第3讲电解池的工作原理及应用

化学反应原理专题1化学反应中的能量变化1第3讲电解池的工作原理及应用知识梳理：1．电解原理石墨石墨极：反应；电极反应式：。极：反应；电极反应式：稀CuCl2溶液溶液中离子移动方向：移向阳极；移向阴极。电子移动方向：；电流方向：从；总化学反应方程式：。思考：(1)原电池与电解池的比较：电解池原电池能量转换形式离子的迁移方向电子的迁移方向发生氧化反应的电极发生还原反应的电极相同点(从原理分析)(2)用上面装置电解下列溶液，写出电极反应式与总反应式，并思考PH值变化，及加入什么试剂可使溶液恢复。电解质溶液阳极电极反应式阴极电极反应总反应式NaOHH2SO4Na2SO4HClCuBr2NaClCuSO4化学反应原理专题1化学反应中的能量变化2附：离子放电顺序：阳离子Ⅰ区Ⅱ区Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+H+(H2O)Al3+Mg2+Na+Ca2+K+阴离子S2-(SO32-)I-Br-Cl-OH-含氧酸根F-Ⅲ区Ⅳ区(3)若电极不用惰性电极()而用活性电极，则电极反应式有何不同？如用铜作电极电解CuSO4溶液：阳极：，阴极：。(4)归纳书写电极反应式的方法：例1.甲、乙、丙三个烧杯中分别装有稀硫酸、氯化铜溶液、饱和食盐水，把用导线连接的锌片和铜片插入甲，把分别与直流电源正、负极相连的C1、C2插入乙，把分别与直流电源正、负极相连的C3、铁片插入丙。则下列叙述正确的是（）A．甲、丙中是化学能转变为电能，乙中是电能转变为化学能B．C1、C2分别是阳极、阴极，锌片、铁片上都发生氧化反应C．C1和C3放出的气体相同，铜片和铁片放出的气体也相同D．甲、乙中溶液的PH值逐渐升高，丙中溶液的PH值逐渐减小例2.如图所示，将两烧杯用导线如图相连，Pt、Cu、Zn、C分别为四个电极，当闭合开关后，以下叙述正确的是()A．Cu极附近OH—浓度增大B．Cu极为原电池负极C．电子流向是由C极流向Pt极D．当C极上有4mol电子转移时，Pt极上有1molO2生成例3．采用惰性电极从NO3-、SO42-、Cl-、Cu2+、Ba2+、H+中选出适当的离子组成电解质，并对其溶液进行电解（少写多写均扣分）。（1）若两极分别放出H2和O2，则电解质的化学式为；（2）若阴极析出金属，阳极放出O2，则电解质的化学式为；（3）若两极分别放出气体，且体积比为1:1，则电解质的化学式为。例４．[台州中学第4次统练]以惰性电极电解一定浓度的CuSO4溶液，一段时间后取出电极，加入9.8gCu（OH）2后溶液与电解前相同，则电解时电路中流过的电子为（）A．0.1molB．0.2molC．0.3molD．0.4mol例５．以Pt为电极，电解含有0.10molCu2+和0.10molM3+的溶液，阴极析出固体物质的质量m(g)与溶液中通过电子的物质的量n(mol)的关系如图所示。则离子的氧化能力由大到小的排列正确的是（）A．M3+＞Cu2+＞H+B．Cu2+＞H+＞M3+C．M3+＞H+＞Cu2+D．条件不足，难以确定例６．[宁波效时中学期中]用石墨做电极，电解氯化铜和氯化钠的混合溶液，在任何情况下，阴、阳两极下不可能同时发生的反应是（）A．阴极：2H++2e-=H2↑阳极：4OH-—4e-=2H2O+O2↑[来源:Z§xx§k.Com]B．阴极：2H++2e-=H2↑阳极：2Cl-—2e-=Cl2↑C．阴极：Cu2++2e-=Cu阳极：4OH-—4e-=2H2O+O2↑D．阴极：Cu2++2e-=Cu阳极：2Cl-—=2e-=Cl2↑2．电解原理的应用(1)电解精炼铜(粗铜中含有Zn、Fe、Ni、Au、Ag杂质，已知还原性：ZnFeNiCuAgAu)化学反应原理专题1化学反应中的能量变化3阳极是，电极反应式：；阴极是，电极反应式：，电解质溶液为，长时间电解后，需补充该电解质溶液。电解后，溶液中含有离子，阳极泥中含有。两极的质量变化是否相等？(2)电镀铜阳极是，电极反应式：；阴极是，电极反应式：，电解质溶液为，电镀后电解质溶液浓度是变化？(3)氯碱工业①原理：阳极(石墨)：，阴极(Fe)：总反应：②如何除去粗盐中含有的Ca2+、Mg2+、SO42-等可溶性杂质和泥沙等不溶性杂质？③为了避免产物相混合发生副反应，工业上采用离子交换膜法电解食盐水。下图为阳离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图。写出A、B、C、D、E、F的物质名称：A、B、CD、E、F离子交换膜的特性：只允许阳离子通过，而阻止阴极离子和气体通过。用离子交换膜电解的食盐为何要用精制的食盐？（4）电解法冶炼活泼金属Na、Mg、Al等活泼金属都可用电解它们的熔融盐或氧化物制得。总反应：思考：冶炼金属有哪些方法？如何选择冶炼的方法？例7．如右图所示装置，两玻璃管中盛满滴有酚酞溶液的NaCl饱和溶液，C（Ⅰ）、C（Ⅱ）为多孔石墨电极。接通S1后，C（Ⅰ）附近溶液变红，两玻璃管中有气体生成。一段时间后（两玻璃管中液面未脱离电极），断开S1，接通S2，电流表的指针发生偏转,说明此时该装置形成了原电池，关于该原电池的叙述正确的是（）A.C（I）的电极名称是阴极B．C（II）的电极名称是负极C．C（I）的电极反应式是2H++2e—=H2↑D．C（II）的电极反应式是Cl2＋2e－＝2Cl－例8．[金华十校期末测试]Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如下，电解总反应为：2Cu+H2OCu2O十H2↑。下列不正确的是（）A．石墨电极上产生氢气B．铜电极反应为：2Cu-2e-+2OH-Cu2O+H2OC．铜电极接直流电源的正极D．当有0.1mol电子转移时，有0.1molCu2O生成例9．生活中，人们越来越注重微量元素的摄入，碘元素对人体健康与发育有着至关重要的作用。为了预防碘缺乏病，有关部门规定每千克食盐中应含有40—50mg的碘酸钾。已知碘酸钾可用电通电化学反应原理专题1化学反应中的能量变化4解方法制得，以石墨﹑不锈钢为电极，在一定的电流强度和温度下电解KI溶液，总反应化学方程式为。则不锈钢为（填“阳极”或“阴极”），写出阳极反应方程式_________________________。3.电化学中的计算（1）基本依据：负极（或阳极）失电子总数=正极（或阴极）得电子总数=生成氧化产物（失电子总数）=生成还原产物（得电子总数）=转移电子总数（2）基本模式：由一极的已知量转化为电子的物质的量，再用在另一电极上，求算另一物质的量。例10.把分别盛有熔融的KCl、MgCl2、AlCl3的三个电解槽串联，在一定条件下通电一段时间后，析出K、Mg、Al的物质的量之比为()A.1：2：3B.3：2：1C.6：3：1D.6：3：2例11.用两只惰性电极插入100mLCuSO4溶液中，通电电解。当溶液的pH值由6．0下降到2．0(电解过程中溶液体积变化忽略不计)，阴极析出铜的质量（）(以mg为单位)Ａ．16Ｂ．32Ｃ．64Ｄ．128例12.在一定量的水中加入物质的量各为0.1mol的下列四种离子:Ag+、Pb2+、Na+、SO42-、NO3-、I-，该溶液放在用惰性电极的电解槽中，通电片刻后氧化产物与还原产物物质的质量之为（）A．127：108B.16:207C.8:1D.108:127例13．将质量相等的铜片和铂片插入硫酸铜溶液中，铜片与电源正极相连铂片与电源负极相连，以电流强度1A通电10min，然后反接电源，以电流强度2A继续通电10min。下列表示铜电极、铂电极、电解池中产生气体的质量和电解时间的关系图正确的是A．B．C．D．例14.将两支惰性电极插入500mLCuSO4溶液中,接通电源。(1)写出电极反应式：阳极_______________,阴极________________(2)当电极上析出1.6gCu时(设电解时阴极没有氢气放出，且电解液在电解前后体积变化忽略不计)，则电解后溶液的pH是_______。(3)经一段时间后，两极均得到11.2L气体(标准状况)，则原CuSO4溶液的物质的量浓度是__(4)若将经过(3)以后的溶液恢复原来的浓度，需要向溶液中加入________mol的________.