電解原理的應用

1、 例例1 ： 鉑電極電解鉑電極電解1LCu(NO3)2和和KNO3混合溶混合溶液液,通電一段時間通電一段時間,兩極均產(chǎn)生兩極均產(chǎn)生11.2L(標況標況)氣體氣體.求電解后溶液的求電解后溶液的pH,并確定析出銅的物質(zhì)的量并確定析出銅的物質(zhì)的量.解析：陽極解析：陽極 4OH-4e-2H2O+O2 陰極陰極 Cu2+2e- Cu 2H+2e- H2 陽極轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為陽極轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為: 0.54= 2mol,消耗消耗OH- 2mol,即產(chǎn)生即產(chǎn)生H+ 2mol. 陰極生成陰極生成0.5molH2,消耗消耗H+ 1mol;所以溶液中所以溶液中C(H+)=1mol/L pH=0 生成生成H

2、2轉(zhuǎn)移的電子轉(zhuǎn)移的電子:0.5 2=1mol,故還有故還有1mole- 用于還原用于還原Cu2+,可析出銅為可析出銅為0.5mol. 電解計算電解計算電子守恒法電子守恒法O22Cu4Ag4H2H22Cl24OH計算計算關系式：關系式：例例2 ： 用石墨電極電解用石墨電極電解100mL H2SO4與與CuSO4的混合液，的混合液，通電一段時間后，兩極均收集到通電一段時間后，兩極均收集到2.24L（標況）氣體，（標況）氣體，則原混合液中則原混合液中Cu2+的物質(zhì)的量濃度為（的物質(zhì)的量濃度為（ ） A.1mol/L B.2mol/L C.3mol/L D.4mol/LA陽極陽極O2為為0.1mol，

3、電子為，電子為0.4mol則則H2為為0.1mol，所以，所以Cu為為0.1mol，濃度為，濃度為A例例3 ： 某硝酸鹽晶體化學式為某硝酸鹽晶體化學式為M(NO3)xnH2O，相對分，相對分子質(zhì)量為子質(zhì)量為242，將，將1.21g該晶體溶于水配成該晶體溶于水配成100mL溶液，溶液，用惰性電極進行電解。當有用惰性電極進行電解。當有0.01 mol 電子轉(zhuǎn)移時，溶液電子轉(zhuǎn)移時，溶液中金屬離子全部析出，此時陰極增重中金屬離子全部析出，此時陰極增重0.32g。求：。求：金屬金屬M的相對原子質(zhì)量及的相對原子質(zhì)量及 x、n 值；值；電解溶液的電解溶液的pH（溶液體積仍為（溶液體積仍為100mL）。）。

4、Mx+ + xe- M0.005mol 0.01mol 0.32g所以：所以：x = 2 ；M = 64 ；n = 3產(chǎn)生產(chǎn)生H+為為0.01mol，pH=1練習：練習：用兩支惰性電極插入用兩支惰性電極插入50mLAgNO3溶液中，溶液中，通電電解。當電解液的通電電解。當電解液的PH值從值從6.0變?yōu)樽優(yōu)?.0時時(設電設電解時陰極沒有氫氣析出，且電解液在電解前后體解時陰極沒有氫氣析出，且電解液在電解前后體積變化可以忽略積變化可以忽略)，電極上析出銀的質(zhì)量大約是：，電極上析出銀的質(zhì)量大約是： A、27mg B、54mg C、108mg D、216mgB陰極陰極： 得得電子，發(fā)生電子，發(fā)生還原還

5、原反應，離子反應，離子氧化性氧化性越強，越強，反應越容易。反應越容易。常見陽離子放電順序：常見陽離子放電順序：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+ Al3+Mg2+Na+陽極陽極：失失電子，發(fā)生電子，發(fā)生氧化氧化反應，離子反應，離子還原性還原性越強，越強，反應越容易。反應越容易。當陽極為惰性電極當陽極為惰性電極(石墨、鉑、金石墨、鉑、金)時時,常見陰離子常見陰離子放電順序：放電順序：S2- I- Br - Cl- OH- 含氧酸根含氧酸根 F-當陽極為金屬電極當陽極為金屬電極(除鉑、金除鉑、金)時，時，金屬電極金屬電極優(yōu)先放電。優(yōu)先放電。用惰性電極電解電解質(zhì)溶液規(guī)律用惰性電極電解電解質(zhì)溶

6、液規(guī)律 分析電解分析電解NaNa2 2SOSO4 4溶液的本質(zhì)，書寫溶液的本質(zhì)，書寫電極反應式和總反應式電極反應式和總反應式? ? 陽極區(qū)和陰極區(qū)的陽極區(qū)和陰極區(qū)的PHPH是如何變化？整個溶液的是如何變化？整個溶液的PHPH如何變化？如如何變化？如何復原？何復原？如果用銅連正極，鐵連負極？如果用銅連正極，鐵連負極？PHPH加水可復原加水可復原陽極：陽極：4OH- -4e- 2H2O + O2 陰極陰極： 4H + 4e- 2H2 總的方程式：總的方程式：2H2O 2H2 +O2 通電通電復原規(guī)律：復原規(guī)律：少什么加什么少什么加什么思考？思考？PH不變不變電解規(guī)律電解規(guī)律陰極陰極陽極陽極氯氯氣氣

7、銅銅實例實例電極反應電極反應 濃度濃度PH值值復原復原CuCl2 陽極：陽極：2Cl-2 e- Cl2陰極：陰極：Cu2+ 2e-2Cu減小減小增大增大CuCl2CuCl2溶液溶液CuCl2 Cu+Cl2 電解陽極陽極陰極陰極氧氧氣氣氫氫氣氣實例實例電極反應電極反應 濃度濃度PH值值復原復原Na2SO4 實例實例電極反應電極反應 濃度濃度PH值值復原復原Na2SO4 陽極陽極: 4OH- - 4e- 2H2O+O2 陰極陰極:4H + 4e- 2H2 變大變大不不變變加加H2ONa2SO4溶液溶液2H2O 2H2 + O2 電解陽極陽極陰極陰極氯氯氣氣氫氫氣氣實例實例電極反應電極反應 濃度濃度

8、PH值值復原復原NaCl 陽極陽極: 2Cl- - 2e- Cl 2陰極陰極:2H + 2e- H2 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2 + Cl2 電解減小減小增增大大 加加HClNaCl溶液溶液實例實例電極反應電極反應濃度濃度PH值值復原復原CuSO4陽極陽極陰極陰極氧氧氣氣銅銅陽極陽極: 4OH- - 4e- 2H2O+O2 陰極：陰極：Cu2+ 2e- Cu減小減小減小減小 加加CuOCuSO4溶液溶液2CuSO4+ 2H2O 2Cu +O2 + 2H2SO4電解電解規(guī)律（惰性電極）小結(jié)電解規(guī)律（惰性電極）小結(jié) 陽極：陽極：S2- I- Br- Cl- OH- 含氧酸根含氧酸根 F

9、- 與與區(qū)：電解本身型區(qū)：電解本身型 如如CuClCuCl2 2 、HClHCl與與區(qū)：放氫生堿型區(qū)：放氫生堿型 如如NaCl與與區(qū)：放氧生酸型區(qū)：放氧生酸型 如如CuSO4、AgNO3與與區(qū)：電解水型區(qū)：電解水型 如如NaNa2 2SO4、H2 2SO4 、NaOH陰極：陰極：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+（H+）Al3+Mg2+Na+電解質(zhì)溶液用惰性電極電解的示例電解質(zhì)溶液用惰性電極電解的示例：電解電解類型類型舉舉 例例電極反應電極反應溶液溶液PH變化變化溶液溶液復原復原方法方法物質(zhì)類別物質(zhì)類別實例實例僅溶僅溶劑水劑水電解電解 僅溶僅溶質(zhì)電質(zhì)電 解解 含氧酸含氧酸H2SO4強堿

10、強堿NaOH活潑金屬的活潑金屬的含氧酸鹽含氧酸鹽Na2SO4無氧酸無氧酸HCl陰極陰極:4H+ + 4e- 2H2陽極陽極:4OH-4e-O2+2H2O減小減小增大增大不變不變H2O陽極陽極:2Cl- 2e-Cl2陰極陰極:2H+2e- H2增大增大HCl不活潑金屬不活潑金屬的無氧酸鹽的無氧酸鹽CuCl2陽極陽極:2Cl- 2e- Cl2陰極陰極:Cu2+2e- Cu增大增大 CuCl2活潑金屬的活潑金屬的無氧酸鹽無氧酸鹽NaCl陽極陽極:2Cl-2e- Cl2陰極陰極:2H+2e- H2增大增大 HCl不活潑金屬不活潑金屬的含氧酸鹽的含氧酸鹽CuSO4陽極陽極:4OH-4e-O2+2H2O陰

11、極陰極:2Cu2+4e- 2Cu減小減小CuO放氫生堿放氧生酸三、非惰性電極電解情況：三、非惰性電極電解情況：例：在例：在50mL 0.2mol/L50mL 0.2mol/L的硫酸銅溶液中插入兩個的硫酸銅溶液中插入兩個電極，通電電解電極，通電電解( (不考慮水分蒸發(fā)不考慮水分蒸發(fā)) )，則：，則：1 1）若兩極均為銅片，試說明電解過程中溶液溶）若兩極均為銅片，試說明電解過程中溶液溶質(zhì)濃度將怎樣變化質(zhì)濃度將怎樣變化 。2)2)若陽極為純鋅，陰極為銅片，陽極反應式若陽極為純鋅，陰極為銅片，陽極反應式是是 。3)3)如果兩極均為銅片且不考慮如果兩極均為銅片且不考慮H H+ +在陰極上放電當在陰極上放

12、電當電路中有電路中有0.01mol0.01mol電子通過時，陰極增重電子通過時，陰極增重 g g，陰極上的電極反應式是陰極上的電極反應式是 。不變不變1.281.28Zn Zn 2e2eZnZn2+2+CuCu2+2+ +2e +2eCuCu陽極為非惰性電極時：陽極為非惰性電極時：一般電極失電子，參加反應。一般電極失電子，參加反應。M - neM - ne- - M Mn+n+1、活潑金屬的冶煉、活潑金屬的冶煉（1）鈉的制?。┾c的制?。?）鎂的制?。╂V的制?。?）鋁的制?。╀X的制取 2NaCl 2Na+Cl2通電 MgCl2 Mg+Cl2通電 2Al2O3 2Al+3O2通電2、氯堿工業(yè)、氯堿

13、工業(yè)電解飽和食鹽水電解飽和食鹽水總反應：總反應：2NaCl+2H2O2NaOH+ Cl2 + H2 電解電解為什么不電解鈉、鎂、鋁的鹽溶液？為什么不電解鈉、鎂、鋁的鹽溶液？AlClAlCl3 3？MgOMgO？ 電解應用電解應用2 2、氯堿工業(yè)、氯堿工業(yè)+ +-精制飽和精制飽和NaClNaCl淡鹽水淡鹽水ClCl2 2H H2 2NaOHNaOH溶液溶液H H2 2O O含少量含少量NaOHNaOHClCl- -ClCl2 2H H2 2OHOH- -NaNa+ +Na+Na+交換膜交換膜2H2H+ +2e+2e- -HH2 22Cl2Cl- -2e-2e- -ClCl2 2陽陽 陰陰H H+

14、 +從何來？從何來？總反應：總反應：2NaCl+2H2O2NaOH+ Cl2 + H2 電解電解3.銅的電解精煉銅的電解精煉純銅為純銅為陰極陰極， 以以CuSOCuSO4 4溶液溶液為電解液為電解液陰極：陰極： Cu2+ +2eCu其特點是電解質(zhì)溶液的濃度基本上不變。其特點是電解質(zhì)溶液的濃度基本上不變。 犧牲陽極！犧牲陽極！粗銅粗銅純銅純銅粗銅為粗銅為陽極：陽極：含雜質(zhì)含雜質(zhì)(Zn(Zn、FeFe、NiNi、AgAg、Au Au 等等) )- 2e- 2e- - Zn Zn2+2+- 2e- 2e- - Fe Fe2+2+- 2e- 2e- - Ni Ni2+2+- 2e- 2e- - Cu

15、Cu2+2+ Zn Zn Fe Fe Ni Ni CuCuAg Ag Au Au 陽極泥陽極泥問：電解完后，問：電解完后，CuSOCuSO4 4溶液的濃度有何變化？溶液的濃度有何變化？4 4、電鍍電鍍1 1）定義：）定義： 利用電解原理在某些金屬的表面鍍上利用電解原理在某些金屬的表面鍍上一薄層其它一薄層其它金屬金屬或是或是合金合金的過程。的過程。2 2）裝置）裝置硫酸銅溶液硫酸銅溶液陽極：陽極： Cu2eCu2e- - Cu Cu2+2+陰極：陰極： CuCu2+2+ 2e+ 2e- - Cu Cu 3）電鍍材料的選擇：）電鍍材料的選擇：陰極陰極鍍件鍍件 陽極陽極鍍層金屬鍍層金屬 電鍍液電鍍液

16、含有含有鍍層金屬離子鍍層金屬離子的溶液的溶液4 4）電鍍的結(jié)果，電鍍液的濃度保持不變）電鍍的結(jié)果，電鍍液的濃度保持不變銅銅鍍鍍件件電離電離電解電解完成的完成的條件條件過程及過程及特點特點以氯化以氯化銅為例銅為例相互聯(lián)相互聯(lián)系系電離與電解的比較電離與電解的比較電解質(zhì)溶于水電解質(zhì)溶于水或熔化狀態(tài)下或熔化狀態(tài)下電解質(zhì)電離后電解質(zhì)電離后, ,再通以直流電再通以直流電電解質(zhì)電離成為電解質(zhì)電離成為自由移動的離子自由移動的離子陰陽離子定向移動陰陽離子定向移動, ,在兩極上放電在兩極上放電CuClCuCl2 2 CuCu2+2+2Cl+2Cl- - CuClCuCl2 2 Cu+Cl Cu+Cl2 2電解電解

17、電解必須建立在電離的基礎上電解必須建立在電離的基礎上內(nèi)容內(nèi)容原電池原電池電解池電解池電極名稱電極名稱電極反應電極反應電子移動電子移動方向方向能量轉(zhuǎn)變能量轉(zhuǎn)變正極正極 負極負極還原還原反應反應氧化氧化反應反應還原還原反應反應氧化氧化反應反應先從負極先從負極導線導線正極正極 負極負極導線導線陰極陰極 陽極陽極導線導線正極正極陰極陰極陽極陽極將化學能轉(zhuǎn)將化學能轉(zhuǎn)化為電能化為電能將電能轉(zhuǎn)化將電能轉(zhuǎn)化為化學能為化學能原電池與電解池的比較原電池與電解池的比較原電池、電解池、電鍍池判定規(guī)律原電池、電解池、電鍍池判定規(guī)律1 1、無外接電源，、無外接電源， 可能是原電池：可能是原電池：依據(jù)原電依據(jù)原電池的形成條

18、件判定，池的形成條件判定， “ “三看三看” 電極：電極：兩極為導體且活潑性不同兩極為導體且活潑性不同 電解液：電解液：兩極插入電解液中兩極插入電解液中 回路：回路：形成閉合回路或兩極接觸形成閉合回路或兩極接觸2 2、有外接電源，兩極插入電解質(zhì)溶液中，、有外接電源，兩極插入電解質(zhì)溶液中，可能是電解池或電鍍池：可能是電解池或電鍍池：當陽極金屬與電解當陽極金屬與電解質(zhì)溶液中的金屬陽離子相同，為電鍍池，其質(zhì)溶液中的金屬陽離子相同，為電鍍池，其余情況為電解池。余情況為電解池。2.2.用惰性電極電解飽和用惰性電極電解飽和NaNa2 2COCO3 3溶液，若保持溶液，若保持溫度不變，則一段時間后溫度不變，

19、則一段時間后 （ ）A.A.溶液的溶液的pHpH變大變大B.B.c c(Na(Na+ +) )與與c c (CO (CO3 32-2-) )的比值變大的比值變大C.C.溶液濃度變大，有晶體析出溶液濃度變大，有晶體析出D.D.溶液濃度不變，有晶體析出溶液濃度不變，有晶體析出鞏固練習：鞏固練習：1.1.在電解水時在電解水時, ,常加入一些稀硫酸常加入一些稀硫酸, ,其目的是其目的是A.A.使溶液酸性增強使溶液酸性增強 B.B.使溶液中離子濃度增大使溶液中離子濃度增大C.C.加快電解的速率加快電解的速率 D.D.使溶液的氧化性增強使溶液的氧化性增強C CD D3. 3. 鉑電極電解鉑電極電解1LCu

20、(NO1LCu(NO3 3) )2 2和和KNOKNO3 3混合溶液混合溶液, ,通電一段時間通電一段時間, ,兩極均產(chǎn)生兩極均產(chǎn)生11.2L(S.T.P)11.2L(S.T.P)氣氣體體. .求電解后溶液的求電解后溶液的C(HC(H+ +) )。CuCu2+2+得電子數(shù)得電子數(shù)+ H+ H+ +得電子數(shù)得電子數(shù)= OH= OH- -失電子總數(shù)失電子總數(shù)解析：陽極解析：陽極 4OH4OH- -4e-4e- - 2H2H2 2O+OO+O2 2 陰極陰極 CuCu2+2+2e+2e- -Cu 2HCu 2H+ +2eH+2eH2 2n(Cun(Cu2+2+) )2+0.52+0.52=0.52=

21、0.54 4n(Cun(Cu2+2+)=0.5mol)=0.5molCuCu2+2+2H2H+ + C(HC(H+ +)=1mol/L)=1mol/L2 2：如圖所示，如圖所示，x,yx,y為直流電源的兩極，為直流電源的兩極，z z溶液溶液通電后，通電后，a a極質(zhì)量增加，極質(zhì)量增加，b b極有無色無味氣體極有無色無味氣體放出，則符合的有放出，則符合的有 ( )( )a ab bx xz zA A鋅鋅石墨石墨 負極負極 CuSOCuSO4 4B B石墨石墨 石墨石墨 負極負極 NaOHNaOHC C銀銀鐵鐵正極正極 AgNOAgNO3 3D D銅銅石墨石墨 負極負極 CuClCuCl2 2A

22、z z溶液溶液 x yx ya b a b 3 3：用陽極用陽極X,X,陰極陰極Y Y電解電解Z Z的水溶液，通電一段的水溶液，通電一段時間后，加入時間后，加入W W，能使溶液恢復的有（，能使溶液恢復的有（ ) )X XY YZ ZW WA A石墨石墨 鐵鐵NaClNaClH H2 2O OB B鉑鉑銅銅CuSOCuSO4 4CuSOCuSO4 4 溶液溶液C C石墨石墨 石墨石墨 H H2 2SOSO4 4H H2 2O OD D銀銀鐵鐵AgNOAgNO3 3AgNOAgNO3 3C4.在如下的裝置中進行電解，并已知鐵極的質(zhì)量減在如下的裝置中進行電解，并已知鐵極的質(zhì)量減小小11.2克?？?。（

23、1）A是電源的是電源的 極極（2）電解過程中，電路中通過）電解過程中，電路中通過 摩電子摩電子（3）Ag極的電極反應是極的電極反應是 ；析出物質(zhì)是；析出物質(zhì)是 克克（4）Cu(a)的電極反應是的電極反應是 ；（5）Cu(b)的電極反應是的電極反應是 。（2 2）對該裝置的有關敘述正確的是）對該裝置的有關敘述正確的是A. PA. P是電源的正極是電源的正極B. FB. F極上發(fā)生的反應為：極上發(fā)生的反應為：4OH4OH- - - 4e- 4e- -2H2H2 2O+OO+O2 2C.C.電解時，甲、乙、丙三池中，除電解時，甲、乙、丙三池中，除E E、F F兩極外，兩極外， 其余電極均參其余電極均

24、參 加了反應加了反應D.D.通電后，甲池的通電后，甲池的PHPH減小，而乙、丙兩池溶液的減小，而乙、丙兩池溶液的PHPH不變不變B 鞏固練習鞏固練習1如圖所示：如圖所示：通電后通電后A極上析出極上析出Ag (1) 判斷電源以及甲、判斷電源以及甲、乙、丙三池中的電乙、丙三池中的電極名稱，并分別書極名稱，并分別書寫電極反應式寫電極反應式1.1.右圖中右圖中x x、y y分別是直分別是直流電源的兩極流電源的兩極, ,通電后發(fā)通電后發(fā)現(xiàn)現(xiàn)a a極板質(zhì)量增加極板質(zhì)量增加,b,b極板極板處有無色無臭氣體放出處有無色無臭氣體放出, ,符合這一情況的符合這一情況的A 練練 習習2. 根據(jù)金屬活動順序表，根據(jù)金

25、屬活動順序表，Cu不能發(fā)生如下反應：不能發(fā)生如下反應： Cu + 2H2OCu(OH)2+ H2。但選擇恰當電極材料但選擇恰當電極材料 和電解液進行電解，這個反應就能變?yōu)楝F(xiàn)實。下列四和電解液進行電解，這個反應就能變?yōu)楝F(xiàn)實。下列四 種電極材料和電解液中，能實現(xiàn)該反應最為恰當?shù)氖欠N電極材料和電解液中，能實現(xiàn)該反應最為恰當?shù)氖茿BCD陽極陽極石墨石墨CuCuCu陰極陰極石墨石墨石墨石墨FePt電解液電解液CuSO4溶液溶液Na2SO4溶液溶液H2SO4溶液溶液H2OB 電解計算電解計算電子守恒法電子守恒法例一例一 ： 鉑電極電解鉑電極電解1LCu(NO3)2和和KNO3混合混合溶液溶液,通電一段時間

26、通電一段時間,兩極均產(chǎn)生兩極均產(chǎn)生11.2L(S.T.P)氣體氣體.求電解后溶液的求電解后溶液的pH,并確定析出銅的物并確定析出銅的物質(zhì)的量質(zhì)的量.解析：陽極解析：陽極 4OH-4e-2H2O+O2 陰極陰極 Cu2+2e- Cu 2H+2e- H2 陽極轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為陽極轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為: 0.54 = 2mol,消耗消耗4OH- 2mol,即產(chǎn)生即產(chǎn)生H+ 2mol. 陰極生成陰極生成0.5molH2,消耗消耗H+ 1mol;所以溶液中所以溶液中C(H+)=1mol/L pH=0 生成生成H2轉(zhuǎn)移的電子轉(zhuǎn)移的電子:0.5 2=1mol,故還有故還有1mole- 用于還原用于還原C

27、u2+,可析出銅為可析出銅為0.5mol. O22Cu4Ag4H2H22Cl24OH計算計算關系式：關系式：例二例二 ： 用石墨電極電解用石墨電極電解100mL H2SO4與與CuSO4的混合的混合液，通電一段時間后，兩極均收集到液，通電一段時間后，兩極均收集到2.24L（標況）氣（標況）氣體，則原混合液中體，則原混合液中Cu2+的物質(zhì)的量濃度為（的物質(zhì)的量濃度為（ ） A.1mol/L B.2mol/L C.3mol/L D.4mol/LA陽極O2為0.1mol，電子為0.4mol則H2為0.1mol，所以Cu為0.1mol，濃度為A電解池、電解精煉池、電鍍池的比較電解池、電解精煉池、電鍍池的比較電解池電解池電解精煉池電解精煉池電鍍池電鍍池定義定義形成形成條