第6单元 第2节 电能转化为化学能——电解

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第六单元
考点一
考点二
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关闭
用石墨作电极电解 KNO3 和 Cu(NO3)2 的混合溶液,阳极反应式为 4OH--4e- 2H2O+O2↑,阴极先后发生两个反应:Cu2++2e- Cu, 2H++2e- H2↑。从收集到 O2 为 2.24 L(标准状况下)这个事实可推 知电解过程中共转移 0.4 mol 电子,而在生成 2.24 L H2 的过程中转移 0.2 mol 电子,所以 Cu2+共得到 0.4 mol-0.2 mol=0.2 mol 电子,电解前 Cu2+的物质的量和电解得到的 Cu 的物质的量都为 0.1 mol。电解前
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电解原理在工业生产中的应用
1.电解饱和食盐水
(1)电极反应。
阳极:
2Cl--2e-==Cl2↑
阴极:
2H++2e-==H2↑
(2)总反应式。
(反应类型:氧化反应), (反应类型:还原反应)。
总反应方程式: 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑ 。
电子:从电源 负极 流出后,流向电解池的 阴极 ;从电解池
的 阳极 流出,流向电源的 正极 。
离子:阳离子移向电解池的 阴极 ,阴离子移向电解池的 阳极 。
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2.电极反应式的书写步骤与方法
阳极,阳极上氢氧根放电生成氧气、阴极上铜离子放电生成Cu,所以符合
条件,故A项正确;若阴极上氢离子得电子生成氢气,没有固体生成,不符合
条件,故B项错误;X是负极,故C项错误;X是负极,阳极上氯离子失电子生成关闭
氯A 气,氯气是有刺激性气味的黄绿色气体,不符合条件,故D项错误。
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极有无色气体生成;溶液中原有溶质完全电解后,停止电解,取出X 关闭
蓝电色极溶,洗液涤中、可干能燥含、有称C量u2,电+,并极且增在重电1.解6 g过。程下中列析有出关红说色法固中体错,进误一的步 验是证( 析出)的是铜,X 电极是阴极;Y 电极是阳极,电极上析出的无色气
体 据 c以 0(.0H应 电 加ABCD1+2..)..入该 解Y电X要=50电电是 离解使.Cm00.5极极5u子o后电mOOlL,产o是2方在溶解l,或=电生阴程0标液后.解C1气极式准的溶um离C体得状p液oO子Hl的:况·恢3nL=。方(体1-下H1复,根程溶+积的到)据=式液为体2电电为n的0积(解.C解22p2u前VCH离42(+u的=O)L2子=1+2状+2。 )方=×2态2H1要6程2.462,.O使需4式mL溶加得o·ml液=入2:on0C恢l(.一-uO01+×5复2定O)0m=.到2量012o↑1×l+电的,2n故4(5解HCC溶m+uu前。)O液o=l,或根可中关闭 =BC0u.2C8OL3,所以 B 项错误。
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(3)工作原理(以惰性电极电解CuCl2溶液为例)。
氧化
还原
总反应离子方程式:Cu2++2Cl①电极。
Cu+Cl2↑
阴极:与电源 负极 相连, 得到 电子,发生 还原 反应。
阳极:与电源 正极 相连, 失去 电子,发生 氧化 反应。
②电子和离子的移动方向。
0.2 mol氧化铜和0.1 mol水,而0.1 mol水应是第二阶段的反应所消耗的,该
阶段转移了0.2 mol电子,第一阶段转移了0.4 mol电子,则一共转移了0.6 关闭
mCol电子,C项正确。
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总反应离子方程式: 2Cl-+2H2O 2OH-+H2↑+Cl2↑ 。
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电解原理 1.电解池 (1)电解池:把 电能 转化为 化学能 (2)构成条件: ①与直流电源相连的两个电极; ②电解质溶液(或熔融盐); ③形成闭合回路。
的装置。第六单元第 Nhomakorabea节 电能转化为化学能——电解
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(Br2
、I2
)~O2
~
2H2~2Cu~4Ag~
4 ������
M
阳极产物
阴极产物
(式中M为金属,n为金属离子的化合价数值)
该关系式具有总揽电化学计算的作用,熟记电极反应式,灵活运
用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。
提示在电化学计算中,还常利用Q=I·t和Q=n(e-)×NA×1.60×1019 C来计算电路中通过的电量。
该装置是A电解池锌,通电后发现石a极墨板质量增负加极,b极板处C有uS无O色4 无味的气体
放出,说明Ba电极是石阴墨极、b电石极墨是阳极,阳负极极上氢氧根N离aO子H放电生成氧气,
则阳极应C该是惰银性电极;阴极铁上析出金属正,在极金属活动A性gN顺O序3 中该金属应
该位于H元D素之后铜,X是负极、石Y墨是正极。负X极是负极,若CZunC是l2阴极、石墨是
生成新 电解质
减小
电解质 溶液复原 通 HCl
加 CuO
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对点演练
下图装置中X和Y均为石墨电极,电解质溶液为500 mL某蓝色溶
液,电解一段时间后,观察到X电极表面有红色的固态物质生成,Y电
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自主练习
1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。 (1)电解池的阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应 ( √ ) (2)直流电源跟电解池连接后,电子从电源负极流向电解池阳极 ( ×) (3)电解CuCl2溶液,阴极逸出的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸 最终变蓝 ( × ) (4)用惰性电极电解饱和食盐水,溶液的pH不变 ( × ) (5)某些不能自发进行的氧化还原反应,通过电解可以实现 ( √ ) (6)电解NaCl溶液得到22.4 L H2(标准状况),理论上需要转移NA个 电子 ( ×)
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类型 实例 电极反应特点 电解质 溶液 溶液浓度 pH
放 H2 NaCl 生碱型 KCl
阴极:H2O 放 H2 生碱 阳极:电解质 阴离子放电
生成新 电解质
增大
阴极:电解质
放 O2 生酸型
CuSO4 Cu(NO3 )2
阳离子放电 阳极:H2O 放 O2 生酸
上的反应可知,该电化学装置(电解池)中的总反应为CO2+H2S==CO+S+
H2O,B项正确;石墨烯作阳极,ZnO@石墨烯作阴极,阳极上的电势应高于阴
极上的电势,C项错误;若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+,溶液需 关闭
为C 酸性,否则Fe3+、Fe2+可形成沉淀,且H2S和S不能稳定存在,D项正确。
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(3)根据关系式计算。
根据得失电子守恒关系建立起已知量与未知量之间的桥梁,构建
计算所需的关系式。
如以通过4 mol e-为桥梁可构建如下关系式:
4e-~2Cl2
2H2↑
增大
阳极:4OH--4e-
Na2SO4
增大 2H2O+O2↑
减小 不变
HCl 电解质电离出 减小 增大
电解电
的阴、阳离子
解质型 CuCl2 分别在两极放 减小
—
电
电解质 溶液复原 加水 加水 加水 通 HCl
加 CuCl2
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2.如图所示,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极板处有无色无味的气体放出,符合这一情况的是( )
a 极板 b 极板 X 电极 Z
关闭
石墨烯电极区发生反应为:
①EDTA-Fe2+-e-==EDTA-Fe3+
②2EDTA-Fe3++H2S==2H++S+2EDTA-Fe2+
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该装置工作时,下列叙述错误的是( )
后分别有以下守恒关系:c(K+)+2c(Cu2+)=c(NO3- ),c(K+)+c(H+)=
c(NO3- ),结合题中条件可得出:电解前 c(K+)=0.2 mol·L-1,电解后
关闭
cA(H+)=0.4 mol·L-1。
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考纲要求:1.理解电解池的构成、工作原理及应用。 2.能书写电解池电极反应和总反应方程式。(宏观辨识与微观探析)
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归纳总结电化学的计算技巧 原电池和电解池的相关计算,主要包括两极产物的定量计算、相 对原子质量的计算、阿伏加德罗常数测定的计算、溶液pH的计算, 根据产物的量求转移电子的物质的量及根据转移电子的物质的量 求产物的量等。在进行有关计算时,可运用以下基本方法: (1)根据总反应式计算。 先写出电极反应式,再写出总反应式,最后根据总反应式列出比 例式计算。 (2)根据电子守恒计算。 ①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等 类型的计算,其依据是各电极上转移的电子数相等。 ②用于混合溶液中电解的分阶段计算。
A.阴极的电极反应:CO2+2H++2e-==CO+H2O
关闭
根据BC..图协石示同墨可转 烯知化 上,Z总 的nO反 电@应 势石比:墨COZ烯n2+电OH@极2S石上==墨发C生烯O还+上H原的2O反低+应S ,则该电极为阴极,电极 反应D.式若为采C用O2F+e23H+/+F+e22e+-取==代COE+DHT2AO,-AF项e3+正/E确D;T根A据-F题e2+干,溶信液息需及为图中酸两性电极
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归纳总结用惰性电极电解电解质溶液的规律
关键能力·考向突破
电解质 溶液 类型 实例 电极反应特点 溶液浓度 pH
NaOH 阴极:4H++4e- 增大
增大
电解 水型
H2SO4
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对点演练 用惰性电极电解一定浓度的CuSO4溶液时,通电一段时间后,向所 得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后恰好使溶液恢复到电解前 关闭 的 电解浓硫度酸和铜pH溶(液不时考,开虑始二反氧应化生碳成的铜溶、解氧)气。和则硫电酸解,后过来程电中解转水移生电成子氢气的 物 与氧质气的。量如为果( 只按照) 第一阶段的电解,反应后只需要加入氧化铜或碳酸铜 即可A.恢0.4复m原o电l 解质溶B液.0。.5 而m题ol 目中加入C的.0是.6 碱mo式l 碳D酸.0铜.8,相mo当l 于加入了
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考向1 电解基本原理及规律
例1(2018课标全国Ⅰ,13)最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协 同转化装置,实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如下 所示,其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯,