魯科版高二化學反應原理-電解池

1、電解池電解熔融氯化鈉1、實驗通電前：分析熔融電解質(zhì)中的離子情況 陽離子：Na+ 陰離子：Cl- 做無規(guī)則運動通電后：（必須直流電）（1）確定電極名稱：陽極（接電源正極） 陰極（接電源負極）與電極材料無關2）判斷電極產(chǎn)物并書寫電極反應:陽離子移向陰極放電，陰離子移向陽極放電 陽極：2Cl-Cl2 + 2e- 氧化反應 陰極：2Na+ +2e-2Na 還原反應 總式：電解: 使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰陽兩極引起氧化還原反應的過程。2、概念電解: 使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰陽兩極引起氧化還原反應的過程。電解池: 借助氧化還原反應，把電能轉(zhuǎn)化為化學能的裝置. 構成條件: (1)外加直流電源(2)與電源

2、相連的兩個電極：接電源正極的為陽極，發(fā)生氧化反應接電源負極的為陰極，發(fā)生還原反應 (3)電解質(zhì)溶液或熔化的電解質(zhì)電子的流向: 電子從外加電源的負極流出，流到電解池的陰極，再從陽極流回電源正極。（注：電子只在外電路定向移動，不能從溶液中移動）離子定向移動的方向: 陽離子向 陰極移動, 陰離子向 陽極移動.惰性電極與活性電極： 惰性電極(鉑、金、石墨)：僅僅導電，不參與反應 活性電極（除鉑、金外的金屬）：既可以導電、又可以參與電極反應電解過程不僅可以在熔融電解質(zhì)中進行，也可以在電解質(zhì)溶液中進行。以電解氯化銅為例實驗分析：通電前：分析電解質(zhì)溶液中的離子情況：陽離子：H+、Cu2陰離子：OH-、Cl-

3、做無規(guī)則運動通電后：（必須直流電）（1）確定電極名稱：陽極（接電源正極） 陰極（接電源負極） 與電極材料無關（2）判斷離子的放電順序：陽離子：Cu2+>H+ 陰離子：Cl->OH-（3）判斷電極產(chǎn)物并書寫電極反應: 陽離子移向陰極放電，陰離子移向陽極放電陽極：2Cl-Cl2 + 2e-氧化反應 陰極：Cu2+2e- Cu 還原反應總式：4）分析電解質(zhì)溶液的變化情況：氯化銅溶液濃度降低4、離子放電順序：陰離子失去電子而陽離子得到電子的過程叫放電。陽極：活性材料作電極時：金屬在陽極失電子被氧化成陽離子進人溶液，陰離子不容易在電極上放電。 用惰性電極(Pt、Au、石墨、鈦等)時：溶液中陰

4、離子的放電順序（由難到易）是：陰極:無論是惰性電極還是活性電極都不參與電極反應，發(fā)生反應的是溶液中的陽離子。 陽離子在陰極上放電順序是：5、電解規(guī)律電解規(guī)律（惰性電極）小結電解質(zhì)溶液用惰性電極電解的示例：1.下列有關電解原理的說法正確的是（ ）電解是把電能轉(zhuǎn)變成化學能；電解是把化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽浑娊赓|(zhì)溶液的導電是化學變化,金屬的導電是物理變化；不能自發(fā)進行的氧化還原反應,通過電解原理可以實現(xiàn)；任何溶液被電解時必然會導致氧化還原反應的發(fā)生A B C D2.某同學按如圖所示的裝置進行電解實驗。下列說法不正確的是（ ）A.電解過程中，銅電極上有H2產(chǎn)生B.電解初期，總反應方程式為：CuH2SO4 C

5、uSO4H2C.電解一定時間后，石墨電極上有銅析出D.整個電解過程中，H+的濃度先減小，后不變3.用鉑電極電解下表中各組物質(zhì)的水溶液，電解一段時間以后，甲、乙兩池中溶液的pH值均減小，而在和兩極，電極產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為12的是 A B C D甲 KOH H2SO4 Na2SO4 CuSO4乙 CuSO4 AgNO3 HCl HNO3 4.為下圖所示裝置中，a、b都是惰性電極，通電一段時間后，b極附近溶液呈紅色。下列說法正確的是AX是正極，Y是負極BX是負極，Y是正極CCuSO4溶液的PH值逐漸減小DCuSO4溶液的PH值不變5.用兩支惰性電極插入50mLAgNO3溶液中，通電電解。當電解液的

6、PH值從6.0變?yōu)?.0時(設電解時陰極沒有氫氣析出，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、27mg B、54mg C、108mg D、216mg二、電解原理的應用氯堿工業(yè):離子交換膜法制燒堿生產(chǎn)設備名稱：離子交換膜電解槽陰極：碳鋼 陽極：鈦陽離子交換膜：只允許陽離子通過(Cl、OH離子和氣體不能通過)，把電解槽隔成陰極室和陽極室。 1。、離子交換膜的作用：a、防止氫氣和氯氣混合而引起爆炸；b、避免氯氣和氫氧化鈉反應生成 ，而影響氫氧化鈉的產(chǎn)量。2、精制食鹽水粗鹽的成份：泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42雜質(zhì)，會與堿性物質(zhì)反應產(chǎn)生沉淀，損壞離子交換膜雜

7、質(zhì)的除去過程：銅的電解精煉一般火法冶煉得到的粗銅中含有多種雜質(zhì)（如鋅、鐵、鎳、銀、金等），這種粗銅的導電性遠不能滿足電氣工業(yè)的要求，如果用以制電線，就會大大降低電線的導電能力。因此必須利用電解的方法精煉粗銅。電鍍電鍍是利用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的過程，它是電解原理的又一重要應用。電鍍可以使金屬更加美觀耐用，增強防銹抗腐能力。例如，鋼鐵是人們最常用的金屬，但鋼鐵有個致命的缺點，就是它們易被腐蝕。防止鋼鐵發(fā)生腐蝕的一種最常用方法就是在其表面鍍上其他金屬，如鋅、銅、鉻、鎳等。電極： 陽極鍍層金屬 或惰性電極 陰極待鍍金屬制品 電鍍液：含有鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液。溶液中CuS

8、O4的濃度保持不變或變小電解池、電解精煉池、電鍍池的比較考點總結1.（2010·泉州高二檢測）如圖是電解CuCl2溶液的裝置，其中c、d為石墨電極。則下列有關的判斷正確的是 （ ）A.a為負極、b為正極B.電解過程中，d電極質(zhì)量增加C.d為陽極，c為陰極D.電解過程中，氯離子濃度不變2.近年來，加“碘”食鹽較多使用了碘酸鉀。KIO3在工業(yè)上可用電解法制取，以石墨和鐵為電極，以KI溶液為電解質(zhì)溶液，在一定條件下電解，反應式為KI+3H2O KIO3+3H2。下列有關說法中，正確的是（ ）A.電解時，石墨作陽極，鐵作陰極B.電解時，在陽極上產(chǎn)生氫氣C.IO3- 產(chǎn)生于陰極附近D.電解中，

9、每轉(zhuǎn)移0.6 mol電子，理論上可得到0.6 mol無水KIO3晶體3.三氧化二鎳（Ni2O3）可用于制造高能電池，其電解法制備過程如下：用NaOH調(diào)NiCl2溶液pH至7.5，加放適量硫酸鈉后進行電解。電解過程中產(chǎn)生的Cl2在弱堿性條件下生成ClO-，把二價鎳氧化為三價鎳。以下說法正確的是（ ）A.可用鐵作陽極材料B.電解過程中陽極附近溶液的pH升高C.陰極反應方程式為：2Cl- Cl2+2e-D.1mol二價鎳全部轉(zhuǎn)化為三價鎳時，外電路中通過了1 mol電子金屬性強弱的判斷已知M+N2+=M2+N Pt極電解相同濃度P和M的硫酸鹽，陰極先析出M N與E有導線相連放入E的硫酸鹽溶液,電極反應

10、：E2+2e-=E，N-2e-=N2+，則四種金屬活潑性由強到弱為答案：P>M>N>E2010·四川高考）碘被稱為“智力元素”，科學合理地補充碘可防止碘缺乏病。碘酸鉀(KIO3)是國家規(guī)定的食鹽加碘劑，它的晶體為白色，可溶于水。碘酸鉀在酸性介質(zhì)中與過氧化氫或碘化物作用均生成單質(zhì)碘。以碘為原料，通過電解制備碘酸鉀的實驗裝置如圖所示。1惰性電極 2直流電源 3離子交換膜 4冷卻水請回答下列問題：(1)碘是_(填顏色)固體物質(zhì)，實驗室常用_的方法來分離提純含有少量雜質(zhì)的固體碘。2)電解前，先將一定量的精制碘溶于過量氫氧化鉀溶液，溶解時發(fā)生反應：3I2+6KOH = 5KI

11、+KIO3+3H2O。將該溶液加入陽極區(qū),另將氫氧化鉀溶液加入陰極區(qū)，電解槽用水冷卻。電解時，陽極上發(fā)生反應的電極反應式為_；陰極上觀察到的實驗現(xiàn)象是_。（2010·全國高考改造題）如圖是一個用鉑絲作電極，電解稀的MgSO4溶液的裝置，電解液中加有中性紅指示劑，此時溶液呈紅色。（指示劑的pH變色范圍：6.88.0，酸色紅色，堿色黃色）回答下列問題：（1）下列關于電解過程中電極附近溶液顏色變化的敘述正確的是_（填編號）；A管溶液由紅變黃B管溶液由紅變黃A管溶液不變色B管溶液不變色（2）寫出A管中發(fā)生反應的反應式：_；（3）寫出B管中發(fā)生反應的反應式：_；（4）檢驗a管中氣體的方法是_；

12、（5）檢驗b管中氣體的方法是_；（6）電解一段時間后，切斷電源，將電解液倒入燒杯內(nèi)觀察到的現(xiàn)象是_。2.在玻璃圓筒中盛有兩種無色的互不相溶的中性液體。上層液體中插入兩根石墨電極，圓筒內(nèi)還放有一根下端彎成環(huán)狀的玻璃攪拌棒，可以上下攪動液體，裝置如圖。接通電源，陽極周圍的液體呈現(xiàn)棕色，且顏色由淺變深，陰極上有氣泡生成。停止通電，取出電極，用攪拌棒上下劇烈攪動。靜置后液體又分成兩層，下層液體呈紫紅色，上層液體幾乎無色。根據(jù)上述實驗回答：(1)陽極上的電極反應式為_(2)陰極上的電極反應式為_(3)原上層液體是_。(4)原下層液體是_(5)攪拌后兩層液體顏色發(fā)生變化的原因是_ (6)要檢驗上層液體中含

13、有的金屬離子, 其方法是_，現(xiàn)象是_電解池練習題 1. 在原電池和電解池的電極上所發(fā)生的反應，同屬氧化反應或同屬還原反應的是 （ ）A原電池正極和電解池陽極所發(fā)生的反應 B原電池正極和電解池陰極所發(fā)生的C原電池負極和電解池陽極所發(fā)生的反應 D原電池負極和電解池陰極所發(fā)生的反應2、關于原電池和電解池的敘述正確的是 （ ）A原電池失去電子的電極稱為陰極 B電解池的陽極、原電池的負極都發(fā)生氧化反應C原電池的兩極，一定要由活動性不同的兩種金屬組成D電解時電解池的陽極一定是陰離子放電3用石墨作電極，電解1 mol·L1下列物質(zhì)的溶液，溶液的pH保持不變的是 ( )AHCl BNaOH CNa2

14、SO4 DNaCl4在鐵制品上鍍上一定厚度的鋅層，以下設計方案正確的是 ( )A鋅作陽極，鍍件作陰極，溶液中含有鋅離子B鉑作陰極，鍍件作陽極，溶液中含有鋅離子C鐵作陽極，鍍件作陰極，溶液中含有亞鐵離子D鋅用陰極，鍍件作陽極，溶液中含有鋅離子5、氫鎳電池是近年開發(fā)出來的可充電電池，它可以取代會產(chǎn)生鎘污染的鎘鎳電池。氫鎳電池的總反應式是。 根據(jù)此反應式判斷，下列敘述中正確的是：( ) A電池放電時，電池負極周圍溶液的pH值不斷增大B電池放電時，鎳元素被氧化C電池充電時，氫元素被還原 D電池放電時，H2是負極6銀鋅電池廣泛用作各種電子儀器的電源，它的充電和放電過程可以表示為2Ag+Zn(OH)2 A

15、g2O+Zn+H2O，在此電池放電時，負極上發(fā)生反應的物質(zhì)是 ( )AAg BZn(OH)2 CAg2O Zn7用惰性電極電解M(NO3)的水溶液，當陰極上增重ag時，在陽極上同時產(chǎn)生b L氧氣(標準狀況)，從而可知M的相對原子質(zhì)量是 ( )A. B. C. D. 8100 mL濃度為2 mol·L1的鹽酸跟過量的鋅片反應，為加快反應速率，又不影響生成氫氣的總量，可采用的方法是 ( )A.加入適量的6 mol·L1的鹽酸 B.加入數(shù)滴氯化銅溶液C.加入適量蒸餾水 D.加入適量的氯化鈉溶液9下列關于實驗現(xiàn)象的描述不正確的是 ( )A.把銅片和鐵片緊靠在一起浸入稀硫酸中，銅片表

16、面出現(xiàn)氣泡B.用鋅片做陽極，鐵片做陰極，電解氯化鋅溶液，鐵片表面出現(xiàn)一層鋅C.把銅片插入三氯化鐵溶液中，在銅片表面出現(xiàn)一層鐵D.把鋅粒放入盛有鹽酸的試管中，加入幾滴氯化銅溶液，氣泡放出速率加快10用兩支惰性電極插入500 mL AgNO3溶液中，通電電解。當電解液的pH從6.0變?yōu)?.0時(設電解時陰極沒有氫氣析出，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.27 mg B.54 mg C.108 mg D.216 mg11. 氫鎳電池是近年來開發(fā)出來的可充電電池，它可以取代會產(chǎn)生鎘污染的鎘鎳電池。氫鎳電池的總反應式是： 根據(jù)此反應式判斷，下列敘述中正確的是 （

17、） （A）電池放電時，電池負極周圍溶液的pH不斷增大 （B）電池放電時，鎳元素被氧化 （C）電池充電時，氫元素被還原 12.右圖中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，合這一情況的是 ( )a極板b極板x電極Z溶液A鋅石墨負極CuSO4B石墨石墨負極NaOHC銀鐵正極AgNO3D銅石墨負極CuCl213.電解原理在化學工業(yè)中有廣泛應用。右圖表示一個電解池，裝有電解液a；X、Y是兩塊電極板，通過導線與直流電源相連。請回答以下問題：（1）若X、Y都是惰性電極，a是飽和NaCl溶液，實驗開始時，同時在兩邊各滴入幾滴酚酞試液，則電解池中X極上的電極反應式為

18、。在X極附近觀察到的實驗現(xiàn)象是 。Y電極上的電極反應式為 。檢驗該電極反應產(chǎn)物的方法是 。（2）如要用電解方法精煉粗銅，電解液a選用CuSO4溶液，則X電極的材料是 ，電極反應式為 。Y電極的材料是 ，電極反應式為 。（說明：雜質(zhì)發(fā)生的電極反應不必寫出）金屬防護一、選擇題1分別放置在圖所示裝置(都盛有0.1 mol·L1的H2SO4溶液)中的四個相同的純鋅片，腐蝕最快的是 2鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時，正極上發(fā)生的電極反應是 A2H+2e-H2 BFe2+2e-FeC2H2OO24e-4OH- DFe3+e-Fe2+3把a、b、c、d四塊金屬片浸泡在稀H2SO4溶液中，用導線兩兩相連，可以組

19、成各種原電池，若a、b相連，a為負極；c、d相連時，c為負極；a，c相連時，c為正極；b、d相連時，b為正極，則這四種金屬的活動性順序(由強到弱的順序)為 Aabcd Bacdb Ccabd Dbdca4下列敘述中不正確的是 A金屬的電化腐蝕比化學腐蝕普遍 B鋼鐵在干燥空氣里不易腐蝕C用鋁質(zhì)鉚釘鉚接鐵板，鐵板易被腐蝕 D原電池中電子由正極流入負極5銅片和鋅片用導線連接后插入稀硫酸中，鋅片是 A陰極 B正極 C陽極 D負極6下列敘述正確的是 A原電池中陽離子向負極移動B原電池的負極發(fā)生氧化反應C馬口鐵(鍍錫)的表面一旦破損，鐵腐蝕加快D白鐵(鍍鋅)的表面一旦破損，鐵腐蝕加快7據(jù)報道，美國正在研究

20、的鋅電池可能取代目前廣泛使用的鉛酸蓄電池，鋅電池具有容量大，污染少等優(yōu)點，電池反應為2ZnO22ZnO，原料為鋅粒、電解液和空氣下列敘述正確的是 A鋅為正極，空氣進入負極反應 B負極反應為：ZnZe-Zn2+C正極發(fā)生氧化反應 D電解質(zhì)溶液肯定不是酸溶液8鎳鎘(NiCd)可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應用，它的充、放電反應應按下式進行：Cd(OH)22Ni(OH)2 = Cd2NiO(OH)2H2O由此可知，該電池放電時的負極材料是 ACd(OH)2 BNi(OH)2 CCd DNiO(OH)9用鐵片與稀硫酸反應制取氫氣時，下列措施不能使氫氣生成速率加大的是 A加熱 B不用稀硫酸，改用98%濃硫

21、酸C滴加少量CuSO4溶液 D不用鐵片，改用鐵粉10將金屬A和金屬B分別放入稀H2SO4中均有氫氣生成若將金屬A和金屬B相連后投入稀H2SO4中發(fā)現(xiàn)A被腐蝕；B未被腐蝕關于B的敘述正確的是 A金屬活動性AB B還原性BAC在后者裝置中金屬A發(fā)生還原反應，金屬B發(fā)生氧化反應D金屬B的表面上明顯有氣泡產(chǎn)生，金屬A表面無明顯現(xiàn)象11在鋅片和鹽酸的反應中，加入下列試劑，可使生成氫氣的速率變慢的是 A硫酸銅晶體 B水 C氯化鋇晶體 D醋酸鉀晶體12下列敘述中，可以說明金屬甲的活動性比金屬乙的活動性強的是 A在氧化一還原反應中，甲原子失去的電子比乙原子失去的電子多B同價態(tài)的陽離子，甲比乙的氧化性強C甲能跟

22、稀鹽酸反應放出氫氣而乙不能D將甲、乙作電極組成原電池時，甲是負極13隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，廢電池必須進行集中處理的問題被提上議事日程，其首要原因是 A利用電池外殼的金屬材料B防止電池中汞、鎘和鉛等重金屬離子對土壤和水源的污染C不使電池中滲泄的電解液腐蝕其他物品D回收其中石墨電極 14某原電池的電池反應為Fe2Fe3+3Fe2+，與此電池反應不符的原電池是 A銅片、鐵片、FeCl3溶液組成的原電池B石墨、鐵片、Fe(NO3)3溶液組成的原電池C鐵片、鋅片、Fe2(SO4)3溶液組成的原電池D銀片、鐵片、Fe(NO3)3溶液組成的原電池15鋰電池是新一代的高能電池，它以質(zhì)輕、高能而受到普遍重視目前已經(jīng)研制成功了多種鋰電池某種鋰電池的總反應可表示為：LiMnO2LiMnO2若該電池提供5庫侖(C)電量(其他損耗忽略不計)，則消耗的正極材料的質(zhì)量約為(相對分子質(zhì)量和相對原子質(zhì)量Li：7，MnO2：87，電子電量取1.60×10-19C) A3.5×103g B7×10-4g C4.52×10-3g D4.52×10-2g二、填空題16炒過菜的鐵鍋未及時洗凈(殘液中含NaCl)