電化學電解池精品課件

1、電化學電解池第1頁，共38頁，2022年，5月20日，19點8分，星期四電解原理CuCl2溶液CC（電解CuCl2溶液） 1、形成條件：、外加直流電源、兩極、電解質(zhì)溶液、形成閉合回路陽極陰極 第2頁，共38頁，2022年，5月20日，19點8分，星期四思維模式：先看陽極材料！活潑金屬材料作陽極時：金屬失去電子被氧化-成為金屬陽離子進入溶液。通電前溶液中存在哪些離子？默誦：離子放電順序包括水電離生成的H+和OH-（電解CuCl2溶液）第3頁，共38頁，2022年，5月20日，19點8分，星期四陽極反應(yīng)：溶液中常見陰離子的放電順序S2- I- Br - Cl- OH- 含氧酸根 F- 陰離子（或活

2、潑金屬陽極-還原性粒子）在陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；陽極：2Cl- - 2e- = Cl2（電解CuCl2溶液）第4頁，共38頁，2022年，5月20日，19點8分，星期四注意在溶液中，復雜離子（含氧酸根離子）一般不參與電極反應(yīng)，而是OH-失電子：4OH- -4e- = 2H2O + O2第5頁，共38頁，2022年，5月20日，19點8分，星期四陰極：溶液中的陽離子放電順序Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+Ca2+K+陽離子（或氧化性粒子）在陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng)陰極：Cu2+2e-=Cu（電解CuCl2溶液）第6頁，共38頁，2022年，

3、5月20日，19點8分，星期四注意活潑金屬的鹽溶液電解時一般金屬陽離子不放電而是溶液中的H+放電：陰極：2H+2e-=H2第7頁，共38頁，2022年，5月20日，19點8分，星期四1.電解池電極的判斷方法（1）根據(jù)直流電源的正負極判斷：與電源正極相連的是電解池的陽極與電源負極相連的是電解池的陰極。（2）根據(jù)反應(yīng)類型判斷：電解時發(fā)生氧化反應(yīng)（元素化合價升高的反應(yīng)）的一極是陽極電解時發(fā)生還原反應(yīng)的一極是陰極。電解原理 第8頁，共38頁，2022年，5月20日，19點8分，星期四注：金屬導電與電解質(zhì)溶液導電的不同：金屬導電靠自由電子的定向移動，移動過程不發(fā)生化學變化。電解質(zhì)溶液導電是陰陽離子的定向

4、移動，在兩極發(fā)生氧化還原反應(yīng)。第9頁，共38頁，2022年，5月20日，19點8分，星期四（3）根據(jù)電極質(zhì)量發(fā)生的變化判斷：惰性電極電解可溶性銀或可溶性銅鹽溶液鹽溶液時，電極質(zhì)量增重的一極是電解池的陰極（在陰極聚集Ag+和H+，Ag+氧化性強，優(yōu)先得電子析出銀，使得陰極質(zhì)量增重），另一極是陽極。（4）非惰性電極電解電解質(zhì)溶液時（可溶性硫化物除外）：電極質(zhì)量減少的一極是陽極，另一極是陰極。陽極質(zhì)量不增加陰極質(zhì)量不減少第10頁，共38頁，2022年，5月20日，19點8分，星期四（5）根據(jù)電極反應(yīng)現(xiàn)象判斷用惰性電極電解U形管內(nèi)盛放的飽和食鹽水，在兩極上均放一塊潤濕的淀粉碘化鉀試紙試紙變藍的一極是電

5、解池的 極另一極是陰極。用惰性電極電解U形管內(nèi)盛放的飽和食鹽水，在兩極附近均滴入一些酚酞試液酚酞變紅的一極是電解池的 極另一極是陽極。陽陰第11頁，共38頁，2022年，5月20日，19點8分，星期四（6）根據(jù)電解池現(xiàn)象判斷將潤濕的石蕊試紙作電解池，用惰性電極進行電解，試紙變紅的一端是 _ 這是由于OH-放電，H+相對剩余造成的試紙變藍的一端是_由于H+放電，OH-相對剩余造成的，這一端電極是。將潤濕的碘化鉀淀粉試紙作電解池，用惰性電極進行電解，試紙變藍的一端是_由于I-放電，產(chǎn)生單質(zhì)碘，碘遇淀粉變藍造成的，這一端電極是陽極；另一端電極是陰極。陽極陰極陽極第12頁，共38頁，2022年，5月2

6、0日，19點8分，星期四（7）根據(jù)電流大小判斷：當兩個原電池連在一起時，其中一個產(chǎn)生電流大的作原電池，另一個作電解池。第13頁，共38頁，2022年，5月20日，19點8分，星期四2.溶液pH判斷：先分析原溶液的酸堿性，再看電極產(chǎn)物。如果只產(chǎn)生H2而沒O2則pH變大；如果只產(chǎn)生O2而沒H2則pH變??；如果既產(chǎn)生H2又產(chǎn)生了O2：若原溶液呈酸性則pH變?。蝗粼芤撼蕢A性則pH變大；若原溶液呈中性則pH不變；如果既無H2又無O2產(chǎn)生，則電解質(zhì)濃度減小電解水，溶液濃度增大第14頁，共38頁，2022年，5月20日，19點8分，星期四3.用惰性電極電解時，若使電解后溶液恢復原來狀態(tài)：一般加入陰極產(chǎn)物和

7、陽極產(chǎn)物的化合物（“出啥加啥”陰、陽兩極的逸出物質(zhì)的對應(yīng)化合物）。第15頁，共38頁，2022年，5月20日，19點8分，星期四4.電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式的書寫 如果題目給定的是圖示裝置：1，先分析陰、陽極2，再分析溶液中離子的種類和得失電子的能力3，根據(jù)陰、陽極反應(yīng)規(guī)律寫電極反應(yīng)式； 如果題目給定的是總反應(yīng)式：1，可分析此反應(yīng)中的氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)（即分析有關(guān)元素的化合價變化情況）2，再選擇一個簡單變化情況去寫電極反應(yīng)式。3，另一極的電極反應(yīng)式可直接寫或?qū)⒏鞣磻?yīng)式看作數(shù)學中的代數(shù)式，用總反應(yīng)式減去已寫出的電極反應(yīng)式，即得結(jié)果。第16頁，共38頁，2022年，5月20日，19點8分，星期四（20

8、08全國）右圖為直流電源電解稀Na2SO4水溶液的裝置。通電后在石墨電極a和b附近分別滴加一滴石蕊試液，下列實驗現(xiàn)象中正確的是A.逸出氣體的體積a電極的小于b電極B.一電極逸出無味氣體，另一電極 逸出刺激性氣味氣體C.a電極附近呈紅色，b電極附近 出現(xiàn)藍色D.a電極附近呈藍色，b電極附近 出現(xiàn)紅色第17頁，共38頁，2022年，5月20日，19點8分，星期四取一張用飽和的NaCl溶液浸濕的pH試紙，兩根鉛筆芯作電極，接通直流電源，一段時間后，發(fā)現(xiàn)a電極與試紙接觸處出現(xiàn)一個雙色同心圓，內(nèi)圈為白色，外圈呈淺紅色。則下列說法錯誤的是（ ）A.b電極是陰極B.a電極與電源的正極相連C.電解過程中水是氧

9、化劑D.b電極附近溶液的pH變小第18頁，共38頁，2022年，5月20日，19點8分，星期四1.簡單裝置中各電極產(chǎn)物間的計算在一個裝置中進行電解時，各電極產(chǎn)物不同，但陰陽極得失電子數(shù)相等。根據(jù)此標準可對各電極產(chǎn)物、溶液中的產(chǎn)物，以及反應(yīng)消耗的物質(zhì)進行計算。電解計算 2.復雜裝置中（指多個裝置串聯(lián)連接）各電極產(chǎn)物的判斷在串聯(lián)電解裝置中，各電極電子轉(zhuǎn)移數(shù)相等。據(jù)此，可計算各電極產(chǎn)物，溶液中的c(H+)、c（OH-）的變化。第19頁，共38頁，2022年，5月20日，19點8分，星期四在500 g CuSO4溶液中插入兩根電極。一極為鐵，一極為含雜質(zhì)鋅均勻的粗銅，通電一段時間后，切斷電源，立即將電

10、極取出，這時鐵極上析出7.04 g銅，電解液增重0.02 g。求粗銅中鋅的質(zhì)量分數(shù)。第20頁，共38頁，2022年，5月20日，19點8分，星期四根據(jù)電極反應(yīng)式：陽極：Cu(Zn) Cu - 2e- Cu2+Zn-2e-Zn2+陰極：FeCu2+2e-Cux mol2x molx moly moly mol2y mol0.11 mol0.22 mol0.11 mol設(shè)參加反應(yīng)的Cu和Zn的物質(zhì)的量分別為x mol和y mol。生成的Cu的物質(zhì)的量第21頁，共38頁，2022年，5月20日，19點8分，星期四根據(jù)質(zhì)量和電荷守恒有： 2x+2y=0.22 64x+65y-7.04=0.02解得：x

11、=0.09 mol，y=0.02 mol第22頁，共38頁，2022年，5月20日，19點8分，星期四有一硝酸鹽晶體，化學式為M（NO3）xnH2O，經(jīng)測定其摩爾質(zhì)量為242 gmol。取1.21 g此晶體溶于水，配制成100 mL溶液。將此溶液置于電解池中用惰性材料作電極進行電解。當有0.01 mol電子通過電極時，溶液中全部金屬離子即在電極上析出，經(jīng)測定陰極增重0.32 g。（1）求M（NO3）xnH2O中x的值。（2）求M的相對原子質(zhì)量和n的值。（3）如電解過程中溶液體積不變，計算電解后溶液的pH。 答案：（1）2（2）64，3（3）pH=1第23頁，共38頁，2022年，5月20日，1

12、9點8分，星期四 (2)用蓄電池分別電解以下兩種溶液，假如電路中轉(zhuǎn)移了0.02 mol e，且電解池的電極均為惰性電極，試回答下列問題。 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_。50ax0.168 L2 陰極：Mxxe M電路中轉(zhuǎn)移電子0.02 mol，故金屬M的相對原子質(zhì)量：Ar(M)ax/0.0250ax。第24頁，共38頁，2022年，5月20日

13、，19點8分，星期四 1.(2010全國)下圖是一個用鉑絲作電極，電解稀的MgSO4溶液的裝置，電解液中加有中性紅指示劑，此時溶液呈紅色。(指示劑的pH變色范圍：6.88.0，酸色紅色，堿色黃色)第25頁，共38頁，2022年，5月20日，19點8分，星期四1.(10全國)下圖是一個用鉑絲作電極，電解稀的MgSO4溶液的裝置，電解液中加有中性紅指示劑，此時溶液呈紅色。回答下列問題： (1)下列關(guān)于電解過程中電極附近溶液顏色變化的敘述正確的是_(填編號)； A管溶液由紅變黃 B管溶液由紅變黃 A管溶液不變色 B管溶液不變色 (2)寫出A管中發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)式：2H2e H2(或?qū)?H2O2e 2O

14、HH2)Mg22OH Mg(OH)2(指示劑的pH變色范圍：6.88.0，酸色紅色 堿色黃色)第26頁，共38頁，2022年，5月20日，19點8分，星期四(3)寫出B管中發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)式： (4)檢驗a管中氣體的方法是 4OH4e 2H2OO2(寫2H2O4e 4HO2也可)用拇指按住管口，取出試管，靠近火焰，放開拇指，有爆鳴聲，管口有藍色火焰第27頁，共38頁，2022年，5月20日，19點8分，星期四(5)檢驗b管中氣體的方法是(6)電解一段時間后，切斷電源，將電解液倒入燒杯內(nèi)觀察到的現(xiàn)象是用拇指按住管口，取出試管，放開拇指，將帶有火星的木條伸入試管內(nèi)會復燃溶液呈紅色，白色沉淀溶解(或大

15、部分溶解)第28頁，共38頁，2022年，5月20日，19點8分，星期四2.(2010四川)碘被稱為“智力元素”，科學合理地補充碘可防止碘缺乏病。碘酸鉀(KIO3)是國家規(guī)定的食鹽加碘劑，它的晶體為白色，可溶于水。碘酸鉀在酸性介質(zhì)中與過氧化氫或碘化物作用均生成單質(zhì)碘。以碘為原料，通過電解制備碘酸鉀的實驗裝置如右圖所示。請回答下列問題： 第29頁，共38頁，2022年，5月20日，19點8分，星期四(1)碘是_(填顏色)固體物質(zhì)，實驗室常用_方法來分離提純含有少量雜質(zhì)的固體碘。紫黑色升華第30頁，共38頁，2022年，5月20日，19點8分，星期四(2)電解前，先將一定量的精制碘溶于過量氫氧化鉀

16、溶液，溶解時發(fā)生反應(yīng)：3I26KOH 5KIKIO33H2O，將該溶液加入陽極區(qū)。另將氫氧化鉀溶液加入陰極區(qū)，電解槽用水冷卻。電解時，陽極上發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為陰極上觀察到的實驗現(xiàn)象是_。 2I2e I2(或I6OH6e IO3 3H2O)有氣泡產(chǎn)生第31頁，共38頁，2022年，5月20日，19點8分，星期四(3)電解過程中，為確定電解是否完成，需檢驗電解液中是否有I。請設(shè)計一個檢驗電解液中是否有I的實驗方案，并按要求填寫下表。要求：所需藥品只能從下列試劑中選擇，實驗儀器及相關(guān)用品自選：淀粉溶液、碘化鉀淀粉試紙、過氧化氫溶液、稀硫酸 實驗方法實驗現(xiàn)象及結(jié)論取少量陽極區(qū)電解液于試管中，加稀硫

17、酸酸化后加入幾滴淀粉溶液，觀察是否變藍.若溶液變藍，說明有I第32頁，共38頁，2022年，5月20日，19點8分，星期四(4)電解完畢，從電解液中得到碘酸鉀晶體的實驗過程如下： 步驟的操作名稱是_步驟的操作名稱是_步驟洗滌晶體的目的是_冷卻結(jié)晶干燥 洗去吸附在碘酸鉀晶體上的氫氧化鉀等雜質(zhì)第33頁，共38頁，2022年，5月20日，19點8分，星期四3.(8分)蓄電池是一種可以反復充電、放電的裝置。有一種蓄電池在充電和放電時發(fā)生的反應(yīng)是 NiO2Fe2H2O Fe(OH)2Ni(OH)2。(1)若此蓄電池放電時，該電池某一電極發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)是_(填序號)。ANiO2 BFeCFe(OH)2

18、 DNi(OH)2 放電充電A第34頁，共38頁，2022年，5月20日，19點8分，星期四4，（2011福建高考11）研究人員研制出一種鋰水電池，可作為魚雷和潛艇的儲備電源。該電池以金屬鋰和鋼板為電極材料，以LiOH為電解質(zhì)，使用時加入水即可放電。關(guān)于該電池的下列說法不正確的是 A水既是氧化劑又是溶劑 B放電時正極上有氫氣生成 C放電時OH向正極移動 D總反應(yīng)為：2Li2H2O= 2LiOHH2第35頁，共38頁，2022年，5月20日，19點8分，星期四5，（2011安徽高考12）研究人員最近發(fā)現(xiàn)了一種“水”電池，這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量差別進行發(fā)電，在海水中電池總反應(yīng)可表示為：5MnO22Ag2NaCl=Na2Mn5O102AgCl，下列“水” 電池在海水中放電時的有關(guān)說法正確的是： A. 正極反應(yīng)式：AgCle=AgCl B. 每生成1 mol Na2Mn5O10轉(zhuǎn)移2 mol電子 C. Na不斷向“水”電池的負極移動 D. AgCl是還原產(chǎn)物第36頁，共38頁，2022年，5月20日，19點8分，星期四6，（2011山東高考15）以KCl和ZnCl2混合液為 電鍍液在鐵制品上鍍鋅，下列說法正確的是A. 未通電前上述鍍鋅裝置可構(gòu)成原電池， 電鍍過程是該原電池的充電