电能转化为化学能----电解优秀课件.ppt

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1、电能能转化化为化学能化学能-电解解第1页，本讲稿共25页【考情预测考情预测】20132013年的高考中该部分不仅不会年的高考中该部分不仅不会“降温降温”，而且还有，而且还有“变热变热”的趋势，在题型上应以传统题型为主，其中原电池的工作的趋势，在题型上应以传统题型为主，其中原电池的工作原理、电解产物的判断与计算、电极及电池反应方程式的书原理、电解产物的判断与计算、电极及电池反应方程式的书写、离子的移动方向、溶液写、离子的移动方向、溶液pHpH的变化都是高考命题的热点。的变化都是高考命题的热点。【考纲定位】1电解池的工作原理。2能写出电极反应和电池反应方程式（重点、难点）。第2页，本讲稿共25页【

2、例例1 1】用吸收用吸收H H2 2后的稀土储氢合金作为电池负极材料后的稀土储氢合金作为电池负极材料(用用MHMH表示表示)，NiO(OH)NiO(OH)作为电池正极材料，作为电池正极材料，KOHKOH溶液作为电解质溶液，可制得高溶液作为电解质溶液，可制得高容量，长寿命的镍氢电池。电池充放电时的总反应为：容量，长寿命的镍氢电池。电池充放电时的总反应为：NiO(OH)+MH NiO(OH)+MH Ni(OH)Ni(OH)2 2+M+M充电完成时，充电完成时，Ni(OH)Ni(OH)2 2全部转化为全部转化为NiO(OH)NiO(OH)。若继续充电将。若继续充电将在一个电极产生在一个电极产生O O

3、2 2，O O2 2扩散到另一个电极发生电极反应被消耗，从扩散到另一个电极发生电极反应被消耗，从而避免产生的气体引起电池爆炸。而避免产生的气体引起电池爆炸。（1 1）电池开始充电时阳极的电极反应式为）电池开始充电时阳极的电极反应式为 ；（2 2）继续充电时阴极的电极反应式为继续充电时阴极的电极反应式为 。放电放电充电充电课堂探究一：课堂探究一：电解池的原理及应用电解池的原理及应用（一）二次电池中电极反应方程式的书写（一）二次电池中电极反应方程式的书写第3页，本讲稿共25页【答案答案】(2)2H(2)2H2 2O+OO+O2 2+4e+4e-=4OH=4OH-(1)(1)Ni(OH)Ni(OH)

4、2 2=NiO(OH)NiO(OH)-e-e-+OH+OH-+H+H2 2O O第4页，本讲稿共25页1.1.根据电池反应条件和电池反应，确定反应物和产物根据电池反应条件和电池反应，确定反应物和产物 。2.2.标出化合价变化，明确得失电子的数目。标出化合价变化，明确得失电子的数目。3.3.根据原子守恒和电荷守恒配平电极反应方程式根据原子守恒和电荷守恒配平电极反应方程式。第5页，本讲稿共25页【变式变式1 1】(2011(2011新课标全国卷新课标全国卷改编改编)铁镍蓄电池铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：又称爱迪生电池，放电时的总反应为：Fe+NiFe+Ni2 2O O3 3+3H+

5、3H2 2O=Fe(OH)O=Fe(OH)2 2+2Ni(OH)+2Ni(OH)2 2（1 1）电池充电过程中，阴极反应为）电池充电过程中，阴极反应为 ；（2 2）电池充电过程中，阳极反应为）电池充电过程中，阳极反应为 。Fe(OH)Fe(OH)2 2+2e+2e-=Fe+2OH=Fe+2OH-2Ni(OH)2Ni(OH)2 2+2OH+2OH-2e-2e-=Ni=Ni2 2O O3 3+3H+3H2 2O O第6页，本讲稿共25页（1 1）（20102010山东高考山东高考T29T29节选）以铝材为阳极，在节选）以铝材为阳极，在H H2 2SOSO4 4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电

6、极反应式为溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为 。用用AlAl单质作阳极，石墨作阴极，单质作阳极，石墨作阴极，NaHCONaHCO3 3溶液作电解液进行溶液作电解液进行电解，生成难溶物电解，生成难溶物R R，R R受热分解生成化合物受热分解生成化合物Q Q。写出阳极生成。写出阳极生成R R的电极反应式的电极反应式 。（2 2）（）（20092009山东高考山东高考T29T29节选节选改编）改编）MnOMnO2 2的生产方的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSOMnSO4 4溶液。阳极的电极溶液。阳极的电极反应式是反应式是 。若电解电路中通过若

7、电解电路中通过2mol2mol电子，电子，MnOMnO2 2的理论产量为的理论产量为g g。（二）（二）利用电极反应制备新物质利用电极反应制备新物质AlAl=Al=Al2 2O O3 32 2-6e-6e-+H+H2 2O O+H+H3 36 6AlAl3e3e-3HCO3HCO3 3-=Al(OH)=Al(OH)3 33CO3CO2 2MnMn2+2+-2e-2e-+2H+2H2 2O=MnOO=MnO2 2+4H+4H+8787第7页，本讲稿共25页（1 1）认真审题，找准反应物和产物。）认真审题，找准反应物和产物。（2 2）分析清楚化合价变化，确定电子转移数目。）分析清楚化合价变化，确定

8、电子转移数目。（3 3）分析清楚溶液环境（酸性、中性或碱性），确定参加电极反应的离）分析清楚溶液环境（酸性、中性或碱性），确定参加电极反应的离子或分子。子或分子。（4 4）依据原子守恒、电荷守恒等规律配平电极方程式。）依据原子守恒、电荷守恒等规律配平电极方程式。第8页，本讲稿共25页【变式变式2 2】(2012(2012长春高中毕业班调研长春高中毕业班调研节选节选)碘酸钾碘酸钾(KIO(KIO3 3)是国家规定的食盐加碘剂，它的晶体为白色，可溶于水，可以碘为原是国家规定的食盐加碘剂，它的晶体为白色，可溶于水，可以碘为原料，通过电解制备碘酸钾。电解前，先将一定量的精制碘溶于过量氢氧化钾溶液，料，

9、通过电解制备碘酸钾。电解前，先将一定量的精制碘溶于过量氢氧化钾溶液，溶解时发生反应：溶解时发生反应：3I3I2 26KOH=6KOH=5KI 5KIKIOKIO3 33H3H2 2O O，将该溶液加入阳极区。另将氢氧化钾溶液加入阴极区，将该溶液加入阳极区。另将氢氧化钾溶液加入阴极区，电解槽用水冷却。电解时，阳极上发生反应的电极反应式为电解槽用水冷却。电解时，阳极上发生反应的电极反应式为 ；每生成每生成1 mol KIO1 mol KIO3 3，电路中通过的电子的物质的量为，电路中通过的电子的物质的量为 。6mol6mol I I6OH6OH6e6e =IOIO3 3-3H3H2 2O(O(或或

10、2I2I2e2e=I=I2 2)第9页，本讲稿共25页第10页，本讲稿共25页课堂探究二：电解的相关计算课堂探究二：电解的相关计算 【例例3 3】在如图所示的装置中，若通入直流电在如图所示的装置中，若通入直流电5 min5 min时，铜时，铜电极质量增加电极质量增加2.16 g2.16 g，试回答：，试回答：第11页，本讲稿共25页（1 1）电源电极）电源电极X X名称为名称为 。（2 2）pHpH变化：变化：A A ，B B ，C C 。（填（填“增大增大”“”“减小减小”或或“不变不变”）（3 3）通电）通电5 min5 min时，时，B B中共收集中共收集224 mL224 mL气体（标

11、准状况），气体（标准状况），溶液体积为溶液体积为200 mL200 mL。则通电前。则通电前CuSOCuSO4 4溶液的物质的量浓度为溶液的物质的量浓度为 （设电解前后溶液体积无变化）。（设电解前后溶液体积无变化）。（4 4）若）若A A中中KClKCl溶液的体积也是溶液的体积也是200 mL200 mL，电解后，溶液的，电解后，溶液的pHpH为为 （设电解前后溶液体积无变化）。（设电解前后溶液体积无变化）。第12页，本讲稿共25页（3 3）B B装置两极上电子转移的数目与装置两极上电子转移的数目与C C装置中转移的电子数目相同。装置中转移的电子数目相同。C C装置中转移的电子数目为装置中转移

12、的电子数目为 =0.02 mol=0.02 mol。经判断，经判断，B B装置两极上的反应为：装置两极上的反应为：阳极：阳极：4OH4OH-=O O2 2 +2H +2H2 2O +4eO +4e-0.005 mol0.005 mol 0.02 mol0.02 mol阴极：阴极：CuCu2+2+2e+2e-=CuCu，2H2H+2e+2e-=H H2 2 0.005 mol 0.01 mol 0.01 mol 0.005 mol 0.01 mol 0.01 mol 0.005 mol0.005 moln（CuCu2+2+）=0.005 mol=0.005 mol，CuSOCuSO4 4溶液的物

13、质的量浓度为：溶液的物质的量浓度为：0.005 mol/0.2 L=0.025 mol/L0.005 mol/0.2 L=0.025 mol/L【解析解析】第13页，本讲稿共25页（4 4）A A装置的反应为：装置的反应为：2KCl+2H2KCl+2H2 2O 2KOH+HO 2KOH+H2 2+Cl+Cl2 2即反应中电子转移的物质的量与生成的氢氧根离子的物即反应中电子转移的物质的量与生成的氢氧根离子的物质的量相等，为质的量相等，为0.02 mol0.02 mol。c c（OHOH-）=0.1 mol/L=0.1 mol/L，故，故pH=13pH=13。电解电解=答案：答案：（1 1）负极）

14、负极 （2 2）增大）增大 减小减小 不变不变（3 3）0.025 mol/L 0.025 mol/L （4 4）1313第14页，本讲稿共25页(1)(1)一个依据：解题依据是得失电子守恒。一个依据：解题依据是得失电子守恒。电解池中有关量的计算电解池中有关量的计算“一个依据三方法一个依据三方法”(2)(2)三种方法：三种方法：根据守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、根据守恒法计算：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。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。根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反

15、应式，最后根根据总反应式计算：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。据总反应式计算。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立计算所需的关系式，如如4Ag4Ag2Cu2Cu2H2H2 22Cl2Cl2 2O O2 24e4e-。第15页，本讲稿共25页【变式式3】（20132013潍坊一模潍坊一模化学化学T20T20节选）用惰性节选）用惰性电极电解电极电解100ml100ml含有如下离子的溶液，含有如下离子的溶液，电解一段时间后，当两极收集到相同体积（相同条件）的电解一段时间

16、后，当两极收集到相同体积（相同条件）的气体时（忽略溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解气体时（忽略溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象），阳极上收集到氧气的物质的量为现象），阳极上收集到氧气的物质的量为 molmol。离子离子 Cu2 H+Cl SO42 C/molL-1 1 4 4 10.10.1第16页，本讲稿共25页【解析解析】阴极：阴极：CuCu2+2+2e+2e-=Cu 2H=Cu 2H+2e+2e-=H =H2 2 阳极：阳极：2Cl2Cl-2e-2e-=Cl=Cl2 2 4OH4OH-4e-4e-=2H=2H2 2O+OO+O2 2 根据电子守恒得：根据电子守恒得：0.4

17、+0.4+4x=0.2+24x=0.2+2（x+0.2x+0.2）,解得解得x=x=0.10.10.40.40.40.40.20.2X molX mol4x4x0.10.10.20.2X+0.2X+0.22(X+0.2)2(X+0.2)第17页，本讲稿共25页【限时检测限时检测】1.(20111.(2011海南高考海南高考)一种充电电池放电时的电极反应为：一种充电电池放电时的电极反应为：H H2 2+2OH+2OH-2e2e=2H=2H2 2O O NiO(OH)+HNiO(OH)+H2 2O+eO+e=Ni(OH)=Ni(OH)2 2+OH+OH当为电池充电时，与外电源正极连接的电极上发生的

18、反当为电池充电时，与外电源正极连接的电极上发生的反应是应是()()A AH H2 2O O的还原的还原 B BNiO(OH)NiO(OH)的还原的还原 C CH H2 2的氧化的氧化 D DNi(OH)Ni(OH)2 2的氧化的氧化D D第18页，本讲稿共25页2.2.用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积比为用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积比为1313的的CuSOCuSO4 4和和NaClNaCl的混合溶液，可能发生的反应有（的混合溶液，可能发生的反应有（）2Cu2Cu2+2+2H+2H2 2O 2Cu+4HO 2Cu+4H+O+O2 2CuCu2+2+2Cl+2Cl-Cu+Cl Cu+C

19、l2 22Cl2Cl-+2H+2H2 2O 2OHO 2OH-+H+H2 2+Cl+Cl2 22H2H2 2O 2HO 2H2 2+O+O2 2A.B.C.D.A.B.C.D.电解电解=电解电解=电解电解=电解电解=C1mol 2mol1mol第19页，本讲稿共25页3.3.用惰性电极电解用惰性电极电解50 mL50 mL锰酸钾溶液：锰酸钾溶液：K K2 2MnOMnO4 4H H2 2O=KMnOO=KMnO4 4H H2 2KOH(KOH(未配平未配平)，当生成，当生成112 mL112 mL氢气氢气(标准状况标准状况)时停时停止通电。止通电。阳极反应为阳极反应为 ，反应过程中电子转移数目

20、为反应过程中电子转移数目为 。MnOMnO4 42-2-e-e-=MnO=MnO4 4-0.01NA第20页，本讲稿共25页4.CuI4.CuI是一种不溶于水的白色固体，可以由反应：是一种不溶于水的白色固体，可以由反应：2Cu2Cu2 24I4I=2CuI=2CuII I2 2得到。现以石墨为阴极，以得到。现以石墨为阴极，以CuCu为阳极电解为阳极电解KIKI溶液，通电前向电解液溶液，通电前向电解液中加入少量酚酞和淀粉溶液。回答下列问题：中加入少量酚酞和淀粉溶液。回答下列问题：阳极电极反应式阳极电极反应式 。阳极区的现象阳极区的现象 。铜电极逐渐溶解，有白色沉淀产生，溶液铜电极逐渐溶解，有白色

21、沉淀产生，溶液变为蓝色变为蓝色2Cu2Cu4I4I4e4e=2CuI=2CuII I2 2 第21页，本讲稿共25页5.如如图图是是一一个个化化学学过过程程的的示示意意图图。已已知知甲甲池池的的总总反反应应式式为为2CH3OH3O24KOH=2K2CO36H2O请回答：请回答：(1)甲甲池池是是_池池，通通入入O2的的电电极极作作为为_极极，电电极反应式为极反应式为_。第22页，本讲稿共25页(2)乙乙池池是是_池池，A电电极极名名称称为为_极极，电电极极反反应应式为式为_。乙池中的总反应离子方程式为乙池中的总反应离子方程式为_，溶液的溶液的pH_(填填“增大增大”、“减小减小”或或“不变不变”)。(3)当当乙乙池池中中B(Ag)极极的的质质量量增增加加5.40 g时时，甲甲池池中中理理论论上上消消耗耗O2_mL(标准状况下标准状况下)。第23页，本讲稿共25页第24页，本讲稿共25页本部分内容讲解结束谢谢大家！谢谢大家！第25页，本讲稿共25页