《時(shí) 電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能電解》名校課件3

第三節(jié)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能—電解第3課時(shí)利用電解規(guī)律和電解原理解決實(shí)際問題學(xué)習(xí)目標(biāo)通過對電解規(guī)律的總結(jié)分析解決實(shí)際問題：1、電解池的構(gòu)成。2、電解原理和電解規(guī)律的應(yīng)用。3、電解池中電極反應(yīng)式的書寫書寫。4、隔膜電解池中問題的分析和解決。5、有關(guān)電解的計(jì)算。方法導(dǎo)引：分析電解反應(yīng)的一般思路：2、確定電極性質(zhì)和材料。活性、惰性電極3、分析明確溶液中存在陰陽離子。1、確定裝置的性質(zhì)。電解池4、根據(jù)放電順序，分析陰陽兩極極區(qū)離子移動(dòng)方向放電情況。5、根據(jù)溶液性質(zhì)，確定電極產(chǎn)物，并寫出電極反應(yīng)。6、寫出電解總反應(yīng)方程式。1、電解池的構(gòu)成例題1：如圖所示，A、B、C三個(gè)裝置中的燒杯分別盛有足量的CuCl2溶液。(1)A、B、C三個(gè)裝置中屬于原電池的是____，屬于電解池的是______。(2)A池中Zn是___極，發(fā)生

反應(yīng)，電極反應(yīng)式為

；Cu是____極，發(fā)生

反應(yīng)，電極反應(yīng)式為________，A中總反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________。ABC負(fù)氧化Zn－2e－＝Zn2＋正還原Cu2＋＋2e－＝CuZn＋Cu2＋＝Cu＋Zn2＋(3)B池中C是__極，發(fā)生____反應(yīng),電極反應(yīng)為_______________；Pt是____極，發(fā)生______反應(yīng)，電極反應(yīng)為_______________。B池中總反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________。(4)C池中Zn是__極,發(fā)生_____反應(yīng),電極反應(yīng)為______________；Cu是___極，發(fā)生______反應(yīng)，電極反應(yīng)為________________。反應(yīng)過程中，溶液濃度_____(填“變大”“變小”或“不變”)。

陽不變還原陰陽Cu2＋＋2e－=Cu2Cl－－2e－=Cl2↑氧化陰Cu－2e－=Cu2＋氧化Cu2＋＋2e－=Cu還原CuCl2===Cu＋Cl2↑通電CuCl2溶液例題2.如圖為電解飽和食鹽水的簡單裝置,下列有關(guān)說法正確的是()A.電解一段時(shí)間后,向蛋殼內(nèi)的溶液中滴加幾滴酚酞,呈紅色B.蛋殼表面纏繞的鐵絲上發(fā)生氧化反應(yīng)C.鐵絲表面生成的氣體能使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{(lán)D.蛋殼可阻止生成的氯氣與氫氣、氫氧化鈉溶液接觸D2、電解原理和電解規(guī)律的應(yīng)用例題3、電鍍在工業(yè)上有著廣泛的應(yīng)用，可以鍍鋅、鍍銅、鍍金等。利用如圖所示裝置可以將銅牌變?yōu)殂y牌，即在銅牌表面電鍍一層銀。下列有關(guān)說法中正確的是(

)A．通電后，Ag＋向陽極移動(dòng)B．銀片與電源負(fù)極相連C．該電解池的陰極反應(yīng)可表示為Ag＋＋e－=AgD．當(dāng)電鍍一段時(shí)間后，將電源反接，銅牌可恢復(fù)如初C例題4、某學(xué)生想制作一種家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器，用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液。通電時(shí)，為使Cl2被完全吸收，制得有較強(qiáng)殺菌能力的消毒液，設(shè)計(jì)了如圖的裝置，則對電源電極名稱和消毒液的主要成分判斷正確的是（）A.a為正極，b為負(fù)極；NaClO和NaClB.a為負(fù)極，b為正極；NaClO和NaClC.a為陽極，b為陰極；HClO和NaClD.a為陰極，b為陽極；HClO和NaClB拓展：某同學(xué)設(shè)計(jì)了一種電解法制取Fe(OH)2的實(shí)驗(yàn)裝置(如右圖)。通電后，右圖豎直裝置下端B極上有大量氣泡產(chǎn)生，溶液中產(chǎn)生大量的Fe(OH)2白色沉淀，且較長時(shí)間不變色。則裝置上端A極電極材料是___(填化學(xué)式)，B極上的電極反應(yīng)式_________________。例題5、下圖是石墨和鐵作電極電解飽和食鹽水的裝置。請?zhí)羁眨?1)X的電極名稱是_____極，發(fā)生的電極反應(yīng)式為________________。Y極的電極材料是___。檢驗(yàn)X極的產(chǎn)物方法是______________________。(2)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)時(shí)誤將兩種電極材料接反，導(dǎo)致X極上未收到預(yù)期產(chǎn)物。一段時(shí)間后又將兩極的連接方式糾正過來，發(fā)現(xiàn)X一端出現(xiàn)了白色沉淀，此沉淀是_______(填化學(xué)式)。其形成原因是_____________________________________________________________________________________，該沉淀在空氣中放置，現(xiàn)象是______________________。白色沉淀迅速變灰綠色，最后變紅褐色。陽2Cl－－2e－=Cl2↑Fe用濕潤的淀粉碘化鉀試紙放在管口，若變藍(lán)，說明有Cl2產(chǎn)生Fe(OH)2

鐵作陽極時(shí)被氧化為Fe2＋,糾正錯(cuò)誤后,這一端又變?yōu)殛帢O，2H＋＋2e－=H2↑,生成的OH－與Fe2＋結(jié)合成Fe(OH)23、電解池中電極反應(yīng)式的書寫書寫步驟①判斷兩極：陽極與電源正極相連，陰極與電源負(fù)極相連。②判斷反應(yīng)微觀粒子：陽極：活性電極：電極材料本身失電子惰性電極：溶液中的較易失去電子的陰離子

陰極：反應(yīng)溶液中的較易得電子的陽離子反應(yīng)③書寫電極反應(yīng)式：陽極：活性電極：M－ne－＝Mn＋惰性電極：mRn－－mne－＝Rm陰極：Mn＋＋ne－＝M④書寫電解總方程式根據(jù)得失電子數(shù)相等，將陰、陽極電極反應(yīng)式相加得電解總反應(yīng)式，注意若是水電離的H＋或OH－參與電極反應(yīng)，寫總反應(yīng)式時(shí)要寫成H2O例題6、用如圖所示裝置除去含CN－、Cl－廢水中的CN－時(shí)，控制溶液pH為9～10，陽極產(chǎn)生的ClO－將CN－氧化為兩種無污染的氣體。下列說法不正確的是(

)A．用石墨作陽極，鐵作陰極B．陽極的電極反應(yīng)式：Cl－＋2OH－－2e－＝ClO－＋H2OC．陰極的電極反應(yīng)式：2H2O＋2e－＝H2↑＋2OH－D．除去CN－的反應(yīng)：

2CN－＋5ClO－＋2H＋＝N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2OD4、隔膜電解池中電極反應(yīng)式的書寫

例題7、工業(yè)電解飽和食鹽水制備燒堿時(shí)必須阻止OH－移向陽極，以使NaOH在陰極溶液中富集，常用陽離子交換膜將兩溶液分開，使陽離子能通過陽離子交換膜，而陰離子不能通過。試分析電解過程和原料和電極產(chǎn)物?！案裟ぁ彪娊獬卦诠I(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用⑴常見的隔膜隔膜又叫離子交換膜，由高分子特殊材料制成。離子交換膜分三類：①陽離子交換膜：只允許陽離子通過,不允許陰離子通過。②陰離子交換膜：只允許陰離子通過,不允許陽離子通過。③質(zhì)子交換膜：只允許H＋通過,不允許其他陽離子和陰離子通過。⑵隔膜的作用

①能將兩極區(qū)隔離,阻止兩極區(qū)產(chǎn)生的物質(zhì)接觸,防止發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。②能選擇性的通過離子,起到平衡電荷、形成閉合回路的作用。⑶“隔膜”電解池的解題步驟第三步，分析隔膜作用。在產(chǎn)品制備中，隔膜作用主要是提高產(chǎn)品純度，避免產(chǎn)物之間發(fā)生反應(yīng)，或避免產(chǎn)物因發(fā)生反應(yīng)而造成危險(xiǎn)。第二步，寫出電極反應(yīng)式，判斷交換膜兩側(cè)離子變化，推斷電荷變化，根據(jù)電荷平衡判斷離子遷移方向。第一步，分清隔膜類型。即交換膜屬于陽離子交換膜膜、陰離子交換膜或質(zhì)子交換膜中的哪一種，判斷允許哪種離子通過隔膜。例題8、工業(yè)上可利用下圖所示電解裝置吸收和轉(zhuǎn)化SO2(A、B均為惰性電極)。下列說法正確的是(

)A．A極接電源的正極B．A極區(qū)溶液的堿性逐漸增強(qiáng)C．本裝置中使用的是陰離子交換膜D．B極的電極反應(yīng)式為SO2＋2e－＋2H2O=SO42－＋4H＋B5、有關(guān)電解的計(jì)算⑴計(jì)算類型①電子守恒在電解計(jì)算中的應(yīng)用。②電解后某產(chǎn)物（氣體、固體）的質(zhì)量③氣體的體積④某元素的化合價(jià)⑤元素的相對原子質(zhì)量⑥計(jì)算電解后溶液中的離子濃度。⑦計(jì)算電解質(zhì)溶液的pH。⑧串、并聯(lián)電路中的物質(zhì)關(guān)系。⑵計(jì)算方法①電子守恒法計(jì)算用于串聯(lián)電路，通過陰、陽兩極的電量相同等類型的計(jì)算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等②總反應(yīng)式計(jì)算先寫出電極反應(yīng)式，再寫出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列比例式計(jì)算③關(guān)系式計(jì)算根據(jù)得失電子守恒關(guān)系建立已知量與未知量之間的橋梁，建立計(jì)算所需要的關(guān)系式⑶等量關(guān)系①當(dāng)電流通過一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)的電解池時(shí)，它們皆處于同一閉合電路中，所以各池的電流強(qiáng)度相等，同一時(shí)間內(nèi)通過的電子的物質(zhì)的量相等。②常見電化學(xué)計(jì)算的對應(yīng)關(guān)系：H2～Cl2～2(1)O2～Cu～2Ag～2H＋～2OH－。如電解中析出氣體時(shí)，在同溫同壓下析出各氣體物質(zhì)的量之比為

n(H2)∶n(Cl2)∶n(O2)＝1∶1∶0.5。例題9．把兩個(gè)惰性電極插入500mL的AgNO3溶液中，通入直流電電解。當(dāng)電解液的pH從6.0變?yōu)?.0時(shí)(設(shè)電解時(shí)陰極沒有氫氣析出，且電解液在電解前后體積變化可以忽略)，電極上析出銀的質(zhì)量大約是(

)A．27mgB．54mgC．108mgD．216mg解析：由題意知電解AgNO3溶液時(shí)，陽極生成O2和HNO3，陰極生成Ag，n(H＋)＝cV＝10－3×0.5＝5×10－4(mol)，若設(shè)生成Ag為x，則Ag～H＋1mol

1molx

5×10－4molx＝5×10－4mol，m(Ag)＝5×10－4mol×108g·mol－1＝0.054g＝54mg。B例題10、如圖所示，若電解5min時(shí)，測得銅電極的質(zhì)量增加2.16g。試回答：(1)電源中X極是____(填“正”或“負(fù)”)極。(2)通電5min時(shí)，B中共收集到224mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體，溶液體積為200mL(電解前后溶液的體積變化忽略不計(jì))，則通電前c(CuSO4)＝____mol·L－1。(3)若A中KCl溶液的體積也是200mL,則電解后溶液的c(OH－)＝____mol·L－1。負(fù)例題11、電解原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛應(yīng)用。右圖示一個(gè)電解池,其中a為電解質(zhì)溶液，X、Y是兩塊電極板，通過導(dǎo)線與直流電源相連。請回答以下問題：(1)X的電極名稱是_______(填寫“陽極”或“陰極”)。(2)若X、Y都是惰性電極。a是飽和食鹽水，實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，同時(shí)在兩邊各滴入幾滴酚酞溶液，一段時(shí)間后，Y極上的電極反應(yīng)式為___________________。(3)若X、Y都是惰性電極，a是CuSO4溶液，電解一段時(shí)間后，陽極上產(chǎn)生氣體的體積為0.224L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，則陰極上析出金屬的質(zhì)量為

。1.28陰極2Cl－－2e－=Cl2↑例題12.將兩支惰性電極插入CuSO4溶液中,通電電解。當(dāng)有1.0×10－3mol的OH－放電時(shí)，溶液顯淺藍(lán)色，則在陰極上析出銅的質(zhì)量是_______。0.032g解析：根據(jù)電極反應(yīng)式：陽極：4OH－－4e－=O2↑＋2H2O陰極：2Cu2＋＋4e－=2Cu0.001mol0.001mol0.00025mol0.001mol0.0005mol1.0×10－3mol的OH－放電時(shí)，生成銅的質(zhì)量是0.0005mol×64g.mol-=0.032g例題13、用惰性電極電解0.1LM(NO3)x的水溶液,當(dāng)陰極上增重ag時(shí),在陽極上同時(shí)產(chǎn)生bL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)O2,從而可知M的相對原子質(zhì)量是___________。解析：電極反應(yīng)式陰極：Mx＋＋xe－=M陽極：xOH－－xe－=O2↑＋H2O得總反應(yīng)方程式：M(NO3)x＋

H2O

M＋

O2↑＋xHNO3設(shè)M的相對原子質(zhì)量為Mr。M(NO3)x＋H2OM＋O2↑＋xHNO3Mrg

×22.4L

agbL得(Mrg)×bL＝ag×(×22.4L)，即：Mr＝(5.6ax)/b(5.6ax)/b1．金屬鎳有廣泛的用途。粗鎳中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì)，可用電解法制備高純度的鎳，下列敘述正確的是(已知：氧化性Fe2＋<Ni2＋<Cu2＋)(

)A．陽極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式：Ni2＋＋2e－===NiB．電解過程中，陽極質(zhì)量的減少與陰極質(zhì)量的增加相等C．電解后，溶液中存在的金屬陽離子只有Fe2＋和Zn2＋D．電解后，電解槽底部的陽極泥中只有Cu和PtD回顧練習(xí)2．如下圖所示,X、Y分別是直流電源的兩極,通電后發(fā)現(xiàn)a極板質(zhì)量增加,b極板處有無色,無臭氣體放出。符合這一情況的是附表中的(

)a極板b極板X電極Z溶液A鋅石墨負(fù)極CuSO4B石墨石墨負(fù)極NaOHC銀鐵正極AgNO3D銅石墨負(fù)極CuCl2A3．如圖是一個(gè)用鉑絲作電極，電解稀的MgSO4溶液的裝置，回答下列問題：(1)寫出A管中發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)式：________________________________。(2)寫