高考化学基础提分课件第九章第二节电解池

欢迎进入化学课堂 第二节电解池 一 电解原理1 电解使电流通过电解质溶液 或熔融的电解质 而在引起的过程 阴 阳两极 氧化还原反应 2 电解池 也叫电解槽 把转变为的装置 电能 化学能 3 电解池的工作原理以电解CuCl2溶液为例 Cu2 2e Cu2Cl 2e Cl2 还原反应氧化反应 负极 阴 阳极 正极 1 电解质溶液通电时 一定会发生化学反应吗 为什么 提示 一定发生化学反应 因为在电解池的阴极 阳极分别发生了还原反应和氧化反应 发生了电子的转移 生成了新物质 所以一定有化学反应发生 二 电解原理的应用1 氯碱工业 1 概念 用电解饱和NaCl溶液的方法来制取 H2和 并以它们为原料生产一系列化工产品的工业 称为氯碱工业 Cl2 NaOH 2 电镀电镀时 用作阳极 作阴极 用含的溶液作电解质溶液 理论上讲 电镀时 电解质溶液的成分及浓度是不变的 镀层金属 待镀金属 镀层金属离子 3 铜的精炼 粗铜中通常含有Zn Fe Ni Ag Au等杂质 Cu 2e Cu2 Cu2 2e Cu 粗铜中比较活泼的金属杂质形成阳离子进入溶液 金属活动性弱于铜的金属 Ag和Au 沉淀在电解槽底部 形成 阳极泥 4 电冶金金属冶炼 Mn ne M 1 电解熔融的氯化钠冶炼金属钠 阳极反应 阴极反应 总反应 2Cl 2e Cl2 2Na 2e 2Na 2 电解熔融的氯化镁冶炼金属镁 阳极反应 阴极反应 总反应 2Cl 2e Cl2 Mg2 2e Mg 3 电解熔融的氧化铝冶炼金属铝 阳极反应 阴极反应 总反应 6O2 12e 3O2 4Al3 12e 4Al 2 电解精炼铜时 阳极减少的质量与阴极增加的质量相等吗 提示 不相等 电解精炼铜时 粗铜作阳极 在Cu失电子的同时 粗铜中活泼金属也能失电子进入溶液 不活泼金属沉淀在电解槽底部形成阳极泥 而在阴极上Cu2 2e Cu 虽然两极得失电子数相等 但阳极减少的质量大于阴极增加的质量 1 有关右图所示装置的叙述正确的是 A 假设X为盐桥 该装置为原电池B 假设X为盐桥 该装置为电解池C 假设X为铜片 该装置为原电池D 假设X为铜片 该装置为电解池 解析 盐桥能够使阴阳离子通过 因而假设X为盐桥 就使两个烧杯成为一个整体装置 原电池 但假设X为铜片 由于铜片不能使阴阳离子通过 因而该装置左边部分为电解池 右边部分为原电池 只有A项正确 答案 A 2 2011 北京海淀期中 下列关于电解的说法中 正确的是 A 电解池是把化学能转变为电能的装置B 电解精炼铜时 粗铜板做阴极C 电镀时 通常把待镀的金属制品做阴极D 工业电解饱和食盐水用于生产金属钠和氯气 解析 电解池是把电能转变为化学能的装置 A错 电解精炼铜时 粗铜板作阳极 B错 工业电解熔融氯化钠生产金属钠和氯气 电解饱和食盐水得到氢氧化钠 氢气和氯气 D错 答案 C 3 2011 宿州模拟 某同学为了使反应2HCl 2Ag 2AgCl H2 能进行 设计了如图所示的四个实验 你认为可行的方案是 解析 化学反应2HCl Ag 2AgCl H2 不能够自发进行 但借助于电解能够发生 设计电解池时应选择Ag做阳极 HCl做电解质溶液即可 C项正确 答案 C 4 下图为电解饱和食盐水的简易装置 下列有关说法正确的是 A 电解一段时间后 往蛋壳内溶液中滴加几滴酚酞 呈红色B 蛋壳表面缠绕的铁丝发生氧化反应C 铁丝表面生成的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝D 蛋壳可阻止生成的氯气与氢气 氢氧化钠溶液接触 解析 正确判断电解池的阴阳极与其发生的电极反应很重要 图中所示的蛋壳相当于阳离子交换膜 可以阻止氯气进入阴极区 D项正确 电源的正极接碳棒 为电解池的阳极 发生氧化反应 即2Cl 2e Cl2 因此碳棒上生成的气体可使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 铁丝与电源的负极相连 为电解池的阴极 发生还原反应 电极反应为2H e H2 因消耗了氢离子 所以水的电离程度增大 溶液中的OH 浓度增大 溶液显碱性 滴入酚酞后 溶液呈红色 答案 D 5 按如图所示装置进行实验 并回答问题 1 判断装置的名称 A池为 B池为 2 锌极为 电极反应式为 铜极为 电极反应式为 石墨棒C1为 电极反应式为 石墨棒C2附近产生的实验现象为 3 当C2极析出224mL气体 标准状况下 锌的质量变化 增加或减少 了 g CuSO4溶液的质量变化 增加或减少 了 g 解析 A池中Zn Cu放入CuSO4溶液中构成原电池 B池中两个电极均为石墨电极与KCl溶液构成电解池 A池中Zn为负极 Cu为正极 B池中C1为阳极 C2为阴极 C2析出H2 周围OH 富集 使酚酞溶液变红 且n H2 0 01mol 故电路中转移电子的物质的量为0 01mol 2 0 02mol 根据得失电子守恒 锌极有0 01molZn溶解 即Zn极质量减少0 01mol 65g mol 1 0 65g 铜极上有0 01molCu析出 即CuSO4溶液增加了0 01mol 65g mol 1 0 01mol 64g mol 1 0 01g 答案 1 原电池电解池 2 负极Zn 2e Zn2 正极Cu2 2e Cu阳极2Cl 2e Cl2 有无色气体产生 附近溶液变为红色 3 0 650 01 1 电解池电极的判断 2 电解时电极产物的判断 1 阳极产物的判断首先看电极 如果是活性电极 金属活动性顺序表Ag以前 则电极材料失电子 电极被溶解 溶液中的阴离子不能失电子 如是惰性电极 Pt Au 石墨 则要看溶液中离子的失电子能力 此时根据阴离子放电顺序加以判断 阴离子放电顺序 S2 I Br Cl OH 含氧酸根 F 2 阴极产物的判断直接根据阳离子放电顺序进行判断 阳离子放电顺序与金属活动性顺序相反 其中 Ag Fe3 Cu2 H 酸 Fe2 Zn2 Al3 Mg2 Na 例1 2011 江西高三联考 用下图装置 X Y是直流电源的两极 分别进行下列各组实验 则下表中所列各项对应关系均正确的一组是 名师精析 X为正极 电解Na2SO4溶液时 实质是电解水 a管中电极为阳极 OH 放电 a管中c H c OH 滴加酚酞试液不变色 A错 X为正极 电解AgNO3溶液时 b管中电极为阴极 电极反应式为Ag e Ag B错 Fe OH 3胶体粒子带有正电荷 X为负极时 Fe OH 3胶体粒子向a管移动 a管中液体颜色加深 D错 答案 C 解答电解类的题目必须注意两点 一是判断阳极材料是活性还是惰性 二是判断溶液中可能在阳极或阴极放电的离子 抓住这两点 题目就迎刃而解了 1 2010 武汉高三联考 右图中 两电极上发生的电极反应为 a极 Cu2 2e Cub极 Fe 2e Fe2 下列说法中不正确的是 A 该装置可能是电解池B a极上一定发生还原反应C a b可能是同种电极材料D 该过程中能量的转换一定是化学能转化为电能 解析 自发进行的反应可以形成原电池 也可以形成电解池 不能自发进行的反应只能形成电解池 电解池要注意阳极是否为活泼金属 若为电解池 b电极一定是铁棒 a电极可为任意导电材料做成的电极 包括铁 故D项错误 答案 D A 溶液中c A2 减小B B极的电极反应 B 2e B2 C Y电极上有H2产生 发生还原反应D 反应初期 X电极周围出现白色胶状沉淀 答案 D 1 以惰性电极电解电解质溶液的类型 例2 2010 全国卷 如图是一个用铂丝作电极 电解稀的MgSO4溶液的装置 电解液中加有中性红指示剂 此时溶液呈红色 指示剂的pH变色范围 6 8 8 0 酸色 红色 碱色 黄色 回答下列问题 1 下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是 填编号 A管溶液由红变黄 B管溶液由红变黄 A管溶液不变色 B管溶液不变色 2 写出A管中发生反应的反应式 3 写出B管中发生反应的反应式 4 检验a管中气体的方法是 5 检验b管中气体的方法是 6 电解一段时间后 切断电源 将电解液倒入烧杯内观察到的现象是 名师精析 A与电源负极相连 为阴极 B与电源正极相连 为阳极 溶液中H OH 分别在A B两极上放电 反应式为 A极 2H 2e H2 B极 4OH 4e O2 2H2O则A极附近会产生OH 水电离出来的 B极附近会产生H 水电离出来的 所以A处溶液由红变黄 B处溶液不变色 电解一段时间后 溶液底部会产生Mg OH 2沉淀 溶液中有H2SO4 切断电源后 Mg OH 2会溶解 答案 1 2 2H 2e H2 写2H2O 2e 2OH H2 同样正确 Mg2 2OH Mg OH 2 3 4OH 4e 2H2O O2 写2H2O 4e 4H O2 同样正确 4 用拇指按住管口 取出试管 靠近火焰 放开拇指 有爆鸣声 管口有蓝色火焰 5 用拇指按住管口 取出试管 放开拇指 将带有火星的木条伸入试管内会复燃 6 溶液呈红色 白色沉淀溶解 或大部分溶解 若阴极为H 放电 则阴极区c OH 增大 若阳极为OH 放电 则阳极区c H 增大 若阴 阳两极同时有H OH 放电 相当于电解水 电解质溶液浓度增大 解析 A项 在原电池的正极上发生的是还原反应 B项 用惰性电极电解NaCl溶液 阴 阳两极产生的气体分别是H2和Cl2 体积之比为1 1 C项 用Cu作阳极电解稀硫酸即可发生该反应 D项 用惰性电极电解稀硫酸即是电解水 硫酸浓度增大 溶液pH减小 答案 C 4 2011 烟台模拟 如图所示 A F为石墨电极 B E为铁片电极 按要求回答下列问题 1 打开K2 闭合K1时 B为 极 A的电极反应为 最终可观察到的现象是 涉及的化学反应方程式有 2 打开K1 闭合K2时 E为 极 F极的电极反应为 检验F极产生气体的方法是 3 若往U形管中滴加酚酞试液 进行 1 2 操作时 A B E F电极周围能变红的是 解析 1 当打开K2 闭合K1时 刚好形成原电池 较活泼的Fe作负极 A作正极 在正极 溶液中O2得电子发生还原反应 生成Fe OH 2 进一步被氧化为红褐色的Fe OH 3 2 打开K1 闭合K2 形成电解池 故E为电解池的阴极 F为电解池的阳极 在阳极Cl 失电子生成Cl2 3 A E两极都生成了OH 故遇酚酞试液会变红 答案 1 负O2 2H2O 4e 4OH 溶液中有红褐色沉淀生成2Fe O2 2H2O 2Fe OH 2 4Fe OH 2 O2 2H2O 4Fe OH 3 2 阴2Cl 2e Cl2 用湿润的淀粉碘化钾试纸靠近F极 试纸变蓝 证明是氯气 3 AE 例3 2011 安庆模拟 观察下列几个装置示意图 有关叙述正确的是 A 装置 中阳极上析出红色固体B 装置 的待镀铁制品应与电源正极相连C 装置 中外电路电子由a极流向b极D 装置 的离子交换膜允许阳离子 阴离子 水分子自由通过 名师精析 本题考查原电池和电解池的应用 装置 阳极上Cl 放电 发生氧化反应 2Cl 2e Cl2 A错 装置 待镀铁制品上发生还原反应Cu2 2e Cu 与电源负极相连 B错 装置 的离子交换膜只允许阳离子自由通过 D错 答案 C 可充电电池可以认为是原电池和电解池的统一体 放电时作原电池 充电时作电解池 两池的电极反应式刚好相反 即电解池的阴极反应式对应原电池负极反应的逆反应式 电解池的阳极反应式对应原电池正极反应的逆反应式 但电解池反应与原电池反应并不是相应的可逆反应 解析 电解熔融的氧化铝制取金属铝 不可用铁作阳极 否则发生反应 Fe 2e Fe2 使制取的铝中混有铁 答案 A 6 如图 通电5min后 电极5质量增加2 16g 回答 1 电源 a是 极 b是 极 A池电极反应 电极1 电极2 C池电极反应 电极5 电极6 2 如果B池中共收集到224mL气体 标准状况 且溶液体积为200mL 设电解过程中溶液体积不变 则通电前溶液中Cu2 的物质的量浓度为 答案 1 负正2H 2e H2 2Cl 2e Cl2 2Ag 2e 2AgCu 2e Cu2 2 0 025mol L 1 原电池和电解池的计算包括 两极产物的定量计算 溶液pH的计算 相对原子质量和阿伏加德罗常数测定的计算 根据电荷量求产物的量与根据产物的量求电荷量等 不论哪类计算 均可以概括为下列三种方法 1 根据电子守恒法计算 用于串联电路 阴阳两极产物 正负两极产物 电荷量等类型的计算 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 最后根据总反应式列比例式计算 3 根据关系式计算 根据得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁 建立计算所需的关系式 答案 A 1 将质量相等的铜片和铂片插入硫酸铜溶液中 铜片与电源正极相连 铂片与电源负极相连 以电流强度为1A通电10min 然后反接电源 以电流强度2A继续通电10min 下列表示铜电极 铂电极 电解池中产生气体的质量和电解时间的关系图正确的是 解析 开始10min 阳极反应为 Cu 2e Cu2 阴极反应为Cu2 2e Cu 所以铜片质量减少 铂片质量增加 铜片上所溶解的铜与铂片上析出的铜的质量相等 后10min 电源反接 表面附有铜的铂片成为阳极 铜片成为阴极 又由于电流强度为开始时的2倍 附着在铂片上的铜在第5min时即可完全溶解 后5min 阳极的电极反应式为 4OH 4e 2H2O O2 此时阳极铂片质量不发生变化 作为阴极的铜片在第5min时为即恢复到开始时的质量 后5min内质量继续增加 答案 C 2 2011 合肥高三质检 如右图所示的两个实验装置中 溶液的体积均为200mL 开始时电解质溶液的浓度均为0 1mol L 1 工作一段时间后 测得导线中均通过0 02mol电子 若不考虑溶液体积的变化 则下列叙述中不正确的是 A 电极上产生气体的体积 相同条件 B 和 中溶液的pH都减小C 电极上析出物质的质量 D 发生氧化反应的电极为 中阳极 中负极 解析 为电解池 阳极产生氯气 2Cl 2e Cl2 为原电池 正极产生氢气 2H 2e H2 通过相同量的电子 两装置产生气体的体积相同 A对 通过0 02mol电子时 中阴极析出0 01mol铜 阳极析出0 01molCl2 而 中只有正极析出0 01molH2 C对 为电解池 阳极发生氧化反应 为原电池 负极发生氧化反应 D对 中溶质CuCl2不断消耗 最终为水 pH增大 中H 不断被消耗 最终为ZnSO4 pH增大 B错 答案 B 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全