電解原理及其應(yīng)用37514

1、電解原理及其應(yīng)用【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、了解電解池的工作原理。2、能夠正確書寫電解池的陰、陽極的電極反應(yīng)式及電解反應(yīng)方程式。3、知道電解在氯堿丄業(yè)、電鍍和電冶金方而的應(yīng)用。【教材講析】、電解池原理1、電解cucl溶液實(shí)驗(yàn)步驟：在裝有cuc12溶液的u型管兩端，分別插入碳棒作電極，并接上電流計(jì)，接 通12 v的直流電源，形成閉合回路。把濕潤的淀粉碘化鉀試紙放在與直流電源正極相連的 電極附近，觀察u型管內(nèi)碳棒、溶液顏色、試紙顏色的變化和電流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)情況。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)彖及分析：與電源的負(fù)極相連的碳棒上有一層紅色的固體析出，說明有銅生成; 與電源的正極相連的碳棒上有氣泡產(chǎn)牛，并有刺激性氣味，發(fā)現(xiàn)濕潤的淀粉碘化鉀

2、試紙變成 了藍(lán)色，說明有氯氣生成；電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明有電流通過；溶液的顏色逐漸變淺, 說明cf的濃度逐漸減小。實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：電解時(shí)間不宜太長，避免產(chǎn)生的氯氣污染環(huán)境，或者町以將醮有濃naoh 溶液的棉花塞在u型管兩端，吸收有毒氣休。小結(jié)：cucl溶液在通電時(shí)發(fā)生了化學(xué)變化，生成了 cu和cs2、電解池及電解原理(1) 電解：使電流通過電解質(zhì)溶液或融熔電解質(zhì)而在陰、陽兩極引起氧化還原反應(yīng)的 過程。(2) 電解池：把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。(3) 電解池的電極名稱：陰極：發(fā)牛還原反應(yīng)的電極。與電源的負(fù)極相連的電極；吸引溶液中的陽離了。陽極：發(fā)生氧化反應(yīng)的電極。與電源的正極相連的電極，吸引溶液

3、中的陰離了。（4）電解池的組成：直流電源、電極、電解質(zhì)溶液或熔融的電解質(zhì)，用導(dǎo)線連接成閉合電路。（5）電解池的工作原理：在直流電源的作用下，使電解質(zhì)溶液中的離子向陰陽兩極移動(dòng)，并在兩極發(fā)牛氧化還原 反丿'''八電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電的過程就是電解過程。以電解cucl2溶液為例，通電前，存在兩個(gè)電離過程：cuc12=cu2+2c1 _比01+011 _通電示，陰離了（cl、0h ）移向陽極，在陽極上失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)；陽離子（cl f）移向陰極，在陰極得到電子發(fā)牛還原反應(yīng)。陽極：c + 2e = cu （還原反應(yīng)）陰極：2cl-2e= cl2t （氧化反應(yīng)）總反應(yīng)式：cucl

4、 2=cu+cl2 t3、放電順序（1）放電：離子在電極失去或得到電子，發(fā)牛:氧化還原反應(yīng)的過程。（2）電解cucl溶液，陽極附近冇c1和0h ,失去電子的是c,故放電順序cl >0h_； 陰極附近有c屮和h ,得到電子的是cia 故放電順序cu2 >h o（3）比較放電順序?qū)嶋H上是比較離子的得電子或失電子能力。（4）陰極：陽離子在陰極上的放電順序（得電子）。位于金屬活動(dòng)性順序表后而的金 屬，其對(duì)應(yīng)的陽離了越易得到電了。電極不參加反應(yīng)，參加反應(yīng)的泉溶液中的陽離了。ag，>hg2，>fe3f>cu2>h，>pb2>sn2*>ee2>zn

5、2，>al3+>mg24>na>ca2>k'陽極：若使用惰性電極（電極材料為pt或c籌）,陰離子放電，放電順序?yàn)椋簊2 >1 >br >c1 >0h >s0i2一等（含氧酸根離子）>f 若陽極較活潑金屬（如cu、fe、zn）時(shí)，一般是金屬失去電子，而不是電解液屮陰 離子放電。（5）說明：放電的順序取決于離了的種類、離了濃度和電極材料。以上我們討論的是離子的種類和電極材料的影響，當(dāng)離子濃度相差較大吋，放電順序可 能會(huì)發(fā)生改變，但中學(xué)對(duì)此討論較少。4、分析電解反應(yīng)的一般思路:5、電解和電離的區(qū)別與聯(lián)系電離電解條件電解質(zhì)溶于水

6、或受熱熔化狀態(tài)電解質(zhì)電離后再通點(diǎn)流電過程電解質(zhì)電離成為自由移動(dòng)的離子陰陽離子定向移動(dòng)，在兩極上放電特點(diǎn)只產(chǎn)生自由移動(dòng)的離了發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成了新物質(zhì)聯(lián)系電解必須建立在電離的基礎(chǔ)上6、電解池與原電池的區(qū)別原電池電解池能量轉(zhuǎn)換化孑能轉(zhuǎn)化為電能電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能離子的遷移方向陰離子向負(fù)極遷移陽離子向正極遷移陰離子向陽極遷移陽離子向陰極遷移發(fā)生氧化反應(yīng)的電極負(fù)極陽極發(fā)生還原反應(yīng)的電極正極陰極二、電解原理的應(yīng)用1、電解飽和食鹽水：陽極電極反應(yīng)式為2cr-2e_=cl21，陰極電極反應(yīng)式為2h +2e =h2 f?？偡磻?yīng)式為:2nacl+2h20雙九 t +c12 t +2naoh0如電解前向溶液小滴加酚

7、瞅，通電后，陰極附近溶液顏色由無色變?yōu)榧t色。兩極極板上 都有氣體產(chǎn)生。陽極附近有刺激性氣味氣體生成。_ 精練銅原理2、粗銅的提純： 粗銅作陽極，純銅作陰極，用cuso；溶液（含銅離了的電解質(zhì)溶液）作電解液。 電極反應(yīng)：陰極：cu2 +2e =cu 陽極：cu-2e =cu2+fe2j=fe"zn 2e =zn" 陽極泥：比銅不活潑的金屬雜質(zhì)（金銀等貴重金屬）沉積在陽極底部。 說明：電解精煉銅過程中cuso,溶液的濃度基本不變。/ wfr3、電鍍電鍍是利用電解原理在某些金屬表而鍍上一薄層其他金屬或合金的過程。電鍍可以使金屬更加美觀耐用，增強(qiáng)防銹抗腐能力。例如，鋼鐵是人們最常用

8、的金屬, 但鋼鐵冇個(gè)致命的缺點(diǎn)，就是它們易被腐蝕。防止鋼鐵發(fā)生腐蝕的一種授常川方法就是在其 表面鍍上其他金屬，如鋅、銅、銘、線等。 電極：陽極鍍層金屬或惰性電極陰極待鍍金屬制品 電鍍液：含有鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液。溶液中cus（的濃度保持不變或變小。4、電冶金用來冶煉活潑的金屬，如鈉、鋁、鎂等。陽極：2cr-2e=cl2 t陰極：2na+2e=2na冶煉鋁（a12o3）: 2a12o-；=4a1+3o2 t陽極：602 -12e' =302 t 陰極：4a13+ + 12e =4a1【例題分析】簡.下列溶液使用惰性電極電解-段時(shí)間后，如何使溶液復(fù)原?a、naohb、naclc>

9、 cucld、 cusoi解析：a, 電解強(qiáng)堿溶液實(shí)質(zhì)是電解水，電解一段時(shí)間后，naoh濃度增人，加水可使溶液恢復(fù) 原樣。電解b, 2nacl+2h20=h2 t +c12 t +2naoh,電解質(zhì)和水都參加反應(yīng),電解完后加入hc1可使申解溶液恢復(fù)原樣。 c, cucl= cu+cl2f ,實(shí)質(zhì)是電解電解質(zhì)木身，電解完后加入溶質(zhì) cucl可使溶液恢復(fù)原樣。電解d, 2cusoi+2h2o=2cu+o2 t +2h2s0i ,電解完后加入cuo可使溶液恢復(fù)原樣。答案：a、出0 b、i1c1 c、cucl2 d、cuo1 2.取一張用飽和的nacl溶液浸濕的ph試紙，兩根鉛筆芯作電極，接通氏流電源

10、, 段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)a電極與試紙接觸處出現(xiàn)一個(gè)雙色同心圓，內(nèi)圈為白色，外圈呈淺紅色。 則下列說法錯(cuò)誤的是（）a. b電極是陰極b. a電極與電源的正極相連c. 電解過程中水是氧化劑d. b電極附近溶液的ph變小解析：a電極與試紙接觸處出現(xiàn)一個(gè)雙色同心圓，內(nèi)圈為白色，外圈呈淺紅色，說明內(nèi) 圈的紅色被漂口了，故a極產(chǎn)生了 c12,所以a極與電源的止極相連，即3為陽極，電極反 應(yīng)式為:2cr-2e_ =c121 ；從而b為陰極，電極反應(yīng)式為:2h*+2e" = h2 f ,水中的 被還原，故水是氧化劑，電解促進(jìn)了水的電離，所以b極附近的ph增大。答案：dw 3.用石墨作電極電解cucl溶液，

11、當(dāng)通電一段吋間后，陽極收集到2. 24 l氣體（標(biāo) 準(zhǔn)狀況）。下列有關(guān)說法正確的是（）a、陰極生成的銅為32gb、上述電解過程中共轉(zhuǎn)移0.2 mol電子c、電解得到的cu的物質(zhì)的量為0. 5mold、電解后溶液呈堿性解析:cucl=cu+cl2t，陽極收集到2. 24 l氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況),即收集0.1 mol cl2, 轉(zhuǎn)移0.2 mol電子，陰極生成cu 0.1 mol,質(zhì)量為6. 4g,電解后溶液仍為cucl溶液，只 是濃度減小，溶液仍因水解呈酸性。答案:bw 4.右圖為肓流電源電解稀n/o.冰溶液的裝置，通電后在石墨電極a和b附近分 別滴加石蕊溶液，下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)彖正確的是()a. 逸出氣休的體積：a電極的小于b電極的b. 電極逸出無味氣體，另一電極逸岀刺激性氣味氣體c. a電極附近呈紅色，b電極附近呈藍(lán)色d. a電極附近呈藍(lán)色，b電極附近呈紅色解析：na2s04=2na+s042_, h2o=h+oh", so廣和 01