高中化学 第一部分 专题1 第二单元 第二课时 电解池的工作原理及应用课件 苏教版选修4

第二单元化学能与电能的转化第二课时电解池的工作原理及应用晨背关键语句理解教材新知应用创新演练把握热点考向知识点一知识点二考向一考向二考向三专题1化学反应与能量变化随堂基础巩固课时跟踪训练第二单元第二单元 化学能与电能的转化化学能与电能的转化第二课时电解池的工作原理及应用第二课时电解池的工作原理及应用1电解池组成电解池组成“三条件三条件”：外接电源；外接电源；电解质溶液；电解质溶液；导线连接形成闭合回路。导线连接形成闭合回路。2电镀池组成电镀池组成“三要素三要素”：(1)镀层金属作阳极；镀层金属作阳极；(2)待镀金属制品作阴极；待镀金属制品作阴极；(3)含镀层金属离子的可溶性盐溶液作电解质溶液。含镀层金属离子的可溶性盐溶液作电解质溶液。 3电解池阴、阳极电解池阴、阳极“四特点四特点”： 阳极阳极外接电源正极外接电源正极流出电子流出电子发生氧化反应发生氧化反应阴离子移向阴离子移向 阴极阴极外接电源负极外接电源负极流入电子流入电子发生还原反应发生还原反应阳离子移向阳离子移向 4离子放电离子放电“两顺序两顺序”(”(惰性电极惰性电极) )： 阳极：阳极：S2IBrClOH 阴极：阴极：AgFe3Cu2H( (酸酸) )Sn2Zn2Fe2H(H2O)Al3自学教材自学教材填要点填要点1电解和电解池电解和电解池2电解池的工作原理电解池的工作原理(1)电解熔融氯化钠：电解熔融氯化钠：(2)电解电解CuCl2溶液：溶液：还原还原氧化氧化师生互动师生互动解疑难解疑难1电解池阴、阳极的判断电解池阴、阳极的判断2电极产物的判断电极产物的判断(1)阳极产物阳极产物“两眼看两眼看”： (2)阴极产物：阴极产物： 无需看电极材料，因为电极本身不参与反应，溶液无需看电极材料，因为电极本身不参与反应，溶液中的阳离子放电中的阳离子放电(氧化性顺序氧化性顺序)：AgFe3Cu2H(酸酸)Sn2Zn2Fe2H(H2O)Al3Mg2Na。1下列关于电解池的说法正确的是下列关于电解池的说法正确的是 () A电源的负极就是阴极电源的负极就是阴极 B与直流电源正极相连的是电解池的阴极与直流电源正极相连的是电解池的阴极 C与直流电源负极相连的电极上发生还原反应与直流电源负极相连的电极上发生还原反应 D阳极上发生还原反应阳极上发生还原反应解析：解析：与电源的负极相连的极是阴极，与正极相与电源的负极相连的极是阴极，与正极相连的极是阳极，阴极发生还原反应，阳极发生氧连的极是阳极，阴极发生还原反应，阳极发生氧化反应。化反应。答案：答案：C自学教材自学教材填要点填要点1氯碱工业氯碱工业现象现象电极反应式电极反应式反应类型反应类型阴极阴极 反应反应阳极阳极 反应反应总反总反应式应式生成气体生成气体生成气体生成气体2H2e=H22Cl2e=Cl2还原还原氧化氧化2NaCl2H2O 2NaOHH2Cl22电镀电镀(以镀铜为例以镀铜为例)3电解精炼铜电解精炼铜4电冶金电冶金(冶炼金属冶炼金属Na、Mg、Al)师生互动师生互动解疑难解疑难惰性电极电解惰性电极电解“三规律三规律”(2)溶液酸碱性规律：溶液酸碱性规律： (3)电解质溶液复原规律：电解质溶液复原规律： 电解质溶液电解一段时间后，若要恢复原溶质和电解质溶液电解一段时间后，若要恢复原溶质和浓度，则应遵循浓度，则应遵循“少什么，加什么少什么，加什么”的规律，如惰性的规律，如惰性电极电解电极电解2 mol NaCl溶液生成溶液生成NaOH、H2和和Cl2，从溶，从溶液中逸出的是液中逸出的是1 mol H2和和1 mol Cl2，因此，就应向原溶，因此，就应向原溶液中通入液中通入2 mol HCl。2用惰性电极分别电解下列各物质的溶液：用惰性电极分别电解下列各物质的溶液： CuCl2CuSO4NaBrNaNO3盐酸盐酸 H2SO4KOH 其中只有水被电解的有其中只有水被电解的有 () AB C D解析：解析：只有水被电解即是在阴极上只有水被电解即是在阴极上H放电放电(溶液中阳溶液中阳离子是较活泼的金属离子离子是较活泼的金属离子)，在阳极上，在阳极上OH放电放电(溶液溶液中含有含氧酸根离子或中含有含氧酸根离子或F)。答案：答案：C 例例1如图为直流电源电解稀如图为直流电源电解稀Na2SO4水水溶液的装置。下列说法正确的是溶液的装置。下列说法正确的是 () Aa为阳极，为阳极，b为阴极为阴极 Ba发生氧化反应，发生氧化反应，b发生还原反应发生还原反应 C溶液中溶液中Na向向b极移动极移动 Da极产生极产生H2，b极产生极产生O2 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(阴极阴极)：4H4e=2H2(还原反应还原反应)；b(阳极阳极)：4OH4e=2H2OO2(氧化反应氧化反应)，故，故A、B错错误；溶液中阳离子误；溶液中阳离子(Na)移向阴极移向阴极(a极极)，C错误。错误。 答案答案D电解池工作原理考查电解池工作原理考查“四方面四方面” 方面方面1：判断电解池的阴、阳极：与电源正极相：判断电解池的阴、阳极：与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极。连的为阳极，与电源负极相连的为阴极。 方面方面2：判断电子的移动方向：电子由电源负极：判断电子的移动方向：电子由电源负极阴极，阳极阴极，阳极电源的正极。电源的正极。 方面方面3：判断反应类型：阳极发生氧化反应，阴：判断反应类型：阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。极发生还原反应。 方面方面4：判断离子移动方向：阳离子移向阴极，：判断离子移动方向：阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。阴离子移向阳极。1(1)电解一段时间后，电解一段时间后， Na2SO4的物质的量浓度的物质的量浓度 如何变化？溶液的如何变化？溶液的pH呢？呢？ (2)若恢复原状态，应该若恢复原状态，应该 如何操作？如何操作？提示提示(1)c(Na2SO4)增增大；大；pH不变。不变。 (2)加入适量水。加入适量水。 例例2(2012镇江模拟镇江模拟)关于电解关于电解NaCl水溶液，下列水溶液，下列叙述正确的是叙述正确的是 () A若在阴极附近的溶液中滴入石蕊试液，溶液呈若在阴极附近的溶液中滴入石蕊试液，溶液呈无色无色 B若在阳极附近的溶液中滴入若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色溶液，溶液呈棕色 C电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠 D电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性充分搅拌后溶液呈中性 阴极显碱性，滴入石蕊溶液变蓝，阴极显碱性，滴入石蕊溶液变蓝，A错误；阳极附近错误；阳极附近的溶液中会溶有少量的的溶液中会溶有少量的Cl2，滴加，滴加KI溶液后发生反应：溶液后发生反应：Cl22I=I22Cl，溶液呈棕色，溶液呈棕色，B正确；阴极上是正确；阴极上是H2O电离产生的电离产生的H放电产生放电产生H2，不是，不是Na放电生成钠，放电生成钠，C错误；错误；电解后生成电解后生成NaOH溶液呈碱性，溶液呈碱性，D错误。错误。 答案答案B 据实验现象判断电解池的阴、阳极或电源的正、负极据实验现象判断电解池的阴、阳极或电源的正、负极 (1)滴入酚酞变红的电极为阴极滴入酚酞变红的电极为阴极(接电源负极接电源负极)。 滴入酚酞变红，说明此电极附近溶液呈碱性，即滴入酚酞变红，说明此电极附近溶液呈碱性，即H 放电导致，故该电极为阴极。放电导致，故该电极为阴极。 (2)滴入石蕊变红的电极为阳极滴入石蕊变红的电极为阳极(接电源正极接电源正极)。滴入石蕊变红，说明此电极附近溶液呈酸性，即滴入石蕊变红，说明此电极附近溶液呈酸性，即OH放电放电导致，故此电极为阳极。导致，故此电极为阳极。某学生设计了一个某学生设计了一个“黑笔写红字黑笔写红字”的趣味的趣味实验。滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合实验。滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿，然后平铺在一块铂片上，接通电液浸湿，然后平铺在一块铂片上，接通电源后，用铅笔在滤纸上写字，会出现红色字源后，用铅笔在滤纸上写字，会出现红色字迹。据此，下列叙述正确的是迹。据此，下列叙述正确的是 ()A铅笔端作阳极，发生还原反应铅笔端作阳极，发生还原反应B铂片端作阴极，发生氧化反应铂片端作阴极，发生氧化反应C铅笔端有少量的氯气产生铅笔端有少量的氯气产生Da点是负极，点是负极，b点是正极点是正极解析：解析：铅笔端中含有石墨，因此本题相当于用惰性电极铅笔端中含有石墨，因此本题相当于用惰性电极电解氯化钠与酚酞的混合液，根据题意用铅笔在滤纸上电解氯化钠与酚酞的混合液，根据题意用铅笔在滤纸上写字时会出现红色字迹，说明铅笔端氢离子放电生成氢写字时会出现红色字迹，说明铅笔端氢离子放电生成氢气，发生的是还原反应，作阴极，与电源的负极相连，气，发生的是还原反应，作阴极，与电源的负极相连，因此可得因此可得a点是负极，点是负极，b点是正极。点是正极。答案：答案：D 例例3如图所示的如图所示的A、B两个电两个电解池中的电极均为铂，在解池中的电极均为铂，在A池中加入池中加入0.05 molL1的的CuCl2溶液，溶液，B池中加池中加入入0.1 molL1的的AgNO3溶液，进行电溶液，进行电解。解。a、b、c、d四个电极上所析出的物质的物质的量四个电极上所析出的物质的物质的量之比是之比是 () A2 2 4 1 B1 1 2 1 C2 1 1 1 D2 1 2 1答案答案A电解池中有关量的计算或判断电解池中有关量的计算或判断 电解池中有关量的计算或判断主要包括以下几方面：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根据直流电源提供的电量求产物的量(析出固体的质量、析出固体的质量、产生气体的体积等产生气体的体积等)、溶液的、溶液的pH、相对原子质量或某元、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：如下解题方法： (1)根据电子守恒计算：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。电子数相等。 (2)根据总反应式计算：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。总反应式计算。 (3)根据关系式计算：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，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。建立计算所需的关系式。2.(1)若若A中某电极产生中某电极产生1.12 L气体气体(标准状况标准状况)，则，则 B中某电极产生标准状况下气体体积是多少？中某电极产生标准状况下气体体积是多少？ (2)若若B溶液体积为溶液体积为1 L，则当，则当AgNO3恰好电解完恰好电解完 全时，溶液的全时，溶液的pH是多少？是多少？已知已知pHlgc(H)随堂基础巩固随堂基础巩固1(2012唐山高二检测唐山高二检测)电极反应同为氧化反应的是电极反应同为氧化反应的是 () A原电池的正极和电解池的阴极原电池的正极和电解池的阴极 B原电池的负极和电解池的阳极原电池的负极和电解池的阳极 C原电池的正极和电解池的阳极原电池的正极和电解池的阳极 D原电池的负极和电解池的阴极原电池的负极和电解池的阴极解析：解析：原电池的负极与电解池的阳极均发生氧化反原电池的负极与电解池的阳极均发生氧化反 应。应。 答案：答案：B2(2011全国高考全国高考)用石墨作电极电解用石墨作电极电解CuSO4溶液。通溶液。通 电一段时间后，欲使电解液恢复到起始状态，应向电一段时间后，欲使电解液恢复到起始状态，应向 溶液中加入适量的溶液中加入适量的 () ACuSO4 BH2O CCuO DCuSO45H2O答案：答案：C 3(2011阳信一中高二月考阳信一中高二月考)在铁制品上镀上一定厚度在铁制品上镀上一定厚度 的锌层，以下电镀方案中正确的是的锌层，以下电镀方案中正确的是 () A锌作阳极，铁制品作阴极，溶液中含锌作阳极，铁制品作阴极，溶液中含Fe2 B锌作阳极，铁制品作阴极，溶液中含锌作阳极，铁制品作阴极，溶液中含Zn2 C锌作阴极，铁制品作阳极，溶液中含锌作阴极，铁制品作阳极，溶液中含Fe3 D锌作阴极，铁制品作阳极，溶液中含锌作阴极，铁制品作阳极，溶液中含Zn2解析：解析：电镀时，要求用镀层金属电镀时，要求用镀层金属(锌锌)作阳极，待镀作阳极，待镀金属金属(铁制品铁制品)作阴极，含镀层金属离子作阴极，含镀层金属离子(Zn2)的溶的溶液作电镀液。液作电镀液。答案：答案：B4如图所示，铜片、锌片和石墨棒用导线连接后插入如图所示，铜片、锌片和石墨棒用导线连接后插入 番茄里，电流计中有电流通过，则下列说法正确的是番茄里，电流计中有电流通过，则下列说法正确的是 ()A锌片是负极锌片是负极B两个铜片上都发生氧化反应两个铜片上都发生氧化反应C石墨是阴极石墨是阴极D两个番茄都形成原电池两个番茄都形成原电池解析：解析：由于番茄汁显酸性，左侧番茄形成原电池，由于番茄汁显酸性，左侧番茄形成原电池，Zn作负极，右侧番茄形成电解池，作负极，右侧番茄形成电解池，Cu作阴极，故作阴极，故只有只有A项正确。项正确。答案：答案：A5用如下图所示的装置进行电解。通电一会儿，用如下图所示的装置进行电解。通电一会儿， 发现湿润的淀粉发现湿润的淀粉KI试纸的试纸的C端变为蓝色。端变为蓝色。(1)E为电源的为电源的_极，铜为极，铜为_极。极。(2)A中发生反应的化学方程式为中发生反应的化学方程式为_，溶液酸性，溶液酸性_。(3)在在B中观察到的现象是中观察到的现象是_。(4)D端的电极反应式为端的电极反应式为_。解析：解析：本题实质上是三个电解装置串联，首先判断电源的本题实质上是三个电解装置串联，首先判断电源的正、负极，正、负极，E为负极，为负极，F为正极；为正极；A中是以中是以Pt为阳极、为阳极、Fe为阴为阴极电解极电解AgNO3溶液。溶液。B中中Cu为阳极，为阳极，Cu溶解发生的反应为：溶解发生的反应为：Cu2e=Cu2，石墨为阴极发生的电极反应为：，石墨为阴极发生的电极反应为：2H2e=H2，由于水电离出的，由于水电离出的H放电，所以溶液中的放电，所以溶液中的c(OH)c(H)，故溶液中有氢氧化铜蓝色沉淀生成。，故溶液中有氢氧化铜蓝色沉淀生成。D端端为阴极，发生电极反应为：为阴极，发生电极反应为：2H2e=H2 。