化學(xué)復(fù)習(xí)電解池原理及其應(yīng)用

1、目標(biāo)解讀 1、了解電解池的構(gòu)成，理解電解原理 2、掌握常見離子在陰陽(yáng)兩極上的放電順序，能夠準(zhǔn)確判斷兩極的產(chǎn)物及變化，能夠正確書寫電極反應(yīng)及總反應(yīng)方程式 3、了解氯堿工業(yè)的反應(yīng)原理，了解電鍍池及銅的電解精煉的工作原理一、電解池原理1.定義：(1)直流電源(2)電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)(3)固體電極材料（活性或惰性） 電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置為電解池.2.構(gòu)成3.電極名稱：與電源負(fù)極相連的電極為與電源負(fù)極相連的電極為陰極陰極與電源正極相連的電極為與電源正極相連的電極為陽(yáng)極陽(yáng)極電極的判斷方法？例例1.1.判斷下列裝置屬于電解池的是判斷下列裝置屬于電解池的是Cu4.電子、離子電子、離子定向移動(dòng)方向及反應(yīng)定

2、向移動(dòng)方向及反應(yīng)“負(fù)極流向陰極，由陽(yáng)極流回正極負(fù)極流向陰極，由陽(yáng)極流回正極”電解池電解池必發(fā)生必發(fā)生得電子得電子的的還原反應(yīng)還原反應(yīng)必發(fā)生必發(fā)生失電子失電子的的氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)1.通電前，溶液中有哪些離子？通電前，溶液中有哪些離子？運(yùn)動(dòng)情況如何？運(yùn)動(dòng)情況如何？思考3.3.當(dāng)離子定向移動(dòng)到電極表面時(shí)，發(fā)生的是當(dāng)離子定向移動(dòng)到電極表面時(shí)，發(fā)生的是什么類型的反應(yīng)？什么類型的反應(yīng)？2.2.通電后，離子的運(yùn)動(dòng)情況有什么改變？通電后，離子的運(yùn)動(dòng)情況有什么改變？CuCl2 = Cu2+ + 2Cl- H2O H+ + OH- 陽(yáng)離子：陽(yáng)離子：Cu2+、H+ 移向陰極移向陰極陰離子：陰離子：Cl-、OH-移向

3、陽(yáng)極移向陽(yáng)極 無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)定向運(yùn)動(dòng)定向運(yùn)動(dòng)氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)4、指出該裝置中電解池的陰陽(yáng)極，寫出電極反應(yīng)式及總反應(yīng)的化學(xué)方程式。5、在CuCl2溶液中有自由移動(dòng)的Cu2+、Cl-、H+、OH-，為什么只有Cu2+、Cl-得失電子，而H+、OH-卻不能或很難在兩極上得失電子呢？在陰、陽(yáng)極上，離子的放電順序又是怎樣的？陽(yáng)極：2Cl- Cl2 + 2e- 陰極：Cu 2+ 2e- Cu總反應(yīng)：CuCl2 Cl2 + Cu5.離子放電順序及電解產(chǎn)物的判斷活潑金屬陽(yáng)極S2-I-Br-Cl-OH含氧酸根（1）陽(yáng)極上（氧化反應(yīng)） (2)陰極上（還原反應(yīng)） 無(wú)論是惰性電極還是金屬電極都不參與電極

4、反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)的是溶液中的陽(yáng)離子。陽(yáng)離子在陰極上放電順序是： 上述順序基本上是金屬活動(dòng)性順序，越活潑的金屬，其陽(yáng)離子越難得到電子，但Fe3+氧化性較Cu2+強(qiáng)。Ag+Hg2+Fe3+Cu2+ H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+ Al3+Mg2+Na+Ca2+K+練習(xí)練習(xí)1 1：說(shuō)出下列裝置中電解池的陰陽(yáng)極，寫：說(shuō)出下列裝置中電解池的陰陽(yáng)極，寫出電極反應(yīng)式及總反應(yīng)的化學(xué)方程式、離子方出電極反應(yīng)式及總反應(yīng)的化學(xué)方程式、離子方程式。程式。陽(yáng)極：陽(yáng)極：陰極：陰極：總反應(yīng)：2Cl-Cl2 + 2e-2H+2e- H2 2HCl = H2HCl = H2 +Cl+Cl2 通電通電2H2H+2Cl+2Cl

5、- = H = H2 +Cl+Cl2 通電通電6.電極反應(yīng)式書寫陽(yáng)極：陽(yáng)極：陰極：陰極：總反應(yīng)：陽(yáng)極：陽(yáng)極：陰極：陰極：總反應(yīng)：總反應(yīng)：通通 電電4AgNO3+2H2O = 4Ag+O2 +4HNO3通電通電2NaBr+2H2NaBr+2H2O = 2NaOH+HO = 2NaOH+H2 +Br+Br2通電通電 4Ag+ + 2H2O = 4Ag +O2 +4H+通電通電2Br2Br-+2H+2H2O = 2OHO = 2OH-+H+H2 +Br+Br24OH- O2 +2H2O +4e-Ag+ + e- Ag2Br- Br2 +2e- 2H+2e- H2 陽(yáng)極：陰極：2CuSO4+2H2O

6、= 2H2 SO4+O2 +2Cu 通電通電總反應(yīng)：總反應(yīng)：2Cu2+2H2O = 4H+O2 +2Cu 通電通電陽(yáng)極：陽(yáng)極：陰極：陰極：總反應(yīng)：總反應(yīng)：2NaCl+2H2O = H2 +Cl2 +2NaOH通電通電2Cl-+2H2O = H2 +Cl2 +2OH-通電通電Cu 2+ 2e - Cu4OH- 2H2O+O2 + 4e-2Cl- Cl2 + + 2e- 2H+2e- H2 陽(yáng)極：陰極：總反應(yīng)：總反應(yīng)：Na2SO4溶液2H2O = 2H2 +O2 通電通電陽(yáng)極：陽(yáng)極：陰極：陰極：2H2O = 2H2 +O2 通電通電總反應(yīng)：總反應(yīng)：H2SO4溶液4OH- 2H2O+O2 + 4e-

7、4H + 4e 2H2 4OH- 2H2O+O2 + 4e-4H4H+ + + 4e+ 4e 2H 2H2 2 NaOH溶液陽(yáng)極：陽(yáng)極：陰極：陰極：總反應(yīng)：總反應(yīng)：2H2O = 2H2 +O2 通電通電 4OH- 2H2O+O2 + 4e-4H + 4e 2H2 從H+ 、Cu2+ 、Na+ 、Cl-、SO42-五種離子中選出兩種離子組成電解質(zhì)，按下列要求進(jìn)行電解，用電解質(zhì)的化學(xué)式填空（使用惰性電極電解）（1）電解過(guò)程中溶液的pHpH增大的有_ （2）電解過(guò)程中溶液的pH減小 的有 （3）電解過(guò)程中溶液的pHpH不變的有 。 有何規(guī)律？NaCl 、HCl CuSO4、H2SO4Na2SO4練習(xí)

8、2：CuCl2（1）電解時(shí)，只生成H2而不生成O2，則溶液的pH 。 （2）電解時(shí)，只生成O2而不生成H2，則溶液的pH 。（3）電解時(shí)，既生成H2又生成O2，則實(shí)際為電解水。若為酸性 pH ，若堿性溶液，則溶液的pH ，若為中性，則pH 。增大減小減小增大不變7.電解過(guò)程中溶液pH的變化規(guī)律 練習(xí)3、下圖為A直流電源，B為浸透飽和氯化鈉溶液和酚酞試液的濾紙，C為電鍍槽接通電路后發(fā)現(xiàn)B上的c點(diǎn)顯紅色為實(shí)現(xiàn)鐵上鍍鋅，接通K后，使c、d兩點(diǎn)短路下列敘述正確的是 （ ）Aa為直流電源的負(fù)極Bc極發(fā)生的反應(yīng)為2H2eH2 Cf電極為鋅板De極發(fā)生氧化反應(yīng)BD 練 習(xí)4下圖所示裝置中，a、b都是惰性電極

9、，通電一段時(shí)間后，b極附近溶液呈紅色。下列說(shuō)法正確的是 ( )AX是正極，Y是負(fù)極BX是負(fù)極，Y是正極CCuSO4溶液的PH值逐漸減小DCuSO4溶液的PH值不變a X Y bPtCuCuSO4溶液NaCl和酚酞溶液AC 練習(xí)5 5：（2007 2007 上海）某學(xué)生設(shè)計(jì)了一個(gè)“黑筆寫紅字”的趣味實(shí)驗(yàn)。濾紙先用氯化鈉、無(wú)色酚酞的混合液浸濕，然后平鋪在一塊鉑片上，接通電源后，用鉛筆在濾紙上寫字，會(huì)出現(xiàn)紅色字跡。據(jù)此，下列敘述正確的是 ( )( )A.A.鉛筆端作陽(yáng)極，發(fā)生還原反應(yīng)B.B.鉑片端作陰極，發(fā)生氧化反應(yīng)C.C.鉛筆端有少量的氯氣產(chǎn)生D.aD.a點(diǎn)是負(fù)極，b b點(diǎn)是正極D練習(xí)6 6. .

10、右圖中x x、y y分別是直流電源的兩極, ,通電后發(fā)現(xiàn)a a極板質(zhì)量增加,b,b極板處有無(wú)色無(wú)臭氣體放出, ,符合這一情況的 ( )( )A 分析電解反應(yīng)的一般思路：明確溶液中存在哪些離子根據(jù)陰陽(yáng)離子放電順序及陽(yáng)極氧化、陰極還原分析得出產(chǎn)物陰陽(yáng)兩極附近有哪些離子小結(jié)小結(jié)3想一想？想一想？ 如果要在某鐵制品表面鍍上一層銀，請(qǐng)你選擇合適的電極材料和電鍍液，并寫出電極反應(yīng)方程式。 陰極某鐵制品 陽(yáng)極金屬銀 電鍍液含有硝酸銀的溶液陽(yáng)極：Ag Ag+ +e- 陰極：Ag+e Ag溶液中離子濃度不變（一）電鍍（一）電鍍1 1、定義：利用電解原理在某些金屬的表面鍍上一薄利用電解原理在某些金屬的表面鍍上一薄

11、層其它金屬或是合金的過(guò)程。層其它金屬或是合金的過(guò)程。2 2、目的：4、電鍍的特點(diǎn)：3 3、電鍍材料的選擇：陰極鍍件電鍍液含有鍍層金屬離子的溶液陽(yáng)極鍍層金屬 使金屬增強(qiáng)抗腐蝕的使金屬增強(qiáng)抗腐蝕的能力，增加美觀和表面硬度。能力，增加美觀和表面硬度。1 1）陽(yáng)極本身參加電極反應(yīng)陽(yáng)極本身參加電極反應(yīng)2 2）電解質(zhì)溶液的濃度保持不變電解質(zhì)溶液的濃度保持不變二、電解池原理的應(yīng)用（二）銅的電解精煉（二）銅的電解精煉陽(yáng)極：陽(yáng)極： Cu Cu Cu Cu2+2+ +2e-陰極：陰極：CuCu2+2+ 2e+ 2e- - Cu Cu 雜質(zhì)比銅活潑的雜質(zhì)比銅活潑的ZnZn、NiNi、FeFe等：等：Zn Zn Zn

12、Zn2+ 2+ + +2e- Ni-2e-= Ni2+Fe Fe Fe Fe2+ 2+ + +2e-活潑性在銅之后的銀、金等：活潑性在銅之后的銀、金等：還原性比銅差的，不能失去電子，它們以單質(zhì)的形式還原性比銅差的，不能失去電子，它們以單質(zhì)的形式留在溶液中，成為陽(yáng)極泥。留在溶液中，成為陽(yáng)極泥。電解質(zhì)溶液硫酸銅的濃度略有減小。電解質(zhì)溶液硫酸銅的濃度略有減小。 (三）氯堿工業(yè)三）氯堿工業(yè) （1 1）在在NaClNaCl溶液中溶液中,NaCl,NaCl電離出電離出 ，H H2 2O O電離電離出出 。 通電后，在電場(chǎng)的作用下，通電后，在電場(chǎng)的作用下， 向陰極移動(dòng)，向陰極移動(dòng)， 向陽(yáng)極移動(dòng)。向陽(yáng)極移動(dòng)。

13、 在陽(yáng)極，由于在陽(yáng)極，由于 容易失去電子，被氧化生成容易失去電子，被氧化生成 。 陽(yáng)極方程式：陽(yáng)極方程式： ; ; （2 2）在陰極，由于）在陰極，由于 容易得到電子被還原生容易得到電子被還原生成成 使使H H2 2O O 電離向右移動(dòng)，因此陰極電離向右移動(dòng)，因此陰極 濃度增大濃度增大PHPH 。 陰極方程式：陰極方程式： 。Na+、Cl-H+、OH-Cl-、OH-Cl-Cl2H+H2OH-增大增大Na+、H+2Cl- - 2e- Cl22H+ + 2e- H2 總化學(xué)方程式：總化學(xué)方程式： ; ; 總離子方程式總離子方程式: . (3)(3)電解前向溶液中滴加酚酞，通電后現(xiàn)象為：電解前向溶液

14、中滴加酚酞，通電后現(xiàn)象為： _ ，兩極極板上都有氣體產(chǎn)生，如何檢驗(yàn)氣體的種類？，兩極極板上都有氣體產(chǎn)生，如何檢驗(yàn)氣體的種類？ NaOH2HClOH2NaCl2222電解OH2HClOH2Cl2222電解 陰極附近的溶液無(wú)色變?yōu)榧t色陰極附近的溶液無(wú)色變?yōu)榧t色陽(yáng)極陽(yáng)極:把濕潤(rùn)的碘化鉀淀粉試紙放在陽(yáng)極把濕潤(rùn)的碘化鉀淀粉試紙放在陽(yáng)極 附近附近,產(chǎn)生氣體可以使?jié)駶?rùn)產(chǎn)生氣體可以使?jié)駶?rùn)KI淀粉試淀粉試 紙變藍(lán)色紙變藍(lán)色.(2)避免生成物H2和Cl2混合,因?yàn)? .(1)避免Cl2接觸NaOH溶液會(huì)反應(yīng),使產(chǎn)品不純,反應(yīng)方程式: .Cl2 +2 NaOH =NaCl + NaClO + H2O混合遇火或遇強(qiáng)光

15、爆炸混合遇火或遇強(qiáng)光爆炸解決解決方法:使用離子交換膜使用離子交換膜 如何使圖中的鐵棒上析出銅，而鐵的質(zhì)量不變？問(wèn)題討論：設(shè)計(jì)成電解池設(shè)計(jì)成電解池且鐵作陰極且鐵作陰極（05天津高考12 ）金屬鎳有廣泛的用途。粗鎳中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì)，可用電解法制備高純度的鎳，下列敘述正確的是 （ ） （已知：氧化性Fe2+Ni2+Cu2+）A陽(yáng)極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式： Ni2+ + 2e = NiB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C電解后，溶液中存在的金屬陽(yáng)離子只有Fe2+ 和 Zn2+D電解后，電解槽底部的陽(yáng)極泥中只有Cu和PtD練習(xí)7、用兩只惰性電極插入100mLCu

16、SO4溶液中，通電電解。當(dāng)溶液的pH值由60下降到20 (電解過(guò)程中溶液體積變化忽略不計(jì))，陰極析出銅的質(zhì)量 （ ） 16 32 64 128練習(xí)8、用惰性電極電解M(NO3)的水溶液，當(dāng)陰極上增重ag時(shí)，在陽(yáng)極上同時(shí)產(chǎn)生b L氧氣(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，從而可知M的相對(duì)原子質(zhì)量是 A. B. C. D. bax4 .22bax2 .11bax6 . 5bax5 . 2（三）有關(guān)電解的計(jì)算電子守恒規(guī)律應(yīng)用練習(xí)9、1LK2SO4、CuSO4的混合溶液中，c（SO42-）=2molL1，用石墨作電極電解此溶液，當(dāng)通電一段時(shí)間后，兩極均收集到（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）22.4L氣體，則原溶液中c（K）為 A0.5molL

17、1B1molL1 C1.5molL1 D2molL1D練習(xí)10.10.用兩支惰性電極插入50mLAgNO50mLAgNO3 3溶液中，通電電解。當(dāng)電解液的PHPH值從6.06.0變?yōu)?.03.0時(shí)( (設(shè)電解時(shí)陰極沒(méi)有氫氣析出，且電解液在電解前后體積變化可以忽略) )，電極上析出銀的質(zhì)量大約是：A A、27mg B27mg B、54mg C54mg C、108mg D108mg D、216mg216mgBNaOH溶液陽(yáng)極：陽(yáng)極：陰極：陰極：總反應(yīng)：總反應(yīng)：2H2O = 2H2 +O2 通電通電 4OH- 2H2O+O2 + 4e-4H + 4e 2H2 NaOH溶液陽(yáng)極：陽(yáng)極：陰極：陰極：總反應(yīng)：總反應(yīng)：2H2O = 2H2 +O2 通電通電 4OH- 2H2O+O2 + 4e-4H + 4e 2H2 （1）電解時(shí)，只生成H2而不生成O2，則溶液的pH 。 （2）電解時(shí)，只生成O2而不生成H2，則溶液的pH 。（3）電解時(shí)，既生成H2又生成O2，則實(shí)際為電解水。若為酸性 pH ，若堿性溶液，則溶液的pH ，若為中性，則pH 。增大減小減小增大不變7.電解過(guò)程中溶液pH的變化規(guī)律 練習(xí)3、下圖為A直流電源，B為浸透飽和氯化鈉溶液和酚酞試液的濾紙，C為電鍍槽接通電路后發(fā)現(xiàn)B上的c點(diǎn)顯紅色為實(shí)現(xiàn)鐵上鍍鋅，接通K后，使c、d兩點(diǎn)短路下列敘述正確的是 （ ）Aa為直