2020年高考化学一轮复习专题6.3电解池知识讲解含解析
《2020年高考化学一轮复习专题6.3电解池知识讲解含解析》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2020年高考化学一轮复习专题6.3电解池知识讲解含解析(21页珍藏版)》请在七七文库上搜索。
1、第三讲 电解池【真题速递】1.(2019.天津)我国科学家研制了一种新型的高比能量锌-碘溴液流电池,其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液,提高电池的容量。( )A. 放电时,a电极反应为B. 放电时,溶液中离子的数目增大C. 充电时,b电极每增重,溶液中有被氧化D. 充电时,a电极接外电源负极【答案】D【解析】放电时,Zn是负极,负极反应式为Zn-2eZn2,正极反应式为I2Br+2e=2I+Br,充电时,阳极反应式为Br+2I-2e=I2Br、阴极反应式为Zn2+2e=Zn,放电时,只有阳离子能穿过交换膜,阴离子不能穿过交换膜,据此分析解答。A、放电时,a电极为正极,碘得电子变成
2、碘离子,正极反应式为I2Br+2e=2I+Br,故A正确;B、放电时,正极反应式为I2Br+2e=2I+Br,溶液中离子数目增大,故B正确;C、充电时,b电极反应式为Zn2+2e=Zn,每增加0.65g,转移0.02mol电子,阳极反应式为Br+2I-2e=I2Br,有0.02molI失电子被氧化,故C正确;D、充电时,a是阳极,应与外电源的正极相连,故D错误;2.(2017全国卷,11)支撑海港码头基础的钢管桩,常用外加电流的阴极保护法进行防腐,工作原理如图所示,其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是()A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零B.通电后外电路电子被强制从高硅
3、铸铁流向钢管桩C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整【答案】C【解析】钢管桩接电源的负极,高硅铸铁接电源的正极,通电后,外电路中的电子从高硅铸铁(阳极)流向正极,从负极流向钢管桩(阴极),A、B正确;C项,题给信息高硅铸铁为“惰性辅助阳极”不损耗,错误。3.(2018全国卷,13)最近我国科学家设计了一种CO2H2S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,石墨烯电极区发生反应为:EDTA-Fe2e=EDTA-Fe32EDTA-Fe3H2S=2HS2EDT
4、A-Fe2该装置工作时,下列叙述错误的是()A.阴极的电极反应:CO22H2e=COH2OB.协同转化总反应:CO2H2S=COH2OSC.石墨烯上的电势比ZnO石墨烯上的低D.若采用Fe3/Fe2取代EDTA-Fe3/EDTA-Fe2,溶液需为酸性【答案】 C【解析】 由题中信息可知,石墨烯电极发生氧化反应,为电解池的阳极,则ZnO石墨烯电极为阴极。阳极接电源正极,电势高,阴极接电源负极,电势低,故石墨烯上的电势比ZnO石墨烯上的高,C项错误;由题图可知,电解时阴极反应式为CO22H2e=COH2O,A项正确;将阴、阳两极反应式合并可得总反应式为CO2H2S=COH2OS,B项正确;Fe3、
5、Fe2只能存在于酸性溶液中,D项正确。4(2016全国卷,11)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示,采用惰性电极,ab、cd均为离子交换膜,在直流电场的作用下,两膜中间的Na和SO可通过离子交换膜,而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是()A.通电后中间隔室的SO离子向正极迁移,正极区溶液pH增大B.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品C.负极反应为2H2O4e=O24H,负极区溶液pH降低D.当电路中通过1 mol电子的电量时,会有0.5 mol的O2生成【答案】B【解析】电解池中阴离子向阳极移动,阳离子向阴极移动,即SO离子向正极
6、区移动,Na 向负极区移动,正极区水电离的OH发生氧化反应生成氧气,H留在正极区,该极得到H2SO4产品,溶液pH减小,负极区水电离的H发生还原反应生成氢气,OH留在负极区,该极得到NaOH产品,溶液pH增大,故A、C错误,B正确;该电解池相当于电解水,根据电解水的方程式可计算出当电路中通过1 mol电子的电量时,会有0.25 mol的O2生成,D错误。5.2018全国卷,27(3)KIO3也可采用“电解法”制备,装置如图所示。写出电解时阴极的电极反应式_。电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为_,其迁移方向是_。与“电解法”相比,“KClO3氧化法”的主要不足之处有_(写出一点)。【答案】
7、2H2O2e=2OHH2K由a到b产生Cl2易污染环境等【解析】电解液是KOH溶液,阴极的电极反应式为2H2O2e=2OHH2。电解过程中阳极反应为I6OH6e=IO3H2O。阳极的K通过阳离子交换膜由电极a迁移到电极b。“KClO3氧化法”的主要不足之处是产生Cl2,易污染环境。【考纲解读】考点内容说明电解池1. 理解电解池的构成、工作原理及应用,能书写电极反应和总反应方程式。高考必考点之一,常以选择题、非选择题的形式出现【知识梳理】一、电解原理1电解2电解池(1)定义:电解池是把 转变为 的装置。(2)电解池的构成条件有外接直流电源。有与 相连的两个电极。形成闭合回路。电解质溶液或 电解质
8、。(3)电解池工作原理(以电解CuCl2溶液为例)(4)电解原理示意图二、电解原理的应用1氯碱工业(1)电极反应阳极: 阴极: (2) 总反应方程式: (3) 总反应离子方程式: 。2电解精炼铜3电镀铜4电冶金利用电解熔融盐(或氧化物)的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。【答案】一、1还原 氧化 2(1)电能 化学能 (2)电源 熔融(3)(4) 二、1、(1)2Cl2e=Cl2 2H2e=H2 (2)2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2。 2Cl2H2O2OHH2Cl2。 23 4 【考点精讲】考点一、电解的原理1电解定义在电流作用下,电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应
9、的过程。2能量转化形式电能转化为化学能。3电解池(1)构成条件有与电源相连的两个电极。电解质溶液(或熔融盐)形成闭合电路。(2)电极名称及电极的反应式(如图)(3)电子和离子的移动方向(惰性电极)4电解过程(1)首先判断阴、阳极,分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。(2)再分析电解质水溶液的组成,找全离子并分阴、阳两组。说明不要忘记水溶液中的H和OH,不要把H、OH误加到熔融电解质中。(3)然后排出阴、阳两极的放电顺序阴极:阳离子放电顺序AgFe3Cu2H(酸)Fe2Zn2H(水)Al3Mg2NaCa2K。阳极:活泼电极S2IBrClOH含氧酸根离子。说明“活泼电极”一般指Pt、Au以外的金属
10、。最常用的放电顺序:阳极:活泼金属ClOH;阴极:AgFe3Cu2H。(4)分析电极反应,判断电极产物,写出电极反应式,要注意遵循原子守恒和电荷守恒。(5)最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。名师助学:在掌握放电顺序的基础上,总结用惰性电极电解电解质的规律,是灵活运用电解原理的基础。1电解水型规律:H、OH放电,电解质形成的阳离子要么是H,要么是放电顺序排在H之后的活泼性较强的金属对应的阳离子;阴离子要么是OH,要么是放电顺序排在OH之后的含氧酸根等。实例电解质(水溶液)电极方程式电解物质总化学方程式电解质浓度溶液pH溶液复原含氧酸(如H2SO4)阳极:4OH4e=O22H2O阴极:4
11、H4e=2H2H2O2H2OO22H2增大减小加H2O强碱(如NaOH)增大加H2O活泼金属的含氧酸盐(如KNO3、Na2SO4)不变加H2O2.电解电解质型规律:电解质形成的阴、阳离子放电,电解质电离形成的阴、阳离子要么是H、OH,要么是放电顺序排在H、OH之前的对应离子。实例:电解质(水溶液)电极方程式电解物质总化学方程式电解质浓度溶液pH溶液复原无氧酸(如HCl),除HF外阳极:2Cl2e=Cl2阴极:2H2e=H2酸2HClH2Cl2减小增大通入HC气体不活泼金属的无氧酸盐(如CuCl2),除氟化物外阳极:2Cl2e=Cl2阴极:Cu22e=Cu盐CuCl2CuCl2加CuCl2固体3
12、.电解电解质和水型规律:放电离子分别是水电离形成的H或OH以及电解质形成的阴离子或阳离子。实例1放H2生碱型电解质(水溶液)电极方程式电解物质总化学方程式电解质浓度溶液pH溶液复原活泼金属的无氧酸盐(如NaCl)阳极:2Cl2e=Cl2阴极:2H2e=H2水和盐2Cl2H2OCl2H22OH生成新电解质增大通入HCl气体实例2放O2生酸型电解质(水溶液)电极方程式电解物质总化学方程式电解质浓度溶液pH溶液复原不活泼金属的含氧酸盐(如CuSO4)阳极:4OH4e=2H2OO2阴极:2Cu24e=2Cu水和盐2Cu22H2O2CuO24H生成新电解质减小加CuO或CuCO3【典例1】1.用惰性电极
13、电解下列各组中的三种电解质溶液,在电解的过程中,溶液的pH依次为升高、不变、降低的是()A.AgNO3CuCl2Cu(NO3)2B.KClNa2SO4CuSO4C.CaCl2KOHNaNO3D.HClHNO3K2SO4【答案】B【解析】由电解电解质溶液的四种类型可知:类型化学物质pH变化放O2生酸型CuSO4、AgNO3、Cu(NO3)2降低放H2生碱型KCl、CaCl2升高电解电解质型CuCl2HCl升高电解H2O型NaNO3、Na2SO4、K2SO4不变KOH升高HNO3降低【典例2】2铅蓄电池在日常生活中应用广泛。回答下列问题:(1)铅蓄电池放电时的工作原理为PbPbO22H2SO4=2
14、PbSO42H2O,现用如图装置进行电解(电解液足量),测得当铅蓄电池中转移0.4 mol电子时铁电极的质量减少11.2 g。请回答下列问题:A是铅蓄电池的_极。Ag电极的电极反应式是_,该电极的电极产物共_ g。Cu电极的电极反应式是_,CuSO4溶液的浓度_(填“减小”“增大”或“不变”)。(2)铅蓄电池的PbO2可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得,反应的离子方程式为_;PbO2也可以石墨为电极,Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液为电解液制取。阳极发生的电极反应式为_;阴极上观察到的现象是_;若电解液中不加入Cu(NO3)2,阴极发生的电极反应式为_,这样做的主要缺点是_。(3)将
15、Na2S溶液加入如图所示的电解池的阳极区,用铅蓄电池进行电解,电解过程中阳极区发生如下反应:S22e=S,(n1)SS2=S。电解时阴极的电极反应式:_。电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质,其离子方程式可写成_。【答案】(1)负2H2e=H20.4Cu2e=Cu2不变(2)PbOClO=PbO2ClPb22H2O2e=PbO24H石墨上析出铜Pb22e=Pb不能有效利用Pb2(3)2H2e=H2S2H=(n1)SH2S【解析】(1)因电解过程中铁电极质量减少,判断A是电源负极,B是电源正极。电解时Ag极作阴极,发生2H2e=H2,转移0.4 mol电子时,析出氢气0.4 g。右侧U形管相
16、当于电镀装置,Zn电极作阴极,电极反应式为Cu22e=Cu,铜电极作阳极,电极反应式为Cu2e=Cu2,电镀过程中CuSO4溶液的浓度保持不变。(2)根据电子得失守恒可得PbOClO=PbO2Cl。用电解法制PbO2,Pb价态升高,PbO2应为阳极产物,即Pb22H2O2e=PbO24H;阴极Cu2放电,在石墨极上析出铜;若不加Cu(NO3)2,则阴极为Pb2放电,损失Pb2,不能有效利用Pb2。(3)阴极只有H得电子生成H2;反应物为S、H,产物有S,所以S中S的化合价既升高也降低,有H2S生成,配平即可。【归纳总结】1电极反应式的书写步骤与方法2规避电解池中化学方程式书写的易失分点(1)书
17、写电解池中电极反应式时,要以实际放电的离子表示,但书写总电解反应方程式时,弱电解质要写成化学式。(2)电极反应的书写首先根据题干要求及信息写出反应物和生成物,然后根据“阴得阳失”加上得失电子数目,最后根据电解质溶液酸碱性补上H、OH或H2O,依据电荷守恒配平。(3)确保两极得失电子数目相等,且注明条件“电解”。【考点一精练】1.下列有关电化学原理的说法正确的是()A 电解法冶炼铝时,阳极反应为:2O24e=O2B 用电解法精练铜,阳极反应为:Cu2+2e=CuC 钢铁在中性条件下被腐蚀,正极反应为:2H2O+2e=H2+2OHD 铝空气燃料电池以KOH为电解液时,负极反应为:Al3e=Al3+
18、【答案】A【解析】A电解法冶炼铝时,阳极为氧离子失电子生成氧气,则阳极反应为:2O24e=O2,正确;B电解精炼粗铜时,粗铜作阳极、纯铜作阴极,阳极为Cu失电子生成铜离子,阳极反应为:Cu2e=Cu2+,错误;C钢铁在中性条件下被腐蚀,正极上氧气得电子,则正极反应为:O2+2H2O+4e=4OH,错误;D铝空气燃料电池以KOH为电解液时,负极上铝失电子生成偏铝酸根离子,则负极反应为:Al+4OH3eAlO2+2H2O,错误2.电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法:保持污水的pH在5.06.0之间,通过电解生成Fe(OH)3沉淀Fe(OH)3有吸附性,可吸附污物而沉积下来,具有净化水的作用
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 2020 年高 化学 一轮 复习 专题
链接地址:https://www.77wenku.com/p-104045.html