实验探究电化学原理在实验中的应用.ppt

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1、电电化化学学原原理理在在生生产产、生生活活中中的的应应用用非非常常广广泛泛，在在化化学学实实验验中中的的作作用用亦亦不不可可低低估估。如如改改变变反反应应速速率率、制制备备通通常常方方法法难难以以制制备备的的物物质质等等很很多多方方面面，现现分分别别列举如下：列举如下：应用一应用一 加快氧化还原反应的速率加快氧化还原反应的速率 一一个个自自发发进进行行的的氧氧化化还还原原反反应应，设设计计成成原原电电池池时时反反应应速速率率增增大大。如如实实验验室室制制H H2 2时时，在在ZnZn与与稀稀H H2 2SOSO4 4反反应应时时加加入入少少量量CuSOCuSO4 4溶溶液液，就就能能使使产产生

2、生H H2 2的反应速率加快。的反应速率加快。实验探究实验探究 电化学电化学原 原理理在 在实验实验中中的应用的应用 应用二应用二 比较金属活动性的强弱比较金属活动性的强弱 两两种种金金属属分分别别做做原原电电池池的的两两极极时时，一一般般作作负负极极的金属比作正极的金属活泼。的金属比作正极的金属活泼。应用三应用三 制备通常方法难以制备的物质制备通常方法难以制备的物质 电电解解是是最最强强有有力力的的氧氧化化还还原原手手段段，可可以以制制备备F F2 2等等氧氧化化性性很很强强的的物物质质，也也可可以以制制备备NaNa、MgMg、AlAl等等还还原性很强的物质等。原性很强的物质等。应用四应用四

3、 利用有关量的关系进行某些测量或测定利用有关量的关系进行某些测量或测定 可可以以利利用用电电子子与与物物质质间间的的关关系系测测元元素素的的相相对对原原子质量、阿伏加德罗常数等。子质量、阿伏加德罗常数等。【实实验验探探究究1 1】用用惰惰性性电电极极电电解解MM（NONO3 3）x x的的水水溶溶液液，当当阴阴极极上上增增重重a a g g时时，在在阳阳极极上上同同时时产产生生b b L L O O2 2（标标准状况），则可知准状况），则可知MM的原子量为的原子量为（）解析解析 本题意本题意在 在考查学生对电解考查学生对电解原 原理的理解，并以理的理解，并以电解电解原 原理为素材，考查学生思维

4、的敏捷性理为素材，考查学生思维的敏捷性。由题干可由题干可知知，在 在用惰性电极电解硝酸盐溶用惰性电极电解硝酸盐溶液 液时，两时，两极发生的反应是：阳极：极发生的反应是：阳极：4OH4OH-2H2H2 2O+OO+O2 2+4e+4e-阴极：阴极：MMx x+x+xe e-M M 已已知知阳阳极极上上有有b b L L氧氧气气（标标准准状状况况）生生成成，其其物物质质的的量量为为 molmol，从从阳阳极极反反应应来来看看,应应有有 molmol电电子子转转移移，因为因为在 在阴极上阴极上也 也应有同样物应有同样物质质的量的电子转移，设的量的电子转移，设 A Ar r（MM）为）为MM的相对的相

5、对原 原子子质质量，量，则 则 答案答案 C C。【实验探究实验探究2 2】氯碱厂电解饱和食盐水制取氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOHNaOH的的工艺流程如下：工艺流程如下：（1 1）精制过程中反应的离子方程式为）精制过程中反应的离子方程式为 。（2 2）电解过程的总反应方程式为）电解过程的总反应方程式为 。（3 3）电解槽阳极产物可用于）电解槽阳极产物可用于（至少写出两种用途）。（至少写出两种用途）。（4 4）已知）已知NaOHNaOH、NaClNaCl在水中的溶解度数据如下表：在水中的溶解度数据如下表：温度温度/203040506070809010NaOH/g1091181291461773

6、00313318337NaCl/g3636.336.63737.337.838.43939.8根据上述数据，脱盐的主要工序应为根据上述数据，脱盐的主要工序应为 、。脱盐后的碱液含脱盐后的碱液含NaOHNaOH约约50%50%，含，含NaClNaCl仅约仅约2%2%，NaClNaCl能能够从溶液中大量析出的原因是够从溶液中大量析出的原因是 。答案答案 （1 1）BaBa2+2+SO BaSO+SO BaSO4 4，MgMg2+2+2OH+2OH-MgMg（OHOH）2 2，CaCa2+2+CO CaCO+CO CaCO3 3，BaBa2+2+CO BaCO+CO BaCO3 3（2 2）2NaC

7、l+2H2NaCl+2H2 2O 2NaOH+HO 2NaOH+H2 2+Cl+Cl2 2（3 3）制漂白粉、生产盐酸、自来水消毒、制高纯硅、）制漂白粉、生产盐酸、自来水消毒、制高纯硅、合成塑料等（任选两种）合成塑料等（任选两种）（4 4）蒸发浓缩）蒸发浓缩 过滤过滤 蒸发过程中溶剂（水）大量减蒸发过程中溶剂（水）大量减少，少，NaNa+浓度显著增大促进浓度显著增大促进NaClNaCl的沉淀溶解平衡向沉的沉淀溶解平衡向沉淀方向移动（或：淀方向移动（或：NaNa+浓度显著增大抑制了浓度显著增大抑制了NaClNaCl的溶的溶解）解）电解电解【实实验验探探究究3 3】某某校校化化学学研研究究性性学学

8、习习小小组组欲欲设设计计实实验验验验证证FeFe、CuCu的的金金属属活活动动性性，他他们们提提出出了了以以下下两两种种方案。请你帮助他们完成有关实验项目：方案。请你帮助他们完成有关实验项目：方方案案:有有人人提提出出将将大大小小相相等等的的铁铁片片和和铜铜片片，分分别别同同时时放放入入稀稀硫硫酸酸（或或稀稀盐盐酸酸）中中，观观察察产产生生气气泡泡的的快快慢慢，据据此此确确定定它它们们的的活活动动性性。该该原原理理的的离离子子方方程程式为式为。方方案案：有有人人利利用用FeFe、CuCu作作电电极极设设计计成成原原电电池池，以以确确定定它它们们的的活活动动性性。试试在在下下面面的的方方框框内内

9、画画出出原原电电池池装装置置图图，标标出出原原电电池池的的电电极极材材料料和和电电解解质质溶溶液液，并写出电极反应式。并写出电极反应式。正极反应式：正极反应式：；负极反应式：负极反应式：。方案方案.结合你所学的知识，帮助他们再设计一个验结合你所学的知识，帮助他们再设计一个验证证FeFe、CuCu活动性的简单实验方案（与方案活动性的简单实验方案（与方案、不不能雷同）：能雷同）：，用离子方程式表示其反应原理：用离子方程式表示其反应原理：。解解析析 比比较较或或验验证证金金属属活活动动性性方方案案有有很很多多，可可以以利利用用金金属属与与酸酸反反应应的的难难易易来来判判断断或或验验证证；也 也可可以

10、以利利用用原 原电电池池原 原理理，负负极极是是较较活活泼泼的的金金属属；也 也可可以以利利用用金金属属单单质质间的间的置置换反应来完成换反应来完成。答案答案 方案方案:Fe+2H:Fe+2H+FeFe2+2+H+H2 2方案方案:2H2H+2e+2e-H H2 2FeFe Fe Fe2+2+2e+2e-方方案案:把把铁铁片片插插入入CuSOCuSO4 4溶溶液液中中，一一段段时时间间后后，观观察铁片表面是否生成红色物质察铁片表面是否生成红色物质Fe+CuFe+Cu2+2+Cu+FeCu+Fe2+2+【实实验验探探究究4 4】（1 1）将将锌锌片片和和银银片片浸浸入入稀稀硫硫酸酸中中组组成原电

11、池，两电极间连接一个电流计。成原电池，两电极间连接一个电流计。锌片上发生的电极反应：锌片上发生的电极反应：；银片上发生的电极反应：银片上发生的电极反应：。（2 2）若若该该电电池池中中两两电电极极的的总总质质量量为为60 60 g g，工工作作一一段段时时间间后后，取取出出锌锌片片和和银银片片洗洗净净干干燥燥后后称称重重，总总质质量量为为47 g47 g，试计算：，试计算：产生氢气的体积（标准状况）；产生氢气的体积（标准状况）；若若已已知知电电子子电电荷荷为为1.60101.6010-19-19 C C，通通过过导导线线的的电电量为量为3.85103.85104 4 C C，试计算阿伏加德罗常

12、数，试计算阿伏加德罗常数N NA A。解析解析 （1 1）锌片）锌片与与银片和稀硫酸构成银片和稀硫酸构成原 原电池电池,锌片为锌片为负极，发生氧化反应：负极，发生氧化反应：ZnZn ZnZn2+2+2e+2e-;银片为银片为正正极极,发生还发生还原 原反应：反应：2H2H+2e+2e-H H2 2 。（2 2）锌片锌片与与银片减少的银片减少的质质量等于生成氢气所消耗量等于生成氢气所消耗的锌的的锌的质质量，设产生的氢气体积为量，设产生的氢气体积为x x。Zn+2HZn+2H+ZnZn2+2+H+H2 265 g65 g 22.4 L 22.4 L60 g-47 g=13 g 60 g-47 g=

13、13 g x xx x=13 g22.4 L65 g=4.48=13 g22.4 L65 g=4.48 L L反应消耗的锌为反应消耗的锌为:13 g65 g/mol=0.20 mol:13 g65 g/mol=0.20 mol1 mol Zn1 mol Zn变为变为ZnZn2+2+时，转移时，转移2 mol e2 mol e-，则 则通过的电量可通过的电量可表示为：表示为：0.20 mol20.20 mol2N NA A1.60101.6010-19-19 C=3.8510 C=3.85104 4 C C解解之之得：得：N NA A=6.0210=6.02102323 mol mol-1-1。答案答案 （1 1）ZnZnZnZn2+2+2e+2e-2H 2H+2e+2e-H H2 2（2 2）4.48 L 4.48 L 6.02106.02102323 mol mol-1-1 返回返回