【课件】电解原理课件2022-2023学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1.pptx

《【课件】电解原理课件2022-2023学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【课件】电解原理课件2022-2023学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1.pptx（31页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、电解原理及反应式的书写方法一、电解池的定义、构成条件1、定义：(1)直流电源 (2)电解质溶液(3)两个电极(活性或惰性)(4)闭合回路电能转化为化学能的装置可以是非自发的氧化还原反应2、构成条件3、电极名称：与电源负极相连的电极为阴极与电源正极相连的电极为阳极4、电极的判断方法电源电极：电子流向：电流方向：离子移向：电极反应类型：电解池总反应：两极现象：二、离子放电顺序1、阴极（与电极材料无关）阳离子放电，得电子能力强者先放电AgHg2Fe3Cu2H（酸）Pb2Sn2Fe2Zn2H（水或酸性很弱）Al3Mg2NaCa2K水中不放电，熔融状态下放电2、阳极（与电极材料有关）活性电极作阳极时优先

2、于溶液中的阴离子放电阴离子放电，失电子能力强先放电S2SO32IBrClOHSO42、NO3、F 含氧酸根离子金属电极思考：阴离子能否在阴极得电子？精准判断电极分析电解质溶液中存在的离子排出离子的放电顺序写出电极反应方程式（阳极失e-升价；阴极得e-降价）写出电解反应方程式（总反应式）简记为：看阳极；析离子；定顺序；写反应看清阳极材料（是活性电极还是惰性电极）三、电解池电极反应式和总反应式的书写小结：同学们，你们是怎么写的？方法1：【2022广东卷】以熔融盐为电解液，以含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，实现Al的再生。该过程中A阴极发生的反应为Mg-2e-=Mg2+B阴极上Al被

3、氧化C在电解槽底部产生含Cu的阳极泥D阳极和阴极的质量变化相等C方法2：依据题目信息列出得失电子的物质，找出对应的产物。缺项配平确定得失电子数【2022年海南卷】一种采用H2O(g)和N2(g)为原料制备NH3(g)的装置示意图如下。1、请写出电极反应式和总反应式。2、a电极可以用哪些材料？3、改变电源电压，反应速率会改变吗？为什么？1、a(阳极)：2O2-4e-=O2b(阴极)：N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-总反应：2N2+6H2O=4NH3+3O22、Pt、Au、石墨等惰性电极3、加快反应速率【2015四川理综4】用右图所示装置除去含CN、Cl废水中的CN时，控制溶液PH为91

4、0，阳极产生的ClO将CN氧化为两种无污染的气体。请写出电极反应式和总反应式。阳极：Cl+2OH2e=ClO+H2O阴极：2H2O+2e=H2+2OH总离子反应：Cl+H2O=ClO+H2除去CN的反应：2CN+5ClO+H2O=N2+2CO2+5Cl+2OH-【2021全国甲改】乙醛酸是一种重要的化工中间体，可果用如下图所示的电化学装置合成。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH-，并在直流电场作用下分别问两极迁移。请写出电极反应式和总反应式。铅电极(阴极)：3HOOC-COOH+2e-=HOOC-CHO+H2O+2HOOC-COO-石墨电极(阳极)：2Br-2e-=Br2总离子反应：

5、3HOOC-COOH+2Br-=HOOC-CHO+H2O+Br2+2HOOC-COO-【2019江苏节选】CO2的资源化利用能有效减少CO2排放，充分利用碳资源。（2）电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理示意图如下。CO2+H+2e=HCOO或CO2+HCO3-+2e=HCOO+CO32-写出阴极CO2还原为HCOO的电极反应式：电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低，其原因是：阳极产生O2，pH减小，HCO3-浓度降低；K+部分迁移至阴极区【2022年浙江6月高考改编】通过电解废旧锂电池中的LiMn2O4可获得难溶性的Li2CO3和MnO2，电解示意图

6、如下(其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计)。电极的PH和溶液的PH是如何变化的？溶液中c(Mn2+)如何变化？电极A(阴极)：LiMn2O4+3e-+8H+=2Mn2+Li+4H2O电极B(阳极)：Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+总离子反应：2LiMn2O4+4H+=3MnO2+2Li+Mn2+2H2O【2016年高考天津卷节选】年高考天津卷节选】化工生产的副产氢也是氢气的化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，同时获得氢气：，同时获得氢气：Fe+2H2O+2OH FeO42+3

7、H2，工作原理如图，工作原理如图1所示。所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色的装置通电后，铁电极附近生成紫红色的FeO42，镍电极有，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：褐色物质。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。还原。电解一段时间后，电解一段时间后，c(OH)降低的区域在降低的区域在_(填填“阴极室阴极室”或或“阳极室阳极室”)。电解过程中，须将阴极产生的气体及时电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因是：排出，其原因是：c(Na2FeO4)随初始随

8、初始c(NaOH)的变化如图的变化如图2，M、N两点两点c(Na2FeO4)低于最高值的原低于最高值的原因：因：阳极室阳极室防止防止Na2FeO4与与H2反应使产率降低反应使产率降低M点：点：c(OH-)低，低，Na2FeO4稳定性差，且稳定性差，且反应慢反应慢N点：点：c(OH-)过高，铁电极上有氢氧化铁过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使生成，使Na2FeO4产率降低。产率降低。【2019新课标新课标节选】节选】环戊二烯（环戊二烯（）是重要的有）是重要的有机化工原料。回答下列问题：机化工原料。回答下列问题：（4）环戊二烯可用于制备二茂铁（）环戊二烯可用于制备二茂铁（Fe(C5H5)2，结构简式

9、，结构简式为为 ）。二茂铁的电化学制备原理如下图所示，）。二茂铁的电化学制备原理如下图所示，其中电解液为溶解有溴化钠（电解质）和环戊二烯的其中电解液为溶解有溴化钠（电解质）和环戊二烯的DMF溶液（溶液（DMF为惰性有机溶剂）。为惰性有机溶剂）。该电解池的阳极为该电解池的阳极为_，总反应为：，总反应为：电解制备需要在无水条件电解制备需要在无水条件下进行，原因为：下进行，原因为：Fe Fe+2 =+H2水会阻碍中间物水会阻碍中间物Na的生成；水会电解生的生成；水会电解生成成OH，进一步与，进一步与Fe2+反应生成反应生成Fe(OH)22019新课标新课标节选节选近年来，随着聚酯工业的快速发展，近年

10、来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：列问题：（4）在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学）在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主要家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如下图所示：包括电化学过程和化学过程，如下图所示：负极区发生的反应有：负极区发生的反应有：（写反应方程式）（写反应方程式）电路中转移电

11、路中转移1 mol电子，电子，需消耗氧气需消耗氧气_L（标准状况）。（标准状况）。Fe3+e=Fe2+4Fe2+O2+4H+=4Fe3+2H2O5.6【2019浙江选考节选】浙江选考节选】水是水是“生命之基质生命之基质”，是，是“永永远值得探究的物质远值得探究的物质”。（4）以铂阳极和石墨阴极设计电解池，通过电解）以铂阳极和石墨阴极设计电解池，通过电解NH4HSO4溶液产生溶液产生(NH4)2S2O8，再与水反应得到，再与水反应得到H2O2，其中生成的，其中生成的NH4HSO4可以循环使用。可以循环使用。阳极的电极反应式是：阳极的电极反应式是：制备制备H2O2的总反应方程式是：的总反应方程式是

12、：2SO42 2e=S2O822H2O H2O2H21.【2015福建11】某模拟人工树叶”电化学实验装置如右图所示，该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是A该装置将化学能转化为光能和电能B该装置工作时，H从b极区向a极区迁移C每生成1 mol O2，有44 g CO2被还原Da电极的反应为：3CO2+18H-18e=C3H8O+4H2OB高考零距离高考零距离：2.【2015四川理综4】用右图所示装置除去含CN、Cl废水中的CN时，控制溶液PH为910，阳极产生的ClO将CN氧化为两种无污染的气体，下列说法不正确的是 A用石墨作阳极，铁作阴极 B阳极的电极反应

13、式为：Cl+2OH2e =ClO+H2O C阴极的电极反应式为：2H2O+2e=H2+2OH D除去CN的反应：2CN+5ClO+2H+=N2+2CO2+5Cl+H2OD高考零距离高考零距离：用惰性电极电解下列各组中的三种电解质溶液，在电解的用惰性电极电解下列各组中的三种电解质溶液，在电解的过程中，溶液的过程中，溶液的pH依次为升高、不变、降低的是依次为升高、不变、降低的是 AAgNO3CuCl2Cu(NO3)2BKCl Na2SO4 CuSO4CCaCl2 KOH NaNO3DHCl HNO3 K2SO4B巩固提升巩固提升假设图中原电池产生的电压、电流强度均能满足电解、电假设图中原电池产生的

14、电压、电流强度均能满足电解、电镀要求，即为理想化。镀要求，即为理想化。为各装置中的电极编号。下为各装置中的电极编号。下列说法错误的是列说法错误的是 A当当K闭合时，闭合时，A装置发生吸氧腐蚀，在电路中作电源装置发生吸氧腐蚀，在电路中作电源B当当K断开时，断开时，B装置锌片溶解，有氢气产生装置锌片溶解，有氢气产生C当当K闭合后，整个电路中电子的流动方向为闭合后，整个电路中电子的流动方向为；D当当K闭合后，闭合后，A、B装置中装置中pH变大，变大，C、D装置中装置中pH不不变变A【2015四川理综化学】四川理综化学】用右图所示装置除去含用右图所示装置除去含CN、Cl废水中的废水中的CN时，控制溶液

15、时，控制溶液PH为为910，阳极产生的，阳极产生的ClO将将CN氧化为两种无污染的气体，下列说法不正确的氧化为两种无污染的气体，下列说法不正确的是是A用石墨作阳极，铁作阴极用石墨作阳极，铁作阴极B阳极的电极反应式为：阳极的电极反应式为：Cl+2OH2e=ClO+H2OC阴极的电极反应式为：阴极的电极反应式为：2H2O+2e=H2+2OHD除去除去CN的反应：的反应：2CN+5ClO+2H+=N2+2CO2+5Cl+H2OD高考零距离高考零距离【20152015福建】福建】某模拟某模拟 人工树叶人工树叶”电化学电化学实验装置如右图实验装置如右图所示，该装置能将所示，该装置能将H H2 2O O和

16、和COCO2 2转化为转化为O O2 2和燃料和燃料(C(C3 3H H8 8O)O)。下下列说法正确的是列说法正确的是 A A该装置将化学能转化为光能和电能该装置将化学能转化为光能和电能B B该装置工作时，该装置工作时，H H从从b b极区向极区向a a极区迁移极区迁移C C每生成每生成1 mol O1 mol O2 2，有，有44 g CO44 g CO2 2被还原被还原D Da a电极的反应为：电极的反应为：3CO 3CO2 2+18H+18H-18e-18e=C=C3 3H H8 8O+4HO+4H2 2O OB(2)H3PO2及及NaH2PO2均可将溶液中的均可将溶液中的Ag还原为银

17、，从还原为银，从而可用于化学镀银。而可用于化学镀银。H3PO2中，中，P元素的化合价为元素的化合价为_。利用利用H3PO2进行化学镀银反应中，氧化剂与还原剂的进行化学镀银反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为物质的量之比为4 1，则氧化产物为，则氧化产物为_(填化学式填化学式)。NaH2PO2为为_(填填“正盐正盐”或或“酸式盐酸式盐”)，其，其溶液显溶液显_(填填“弱酸性弱酸性”“中性中性”或或“弱碱性弱碱性”)。【2014新课标全国卷新课标全国卷】次磷酸次磷酸(H3PO2)是一种精细磷化是一种精细磷化工产品，具有较强还原性。回答下列问题：工产品，具有较强还原性。回答下列问题：(1)H3PO

18、2是一元中强酸，写出其电离方程式：是一元中强酸，写出其电离方程式：1H3PO4正盐正盐弱碱性弱碱性H3PO2 H2PO2H(3)H3PO2的工业制法是：将白磷的工业制法是：将白磷(P4)与与Ba(OH)2溶液反溶液反应生成应生成PH3气体和气体和Ba(H2PO2)2，后者再与，后者再与H2SO4反应。写反应。写出白磷与出白磷与Ba(OH)2溶液反应的化学方程式：溶液反应的化学方程式：(4)H3PO2也可用电渗析法制备，也可用电渗析法制备，“四室电渗析法四室电渗析法”工作工作原理如图所示原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过过)：2P43Ba(O

19、H)26H2O3Ba(H2PO2)22PH3(4)H3PO2也可用电渗析法制备，也可用电渗析法制备，“四室电渗析法四室电渗析法”工作工作原理如图所示原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过过)：写出阳极的电极反应式：写出阳极的电极反应式：2H2O4e=O24H(4)H3PO2也可用电渗析法制备，也可用电渗析法制备，“四室电渗析法四室电渗析法”工作工作原理如图所示原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过过)：分析产品室可得到分析产品室可得到H3PO2的原因：的原因：阳极室的阳极室的H穿过阳膜扩散至产品

20、室，原料室的穿过阳膜扩散至产品室，原料室的H2PO2穿穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2(4)H3PO2也可用电渗析法制备，也可用电渗析法制备，“四室电渗析法四室电渗析法”工作工作原理如图所示原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过过)：早期采用早期采用“三室电渗析法三室电渗析法”制备制备H3PO2：将：将“四室电渗四室电渗析法析法”中阳极室的稀硫酸用中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去阳稀溶液代替，并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产品中混有其缺点是产品中混有_杂质，该杂质产生的原因是：杂质，该杂质产生的原因是：PO43H2PO2或或H3PO2被氧化被氧化