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大发pk10能写出电解池的电极反应式和总反

发布日期: 2020-09-24 10:47

  能写出电解池的电极反应式和总反应方程式_幼儿读物_幼儿教育_教育专区。能写出电解池的电极反应式和总反应方程式

  考纲解读 考点展示 1.电解池、电镀池的名称判断及电 1.了解电解池的工作原理。 极反应式的书写。 2.根据电解池的电极变化判断金属 的活动性强弱。 3.有关电解产物的判断与计算。 4.电解原理在工业生产中的应用。 2.能写出电解池的电极反应式 和总反应方程式。 一、电解原理 1.如图为以惰性电极进行电解: (1)写出A、B、C、D各电极的名称及电极方程式: A为________极,________________________; B为________极,大发pk10________________________; C为________极,________________________; D为________极,________________________。 (2)在A、B、C、D各电极上析出生成物的物质的量之比为____。 答案:(1)阴 Cu2++2e-===Cu 阳 2Cl--2e-===Cl2↑ 阴 4Ag++4e-===4Ag 阳 4OH--4e-===O2↑+2H2O (2)2∶2∶4∶1 1.电解 (1)定义:使电流通过电解质溶液或熔融的电解质而在阴、阳两极引 起 氧化还原 反应的过程。 (2)特点:①电解是不可逆的; ②电解质导电一定发生 化学 变化。 2.电解池 把电能转化为 化学 能的装置。 3.电解池的组成和工作原理 (用惰性电极电解CuSO4溶液) (1)电极名称与电极反应: 与电源正极相连的为 阳极,发生氧化反应,电极反应式: 4OH--4e-===O2↑+2H2O ; 与电源负极相连的为 阴极,发生 还原 反应,电极反应式: 2Cu2++4e-===2Cu 。 二、电解原理的应用 2.回答下列问题 (1)氯碱工业用石墨和铁作电极时,石墨应作_____极,铁作____极; 若食盐水中滴有酚酞,通电后______极附近溶液变红色。 (2)若在铁上镀铜,应用______作阳极,______作阴极,电镀液可选 用________溶液。 (3)粗铜的电解精炼,粗铜作________极,电路中通过2NA个电子时 ,阳极质量减轻________(等于,不等于) 64 g (Cu的摩尔质量按64 g·mol-1计)阴极质量增加________ g。 答案:(1)阳 阴 阴 64 (2)铜 铁 CuSO4 (3)阳 不等于 3.电解冶炼钠(电解熔融NaCl) (1)电极反应:阳极: 2Cl--2e-===Cl2↑ , 阴极: 2Na++2e-===2Na 。 电解 2Na+Cl ↑ (2)总反应方程式: 2NaCl(熔融)===== 2 。 (3)应用:冶炼 Na、Mg、Al 等活泼金属。 电极产物的判断 [特别提醒] (1)Al3+、Mg2+、Na+、Ca2+、K+只有在熔化状 态下放电。 (2)电解质溶液的导电过程,就是该溶液的电解过程,是化学变 化。 (3) 在水溶液中,含氧酸根和活泼金属离子一般不放电,而是 OH-和H+放电。 (2009年高考安徽理综)Cu2O是一种半导体材料,基于绿色化 学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如图所示,电解总反应为: 2Cu+H2O Cu2O+H2↑。下列说法正确的是( ) A.石墨电极上产生氢气 B.铜电极发生还原反应 C.铜电极接直流电源的负极 D.当有0.1 mol电子转移时,有0.1 mol Cu2O生成 [思路点拨] (1)分析电解总反应,判断阴、阳极。 (2)根据放电顺序,确定电极反应及产物。 (3)据电子守恒进行计算。 [听课记录] 从反应中得知Cu在通电时失电子,在阳极放电,发 生氧化反应,另一电极(石墨)作阴极,发生还原反应,2H2O+2e- ===H2↑+2OH-,相应的Cu 0.05 mol Cu2O,故B、C、D项均错。 【答案】 A Cu2O,转移0.1 mol电子生成 1.(2008年高考全国Ⅱ理综)右图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的 装置,通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液,下列实验 现象中正确的是( ) A.逸出气体的体积:a电极的小于b电极的 B.一电极逸出无味气体,另一电极逸出刺激性气味气体 C.a电极附近呈红色,b电极附近呈蓝色 D.a电极附近呈蓝色,b电极附近呈红色 解析:电解Na2SO4溶液时发生的反应为: a为阴极:4H++4e-===2H2↑ b为阳极:4OH--4e-===O2↑+2H2O A、B不正确。a极周围由于H+放电溶液呈碱性,石蕊显蓝色,b极 周围由于OH-放电溶液呈酸性,石蕊显红色。 答案:D 电解规律及计算 1.以惰性电极电解电解质溶液的规律 [特别提醒] - (1)若阴极为H 放电,则阴极区c(OH )增大;若阳 + + + - 极为OH 放电,则阳极区c(H )增大;若阴极、阳极同时有H 、OH - 放电,相当于电解水,电解质溶液浓度增大。 (2)用惰性电极电解电解质溶液时,若要使电解后的溶液恢复到 原状态,应遵循“缺什么加什么,缺多少加多少”的原则,一般加 入阴极产物与阳极产物的化合物。 电解 B+C+D”的模式, (3)在框图推断中若出现“A+H2O ===== 则A一般为CuSO4、NaCl或AgNO3,视条件而定。 (4)在电解池中阳极生成的气体一般是O2或Cl2,阴极生成的气 体一定是H2。 2.电解化学方程式的书写 (1)必须在长等号上标明通电或电解。 (2)只是电解质被电解,电解化学方程式中只写电解质及电解产物。 电解 Cu+Cl ↑。 如电解CuCl2溶液:CuCl2===== 2 (3)只有水被电解,只写水及电解产物即可。如: 电解稀硫酸、电解NaOH溶液、电解Na2SO4溶液时,大发pk10化学方程式可 电解 2H ↑+O ↑。 以写为:2H2O===== 2 2 (4)电解质、水同时被电解,则都要写进方程式。如电解饱和食盐 电解 H ↑+Cl ↑+2NaOH。 水:2NaCl+2H2O===== 2 2 [特别提醒] 当电解过程中电解的是水和电解质时,电极反应式中出 现的是H+或OH-放电,但在书写总反应式时要将反应物中的H+或 OH-均换成水,在生成物中出现的是碱或酸,同时使阴极、阳极反 应式得失电子数目相同,将两个电极反应式相加,即得到总反应的 化学方程式。 3.有关电化学的计算 电解池中有关量的计算或判断主要包括以下几方面:根据直流电源 提供的电量求产物的量(析出固体的质量、产生气体的体积等)、溶液 的pH、相对原子质量或某元素的化合价、化学式等。解题依据是得失 电子守恒,有如下解题方法: (1)根据电子守恒法计算:用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极 产物、相同电量等类型的计算,其依据是电路中转移的电子数相等。 (2)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 根据总反应式计算。 (3)根据关系式计算:根据得失电子守恒关系,在已知量与未知量之 间,建立计算所需的关系式: 4e-~4Ag~2Cu~2Cl2~2H2~O2~4H+~4OH- [特别提醒] 电解过程中产生的H+或OH-,其物质的量等于转移电 子的物质的量。 (2009年高考全国Ⅰ理综)下图所示装置中,甲、乙、丙三个烧 杯依次分别盛放100 g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100 g 10.00%的K2SO4溶液,电极均为石墨电极。 (1)接通电源,经过一段时间后,测得丙中K2SO4浓度为10.47%, 乙中c电极质量增加。据此回答问题: ①电源的N端为________极; ②电极b上发生的电极反应为___________; ③列式计算电极b上生成的气体在标准状况下的体积:______; ④电极c的质量变化是________g; ⑤电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化,简述其原因: 甲溶液________________________; 乙溶液________________________; 丙溶液________________________; (2)如果电解过程中铜全部析出,此时电解能否继续进行, 为什 么?__________。 [听课记录] (1)①乙中c电极质量增加,说明c处发生的反应为: Cu2++2e-===Cu,c电极应为阴极,则M为负极,N为正极。 ②甲中放的是NaOH溶液,电解时实质上是电解水,b电极上发生 的电极反应为:4OH--4e-===2H2O+O2↑。而要求算出b电极上产 生的气体体积,就必须先根据丙中K2SO4浓度的变化计算出转移电 子的数目。 设丙中电解水的质量为x g, 由电解前后溶质质量相等可得:100×10%=(100-x)×10.47%, x=4.5 g,所以整个反应转移了0.5 mol电子,根据电极方程式可计算 出b电极放出的O2为0.125 mol,其体积为2.8 L,c电极上析出的铜为 0.25 mol,其质量为16 g。 ⑤甲中电解的是水,NaOH浓度增大;乙中水电离出来的OH-放 电,H+浓度增大;丙中电解的也是水,虽然K2SO4浓度变大,但pH 不变。 (2)铜全部析出时溶液变为H2SO4溶液,电解仍可以进行。 【答案】 (1)①正 ②4OH -4e ===2H2O+O2↑ 10.00% )=4.5 g 10.47% - - ③水减少的质量:100 g×(1- 4.5 g 1 - 生成O2体积: mol 1=2.8 L -1× ×22.4 L· 2 18 g· mol ④16 ⑤碱性增大,因为电解后,水量减少,溶液中NaOH浓度 增大 加 酸性增大,因为阳极上OH-生成O2,溶液中H+离子浓度增 酸碱性大小没有变化,因为K2SO4是强酸强碱盐,浓度增加不 影响溶液的酸碱性 (2)能继续进行,因为CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液,反应也就 变为水的电解反应 2.(1)用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积比为1∶3的CuSO4和 NaCl的混合溶液,可能发生的反应有( ) + 电解 2Cu+4H++O ↑ ①2Cu2 +2H2O===== 2 + - 电解 ②Cu2 +2Cl ===== Cu+Cl2↑ - 电解 2OH-+H ↑+Cl ↑ ③2Cl +2H2O===== 2 2 电解 2H ↑+O ↑ ④2H2O===== 2 2 A.①②③ C.②③④ B.①②④ D.②④ (2)500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)=6 mol·L-1,用 石墨作电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到22.4 L气 体(标准状况),假定电解后溶液体积仍为500 mL,下列说法正确的是 ( ) A.原混合溶液c(K+)为2 mol·L-1 B.上述电解过程中共转移2 mol电子 C.电解得到的Cu的物质的量为0.5 mol D.电解后溶液中c(H+)为2 mol·L-1 解析:(1)设CuSO4和NaCl的物质的量分别为1 mol和3 mol,根据 离子的放电规律和电子守恒可知电解过程应分为如下阶段。 ①电解CuCl2 阳极:2Cl - 2e ===Cl2↑ 2 mol + - - 2 mol - 阴极:Cu2 + 2e ===Cu 1 mol ②电解NaCl 阳极:2Cl -2e ===Cl2↑ 1 mol + - - 2 mol + - 电解 总反应式:Cu2 +2Cl ===== Cu+Cl2↑ 1 mol - 阴极:2H +2e ===H2↑ 1 mol 1 mol - 电解 Cl ↑+H ↑+2OH- 总反应式:2Cl +2H2O===== 2 2 ③电解H2O 阳极:4OH -4e ===2H2O+O2↑; 阴极:4H +4e ===2H2↑ 电解 2H ↑+O ↑,故选C。 总反应式:2H2O===== 2 2 (2)该溶液用石墨作电极电解,阳极反应为:4OH -4e ===2H2O +O2↑,生成1 mol氧气失去4 + - - - + - - - mol电子,阴极反应先为:Cu2 +2e + + - ===Cu,后为:2H +2e ===H2↑,生成1 mol 氢气得2 mol电子,而 阴阳两极得失电子数相等,故 Cu2 得2 mol电子生成1 mol铜,原溶液中 c(Cu2 )=2 mol· L 1,由电荷守恒式:c(K )+2c(Cu2 )=c(NO3 )得c(K ) + - + + - + 为2 mol· L 1[Cu(NO3)2水解消耗的c(H )忽略不计]。电解后c(H )应为4 - + + mol· L 1。 - 答案:(1)C (2)A 1.能用电解原理说明的问题是( ) ①电解是把电能转化成化学能 ②电解是把化学能转化成电能 ③电解质溶液导电是化学变化,金属导电是物理变化 ④不能自发进行的氧化还原反应,通过电解的原理可以实现 ⑤任何溶液被电解时,必然导致氧化还原反应的发生 A.①②③④ B.②③⑤ C.③④ D.①③④⑤ 解析:从能量角度看,电解是把电能转化成化学能的过程,故①对 ②错。电解质溶液的导电过程,必然伴随着两个电极上氧化、还原反 应的发生,同时生成新的物质,故③、⑤对。某些不能自发进行的氧 化还原反应,通过电解的原理供给电能也可以实现,故④对。所以D 选项符合题意。 答案:D 2.下列有关电化学知识的描述中正确的是( ) A.原电池的正极和电解池的阳极均发生氧化反应 B.铜的电解精炼时,粗铜板作阳极 C.铜、锌和稀硫酸构成的原电池中铜为负极 D.石墨作电极电解氯化镁溶液的离子方程式为: - 电解 2OH-+H ↑+Cl ↑ 2Cl +2H2O===== 2 2 解析:原电池的正极发生还原反应,A错误。铜的电解精炼时, 粗铜板作阳极,B正确。锌比铜活泼,在与稀硫酸构成的原电池中锌 作负极,C错误。石墨作电极电解氯化镁溶液的离子方程式为:Mg2 - 电解 Mg(OH) ↓+H ↑+Cl ↑,D错误。 +2Cl +2H2O===== 2 2 2 + 答案:B 3.氯碱工业的基本原理就是电解饱和食盐水。下列关于实验室电 解饱和食盐水的说法中正确的是( ) A.可以选用石墨棒作为阴、阳极材料,但阳极材料也可以用铁棒 B.用湿润的淀粉KI试纸靠近阴极区域,试纸变蓝 C.电解过程中,在阳极区域溶液中滴加品红,品红褪色 D.实验结束后,将溶液搅拌,然后用pH试纸检验,溶液呈中性 解析:电解时阳极不能选用活泼的金属材料,故A错;电解时阴极 产物为还原产物,故B错;电解时阳极产物为氧化产物,电解饱和食 盐水的阳极产物为氯气,故C正确;电解饱和食盐水除生有氢气和氯 气外,在阴极还有NaOH产生,所以电解实验结束后,搅拌溶液,溶 液中有NaOH,显碱性,故D错。 答案:C 4.某同学按如图所示的装置进行电解实验。 下列说法正确的是( ) A.电解过程中,铜电极上有H2产生 通电 CuSO +H ↑ B.电解初期,主反应方程式为:Cu+H2SO4===== 4 2 C.电解一定时间后,石墨电极上有铜析出 D.整个电解过程中,H 的浓度不断增大 解析:本题考查了电解原理。活泼金属铜作阳极,阳极发生反应: Cu-2e ===Cu2 ,初期溶液中H 在阴极放电:2H +2e ===H2↑,溶液 - + + + - + 电解 CuSO +H ↑。随着反 中的pH不断增大,总方程式为Cu+H2SO4 ===== 4 2 应进行,溶液中Cu2 数目增多,溶液中Cu2 在阴极得电子:Cu2 +2e + + + - ===Cu,此时,溶液中的pH保持不变。 答案:BC 5.将两支惰性电极插入500 mL AgNO3溶液中,通电电解,当电解 液的pH由6.0变为3.0时(设电解时阴极没有氢析出,且电解液在电解前 后体积变化可以忽略)。 (1)写出电极反应式,阳极:_____________, 阴极:__________________。 (2)电极上应析出银的质量是____________。 (3)欲使该溶液复原应加入________,质量是________。 解析:(2)电解使溶液pH由6变为3,则生成H 的物质的量为: n(H )=(10 + -3 + mol· L 1-10 - -6 mol· L 1)×0.5 L≈5×10 - -4 mol + 电解 4Ag↓+O ↑+4H+ 4Ag +2H2O===== 2 4×108 g m(Ag) 4×108 g×5×10 m(Ag)= 4 mol -4 4 mol 5×10 mol -4 mol -4 =540×10 g=54 mg (3)电解时阴极生成Ag,阳极产生O2,故需加入Ag2O才能使电解液 复原,据Ag守恒,需加入Ag2O:54 mg× 232 =58 mg。 216 答案:(1)4OH--4e-===2H2O+O2↑ 4Ag++4e-===4Ag (2)54 mg (3)Ag2O 58 mg 球形干燥管的应用 1.常规用途 (1)干燥气体装置 干燥气体时的用法: ①干燥管内盛放固体干燥剂,选用干燥剂时要依据被干燥气体的性 质确定。 ②使用干燥管时,干燥剂应放置在球体内,两端应填充少许棉花或 玻璃纤维。 (2)检验水蒸气的装置 在干燥管中装无水硫酸铜,可用于检验水,其使用方法类似于干燥 气体的使用方法。 (3)吸收气体的装置 反应中要吸收某气体时,应选择合适的固体吸收剂放入干燥管中, 当定量测定时,有时要考虑空气中的成分对它的影响,所以尾端还要 再连接一个干燥管,目的是防止空气中的水或CO2的干扰。 2.创新应用 (1)防止倒吸(如图1) 常用于易溶于水的气体吸收和尾气处理。例如:HCl、NH3、SO2 等。 (2)微型反应容器(如图2) 可以用于制取有毒气体和检验其性质的实验微型化的实验装置,例 如:在制取Cl2和做Cl2性质实验时,把铜在Cl2中的燃烧等实验改在干 燥管中进行,即可实现实验装置的微型化。