鲁科版高考化学一轮复习第6单元化学反应与能量转化第2节电能转化为化学能__电解课件

这是一份鲁科版高考化学一轮复习第6单元化学反应与能量转化第2节电能转化为化学能__电解课件

第六单元2022必备知识 自主预诊　知识梳理1.电解和电解池(1)电解:让直流电通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。(2)电解池:使电能转化为化学能的装置。2.电解池工作原理(以电解CuCl2溶液为例): 总反应方程式:　　　　　　　　　　　　　　　。 CuCl2 Cu+Cl2↑ 3.电解时两极粒子的放电顺序 自我诊断1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)电解质溶液的导电过程一定发生了化学变化。(　　)(2)电解CuCl2溶液,阴极逸出的气体能够使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色。(　　)(3)电解足量硫酸铜溶液一段时间,为复原可加适量Cu(OH)2。(　　)(4)用Cu作为电极电解盐酸可发生反应Cu+2H+ Cu2++H2↑。(　　)(5)电解池工作时电子从电源的负极流出,流入阴极通过溶液到阳极,然后从阳极流出,流回电源正极。(　　)(6)电解盐酸、硫酸溶液等,H+放电,溶液的pH逐渐增大。(　　)(7)电解时,电解质溶液中阳离子移向阳极,发生还原反应。(　　)答案 (1)√　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　(6)×　(7)× 2.若用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后,需加入98 g Cu(OH)2固体,才能使电解质溶液复原,则这段时间,整个电路中转移的电子数为　　　　　　　　　。 答案 4NA 解析 方法一:98 g Cu(OH)2固体的物质的量为1 mol ,相当于电解了1 mol 的CuSO4后,又电解了1 mol 的水,所以转移的电子数为2NA+2NA=4NA。方法二:可认为整个电解过程中转移的电子数与Cu(OH)2中的O2-失电子数相等,则转移电子数为4NA。考向1　电解池工作原理【典例1】 (2020全国2,12)电致变色器件可智能调控太阳光透过率,从而实现节能。下图是某电致变色器件的示意图。当通电时,Ag+注入到无色WO3薄膜中,生成AgxWO3,器件呈现蓝色。对于该变化过程,下列叙述错误的是(　　)A.Ag为阳极B.Ag+由银电极向变色层迁移C.W元素的化合价升高D.总反应为WO3+xAg==AgxWO3关键能力 考向突破　答案 C　解析 由题意知,银电极为阳极,Ag失电子生成Ag+,Ag+移向阴极与WO3反应生成AgxWO3,则总反应为WO3+xAg==AgxWO3,反应过程中W的化合价降低,A、B、D正确,C错误。对点演练1(2020湖南永州月考)用石墨作为电极,电解稀Na2SO4溶液的装置如图所示,通电后在石墨电极A和B附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列有关叙述正确的是(　　)A.逸出气体的体积:A电极c(OH-),溶液显酸性,Na+、H+移向A电极,在A电极H+放电产生H2,发生反应的电极方程式为2H++2e-==H2↑,A电极附近c(OH-)>c(H+),溶液显碱性。分析两电极方程式可知,转移相同数目的电子,A电极产生的气体体积大于B电极,A项错误;H2、O2两种气体均为无色无味的气体,B项错误;A电极附近呈蓝色,B电极附近呈红色,C项错误;电解总反应为电解水的反应,pH不变仍为中性,D项正确。规律小结 用惰性电极电解电解质溶液的规律 考向2　电解池电极反应的书写【典例2】 整合有效信息书写电极反应。(1)硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。由硫化氢获得硫单质有多种方法。将用烧碱吸收H2S后所得的溶液加入如图所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应:S2--2e-==S、(n-1)S+S2-== 。①写出电解时阴极的电极反应:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质,该反应的离子方程式为　　　　　　　　　。 (2)电解NO可制备NH4NO3,其工作原理如图所示。为使电解产物全部转化为NH4NO3,需补充物质A,A是　　　　　　　　　,说明理由:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 答案 (1)①2H2O+2e-==H2↑+2OH-　② +2H+== (n-1)S↓+H2S↑(2)NH3　根据总反应8NO+7H2O 3NH4NO3+2HNO3可知,电解产生的HNO3多,应补充NH3对点演练2(2020宁夏银川第二中学三模)SO2是大气的主要污染物之一,工业上可用如图装置吸收转化SO2(A、B为惰性电极)。下列说法错误的是(　　)C.离子交换膜为阴离子交换膜D.A极区溶液的pH逐渐增大答案 C　 方法点拨 根据“三看”正确书写电极反应(1)一看电极材料,若是金属单质(Au、Pt除外)为阳极,则金属单质一定被电解(需要注意Fe生成Fe2+而不是生成F )。(2)二看介质,介质是否参与电极反应。(3)三看电解质状态,若是熔融状态,则一般为金属的电冶炼。必备知识 自主预诊　知识梳理1.电解饱和食盐水——氯碱工业(1)电极反应。阳极:　　　　　　　　　(反应类型:　　　　反应)。 阴极:　　　 　　　　　　(反应类型:　　　　反应)。 检验阳极产物的方法是　　　　　　　　　　　。电解时向食盐水中滴加酚酞,　　　极附近溶液变红,说明该电极附近产生的物质为　　　。 2Cl--2e-==Cl2↑　 氧化 2H2O+2e-==H2↑+2OH- 还原 用湿润的KI淀粉试纸靠近阳极附近,若试纸变蓝,证明生成了Cl2 阴 NaOH (2)电解总反应。化学方程式:2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑离子方程式:　　　　　 　　　　　。 2Cl-+2H2O 2OH-+H2↑+Cl2↑ (3)阳离子交换膜法电解饱和食盐水示意图 阳离子交换膜的作用:阻止　　　　进入阳极室与Cl2发生副反应2OH-+Cl2==Cl-+ClO-+H2O,阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。 ②a、b、c、d加入或取出的物质分别是　　 　　　　　、　　 　　　　　、　　　　　　、　　　　　　　;X、Y分别是　　　　、　　　　。 OH- 精制饱和食盐水 H2O(含少量NaOH) 淡盐水　 NaOH溶液 Cl2 H2 2.电镀与电解精炼铜 镀层 粗铜 待镀 纯铜 镀层 Cu-2e-==Cu2+ 阳离子 阳极泥 　Cu2++2e-==Cu Cu2++2e-==Cu 不变 减小 3.电冶金 2Cl--2e-==Cl2↑ 2Na++2e-==2Na 6O2--12e-==3O2↑ 4Al3++12e-==4Al　 2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑ 2Al2O3(熔融) 4Al+3O2↑ 自我诊断1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)在镀件上镀铜时,也可以用惰性材料作为阳极,用硫酸铜溶液作为电解质溶液。(　　)(2)电解饱和食盐水时,两个电极均不能用金属材料。(　　)(3)电解精炼时,得到的阳极泥可以是提炼贵重金属的原料。(　　)(4)用Zn为阳极,Fe为阴极,ZnCl2溶液为电解质溶液,由于放电顺序H+>Zn2+,不可能在铁上镀锌。(　　)(5)阳离子交换膜(以电解NaCl溶液为例)只允许阳离子(Na+、H+)通过,而阻止阴离子(Cl-、OH-)和分子(Cl2)通过。(　　)(6)电镀铜和电解精炼铜时,电解质溶液中c(Cu2+)均保持不变。(　　)(7)电解冶炼镁、铝通常电解熔融的MgCl2和Al2O3,也可以电解熔融的MgO和AlCl3。(　　)答案 (1)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√　(6)×　(7)×2.粗铜的电解精炼示意图如图所示。 (1)在粗铜的电解过程中,粗铜板应是图中电极　　　(填图中的字母);在电极d上发生的电极反应为　　　　　　　　　　　　　。 (2)若粗铜中还含有Au、Ag、Fe,则阳极的电极反应为　　　　　　　　　,粗铜中的Au、Ag的存在形式和位置为　　　,溶液中c(Cu2+)　　　　(填“变大”“变小”或“不变”)。 答案 (1)c　Cu2++2e-==Cu(2)Fe-2e-==Fe2+、Cu-2e-==Cu2+　Au、Ag以单质的形式沉积在c电极的下方形成阳极泥　变小关键能力 考向突破　考向1　电解原理的应用【典例1】 高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型绿色水处理剂。工业上可用电解浓NaOH溶液的方法制备Na2FeO4,其工作原理如图所示,两端隔室中离子不能进入中间隔室。下列说法错误的是(　　)A.阳极反应:Fe-6e-+8OH-==Fe +4H2OB.甲溶液可循环利用C.离子交换膜a是阴离子交换膜D.当电路中通过2 mol电子的电量时,会有1 mol H2生成答案 C　解析 A项,阳极发生氧化反应,根据题意分析可知,阳极电极反应为Fe-6e-+8OH-==Fe +4H2O,正确;B项,阴极发生还原反应,水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根,甲溶液为浓的氢氧化钠溶液,可循环利用,正确;C项,电解池中阳离子向阴极移动,通过离子交换膜a的是Na+,故a为阳离子交换膜,错误;D项,阴极发生还原反应,水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根,电极反应为2H2O+2e-==H2↑+2OH-,当电路中通过2 mol 电子的电量时,会有1 mol H2生成,正确。对点演练1(2020山东滨州模拟)SO2和NOx是主要的大气污染物,利用下图装置可同时吸收SO2和NO。下列有关说法错误的是(　　)A.a极为直流电源的负极,与其相连的电极发生还原反应B.阴极得到2 mol电子时,通过阳离子交换膜的H+为2 molC.吸收池中发生反应的离子方程式为:2NO+2S2 +2H2O==N2+4HSD.阳极发生的反应式为SO2+2e-+2H2O==S +4H+答案 D　 方法技巧 阴、阳极的判断方法(1)根据外接电源:正极接阳极,负极接阴极。(2)根据电流方向:从阴极流出,从阳极流入。(3)根据电子流向:从阳极流出,从阴极流入。(4)根据离子移向:阴离子移向阳极,阳离子移向阴极。(5)根据电极产物:阳极——电极溶解、逸出O2(或阳极区酸性增强)或Cl2;阴极——析出金属、逸出H2(或阴极区碱性增强)。(6)根据反应类型:阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应。考向2　与电解有关的计算【典例2】 500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(N )=0.6 mol·L-1,用石墨电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到2.24 L气体(标准状况下),假定电解后溶液体积仍为500 mL,下列说法正确的是(　　)A.原混合溶液中c(K+)为0.2 mol·L-1B.上述电解过程中共转移0.2 mol 电子C.电解得到的Cu的物质的量为0.05 molD.电解后溶液中c(H+)为0.2 mol·L-1答案 A　解析 用石墨电极电解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液,阳极反应为4OH--4e-==2H2O+O2↑,阴极先后发生两个反应:Cu2++2e-==Cu,2H++2e-==H2↑。从收集到O2为2.24 L可推知电解过程中共转移0.4 mol电子,而在生成2.24 L H2的过程中转移0.2 mol 电子,所以Cu2+共得到0.4 mol -0.2 mol =0.2 mol 电子,电解前Cu2+的物质的量和电解得到的Cu的物质的量都为0.1 mol 。电解前后分别有以下守恒关系:c(K+)+2c(Cu2+)=c(N ),c(K+)+c(H+)=c(N ),由此可得,电解前c(K+)=0.2 mol·L-1,电解后c(H+)=0.4 mol·L-1。对点演练2(2020湖北宜昌调研)以铅酸蓄电池为电源,用石墨为电极电解CuSO4溶液,装置如右图。若一段时间后Y电极上有6.4 g红色物质析出,停止电解。下列说法正确的是(　　)A.a为铅酸蓄电池的负极B.电解过程中S 向右侧移动C.电解结束时,左侧溶液质量增重8 gD.铅酸蓄电池工作时,正极反应为PbSO4+2e-==Pb+S 答案 C　解析 Y极有Cu析出,发生还原反应,说明Y极为阴极,故b为负极,a为正极,A项错误;电解过程中阴离子向阳极移动,B项错误;阴极反应为Cu2++2e-==Cu,阳极反应为4OH--4e-==O2↑+2H2O,当有6.4 g Cu析出时,转移0.2 mol e-,左侧生成1.6 g O2,同时有0.1 mol (9.6 g)S 进入左侧,则左侧质量增加9.6 g-1.6 g=8 g,C项正确;铅酸蓄电池的负极是Pb,正极是PbO2,正极反应为PbO2+2e-+4H++S ==PbSO4+2H2O,D项错误。方法技巧 电化学综合计算的三种常用方法(1)根据总反应计算。先写出电极反应,再写出总反应,最后根据总反应列出比例式计算。(2)根据电子守恒计算。①用于串联电路中阴、阳两极产物,正、负两极产物及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用于混合溶液中电解的分阶段计算。(3)根据关系式计算。根据得失电子守恒定律建立起已知量与未知量之间的桥梁,构建计算所需的关系式。如以通过4 mol e-为桥梁可构建如下关系式:(式中M为金属,n为其离子的化合价数值)该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值,熟记电极反应,灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。网络构建电解池 核心速记1.两个定义(1)电解:使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阳极、阴极引起氧化还原反应的过程。(2)电解池:把电能转化为化学能的装置。(2)阴极:Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Fe2+>Zn2+>H+(水)>Al3+>Mg2+>Na+2.电极放电顺序