高三一輪復(fù)習(xí)：《電解池原理及其應(yīng)用》課件

高三化學(xué)第一輪復(fù)習(xí)

電解池原理及其應(yīng)用

一、電解池原理1.定義：(1)直流電源(2)兩個電極（活性或惰性）(3)電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)（4）形成閉合回路

電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置為電解池，它是一個在電流作用下，電解質(zhì)在兩極上發(fā)生非自發(fā)的氧化還原反應(yīng)的過程。2.構(gòu)成條件3.電極名稱：與電源負(fù)極相連的電極為陰極與電源正極相連的電極為陽極電極的判斷方法例1.判斷下列裝置是原電還是電解池4.電子、離子定向移動方向：“負(fù)極出電子，電子回正極”即“陽極失電子，陰極得電子”電解池必發(fā)生得電子的還原反應(yīng)必發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)陰離子向陽極移動陽離子向陰極移動如何使圖中的鐵棒上析出銅，而鐵的質(zhì)量不變？問題討論：設(shè)計成電解池且鐵作陰極或做原電池的正極練習(xí)2:某學(xué)生設(shè)計了一個“黑筆寫紅字”的趣味實驗。濾紙先用氯化鈉、無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，會出現(xiàn)紅色字跡。據(jù)此，下列敘述正確的是()A.鉛筆端作陽極，發(fā)生還原反應(yīng)B.鉑片端作陰極，發(fā)生氧化反應(yīng)C.鉛筆端有少量的氯氣產(chǎn)生D.a點(diǎn)是負(fù)極，b點(diǎn)是正極D通電前，溶液中有哪些離子？運(yùn)動情況如何？思考2.通電時，離子的運(yùn)動情況有什么改變？CuCl2=Cu2++2Cl-H2O

H++OH-

陽離子：Cu2+、H+

移向陰極陰離子：Cl-、OH-移向陽極無規(guī)則運(yùn)動定向運(yùn)動5.離子放電順序及電解產(chǎn)物的判斷活潑金屬陽極>S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH－＞含氧酸根>F-（1）陽極上（氧化反應(yīng)）首先看電極，如果是活性電極（金屬活動性順序表Ag以前），則電極材料失電子，電極被溶解，溶液中的陰離子不能失電子；如果是惰性電極（Pt、石墨等），則要看溶液中離子的失電子能力。根據(jù)陰離子放電順序加以判斷，陰離子放電順序

(2)陰極上（還原反應(yīng)）

無論是惰性電極還是金屬電極都不參與電極反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)的是溶液中的陽離子。陽離子在陰極上放電順序是：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>H2O（H+）>Al3+>Mg2+>Na+上述順序基本上是金屬活動性順序，越活潑的金屬，其陽離子越難得到電子，但Fe3+氧化性較Cu2+強(qiáng)。陰極電離

電解

條件過程特點(diǎn)聯(lián)系

電解質(zhì)溶于水或受熱融化狀態(tài)電解質(zhì)電離后，再通直流電電解質(zhì)電離成為自由移動的離子。CuCl2=Cu2++2Cl-通電陰陽離子定向移動，在兩極上失得電子成為原子或分子。CuCl2==Cu+Cl2↑只產(chǎn)生自由移動的離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成了新物質(zhì)電解必須建立在電離的基礎(chǔ)上小結(jié)1電離與電解的區(qū)別與聯(lián)系練習(xí)2：說出下列裝置中電解池的陰陽極，寫出電極反應(yīng)式及總反應(yīng)的化學(xué)方程式、離子方程式。陽極：陰極：總反應(yīng)：2Cl--2e-

=Cl2↑2H++2e-=

H2

↑2HCl==H2↑

+Cl2↑通電2H++2Cl-==H2↑

+Cl2↑通電6.電極反應(yīng)書寫1、基礎(chǔ)電解池（即判斷放電順序）陽極：4OH--4e-

=2H2O+O2

↑陰極：Cu2++2e-=Cu2CuSO4+2H2O==2H2SO4+O2↑+2Cu通電總反應(yīng)：2Cu2++2H2O==4H++O2↑+2Cu通電陽極：陰極：總反應(yīng)：2Cl--2e-=Cl2↑2H++2e-=

H2

↑2NaCl+2H2O=H2

↑+Cl2↑

+2NaOH通電2Cl-+2H2O=H2

↑+Cl2↑

+2OH-通電練習(xí)3.右圖中x、y分別是直流電源的兩極,通電后發(fā)現(xiàn)a極板質(zhì)量增加,b極板處有無色無臭氣體放出,符合這一情況的()A

1、指出下列裝置的名稱、電極名稱，寫出電極反應(yīng)式，并表示出電子移動方向。

交流研討：ⅠⅡe-如何流向?e-?池?池?極?極?極?極電解池正極負(fù)極原電池陽極陰極多池判斷如有外接電源則均為電解池。如無外接電源則電極活性差異最大者為原電池，其余均為電解池。練習(xí)4．為下圖所示裝置中，a、b都是惰性電極，通電一段時間后，b極附近溶液呈紅色。下列說法正確的是()A．X是正極，Y是負(fù)極B．X是負(fù)極，Y是正極C．CuSO4溶液的PH值逐漸減小D．CuSO4溶液的PH值不變a

?XY?bPtCuCuSO4溶液NaCl和酚酞溶液AC(2014全國)H3PO2也可用電滲析法制備。“四室電滲析法”工作原理如圖所示(陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過)：①寫出陽極的電極反應(yīng)式

。②分析產(chǎn)品室可得到H3PO2的原因

。只允許陽離子通過（通過陽離子移動平衡電荷）只允許陰離子通過（通過陰離子移動平衡電荷）6.電極反應(yīng)書寫2、非基礎(chǔ)電解池關(guān)鍵即根據(jù)化合價升降找出陰、陽極反應(yīng)物產(chǎn)物“三步配平”陰極：得電子化合價降低的物質(zhì)降低后的產(chǎn)物陽極：失電子化合價升高的物質(zhì)升高后的產(chǎn)物（1）電解時，只生成H2而不生成O2，則溶液的pH

。（2）電解時，只生成O2而不生成H2，則溶液的pH

。（3）電解時，既生成H2又生成O2，則實際為電解水。①若為酸性pH

，②若堿性溶液，則溶液的pH

，③若為中性，則pH

。增大減小減小增大不變7.電解過程中溶液pH的變化規(guī)律及電解總反應(yīng)的書寫電解總反應(yīng)=陽極反應(yīng)+陰極反應(yīng)。小結(jié)不能單純的相互疊加，疊加時需注意放電離子是否來源于強(qiáng)電解質(zhì)。判斷電解后溶液濃度變化，pH變化的最佳方法是利用總反應(yīng)判斷。（即判斷H2OH+OH-反應(yīng)前后的變化情況。）用惰性電極實現(xiàn)電解，下列說法正確的是A.電解稀硫酸溶液，實質(zhì)上是電解水，故溶液pH不變B.電解稀氫氧化鈉溶液，要消耗OH－，故溶液pH減小C.電解硫酸鈉溶液，在陰極上和陽極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1:2D.電解氯化銅溶液，在陰極上和陽極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1:1【跟蹤訓(xùn)練】D原電池和電解池知識總結(jié)比較表內(nèi)容原電池電解池電極規(guī)定電極反應(yīng)電子移動方向能量轉(zhuǎn)變較活潑金屬做負(fù)極陰極：連接電源負(fù)極的一極負(fù)極氧化、正極還原陽極氧化、陰極還原負(fù)極流向正極負(fù)極流出、流入正極化學(xué)能變?yōu)殡娔茈娔茏優(yōu)榛瘜W(xué)能小結(jié)2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)陽極氧化，陰極還原分析得出產(chǎn)物陰陽兩極附近有哪些離子小結(jié)3電解類型舉例電極反應(yīng)溶液pH變化

溶液復(fù)原方法

物質(zhì)類別

實例水電解含氧酸H2SO4

強(qiáng)堿NaOH

活潑金屬的含氧酸鹽Na2SO4

溶質(zhì)電解無氧酸HCl

不活潑金屬的無氧酸鹽CuCl2

_溶質(zhì)和水同時電解活潑金屬的無氧酸鹽NaCl

不活潑金屬的含氧酸鹽CuSO4

電解的基本規(guī)律陽極：4OH—-4e—=O2↑+2H2O陰極：4H++4e—=2H2↑陽極2Cl—-2e—=Cl2↑陰極：4H++4e—=2H2↑陽極2Cl—-2e-

=Cl2↑陰極：Cu2++2e—=Cu陽極2Cl—-2e—=Cl2↑陰極：2H2O+2e—=H2↑+2OH-陽極：4OH—-4e—=O2↑+2H2O陰極：2Cu2++4e—=2Cu減小增大不變增大增大減小H2OHClCuCl2

HClCuO電解水型！電解電解質(zhì)型！放氧生酸型！放氫生堿型！缺什么補(bǔ)什么工業(yè)上利用這一反應(yīng)，制取燒堿、氯氣和氫氣。（一）氯堿工業(yè)通電2NaCl+2H2O===2NaOH+Cl2↑+H2↑二、電解池原理的應(yīng)用

（1）在NaCl溶液中,NaCl電離出

，H2O電離出

。通電后，在電場的作用下，

向陰極移動，

向陽極移動。在陽極，由于

容易失去電子，被氧化生成

。陽極方程式：

;（2）在陰極，由于

容易得到電子被還原生成

．使H2O電離向右移動，因此陰極

濃度增大PH

。陰極方程式：

。2Cl--2e-=Cl22H++2e-=H2Na+、Cl-H+、OH-Cl-、OH-Cl-Cl2H+H2OH-增大Na+、H+氯堿工業(yè)總化學(xué)方程式：

總離子方程式:

(3)電解前向溶液中滴加酚酞，通電后現(xiàn)象為：

___________

，兩極極板上都有氣體產(chǎn)生，如何檢驗氣體的種類？

陰極附近的溶液無色變?yōu)榧t色陽極:把濕潤的碘化鉀淀粉試紙放在陽極附近,產(chǎn)生氣體可以使?jié)駶橩I淀粉試紙變藍(lán)色。(2)避免生成物H2和Cl2混合,因為:

.(1)避免Cl2接觸NaOH溶液會反應(yīng),使產(chǎn)品不純,反應(yīng)方程式:

.第一個問題:Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O混合遇火或遇強(qiáng)光爆炸解決方法:使用離子交換膜電解飽和食鹽水必須解決兩個主要問題:(1)生產(chǎn)設(shè)備名稱：陽離子交換膜電解槽

陽離子交換膜：只允許陽離子通過，把電解槽隔成陰極室和陽極室。

(2)離子交換膜的作用：

a、防止Cl2和H2混合而引起爆炸

b、避免Cl2與NaOH反應(yīng)生成NaClO影響NaOH的產(chǎn)量。提示：第二個問題：精制食鹽水

由于粗鹽中含有泥沙、Ca2+

、Mg2+、

Fe3+、SO42—等雜質(zhì)，會在堿液中形成沉淀從而損壞離子交換膜，那么如何除去這些雜質(zhì)呢？3、所有試劑只有過量才能除盡，你能設(shè)計一個合理的順序逐一除雜嗎？2、用什么試劑除去Ca2+

、Mg2+、Fe3+

、SO42—1、用什么方法除去泥沙？電解飽和食鹽水必須解決兩個主要問題:（二）電鍍1、定義：利用電解原理在某些金屬的表面鍍上一薄層其它金屬或是合金的過程。2、目的：4、電鍍的特點(diǎn)：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極——鍍層金屬

使金屬增強(qiáng)抗腐蝕的能力，增加美觀和表面硬度。1）陽極本身參加電極反應(yīng)2）電解質(zhì)溶液的濃度保持不變二、電解池原理的應(yīng)用（三）銅的電解精煉陽極：Cu=Cu2++2e-陰極：Cu2++2e-

=Cu雜質(zhì)比銅活潑的Zn、Fe等：Zn-2e-=Zn2+Fe-2e-

=Fe2+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)的形式留在溶液中，成為陽極泥。電解質(zhì)溶液硫酸銅的濃度略有減小。（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．陽極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式：

Ni2++2e-=NiB．電解過程中，陽極質(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離子只有Fe2+

和

Zn2+D．電解后，電解槽底部的陽極泥中只有Cu和PtD『感悟高考』（四）電冶金

1、制取金屬鈉電解熔融氯化鈉陽極：2Cl-

-2e-

=Cl2↑陰極：2Na++2e-=2Na總反應(yīng)：通電2NaCl===2Na+Cl2↑

2、制取金屬鋁電解熔融氧化鋁陽極：6O2-

-12e-

=3O2↑陰極：4Al3++12e-=4Al總反應(yīng)：通電2Al2O3====4Al+3O2↑注意：反應(yīng)過程中使用冰晶石1、金屬腐蝕的本質(zhì)：金屬原子失去電子變?yōu)榻饘訇栯x子，金屬發(fā)生氧化反應(yīng)。2、金屬腐蝕的類型三、金屬的腐蝕和防護(hù)類型化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕條件金