2021版新高考化学一轮复习 第5章 化学反应与能量转化 第2节 电能转化为化学能——电解课件 鲁科

第5章化学反应与能量转化第2节电能转化为化学能——电解课标解读要点网络了解电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应式和总反应方程式。A层级必备知识·关键能力电解原理及其规律1．电解让直流电通过电解质溶液或熔融的电解质，在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。注意：电解与电离的区别①电解需通电才能进行而电离不需通电就能进行。②电解是化学变化；而电离是在水中或熔融状态下断键离解为离子，属于物理变化。2．电解池及其工作原理(1)概念：电解池是___________________的装置。(2)构成条件①有与_______________相连的两个电极。②电解质溶液(或____________)。③形成__________。将电能转化为化学能外接直流电源熔融电解质闭合回路(3)电解池工作原理(以电解CuCl2溶液为例)(4)电解池中电子和离子的移动①电子：从电源_____流出后，流向电解池_____；从电解池的_____流向电源的正极。电子_____通过电解质溶液。②离子：阳离子移向电解池的_____，阴离子移向电解池的_____。③电流：从电源的_____流出，流入___极，再通过电解质溶液流入阴极，最后流向___极，形成闭合回路。负极阴极阳极不能阴极阳极正极阳负3．阴阳两极上放电顺序(1)阴极：(与电极材料无关)。氧化性强的先放电，放电顺序为――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――→K＋、Ca2＋、Na＋、Mg2＋、Al3＋、Zn2＋、Fe2＋、Sn2＋、Pb2＋、H＋、Cu2＋、Fe3＋、Ag＋放电由难到易(2)阳极：若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子，生成金属阳离子，发生氧化反应。若是惰性电极作阳极，放电顺序为――――――――――――――――――――――――――――――――→S2－、I－、Br－、Cl－、OH－、含氧酸根离子NO－3、SO2－4、CO2－3、F－放电由易到难注意：①放电指的是电极上的得、失电子。②活性电极指的是除去Au、Pt以外的金属，惰性电极指的是Pt、Au、C电极，不参与电极反应。③阴极材料若为金属电极，一般是增强导电性但不参与反应。4．以惰性电极电解水溶液的有关规律(1)电解水型——含氧酸、强碱、活泼金属含氧酸盐①阴极反应式为____________________，阳极反应式为_________________________，总方程式为2H2O=====通电2H2↑＋O2↑。②电解质浓度变____，pH可能变大、变小或不变，可加______复原。4H＋＋4e－===2H2↑4OH－－4e－===2H2O＋O2↑大H2O(2)电解电解质类型——无氧酸(如HCl)，不活泼金属无氧酸盐(CuCl2)电解质浓度变___，加电解质本身复原。(3)放H2生碱型——活泼金属的无氧酸盐(如NaCl)①阴极反应式为__________________，阳极反应式为___________________，总方程式为_____________________________________。②溶液pH变___，加____________复原。小2H＋＋2e－===H2↑2Cl－－2e－2Cl－＋2H2O=====通电Cl2↑＋H2↑＋2OH－大HCl(卤化氢)===Cl2↑(4)放O2生酸型——不活泼金属的含氧酸盐(如CuSO4)①阴极反应式为____________________，阳极反应式为____________________________，总方程式为___________________________________。②溶液pH变____，加_________________________复原。2Cu2＋＋4e－===2Cu4OH－－4e－===O2↑＋2H2O2Cu2＋＋2H2O=====通电2Cu＋O2↑＋4H＋小CuO(金属氧化物)或CuCO3[基础判断](1)二次电池的放电(原电池反应)与充电(电解反应)互为可逆反应。()(2)电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程，属于化学变化。()(3)电解时电子流动方向为负极→阴极→电解质溶液→阳极→正极。()[答案](1)×(2)√(3)×(4)×(5)×(6)×(4)用惰性电极电解足量CuSO4溶液一段时间后，加入Cu(OH)2或CuO均可使电解质溶液恢复到电解前的状况。()(5)惰性电极电解Na2SO4溶液和Na2CO3溶液的过程中pH均不变。()(6)以Pt作电极，电解KCl溶液的离子方程式为2Cl－＋2H＋=====通电Cl2↑＋H2↑。()[知识应用]1．按要求书写方程式。(1)用Pt作电极，电解AgNO3溶液阴极反应式：_______________________________________；阳极反应式：_______________________________________；总反应式：_________________________________________。(2)用Cu作电极，电解稀H2SO4溶液阴极反应式：_______________________________________；阳极反应式：_______________________________________；总反应式：________________________________________。(3)用惰性电极电解MgCl2溶液阳极反应式：______________________________________；阴极反应式：______________________________________；总反应式：________________________________________。(4)用惰性电极电解2mol·L－1NaCl和1mol·L－1CuSO4的混合溶液，电解过程明显分两个阶段。第一阶段：阴极反应式：_______________________________________，阳极反应式：______________________________________。第二阶段：阴极反应式：______________________________________，阳极反应式：______________________________________。[答案](1)4Ag＋＋4e－===4Ag4OH－－4e－===2H2O＋O2↑4Ag＋＋2H2O=====通电4Ag＋4H＋＋O2↑(2)2H＋＋2e－===H2↑Cu－2e－===Cu2＋Cu＋2H＋=====通电Cu2＋＋H2↑(3)2Cl－－2e－===Cl2↑2H＋＋2e－===H2↑Mg2＋＋2Cl－＋2H2O=====通电Mg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑(4)Cu2＋＋2e－===Cu2Cl－－2e－===Cl2↑4H＋＋4e－===2H2↑4OH－－4e－===2H2O＋O2↑[答案]Cu2＋＋2e－===Cu、2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－4NA2．若用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，需加入98gCu(OH)2固体，才能使电解质溶液复原，则这段时间，阴极发生的电极反应式为_____________________________________________________________________________________________________，整个电路中转移的电子数为________________________(用NA表示，NA表示阿伏加德罗常数的值)。电极反应式和电解方程式的书写要点(1)做到“三看”，正确书写电极反应式①一看电极材料，若是金属(Au、Pt除外)作阳极，金属一定被电解(注：Fe生成Fe2＋)。②二看电解质，电解质是否参与电极反应。③三看电解质状态，是熔融状态，还是水溶液。(2)规避“两个”失分点①书写电解池中电极反应式时，一般以实际放电的离子表示，但书写总电解反应方程式时，弱电解质要写成分子式，且注明“电解”条件。②电解水溶液时，应注意放电顺序中H＋、OH－之后的离子一般不参与放电。命题点1电解原理及其规律1．下列装置的线路接通后，经过一段时间，溶液的pH明显减小的是()ABCD[答案]DA．C1电极上的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑B．C1电极处溶液首先变黄色C．C2电极上可依次发生的电极反应为Fe2＋－e－===Fe3＋、2Cl－－2e－===Cl2↑D．当C1电极上有2g物质生成时，就会有2NA个电子通过溶液发生转移(NA表示阿伏加德罗常数的值)2．(双选)如图所示，在一定电压下用惰性电极电解由等物质的量浓度的FeCl2、HCl组成的混合溶液。已知在此电压下，阴、阳离子根据放电能力顺序，都可能在阳极放电，下列分析正确的是()AC[C1电极与电源的负极相连，作阴极，溶液中的H＋在阴极放电，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，A正确；C1电极上H＋放电生成H2，C2电极与电源的正极相连，作阳极，Fe2＋的还原性强于Cl－，则依次发生的电极反应为Fe2＋－e－===Fe3＋、2Cl－－2e－===Cl2↑，故C2电极处溶液首先变黄色，B错误，C正确；电子只能通过导线传递，不能通过溶液传递，D错误。]A．电源的B极是正极B．电解时阴极周围溶液的pH增大C．阴极上发生的电极反应为O2＋2e－＋2H＋===H2O2D．若产生4mol羟基自由基(·OH)，则消耗22.4LO23．(2019·甘肃名校联考)电－Fenton法是用于水体中有机污染物降解的高级氧化技术，其反应原理如图所示(酸性介质)。其中电解产生的H2O2与Fe2＋发生Fenton反应：Fe2＋＋H2O2===Fe3＋＋OH－＋·OH，生成的羟基自由基(·OH)能氧化降解有机污染物。下列说法不正确的是()D[O2在电解池的左侧得电子生成H2O2，所以A极为负极，B极为正极，A项正确；阴极上O2＋2e－＋2H＋===H2O2，电解质溶液的pH增大，B、C项正确；D项，没有指明温度和压强，不能确定氧气的体积，D项错误。]命题点2电化学基本计算——电子守恒法4．(2019·大连模拟)用惰性电极电解一定浓度的CuSO4溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1molCu2(OH)2CO3后恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑二氧化碳的溶解)。则电解过程中转移电子的物质的量为()A．0.4molB．0.5molC．0.6molD．0.8molC[Cu2(OH)2CO3可改写为2CuO·H2O·CO2，因反应后生成的CO2离开溶液，所以加入0.1molCu2(OH)2CO3相当于加入0.2molCuO、0.1molH2O，根据2Cu～O2～4e－2mol4mol0．2mol0.4mol2H2O～O2～4e－2mol4mol0．1mol0.2mol转移电子的物质的量＝0.4mol＋0.2mol＝0.6mol。]5．(双选)(2019·平顶山一模)某实验小组模拟光合作用，采用电解CO2和H2O的方法制备CH3CH2OH和O2，装置如图所示。下列说法不正确的是()A．铂极为阳极，发生氧化反应B．电解过程中，H＋由交换膜左侧向右侧迁移C．阴极的电极反应式为2CO2＋12H＋＋12e－===CH3CH2OH＋3H2OD．电路上转移2mol电子时铂极产生11.2LO2BD[CH3CH2OH中C为－2价，CO2发生还原反应，在铜极区充入CO2。由电池符号知，铂极为阳极，发生氧化反应，A项正确；铂极的电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，氢离子由交换膜右侧向左侧迁移，B项错误；阴极上发生还原反应生成乙醇和水，C项正确；11.2L没有指明标准状况，D错误。]电化学中两种基本计算模型根据电子守恒用于串联电路阴阳两极产物、原电极正负两极产物、通过的电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。根据关系式根据得失电子守恒关系，在已知量与未知量之间，建立计算所需的