《时 电能转化为化学能电解》名校课件3

第三节电能转化为化学能—电解第3课时利用电解规律和电解原理解决实际问题学习目标通过对电解规律的总结分析解决实际问题：1、电解池的构成。2、电解原理和电解规律的应用。3、电解池中电极反应式的书写书写。4、隔膜电解池中问题的分析和解决。5、有关电解的计算。方法导引：分析电解反应的一般思路：2、确定电极性质和材料。活性、惰性电极3、分析明确溶液中存在阴阳离子。1、确定装置的性质。电解池4、根据放电顺序，分析阴阳两极极区离子移动方向放电情况。5、根据溶液性质，确定电极产物，并写出电极反应。6、写出电解总反应方程式。1、电解池的构成例题1：如图所示，A、B、C三个装置中的烧杯分别盛有足量的CuCl2溶液。(1)A、B、C三个装置中属于原电池的是____，属于电解池的是______。(2)A池中Zn是___极，发生

反应，电极反应式为

；Cu是____极，发生

反应，电极反应式为________，A中总反应的化学方程式为_________________________。ABC负氧化Zn－2e－＝Zn2＋正还原Cu2＋＋2e－＝CuZn＋Cu2＋＝Cu＋Zn2＋(3)B池中C是__极，发生____反应,电极反应为_______________；Pt是____极，发生______反应，电极反应为_______________。B池中总反应的化学方程式为________________。(4)C池中Zn是__极,发生_____反应,电极反应为______________；Cu是___极，发生______反应，电极反应为________________。反应过程中，溶液浓度_____(填“变大”“变小”或“不变”)。

阳不变还原阴阳Cu2＋＋2e－=Cu2Cl－－2e－=Cl2↑氧化阴Cu－2e－=Cu2＋氧化Cu2＋＋2e－=Cu还原CuCl2===Cu＋Cl2↑通电CuCl2溶液例题2.如图为电解饱和食盐水的简单装置,下列有关说法正确的是()A.电解一段时间后,向蛋壳内的溶液中滴加几滴酚酞,呈红色B.蛋壳表面缠绕的铁丝上发生氧化反应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D2、电解原理和电解规律的应用例题3、电镀在工业上有着广泛的应用，可以镀锌、镀铜、镀金等。利用如图所示装置可以将铜牌变为银牌，即在铜牌表面电镀一层银。下列有关说法中正确的是(

)A．通电后，Ag＋向阳极移动B．银片与电源负极相连C．该电解池的阴极反应可表示为Ag＋＋e－=AgD．当电镀一段时间后，将电源反接，铜牌可恢复如初C例题4、某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液。通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是（）A.a为正极，b为负极；NaClO和NaClB.a为负极，b为正极；NaClO和NaClC.a为阳极，b为阴极；HClO和NaClD.a为阴极，b为阳极；HClO和NaClB拓展：某同学设计了一种电解法制取Fe(OH)2的实验装置(如右图)。通电后，右图竖直装置下端B极上有大量气泡产生，溶液中产生大量的Fe(OH)2白色沉淀，且较长时间不变色。则装置上端A极电极材料是___(填化学式)，B极上的电极反应式_________________。例题5、下图是石墨和铁作电极电解饱和食盐水的装置。请填空：(1)X的电极名称是_____极，发生的电极反应式为________________。Y极的电极材料是___。检验X极的产物方法是______________________。(2)某同学在实验时误将两种电极材料接反，导致X极上未收到预期产物。一段时间后又将两极的连接方式纠正过来，发现X一端出现了白色沉淀，此沉淀是_______(填化学式)。其形成原因是_____________________________________________________________________________________，该沉淀在空气中放置，现象是______________________。白色沉淀迅速变灰绿色，最后变红褐色。阳2Cl－－2e－=Cl2↑Fe用湿润的淀粉碘化钾试纸放在管口，若变蓝，说明有Cl2产生Fe(OH)2

铁作阳极时被氧化为Fe2＋,纠正错误后,这一端又变为阴极，2H＋＋2e－=H2↑,生成的OH－与Fe2＋结合成Fe(OH)23、电解池中电极反应式的书写书写步骤①判断两极：阳极与电源正极相连，阴极与电源负极相连。②判断反应微观粒子：阳极：活性电极：电极材料本身失电子惰性电极：溶液中的较易失去电子的阴离子

阴极：反应溶液中的较易得电子的阳离子反应③书写电极反应式：阳极：活性电极：M－ne－＝Mn＋惰性电极：mRn－－mne－＝Rm阴极：Mn＋＋ne－＝M④书写电解总方程式根据得失电子数相等，将阴、阳极电极反应式相加得电解总反应式，注意若是水电离的H＋或OH－参与电极反应，写总反应式时要写成H2O例题6、用如图所示装置除去含CN－、Cl－废水中的CN－时，控制溶液pH为9～10，阳极产生的ClO－将CN－氧化为两种无污染的气体。下列说法不正确的是(

)A．用石墨作阳极，铁作阴极B．阳极的电极反应式：Cl－＋2OH－－2e－＝ClO－＋H2OC．阴极的电极反应式：2H2O＋2e－＝H2↑＋2OH－D．除去CN－的反应：

2CN－＋5ClO－＋2H＋＝N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2OD4、隔膜电解池中电极反应式的书写

例题7、工业电解饱和食盐水制备烧碱时必须阻止OH－移向阳极，以使NaOH在阴极溶液中富集，常用阳离子交换膜将两溶液分开，使阳离子能通过阳离子交换膜，而阴离子不能通过。试分析电解过程和原料和电极产物。“隔膜”电解池在工业生产中的应用⑴常见的隔膜隔膜又叫离子交换膜，由高分子特殊材料制成。离子交换膜分三类：①阳离子交换膜：只允许阳离子通过,不允许阴离子通过。②阴离子交换膜：只允许阴离子通过,不允许阳离子通过。③质子交换膜：只允许H＋通过,不允许其他阳离子和阴离子通过。⑵隔膜的作用

①能将两极区隔离,阻止两极区产生的物质接触,防止发生化学反应。②能选择性的通过离子,起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。⑶“隔膜”电解池的解题步骤第三步，分析隔膜作用。在产品制备中，隔膜作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应，或避免产物因发生反应而造成危险。第二步，写出电极反应式，判断交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷平衡判断离子迁移方向。第一步，分清隔膜类型。即交换膜属于阳离子交换膜膜、阴离子交换膜或质子交换膜中的哪一种，判断允许哪种离子通过隔膜。例题8、工业上可利用下图所示电解装置吸收和转化SO2(A、B均为惰性电极)。下列说法正确的是(

)A．A极接电源的正极B．A极区溶液的碱性逐渐增强C．本装置中使用的是阴离子交换膜D．B极的电极反应式为SO2＋2e－＋2H2O=SO42－＋4H＋B5、有关电解的计算⑴计算类型①电子守恒在电解计算中的应用。②电解后某产物（气体、固体）的质量③气体的体积④某元素的化合价⑤元素的相对原子质量⑥计算电解后溶液中的离子浓度。⑦计算电解质溶液的pH。⑧串、并联电路中的物质关系。⑵计算方法①电子守恒法计算用于串联电路，通过阴、阳两极的电量相同等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等②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，建立计算所需要的关系式⑶等量关系①当电流通过一个或多个串联的电解池时，它们皆处于同一闭合电路中，所以各池的电流强度相等，同一时间内通过的电子的物质的量相等。②常见电化学计算的对应关系：H2～Cl2～2(1)O2～Cu～2Ag～2H＋～2OH－。如电解中析出气体时，在同温同压下析出各气体物质的量之比为

n(H2)∶n(Cl2)∶n(O2)＝1∶1∶0.5。例题9．把两个惰性电极插入500mL的AgNO3溶液中，通入直流电电解。当电解液的pH从6.0变为3.0时(设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略)，电极上析出银的质量大约是(

)A．27mgB．54mgC．108mgD．216mg解析：由题意知电解AgNO3溶液时，阳极生成O2和HNO3，阴极生成Ag，n(H＋)＝cV＝10－3×0.5＝5×10－4(mol)，若设生成Ag为x，则Ag～H＋1mol

1molx

5×10－4molx＝5×10－4mol，m(Ag)＝5×10－4mol×108g·mol－1＝0.054g＝54mg。B例题10、如图所示，若电解5min时，测得铜电极的质量增加2.16g。试回答：(1)电源中X极是____(填“正”或“负”)极。(2)通电5min时，B中共收集到224mL(标准状况)气体，溶液体积为200mL(电解前后溶液的体积变化忽略不计)，则通电前c(CuSO4)＝____mol·L－1。(3)若A中KCl溶液的体积也是200mL,则电解后溶液的c(OH－)＝____mol·L－1。负例题11、电解原理在化学工业中有广泛应用。右图示一个电解池,其中a为电解质溶液，X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：(1)X的电极名称是_______(填写“阳极”或“阴极”)。(2)若X、Y都是惰性电极。a是饱和食盐水，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞溶液，一段时间后，Y极上的电极反应式为___________________。(3)若X、Y都是惰性电极，a是CuSO4溶液，电解一段时间后，阳极上产生气体的体积为0.224L(标准状况下)，则阴极上析出金属的质量为

。1.28阴极2Cl－－2e－=Cl2↑例题12.将两支惰性电极插入CuSO4溶液中,通电电解。当有1.0×10－3mol的OH－放电时，溶液显浅蓝色，则在阴极上析出铜的质量是_______。0.032g解析：根据电极反应式：阳极：4OH－－4e－=O2↑＋2H2O阴极：2Cu2＋＋4e－=2Cu0.001mol0.001mol0.00025mol0.001mol0.0005mol1.0×10－3mol的OH－放电时，生成铜的质量是0.0005mol×64g.mol-=0.032g例题13、用惰性电极电解0.1LM(NO3)x的水溶液,当阴极上增重ag时,在阳极上同时产生bL(标准状况)O2,从而可知M的相对原子质量是___________。解析：电极反应式阴极：Mx＋＋xe－=M阳极：xOH－－xe－=O2↑＋H2O得总反应方程式：M(NO3)x＋

H2O

M＋

O2↑＋xHNO3设M的相对原子质量为Mr。M(NO3)x＋H2OM＋O2↑＋xHNO3Mrg

×22.4L

agbL得(Mrg)×bL＝ag×(×22.4L)，即：Mr＝(5.6ax)/b(5.6ax)/b1．金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是(已知：氧化性Fe2＋<Ni2＋<Cu2＋)(

)A．阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2＋＋2e－===NiB．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2＋和Zn2＋D．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和PtD回顾练习2．如下图所示,X、Y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板处有无色,无臭气体放出。符合这一情况的是附表中的(

)a极板b极板X电极Z溶液A锌石墨负极CuSO4B石墨石墨负极NaOHC银铁正极AgNO3D铜石墨负极CuCl2A3．如图是一个用铂丝作电极，电解稀的MgSO4溶液的装置，回答下列问题：(1)写出A管中发生反应的反应式：________________________________。(2)写