化學(xué)原理核心考點(diǎn)——電解池

1、電解池化學(xué)之美 電解是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的一種重要方法金屬鈉是在1807年通過(guò)電解氫氧化鈉制得的，這個(gè)原理應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，約在1891年才獲得成功。1921年電解氯化鈉制鈉的工業(yè)方法得以實(shí)現(xiàn)。由于金屬鈉在現(xiàn)代技術(shù)上得到重要應(yīng)用，它的產(chǎn)量顯著地增加。目前，世界上鈉的工業(yè)生產(chǎn)多數(shù)是用電解氯化鈉的方法，少數(shù)仍沿用電解氫氧化鈉的方法。課堂探究² 實(shí)驗(yàn)：用惰性（石墨）電極電解氯化銅溶液現(xiàn)象： 陽(yáng)極：有氣泡，有刺激性氣味，并能使?jié)駶?rùn)的KI-淀粉試紙變藍(lán)（Cl2)陰極：碳棒上有一層紅色的銅析出判斷電極產(chǎn)物并書寫電極反應(yīng): 陽(yáng)離子移向陰極放電，陰離子移向陽(yáng)極放電 陽(yáng)極：2Cl- - 2e- = Cl

2、2 陰極：Cu2+2e- = Cu ² 實(shí)驗(yàn)：惰性電極電解CuSO4溶液現(xiàn)象：陽(yáng)極：有無(wú)色氣泡產(chǎn)生，產(chǎn)生氣體可使帶火星木條復(fù)燃陰極：碳棒上有一層紅色的銅析出判斷電極產(chǎn)物并書寫電極反應(yīng):陽(yáng)極: 4OH- -4e- = 2H2O + O2 陰極：2Cu2+ 4e- =2 Cu² 實(shí)驗(yàn)：惰性電極電解Na2SO4溶液現(xiàn)象：陽(yáng)極：有無(wú)色氣泡產(chǎn)生，產(chǎn)生氣體可使帶火星木條復(fù)燃陰極：有無(wú)色氣泡產(chǎn)生，氣體可燃燒，發(fā)出淡藍(lán)色火焰判斷電極產(chǎn)物并書寫電極反應(yīng):陽(yáng)極: 4OH- - 4e- = 2H2O+O2 陰極: 4H + 4e- = 2H2 ² 實(shí)驗(yàn)：惰性電極電解NaCl溶液現(xiàn)象：

3、陽(yáng)極：有氣泡，有刺激性氣味，并能使?jié)駶?rùn)的KI-淀粉試紙變藍(lán)（Cl2)陰極：有無(wú)色氣泡產(chǎn)生，氣體可燃燒，發(fā)出淡藍(lán)色火焰判斷電極產(chǎn)物并書寫電極反應(yīng):陽(yáng)極: 2Cl- - 2e- = Cl2 陰極: 4H + 4e- = 2H2 總結(jié)：電解規(guī)律陽(yáng)極：S2- > I- > Br- > Cl- > OH- > 含氧酸根 > F-陰極：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>（H+）>Al3+>Mg2+>Na+² 粗銅精煉一般火法冶煉得到的粗銅中含有多種雜質(zhì)（如鋅、鐵、鎳、銀、金等），這種粗銅

4、的導(dǎo)電性遠(yuǎn)不能滿足電氣工業(yè)的要求，如果用以制電線，就會(huì)大大降低電線的導(dǎo)電能力。因此必須利用電解的方法精煉粗銅。粗銅的溶解與純銅的生成：陽(yáng)極（粗銅）：Cu 2e- = Cu2+陰極（純銅）： Cu2+ + 2e- = Cu比銅活潑的金屬：Zn、Fe、Ni只溶解，不析出；比銅不活潑的金屬：Au、Pt不溶解，而以單質(zhì)沉積形成陽(yáng)極泥；電解質(zhì)溶液中CuSO4的濃度基本不變（略小）。² 電鍍電鍍（在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的方法）陽(yáng)極：鍍層金屬陰極：待鍍金屬制品電鍍液：含有鍍層金屬的電解質(zhì)實(shí)質(zhì)：陽(yáng)極參加反應(yīng)的電解陽(yáng)極：Cu 2e- = Cu2+陰極：Cu2+ + 2e- = Cu基礎(chǔ)

5、演練【例1】 下列有關(guān)電解原理的說(shuō)法不正確的是（ ）A電解飽和食鹽水時(shí),一般用鐵作陽(yáng)極,碳作陰極B電鍍時(shí),通常把待鍍的金屬制品作陰極,把鍍層金屬作陽(yáng)極C對(duì)于冶煉像鈉、鈣、鎂、鋁等這樣活潑的金屬,電解法幾乎是唯一可行的工業(yè)方法D電解精煉銅時(shí)，用純銅板作陰極，粗銅板作陽(yáng)極【例2】 在原電池和電解池的電極上所發(fā)生的反應(yīng)，屬于還原反應(yīng)的是 （ ）A原電池的正極和電解池的陽(yáng)極所發(fā)生的反應(yīng)B原電池的正極和電解池的陰極所發(fā)生的反應(yīng)C原電池的負(fù)極和電解池的陽(yáng)極所發(fā)生的反應(yīng)D原電池的負(fù)極和電解池的陰極所發(fā)生的反應(yīng)【例3】 用惰性電極在一定溫度下電解某Na2SO4飽和溶液200 g。當(dāng)兩極共產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下67.2

6、L氣體時(shí)，從溶液中析出64.4g Na2SO410H2O 晶體。則剩余溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)約是 ( ) A64.7 B47.5C 32.2 D28.3【例4】 在25時(shí)，將兩個(gè)銅電極插入一定質(zhì)量的硫酸鉀飽和溶液中進(jìn)行電解。通電一段時(shí)間后，陰極上逸出a mol氣體，同時(shí)有W g 無(wú)水硫酸鉀晶體析出。在溫度不變條件下，下列說(shuō)法不正確的是A電解過(guò)程中共消耗2amol水B剩余溶液中有大量藍(lán)色沉淀產(chǎn)生C剩余溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 W / (W+18a) ×100D剩余溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 W / (W+36a) ×100【例5】 某溶液中含有兩種溶質(zhì)AlCl3和H2SO4，它們的物質(zhì)

7、的量之比為2:1。用石墨做電極電解該混合溶液時(shí)，根據(jù)電極產(chǎn)物，可分為若干個(gè)階段，下列敘述不正確的是( )A陰極自始至終只有H2B陽(yáng)極先析出Cl2后析出O2C電解最后階段為電解水D溶液中先有白色沉淀生成后沉淀全部溶解知識(shí)導(dǎo)圖原電池與電解池的比較裝置類別原電池電解池原理（能量轉(zhuǎn)化）使氧化還原反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移做定向移動(dòng)，從而形成電流。把 能轉(zhuǎn)化為 能的裝置叫原電池使電流通過(guò)電解質(zhì)溶液在陰陽(yáng)兩極引起氧化還原反應(yīng)的過(guò)程叫做電解。把 能轉(zhuǎn)化為 能的裝置叫電解池舉例（圖）形成條件電極名稱反應(yīng)類型電極反應(yīng)裝置特征 異 同是否自發(fā)進(jìn)行電子流向溶液中離子的移動(dòng)課后練習(xí)練習(xí)1. 關(guān)于電解NaCl水溶液，下列敘述正確

8、的是 ( )A電解時(shí)在陽(yáng)極得到氯氣，在陰極得到金屬鈉B若在陽(yáng)極附近的溶液中滴入KI淀粉試液，溶液呈藍(lán)色C若在陰極附近的溶液中滴入酚酞試液，溶液仍無(wú)色D電解一段時(shí)間后，將全部電解液轉(zhuǎn)移到燒杯中，加入適量鹽酸充分?jǐn)嚢韬笕芤嚎苫謴?fù)原狀況練習(xí)2. 下圖是電解精煉銅裝置，其中c、d為銅電極。則下列有關(guān)的判斷不正確的是Ac為粗銅板、d為純銅板B 電解過(guò)程中，SO42-濃度幾乎不變C電解過(guò)程中，陽(yáng)極質(zhì)量的減少與陰極質(zhì)量的增加相等 D 電解過(guò)程中，c電極板附近沉積不溶物，d電極板質(zhì)量增加練習(xí)3. 用惰性電極電解下列溶液，一段時(shí)間后，再加入一定質(zhì)量的另一物質(zhì)（中括號(hào)內(nèi)），溶液能與原來(lái)溶液完全一樣的是 ACuCl

9、2CuCl2溶液BAgNO3Ag2O CNaClHCl溶液DCuSO4Cu(OH)2 練習(xí)4. PHa的某電解質(zhì)溶液中，插入兩支惰性電極通直流電一段時(shí)間后，溶液的pH>a，則該電解質(zhì)可能是ANaOH BH2SO4 CAgNO3 DNa2SO4練習(xí)5. 在外界提供相同電量的條件，Cu2+或Ag+分別按Cu2+2eCu或Ag+e-Ag在電極上放電，若析出銀的質(zhì)量為3.24g，則析出銅的質(zhì)量為A6.48g B 1.92g C 1.28g D0.96g【答案】D化學(xué)視野水井中的惡魔廢干電池的污染放暑假了在東京國(guó)立大學(xué)念一年級(jí)的龜太郎終于回到了自己的家鄉(xiāng)日本的一個(gè)小村莊.他剛跨進(jìn)村子, 

10、人們就高興地跟他打招呼:"太郎,歡迎你回家.龜太郎也笑著"向他們致意.當(dāng)他走到村頭的那口井時(shí),看見媽媽正在吃力地?fù)?dān)水,他趕緊走過(guò)去接過(guò)媽媽的水桶,母子倆說(shuō)說(shuō)笑笑地朝家里走去.這天晚上,龜太郎的媽媽做了好多菜給心愛的兒子洗塵,爸爸還喝了點(diǎn)兒酒.一家人談到很晚,都沒有睡意,爸爸一個(gè)勁地笑.媽媽催他該上床了,龜太郎便把爸爸?jǐn)v到床上,爸爸還在笑,今天他似乎特別高興.龜太郎回頭去叫媽媽,卻見她伏在桌上.龜太郎走近媽媽,用手扶她的胳膊,媽媽抬起頭來(lái),臉上滿是淚水."媽您怎么了"龜太郎一驚.不問還好,一問卻引出了她的嚎啕大哭,一把鼻涕一把淚,似乎傷心極了.龜太郎知道問

11、不出結(jié)果,就把她背到床上.無(wú)論龜太郎如何勸解,如何詢問,父母始終是一個(gè)哭一個(gè)笑,使龜太郎不知所措.他只好陪伴他們左右,一夜未眠.第二天爸爸已經(jīng)笑得精疲力盡,媽媽已經(jīng)哭啞了嗓子,總算安靜下來(lái),睡著了.趁這會(huì)兒工夫龜太郎到古井邊淘米.井臺(tái)上圍滿了人,大家都在驚恐地談?wù)撝罱l(fā)生的怪事.原來(lái),不光龜太郎的父母在昨夜表現(xiàn)失常,村子里近幾個(gè)月來(lái)已有十幾個(gè)人得了類似的神經(jīng)病,這是什么原因呢"村子有惡魔了"村民們個(gè)個(gè)心驚膽顫,不敢出門半步,不久又有兩位患者死了.龜太郎很擔(dān)心父母的健康,但他不迷信.于是,他給東京的一位神經(jīng)病科專家寫了封信,這位專家聞?dòng)嵙⒓磶Я斯ぷ鹘M趕到村里.經(jīng)過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn),

12、水井旁有不少被村民仍掉的干電池,這些廢電池在水里常年浸泡下已開始腐爛.正是這些腐爛了的電池使井水中含有了大量的有毒物質(zhì),村民們喝了井水,就導(dǎo)致了事故的發(fā)生.隨著各種電器步入千家萬(wàn)戶,干電池的使用量日益增大,由于廢舊干電池的回收被忽視,人們養(yǎng)成了用后就扔的習(xí)慣.然而,我國(guó)僅各種規(guī)格普通鋅錳干電池年產(chǎn)量已超過(guò)40億只.上述發(fā)生在日本的故事我們應(yīng)該引以為戒.用后拋棄的廢電池對(duì)環(huán)境的污染應(yīng)引起人們的高度重視.在普通鋅錳電池和堿性鋅錳電池中,是采用汞鹽作改善電池貯存性能緩沖劑的,堿性鋅錳電池汞含量高出普通鋅錳電池幾倍.還有鋅汞電池,直接用汞作正極材料,含汞量極高,會(huì)造成汞污染.由于大多數(shù)電池都含重金屬,尤其以普通鋅錳電池含量最大.使用后的出水,冒漿廢電池內(nèi)部可溶性重金屬鹽的含量更增,因而會(huì)產(chǎn)生重金屬及其鹽類的普遍污染.許多種電池采用氫氧化鉀和氫氧化鈉等強(qiáng)堿作為電解質(zhì),而且大多數(shù)電解質(zhì)均不參加反應(yīng)而存在于廢電池內(nèi)一旦外殼破損,就會(huì)引起強(qiáng)堿性物質(zhì)對(duì)環(huán)境的污染.此外,新型鋰電池,采用堿金屬作為負(fù)極材材料,而廢電池中還有部分未反應(yīng),遇水即反應(yīng)變?yōu)閺?qiáng)堿;此外,鋰電池采用非水有機(jī)溶劑,無(wú)機(jī)或有機(jī)電解質(zhì)及亞硫酰氯等正極材料,這些物質(zhì)氧化性強(qiáng),具有強(qiáng)腐蝕性,會(huì)造成腐蝕性有機(jī)污染.污染嚴(yán)重時(shí)可使人脫發(fā),掉牙甚至窒息,廢干電池一旦腐爛,其有毒物質(zhì)溶于水源,則會(huì)對(duì)動(dòng)植物的生命產(chǎn)生極大危害.可見,廢