高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 电解池授课ppt课件

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1.教材模型及分析教材模型
模型分析(1)判断电极:根据Na+、Cl-移动方向推测,左侧是阳极,右侧是阴极。(2)电极反应:2H2O+2e-===2OH-+H2↑(阴极),2Cl--2e-===Cl2↑(阳极)。
(4)隔膜作用;此处应用阳离子交换膜,只允许阳离子通过,阻止阴离子和Cl2通过,防止发生化学反应。
2.模型应用与指导——判断离子交换膜种类的方法(1)确定电解目的,基于电解目的推测电极上物质变化及电解液中离子移动方向。(2)确定阴、阳极的电极反应式,判断各电极消耗(或生成)离子情况,明确“剩余”阳离子还是阴离子。(3)考虑溶液呈电中性的特点,结合电解目的判断离子的移动方向,继而确定离子交换膜的种类。
模型应用1　无膜电解池——(简化应用)1.(2023·辽宁卷)某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如图所示,其中高选择性催化剂PRT可抑制O2产生。下列说法正确的是(　　)A.b端电势高于a端电势B.理论上转移2 ml e-生成4 g H2C.电解后海水pH下降D.阳极发生:Cl-+H2O-2e-===HClO+H+
解析 H2为还原产物,故钛箔为电解池的阴极,钛网为阳极。阳极连接电源正极,阴极连接电源负极,故a端电势高于b端电势,A错误;电解时,阳极反应为Cl-+H2O-2e-===HClO+H+,阴极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-,总反应方程式为Cl-+H2O===ClO-+H2↑,理论上转移2 ml e-生成2 g H2,B错误、D正确;流动海水电解后,海水中含有NaClO,其为强碱弱酸盐,海水pH不会下降,C错误。
解题指导　(1)关键信息获取:①左侧电极:Cl-→HClO,发生氧化反应;②右侧电极:H2O→H2,发生还原反应。(2)信息加工应用:根据物质变化判断电极名称,结合电解原理进行分析、判断。
模型应用2　单模电解池——(直接应用)2.(2023·湖北卷)我国科学家设计如图所示的电解池,实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH溶液的浓度不变,电解生成氢气的速率为x ml·h-1。下列说法错误的是(　　)A.b电极反应式为2H2O+2e-===H2↑+2OH-B.离子交换膜为阴离子交换膜C.电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE膜D.海水为电解池补水的速率为2x ml·h-1
解析 该装置工作时,b电极连接电源负极为阴极,电极上放出H2:2H2O+2e-===H2↑+2OH-,A正确;阳极无Cl2生成且KOH溶液浓度不变,阳极反应式为4OH--4e-===2H2O+O2↑,需要OH-由阴极移向阳极,故离子交换膜为阴离子交换膜,B正确;电解的本质是电解水,而KOH浓度不变,PTFE膜不透液态水,则通过PTFE膜的水应为动能高的水分子(透汽),C正确;电解总反应式为2H2O 2H2↑+O2↑,已知电解生成H2的速率为x ml·h-1,则海水为电解池补水的速率为x ml·h-1,D错误。
关键信息　①电解目的是实现海水直接制备氢气。②图中电极a与电源正极相连,电极b与负极相连。③电解池工作时,“阳极无Cl2生成且KOH溶液的浓度不变”。
模型应用3　双膜电解池——(深化应用)3.(2021·天津卷)如图所示电解装置中,通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成,Fe2O3逐渐溶解。下列判断错误的是(　　)
A.a是电源的负极B.通电一段时间后,向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液,出现红色C.随着电解的进行,CuCl2溶液浓度变大D.当0.01 ml Fe2O3完全溶解时,至少产生气体336 mL(折合成标准状况下)
解析 通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成,Fe2O3逐渐溶解,则石墨电极Ⅱ为阳极,石墨电极Ⅰ为阴极;结合电极的连接方式可知,电源b为正极,a为负极,A正确;石墨电极Ⅱ为阳极,通电一段时间后,产生O2和H+,故向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液,出现红色,B正确;随着电解的进行,Cu2+在阴极得电子生成铜单质,则CuCl2溶液浓度变小,C错误;当0.01 ml Fe2O3完全溶解时,消耗0.06 ml H+,根据阳极电极反应式2H2O-4e-===4H++O2↑,产生0.015 ml O2,在标准状况下的体积为0.015 ml×22.4 L·ml-1=0.336 L=336 mL,D正确。