专题4 电解池 第一时
【要点扫描】
1.能够根据电解装置与直流电的连接方式正确判断电解池的阴、阳极。
2.能根据溶液中存在的阴、阳离子在外电场的作用下定向移动以及电极材料,正确判断电解池的阳、阴极的电极反应
3.能够根据电极反应方程式,正确说明电解过程中电极区附近及溶液中的一些定性关系。
4.理解可充电电池在放电和充电时正、负极和阴、阳极的相互关系。
【知识梳理】
一、电解池的结构
1、电解池的概念:
2.电解池的构造:
3、电解池阴、阳极的判断
4.原电池与电解池的比较
原电池电解池
能量转换
装置构成
电极名称
电极反应
反应能否自发进行
二、电解原理
1、电解池中的氧化还原反应
阴极:
阳极:
2、溶液中离子放电规律:
电解质溶液通电后,溶液中离子的定向移动规律:
⑴ 用惰性电极进行电解
阴极:
阳极:
分享:上述离子放电的规律与 是一致的。
⑵ 用非惰性电极进行电解
阴极:
阳极:
分享:将⑴ ⑵两种情况对照, 放电的规律与电极材料无关,
而 一定在电极上先放电,因此 。
3、电极反应方程式和电解总方程式
练习1、写出用惰性电极电解CuCl2溶液的电极方程式和总反应方程式。
练习2、写出用Cu电极电解AgNO3溶液的电极反应和总反应方程式。
4、电解过程中电极区附近及溶液中的一些定性关系
练习3、将一张滤纸用滴有酚酞的NaCl溶液浸湿后置于表面皿上,然后在滤纸上放置石墨电极(如右图所示),接通直流电后,试分析滤纸上两电极周围溶液颜色有什么变化。
分享:通过此例,你认为应当如何认识电解过程中电极区附近及溶液的变化。
三、可充电电池
练习4、铅畜电池是现代生活中广泛使用的一种可充电电池,这种电池以Pb和PbO2为电极材料,电解液为硫酸,总反应方程式为:
PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H2O 。请分析此电池的电极和工作原理。
【典例精析】
例1:⑴电解AgNO3溶液(惰性电极)
阳极:
阴极:
总反应式
⑵ 用Cu作阳极电解NaOH溶液
阳极:
阴极:
总反应式
解题体会:
例2:有甲、乙、丙三个串联的电解槽,如下图所示连接。其中电极C、D、E、F都为Pt片,电极G是Fe片,H是Cu片。甲池中电解液为饱和食盐水;乙池中电解液为稀硫酸;丙池中电解液为硫酸铜溶液。当接通电路一段时间后,现象如图所示。
⑴ A是 极,B是 极,
C是 极,D是 极。
⑵ 若向甲池中加入少许酚酞试液, 极附近显红色;若向甲池中加入少量淀粉碘化钾溶液, 极附近显蓝色。
⑶ G极上的现象是 ,
H极上的现象是 ,
丙池是 装置。
⑷ E极上发生 反应,电极反应式是 ;
F极上发生 反应,电极反应式是 。
解题体会:
例3:蓄电池在放电时起原电池的作用,在充电时起电解池的作用。下面是爱迪生蓄电池分别在充电和放电时发生的反应
请分析此电池的电极和工作原理,并说明电池工作时电极周围溶液酸碱性的变化和溶液酸碱性的变化。
解题体会:
【反馈练习】
1.把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和酚酞试液混合溶液的玻璃器皿中,经过一段时间后,首先观察到溶液变红的区域是 ( )
A Ⅰ和Ⅲ附近 B Ⅰ和Ⅳ附近
C Ⅱ 和 Ⅲ附近 D Ⅱ 和 Ⅳ附近
2.右图中x、y分别是直流电的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板处有无色无臭气体放出,符合这一情况的是 ( ) A
a极板b极板x电极Z溶液
A锌石墨负极CuSO4
B石墨石墨负极NaOH
C银铁正极AgNO3
D铜石墨负极CuCl2
3.用铂电极电解某溶液一段时间,该溶液浓度增大而pH减小,该溶液是 ( )
A NaOH B CuCl2 C H2SO4 D CuSO4
4.在盛饱和碳酸钠溶液的烧杯中,插入惰性电极,恒温下通电一定时间后 ( )
A 溶液的pH值将增大
B 钠离子数和碳酸根离子数的比值将变小
C 溶液的浓度逐渐增大,有一定量晶体析出
D 溶液的浓度不变,有晶体析出
5.用石墨做电极电解AlCl3溶液时,下列电解液变化曲线合理的是( ) AD
A B C D
6.碱性电池具有容量大、放电电流大的特点,因而得到广泛应用。锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液,电池总反应式为: Zn(s)+2nO2(s)+H2O(l) Zn(OH)2(s)+n2O3(s) 下列说法错误的是 ( )
A 电池工作时,锌失去电子
B 电池正极的电极反应式为:2nO2(s)+H2O(1)+2e—=n2O3(s)+2OH—(aq)
C 电池工作时,电子由正极通过外电路流向负极
D 外电路中每通过O.2mol电子,锌的质量理论上减小6.5g
7.右图装置中,a、b都是惰性电极,通电一段时间后,b极附近溶液呈红色。
回答下列问题。
⑴ 电的X极是 极。
⑵ 若左侧烧杯中也为惰性电极,溶液发生的电极反应为:
、
总反应式为 。
⑶ 若将右侧溶液倒入另一空烧杯中,充分搅拌后,溶液呈 色。
此时左侧烧杯中溶液呈 性。
8.下图中A~F均为中学化学中常见的物质,它们之间的转化关系如下:
(1)若反应①和②不需要特定的反应条就能进行,则A物质的化学式可能 __;
(2)若反应①和②需要在一定条下才能进行,则C与D反应的化学反应方程式为
_____________ _ __;
(3)C与D的稀溶液不反应,但若通入B气体,在加热条下可以反应生成A溶液。
试写出这一反应的化学方程式_______________ _________。
9.电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个电解池,装有电解液a;X、Y是两块电极板,通过导线与直流电相连。请回答以下问题:
(1)若X、Y都是惰性电极,a是饱和NaCl溶液,实验开始时,同时在两边各滴入几滴酚酞试液,则
① 电解池中X极上的电极反应式为 。在X极附近观察到的实验现象是 。
② Y电极上的电极反应式为 。检验该电极反应产物的方法是 。
(2)如要用电解方法精炼粗铜,电解液a选用CuSO4溶液,则
① X电极的材料是 ,电极反应式为 。
② Y电极的材料是 ,电极反应式为 。
10.柯尔贝反应是2RCOO+H2O R-R+H2+2CO2+2OH ( R-代表烃基 )。
请根据电解原理说明四种产物分别主要出现在电解池的电极区域。
11.由于Fe(OH)2极易被氧化,所以实验室难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。若用下图所示实验装置可制得纯净的Fe(OH)2沉淀。两极材料分别为石墨和铁。
⑴ a电极材料_______,其电极反应式为_____________________。
⑵ 电解液d可以是_______,则白色沉淀在电极上生成;也可以是_______,则白色沉淀在两极之间的溶液中生成。
A.纯水 B.NaCl溶液 C.NaOH溶液 D.CuCl2溶液
⑶ 液体c为苯,其作用是________________,在加入苯之前,对d溶液进行加热处理的目的是__________________________。
⑷ 若d改为Na2SO4溶液,当电解一段时间,看到白色沉淀后,再反接电,继续电解,除了电极上看到气泡外,另一明显现象为_______________________________________。
12.X、Y、Z、W为按原子序数由小到大排列的四种短周期元素。已知:
① X可分别与Y、W形成X2Y、X2Y2、XW等共价化合物;
② Z可分别与Y、W形成Z2Y、Z2Y2、ZW等离子化合物。
请回答:
⑴ Z2Y的化学式是 。
⑵ Z2Y2与X2Y反应的化学方程式是 。
⑶ 如图所示装置,两玻璃管中盛满滴有酚酞的溶液的ZW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。此时:
C(Ⅰ)的电极名称是 (填写正极或负极);
C(Ⅱ)的电极反应式是 。
⑷ 铜屑放入稀硫酸不发生反应,若在稀硫酸中加入X2Y2,铜屑可
逐渐溶解,该反应的离子方程式是 。
电解池 第一时 参考答案
【典例精析】
例1:略
例2:⑴ 负 正 阴 阳
⑵ C D
⑶ 有红色固体析出 铜棒逐渐变细 电镀
⑷ 还原 4H++4e- =2H2↑ 氧化 4OH--4e-=2H2O+O2↑
例3:略
【反馈练习】
1.B 2.A 3.C 4.D 5.AD 6.C
7.⑴ 正 电的X极是 极。
⑵ 阴极 2Cu2++4e-=2Cu
阳极4OH--4e-=2H2O+O2↑
2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4
⑶ 红 酸
8.(1) Cu(NO3)2 或AgNO3
(2)Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O
(3)2Cu+2H2SO4+O2 2CuSO4+2H2O
9.⑴ ① 2H++2e-==H2↑ 放出气体,溶液变红
② 2Cl-—2e-==Cl2↑ 把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近,试纸变蓝色
⑵ ①纯铜 Cu2++2e-==Cu ②粗铜 Cu-2e-==Cu2+
10.阴极产物为 :H2 和 OH
阳极产的为 : R-R和2CO2
11.⑴ Fe,Fe-2e—=Fe2+
⑵ C;B
⑶ 隔绝空气,防止产物被氧化;赶尽溶液中的氧气
⑷ 白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色
12.⑴ Na2O
⑵ 2Na2O2 +2H2O == 4NaOH + O2↑
⑶ 负极 Cl2 + 2e—== 2Cl-
⑷ Cu + H2O2 + 2H+ == Cu2+ + 2H2O
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