1、单 元 优 化 总 结 第二单元 化学与资源开发利用 知识体系构建 专题归纳整合 电解原理及其应用电解是指电流通过溶液时在阴、阳两极发生化学反应的过程。此类题主要分析阴、阳两极反应,理清溶液中的离子在电极上的放电顺序,阳极:金属S2IBrClOHSO24、NO3、CO23(含氧酸根一般不放电),阴极:AgHg2Fe3Cu2HPb2Sn2Fe2Zn2Al3Mg2NaCa2K。利用电子守恒法去求解有关计算题。电化学常常涉及到物理学中的串联电路、并联电路以及相关物理量,如电流强度、电压、电阻、时间、电量等,无疑有关电化学知识是物理学和化学的交汇点,这将会成为理科综合测试的热点。有关电解计算的方法与规
2、律:通常是求电解后某产物的质量、气体的体积、某元素的化合价以及溶液的pH、物质的量浓度等。解决此类题的方法有两种:一种是根据电解方程式或电极反应式列比例式求解;另一种是利用各电极、线路中转移的电子数目守恒列等式求解。以电子守恒较为简便,注意运用。一般计算电极产物时用电极反应,采用电子守恒法;计算电解后溶液的pH时用电解方程式,列比例求解。图示装置中,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。例1(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
3、回答问题:电源的N端为_极;电极b上发生的电极反应为:_;电极b上生成的气体在标准状况下的体积:_;电极c的质量变化是_;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?_。【解析】首先从图示装置中有直流电源知,甲、乙、丙均为电解池,从乙中c极质量增加,确定c极电极反应式为Cu22e=Cu,c为电解池的阴极,则d为电解池的阳极,N为电源的正极,甲池为惰性电极电解NaOH溶液,b极为电解池阳极,电极反应式为4OH4e=2H2OO2,从丙池溶液浓度的改变计算出电解水的量:10010010%10.47%
4、4.5 g,电解水的物质的量为4.518 mol0.25 mol,生成 O2:0.252 22.4 L2.8 L,电解 H2O:0.25 mol,算出 c极流过电子 0.5 mol,析出 Cu 0.5 mol1264 gmol116 g。从甲、乙、丙三个装置中总的反应方程式:甲 2H2O=电解2H2O2 乙 2CuSO42H2O=电解2H2SO42CuO2 丙 2H2O=电解2H2O2 得出甲、乙、丙三个装置溶液酸碱性的变化。当 Cu2全部放电后,乙中电解生成的 H2SO4溶液仍为电解质溶液,电解仍能继续。【答案】(1)正 4OH4e=2H2OO22.8 L 16 g 甲:碱性增大,因为电解后
5、水减少,溶液中NaOH浓度增大 乙:酸性增大,因为阳极OH放电破坏水的电离平衡,溶液中c(H)增大丙:酸碱性不变,电解K2SO4实质是电解水,K2SO4是强酸强碱盐,浓度增大,酸碱性不变(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开发1.重要的化石燃料:煤、石油、天然气。2.煤作燃料的利与弊的问题使用化石燃料的利与弊及新能源的(1)煤是重要的化工原料,把煤直接作燃料简单烧掉太可惜,应该综合利用;(2)煤直接燃烧时产生的SO2等有毒气体和烟尘会对环境造成严重污染;(3)煤作为固体燃料,燃烧时的反应速率慢,热效率低且运输不方便;(4)可以通过使煤变成清洁能源
6、的技术,如煤的液化和气化,以及实行烟气脱硫净化等,大大减小燃煤对环境造成的污染,提高煤的热效率。3.燃料充分燃烧的条件(1)充足的空气;(2)与空气(氧气)有足够大的接触面积。4.新能源的开发(1)调整和优化能源结构,降低化石燃料在能源结构中的比率;(2)最有希望的新能源是太阳能、燃料电池、风能和氢能等。这些能源的特点是资源丰富,且有些可以再生,为可再生能源,对环境没有污染或污染较小。航天飞机座舱内空气更新过程如下图所示:例2(1)是CO2和H2的反应装置,该反应的化学方程式是_。(2)从装置、可看出,O2的来源是CO2和H2O,宇航员每天消耗28 mol O2,呼出23 mol CO2,则宇
7、航员每天呼出的气体中含H2O_mol。(3)以下是另一种将CO2转化为O2的实验设想:其中,由MgCl26H2O制取无水MgCl2的部分装置(铁架台、酒精灯已略)如下:上图中,装置a由_,_,双孔塞和导管组成。循环物质甲的名称是_。制取无水氯化镁必须在氯化氢存在的条件下进行,原因是_。装置b中填充的物质可能是_(填入编号)。e硅胶 f碱石灰 g无水氯化钙 h浓硫酸【解析】由机舱内发生的反应可知:2H2O=电解2H2 O2 56 mol 28 mol CO22H2=一定条件下 C2H2O 23 mol 46 mol 宇航员呼出的CO2气体中含有H2O(g):56 mol46 mol10 mol。MgCl26H2O制取MgCl2必须在HCl气流中加热失去结晶水,提供HCl气体的装置为a,其中盛放盐酸,b中应为干燥剂。【答案】(1)2H2CO2=一定条件下 2H2OC(2)10(3)分液漏斗 圆底烧瓶 盐酸 抑制水解 g、h