名称及电极方程式：极方程式：A为_极，极，_；B为_极，极，_；C为_极，极，_；D为_极，极，_。(2)在在A、B、C、D各各电极上析出生成物的物极上析出生成物的物质的量之比的量之比为_。答案答案：(1)阴阴Cu22e=Cu阳阳2Cl2e=Cl2阴阴4Ag4e=4Ag阳阳4OH4e=O22H2O(2)2 2 4 11电解电解(1)定义：使电流通过电解质溶液或熔融的电解质而在定义：使电流通过电解质溶液或熔融的电解质而在 引引起起 反应的过程。反应的过程。(2)特点：特点：电解是不可逆的；电解是不可逆的；电解质导电一定发生电解质导电一定发生 变化。变化。2电解池电解池把把电能能转化化为 能的装置。能的装置。3电解池的组成和工作原理电解池的组成和工作原理(用惰性电极电解用惰性电极电解CuSO4溶液溶液)(1)电极名称与电极反应：电极名称与电极反应：与电源正极相连的为与电源正极相连的为 ，发生氧化反应，电极反应式：，发生氧化反应，电极反应式：；与电源负极相连的为与电源负极相连的为 ，发生，发生 反应，电极反应式：反应，电极反应式：。阴、阳两极阴、阳两极氧化氧化还原原化学化学化学化学阳极阳极4OH4e=O22H2O阴极阴极还原原2Cu24e=2Cu二、电解原理的应用2回答下列回答下列问题(1)氯碱工碱工业用石墨和用石墨和铁作作电极极时，石墨，石墨应作作_极，极，铁作作_极；极；若食若食盐水中滴有酚水中滴有酚酞，通，通电后后_极附近溶液极附近溶液变红色。色。(2)若在若在铁上上镀铜，应用用_作阳极，作阳极，_作阴极，作阴极，电镀液可液可选用用_溶液。溶液。(3)粗粗铜的的电解精解精炼，粗，粗铜作作_极，极，电路中通路中通过2NA个个电子子时，阳极阳极质量减量减轻_(等于，不等于等于，不等于)64 g (Cu的摩的摩尔尔质量按量按64 gmol1计)阴极阴极质量增加量增加_ g。答案答案：(1)阳阴阴阳阴阴(2)铜铁CuSO4(3)阳不等于阳不等于643电解冶炼钠电解冶炼钠(电解熔融电解熔融NaCl)(1)电极反应：阳极：电极反应：阳极：，阴极：阴极：。(2)总反应方程式：总反应方程式：。(3)应用：冶炼应用：冶炼 等活泼金属。等活泼金属。2Cl2e=Cl22Na2e=2NaNa、Mg、Al电极极产物的判断物的判断 特特别提醒提醒(1)Al3、Mg2、Na、Ca2、K只有在熔化状只有在熔化状态下放下放电。(2)电解解质溶液的溶液的导电过程，就是程，就是该溶液的溶液的电解解过程，是化学程，是化学变化。化。(3)在水溶液中，含氧酸根和活在水溶液中，含氧酸根和活泼金属离子一般不放金属离子一般不放电，而是，而是OH和和H放放电。(2009年高考安徽理综年高考安徽理综)Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如图所示，电解总反应为：的电解池示意图如图所示，电解总反应为：2CuH2O Cu2OH2。下列说法正确的是。下列说法正确的是()A石墨电极上产生氢气石墨电极上产生氢气B铜电极发生还原反应铜电极发生还原反应C铜电极接直流电源的负极铜电极接直流电源的负极D当有当有0.1 mol电子转移时，有电子转移时，有0.1 mol Cu2O生成生成思路点拨思路点拨(1)分析电解总反应，判断阴、阳极。分析电解总反应，判断阴、阳极。(2)根据放电顺序，确定电极反应及产物。根据放电顺序，确定电极反应及产物。(3)据电子守恒进行计算。据电子守恒进行计算。听课记录听课记录从反应中得知从反应中得知Cu在通电时失电子，在阳极放电，发在通电时失电子，在阳极放电，发生氧化反应，另一电极生氧化反应，另一电极(石墨石墨)作阴极，发生还原反应，作阴极，发生还原反应，2H2O2e=H22OH，相应的，相应的Cu Cu2O，转移，转移0.1 mol电子生成电子生成0.05 mol Cu2O，故，故B、C、D项均错。项均错。【答案】【答案】A1(2008年高考全国年高考全国理综理综)右右图为直流直流电源源电解稀解稀Na2SO4水溶液的水溶液的装置，通装置，通电后在石墨后在石墨电极极a和和b附近分附近分别滴加一滴石蕊溶液，下列滴加一滴石蕊溶液，下列实验现象中正确的是象中正确的是()A逸出气体的体逸出气体的体积：a电极的小于极的小于b电极的极的B一一电极逸出无味气体，另一极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体极逸出刺激性气味气体Ca电极附近呈极附近呈红色，色，b电极附近呈极附近呈蓝色色Da电极附近呈极附近呈蓝色，色，b电极附近呈极附近呈红色色解析解析：电解：电解Na2SO4溶液时发生的反应为：溶液时发生的反应为：a为阴极：为阴极：4H4e=2H2b为阳极：为阳极：4OH4e=O22H2OA、B不正确。不正确。a极周围由于极周围由于H放电溶液呈碱性，石蕊显蓝色，放电溶液呈碱性，石蕊显蓝色，b极极周围由于周围由于OH放电溶液呈酸性，石蕊显红色。放电溶液呈酸性，石蕊显红色。答案答案：D电解解规律及律及计算算 1以惰性电极电解电解质溶液的规律以惰性电极电解电解质溶液的规律特特别提醒提醒当当电解解过程中程中电解的是水和解的是水和电解解质时，电极反极反应式中出式中出现的是的是H或或OH放放电，但在，但在书写写总反反应式式时要将反要将反应物中的物中的H或或OH均均换成水，在生成物中出成水，在生成物中出现的是碱或酸，同的是碱或酸，同时使阴极、阳极反使阴极、阳极反应式得失式得失电子数目相同，将两个子数目相同，将两个电极反极反应式相加，即得到式相加，即得到总反反应的化的化学方程式。学方程式。3有关电化学的计算有关电化学的计算电解池中有关量的计算或判断主要包括以下几方面：根据直流电源电解池中有关量的计算或判断主要包括以下几方面：根据直流电源提供的电量求产物的量提供的电量求产物的量(析出固体的质量、产生气体的体积等析出固体的质量、产生气体的体积等)、溶液、溶液的的pH、相对原子质量或某元素的化合价、化学式等。解题依据是得失、相对原子质量或某元素的化合价、化学式等。解题依据是得失电子守恒，有如下解题方法：电子守恒，有如下解题方法：(1)根据电子守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极根据电子守恒法计算：用于串联电路、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。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，最后根据总反应式计算。根据总反应式计算。(3)根据关系式计算：根据得失电子守恒关系，在已知量与未知量之根据关系式计算：根据得失电子守恒关系，在已知量与未知量之间，建立计算所需的关系式：间，建立计算所需的关系式：4e4Ag2Cu2Cl22H2O24H4OH特别提醒特别提醒电解过程中产生的电解过程中产生的H或或OH，其物质的量等于转移电，其物质的量等于转移电子的物质的量。子的物质的量。(2009年高考全国年高考全国理综理综)下下图所示装置中，甲、乙、丙三个所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分杯依次分别盛放盛放100 g 5.00%的的NaOH溶液、足量的溶液、足量的CuSO4溶液和溶液和100 g 10.00%的的K2SO4溶液，溶液，电极均极均为石墨石墨电极。极。(1)接通接通电源，源，经过一段一段时间后，后，测得丙中得丙中K2SO4浓度度为10.47%，乙中乙中c电极极质量增加。据此回答量增加。据此回答问题：电源的源的N端端为_极；极；电极极b上上发生的生的电极反极反应为_；列式列式计算算电极极b上生成的气体在上生成的气体在标准状况下的体准状况下的体积：_；电极极c的的质量量变化是化是_g；电解前后各溶液的酸、碱性大小是否解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生生变化，化，简述其原因：述其原因：甲溶液甲溶液_；乙溶液乙溶液_；丙溶液丙溶液_；(2)如果如果电解解过程中程中铜全部析出，此全部析出，此时电解能否解能否继续进行，行，为什什么？么？_。听课记录听课记录(1)乙中乙中c电极质量增加，说明电极质量增加，说明c处发生的反应为：处发生的反应为：Cu22e=Cu，c电极应为阴极，则电极应为阴极，则M为负极，为负极，N为正极。为正极。甲中放的是甲中放的是NaOH溶液，电解时实质上是电解水，溶液，电解时实质上是电解水，b电极上发生电极上发生的电极反应为：的电极反应为：4OH4e=2H2OO2。而要求算出。而要求算出b电极上产电极上产生的气体体积，就必须先根据丙中生的气体体积，就必须先根据丙中K2SO4浓度的变化计算出转移电子浓度的变化计算出转移电子的数目。的数目。设丙中电解水的质量为设丙中电解水的质量为x g，由电解前后溶质质量相等可得：由电解前后溶质质量相等可得：10010%(100 x)10.47%，x4.5 g，所以整个反应转移了，所以整个反应转移了0.5 mol电子，根据电极方程式可计算电子，根据电极方程式可计算出出b电极放出的电极放出的O2为为0.125 mol，其体积为，其体积为2.8 L，c电极上析出的铜为电极上析出的铜为0.25 mol，其质量为，其质量为16 g。甲中电解的是水，甲中电解的是水，NaOH浓度增大；乙中水电离出来的浓度增大；乙中水电离出来的OH放放电，电，H浓度增大；丙中电解的也是水，虽然浓度增大；丙中电解的也是水，虽然K2SO4浓度变大，但浓度变大，但pH不变。不变。(2)铜全部析出时溶液变为铜全部析出时溶液变为H2SO4溶液，电解仍可以进行。溶液，电解仍可以进行。16碱性增大，因碱性增大，因为电解后，水量减少，溶液中解后，水量减少，溶液中NaOH浓度度增大酸性增大，因增大酸性增大，因为阳极上阳极上OH生成生成O2，溶液中，溶液中H离子离子浓度增加度增加酸碱性大小没有酸碱性大小没有变化，因化，因为K2SO4是是强强酸酸强强碱碱盐，浓度增加不影响溶度增加不影响溶液的酸碱性液的酸碱性(2)能能继续进行，因行，因为CuSO4溶液已溶液已转变为H2SO4溶液，反溶液，反应也就也就变为水的水的电解反解反应(2)500 mL KNO3和和Cu(NO3)2的混合溶液中的混合溶液中c(NO)6 molL1，用石，用石墨作墨作电极极电解此溶液，当通解此溶液，当通电一段一段时间后，两极均收集到后，两极均收集到22.4 L气体气体(标准状况准状况)，假定，假定电解后溶液体解后溶液体积仍仍为500 mL，下列，下列说法正确的是法正确的是()A原混合溶液原混合溶液c(K)为2 molL1B上述上述电解解过程中共程中共转移移2 mol电子子C电解得到的解得到的Cu的物的物质的量的量为0.5 molD电解后溶液中解后溶液中c(H)为2 molL1答案答案：(1)C(2)A1能用能用电解原理解原理说明的明的问题是是()电解是把解是把电能能转化成化学能化成化学能电解是把化学能解是把化学能转化成化成电能能电解解质溶液溶液导电是化学是化学变化，金属化，金属导电是物理是物理变化化不能自不能自发进行的氧化行的氧化还原反原反应，通，通过电解的原理可以解的原理可以实现任何溶液被任何溶液被电解解时，必然，必然导致氧化致氧化还原反原反应的的发生生ABC D解析解析：从能量角度看，电解是把电能转化成化学能的过程，故：从能量角度看，电解是把电能转化成化学能的过程，故对对错。电解质溶液的导电过程，必然伴随着两个电极上氧化、还原反错。电解质溶液的导电过程，必然伴随着两个电极上氧化、还原反应的发生，同时生成新的物质，故应的发生，同时生成新的物质，故、对。某些不能自发进行的氧对。某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理供给电能也可以实现，故化还原反应，通过电解的原理供给电能也可以实现，故对。所以对。所以D选选项符合题意。项符合题意。答案答案：D答案答案：B3氯碱工碱工业的基本原理就是的基本原理就是电解解饱和食和食盐水。下列关于水。下列关于实验室室电解解饱和食和食盐水的水的说法中正确的是法中正确的是()A可以可以选用石墨棒作用石墨棒作为阴、阳极材料，但阳极材料也可以用阴、阳极材料，但阳极材料也可以用铁棒棒B用湿用湿润的淀粉的淀粉KI试纸靠近阴极区域，靠近阴极区域，试纸变蓝C电解解过程中，在阳极区域溶液中滴加品程中，在阳极区域溶液中滴加品红，品，品红褪色褪色D实验结束后，将溶液束后，将溶液搅拌，然后用拌，然后用pH试纸检验，溶液呈中性，溶液呈中性解析解析：电解时阳极不能选用活泼的金属材料，故电解时阳极不能选用活泼的金属材料，故A错；电解时阴极错；电解时阴极产物为还原产物，故产物为还原产物，故B错；电解时阳极产物为氧化产物，电解饱和食错；电解时阳极产物为氧化产物，电解饱和食盐水的阳极产物为氯气，故盐水的阳极产物为氯气，故C正确；电解饱和食盐水除生有氢气和氯正确；电解饱和食盐水除生有氢气和氯气外，在阴极还有气外，在阴极还有NaOH产生，所以电解实验结束后，搅拌溶液，溶产生，所以电解实验结束后，搅拌溶液，溶液中有液中有NaOH，显碱性，故，显碱性，故D错。错。答案答案：C答案答案：BC5将两支惰性将两支惰性电极插入极插入500 mL AgNO3溶液中，通溶液中，通电电解，当解，当电解解液的液的pH由由6.0变为3.0时(设电解解时阴极没有阴极没有氢析出，且析出，且电解液在解液在电解前解前后体后体积变化可以忽略化可以忽略)。(1)写出写出电极反极反应式，阳极：式，阳极：_，阴极：阴极：_。(2)电极上极上应析出析出银的的质量是量是_。(3)欲使欲使该溶液复原溶液复原应加入加入_，质量是量是_。答案答案：(1)4OH4e=2H2OO24Ag4e=4Ag(2)54 mg(3)Ag2O58 mg球形干燥管的应用球形干燥管的应用1常规用途常规用途(1)干燥气体装置干燥气体装置干燥气体时的用法：干燥气体时的用法：干燥管内盛放固体干燥剂，选用干燥剂时要依据被干燥气体的性质干燥管内盛放固体干燥剂，选用干燥剂时要依据被干燥气体的性质确定。确定。使用干燥管时，干燥剂应放置在球体内，两端应填充少许棉花或玻使用干燥管时，干燥剂应放置在球体内，两端应填充少许棉花或玻璃纤维。璃纤维。(2)检验水蒸气的装置检验水蒸气的装置在干燥管中装无水硫酸铜，可用于检验水，其使用方法类似于干燥气在干燥管中装无水硫酸铜，可用于检验水，其使用方法类似于干燥气体的使用方法。体的使用方法。(3)吸收气体的装置吸收气体的装置反应中要吸收某气体时，应选择合适的固体吸收剂放入干燥管中，当反应中要吸收某气体时，应选择合适的固体吸收剂放入干燥管中，当定量测定时，有时要考虑空气中的成分对它的影响，所以尾端还要再连定量测定时，有时要考虑空气中的成分对它的影响，所以尾端还要再连接一个干燥管，目的是防止空气中的水或接一个干燥管，目的是防止空气中的水或CO2的干扰。的干扰。2创新应用创新应用(1)防止倒吸防止倒吸(如图如图1)常用于易溶于水的气体吸收和尾气处理。例如：常用于易溶于水的气体吸收和尾气处理。例如：HCl、NH3、SO2等。等。(2)微型反应容器微型反应容器(如图如图2)可以用于制取有毒气体和检验其性质的实验微型化的实验装置，例可以用于制取有毒气体和检验其性质的实验微型化的实验装置，例如：在制取如：在制取Cl2和做和做Cl2性质实验时，把铜在性质实验时，把铜在Cl2中的燃烧等实验改在干中的燃烧等实验改在干燥管中进行，即可实现实验装置的微型化。燥管中进行，即可实现实验装置的微型化。