電解池學(xué)習(xí)教材知識

1、電解池學(xué)習(xí)教材知識2第三節(jié) 電解池3一、電解原理4直流電源電極電解質(zhì)電極反應(yīng)陰極:陽極:總反應(yīng):Cu2+ClCu2+ + 2e Cu2Cl2e Cl2 Cu2+ + 2Cl電解CuCl2（還原反應(yīng)）（氧化反應(yīng)）電解被還原得e失e被氧化（放出Cl2） （析出Cu）電解氯化銅原理CuCl2 Cu2+2ClII陰極陽極ee正極負極電 源Cu +Cl2Cu +Cl2（氧化還原反應(yīng)）51、電解定義在外加直流電源的作用下，電解質(zhì)的陰陽離子在陰陽兩極發(fā)生氧化還原反應(yīng)的過程，叫電解。電流是發(fā)生氧化還原反應(yīng)的根源、動力。陰陽離子在做定向運動導(dǎo)電的同時，也就在兩極發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，生成了新物質(zhì)；而金屬導(dǎo)電是由自

2、由電子的定向運動形成，無反應(yīng)發(fā)生，無新物質(zhì)生成，兩者有本質(zhì)區(qū)別。明 確6（1）定義：把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。又叫電解槽（2）形成條件：兩個電極電解質(zhì)溶液或熔融的電解質(zhì)外接電源陽極：與電源正極相連的一極陰極：與電源負極相連的一極2、電解池形成閉合回路7(3)、電解池中電子及離子移動方向：電子由電源負極流向陰極，由陽極流回電源正極溶液中：陽離子移向陰極，陰離子移向陽極8(4).原理：陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)、陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng)(5)、陰陽兩極得失電子規(guī)律(1)陽極：若為活性電極（除C、Pt、Au外的金屬），則電極本身失電子被氧化（注意：Fe-2e-=Fe2+) 若為惰性電極（C、Pt、Au ）

3、，則由溶液中陰離子“爭”失電子 溶液中陰離子的放電順序（失電子能力）是：S 2-I -Br -Cl -OH -含氧酸根F-(2)陰極：無論活性還是惰性電極，電極本身都不參加反應(yīng)，由溶液中陽離子“爭”得電子Ag+Fe3+Cu2+H+（酸）Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+H+（水） Al3+Mg2+Na+Ca2+K+陽離子在陰極上放電順序（得電子能力）是：10想一想：若以銅為陽極,鐵為陰極,電解氯化銅溶液，情況又如何？(6)電極反應(yīng)及總反應(yīng)的書寫原則：得失電子守恒，兩極反應(yīng)相加即得總反應(yīng)。書寫電極反應(yīng)時，用實際參加反應(yīng)的離子表示（弱電解質(zhì)也可用化學(xué)式表示）。書寫總反應(yīng)時，注明“電解”或“通電”條件

4、，且弱電解質(zhì)必須寫成化學(xué)式。方法：先看電極材料，主要是陽極，再分析得失電子的物質(zhì)或離子同時注意溶液中的離子是否參加反應(yīng)。陽極：4OH- - 4e- = 2H2O + O2 陰極：Cu 2+ 2e -= Cu2CuSO4+2H2O = 2H2 SO4+O2 +2Cu 通電總反應(yīng)：2Cu2+2H2O = 4H+O2 +2Cu 通電12(7)用惰性電極電解電解質(zhì)溶液的規(guī)律電解水型：含氧酸、強堿、活潑金屬的含氧酸鹽。如H2SO4、NaOH、Na2SO4等陽極：4OH-4e-=O2 +2H2O陰極：4H+ + 4e- = 2H2總反應(yīng)：2H2O = 2H2 +O2 通電電解質(zhì)溶液復(fù)原所加物質(zhì)：H2OpH

5、變化：原來呈酸性的pH減小，原來呈堿性的pH增大，原來呈中性的pH不變分解電解質(zhì)型：無氧酸、不活潑金屬的無氧酸鹽（其中氟化物除外）。如HCl、HBr、CuCl2等電解質(zhì)溶液復(fù)原所加物質(zhì)：原溶質(zhì)pH變化：若為酸則pH增大但不超過7，若為鹽則不定（與酸有關(guān)），如CuCl2忽略Cl2的溶解則pH增大放H2生堿型：活潑金屬的無氧酸鹽（氟化物除外），如NaCl、KBr、MgCl2等陽極：2Cl- - 2e- =Cl2陰極：2H+2e- =H22NaCl+2H2O = = = 2NaOH + H2 +Cl2 通電2Cl-+2H2O = 2OH- + H2 +Cl2 通電電解質(zhì)溶液復(fù)原所加物質(zhì)：一般為HXp

6、H變化：明顯增大放O2生酸型：不活潑金屬的含氧酸鹽，如CuSO4、AgNO3等陽極：4OH- - 4e- =O2+2H2O陰極：2Cu2+4e- = 2Cu2CuSO4+2H2O = 2H2 SO4+O2 +2Cu 通電2Cu2+2H2O = 4H+O2 +2Cu 通電電解質(zhì)溶液復(fù)原所加物質(zhì)：相應(yīng)金屬氧化物pH變化：明顯減小小結(jié)：電解質(zhì)溶液復(fù)原所加物質(zhì)為：從陰陽兩極析出的物質(zhì)的化合物，即離開體系的物質(zhì)的化合物。16（ A ）（B）（C）（D）Hg(NO3)2AgNO3AgNO3NaHSO4AgCuCuCPtPtAgFe1.判斷A、B、C、D屬于原電池的是，屬于電解池的是；并寫出下列裝置的電極反

7、應(yīng)式。鞏固練習(xí)172.如上圖所示，通電后A極上析出Ag，對該裝置的有關(guān)敘述正確的是A.P是電源的正極B.F極上發(fā)生的反應(yīng)為：4OH- - 4e-=2H2O+O2C.電解時，甲、乙、丙三池中，除E、F兩極外，其余電極均參加了反應(yīng)D.通電后，甲池的PH減小，而乙、丙兩池溶液的PH不變B 183.用鉑電極電解下表中各組物質(zhì)的水溶液，電解一段時間以后，甲、乙兩池中溶液的pH值均減小，而在和兩極，電極產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為12的是 甲 乙 A B C D甲 KOH H2SO4 Na2SO4 CuSO4乙 CuSO4 AgNO3 HCl HNO3 甲乙D194.為下圖所示裝置中，a、b都是惰性電極，通電一段

8、時間后，b極附近溶液呈紅色。下列說法正確的是AX是正極，Y是負極BX是負極，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 20二、電解原理的應(yīng)用1.電解食鹽水陽極：濕潤的淀粉KI試紙陰極：酚酞試液21現(xiàn)象：陽極：有氣泡產(chǎn)生，使?jié)駶櫟牡矸跭I試紙變藍陰極：有氣泡產(chǎn)生，滴加酚酞溶液變紅實驗裝置陽極：2Cl-2e- =Cl2陰極：2H+2e- =H2總式：2NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl2通電電解飽和食鹽水可以制造燒堿、氯氣和氫氣。陰極產(chǎn)物陽極產(chǎn)物22（1）生產(chǎn)設(shè)備名稱：離子交換膜電解槽陰極：碳鋼網(wǎng) 陽極：

9、鈦網(wǎng) 陽離子交換膜：只允許陽離子通過,Cl-、OH-和氣體不能通過，把電解槽隔成陰極室和陽極室。 （2）離子交換膜的作用：a、防止氫氣和氯氣混合而引起爆炸；b、避免氯氣和氫氧化鈉反應(yīng) ，而影響氫氧化鈉的產(chǎn)量。氯堿工業(yè):離子交換膜法制燒堿23+Cl2Cl2ClH2Na+H+OH淡鹽水NaOH溶液精制飽和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）離子交換膜 陽 極金屬鈦網(wǎng)陰 極碳鋼網(wǎng)陽極室陰極室陰極室中加入NaOH是為了增強導(dǎo)電性24粗鹽的成份： 泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42雜質(zhì)，會與堿性物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，損壞離子交換膜精制食鹽水雜質(zhì)的除去過程：粗鹽水 含少量Ca2+.Mg2+精制鹽水2

10、52.銅的電解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），這種粗銅的導(dǎo)電性遠不能滿足電氣工業(yè)的要求，如果用以制電線，就會大大降低電線的導(dǎo)電能力。因此必須利用電解的方法精煉粗銅。粗銅 含雜質(zhì)(Zn Fe Ni Ag Au 等)純銅粗銅陽極： Zn-2e-= Zn2+ Fe -2e-= Fe2+ Ni -2e-= Ni2+Cu-2e-= Cu2+ Zn Fe Ni CuAg Au 陰極: Cu2+ + 2e- = Cu陽極泥問：電解完后，CuSO4溶液的濃度有何變化？CuSO4溶液陽極泥: 不活潑金屬以單質(zhì)的形式沉積在電解槽底,形成陽極泥,陽極泥中可以提取貴金屬263. 電

11、鍍電鍍是利用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的過程，它是電解原理的又一重要應(yīng)用。電鍍可以使金屬更加美觀耐用，增強防銹抗腐能力。例如，鋼鐵是人們最常用的金屬，但鋼鐵有個致命的缺點，就是它們易被腐蝕。防止鋼鐵發(fā)生腐蝕的一種最常用方法就是在其表面鍍上其他金屬，如鋅、銅、鉻、鎳等。電鍍：電鍍是利用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的過程，鐵片銅片硫酸銅溶液電極： 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。274、電冶金制取金屬鈉電解熔融狀態(tài)的氯化鈉。陽極：2Cl - 2e- = Cl2陰極：2Na+ + 2e- = 2Na總反應(yīng)：2Na

12、Cl(熔融) 2Na + Cl2 28電解熔融氯化鈉制鈉29陽極：6O2-12 e- =3O2 陰極：4Al3+ + 12e- =4Al冶煉鋁通電總式：2Al2O3 4Al+3O2 原理:助熔劑：冰晶石（Na3AlF6 六氟合鋁酸鈉）陽極材料(碳)和熔融氧化鋁需要定期補充思考:工業(yè)上為什么用電解熔融氧化鋁的方法冶煉鋁而不用AlCl3?30冶煉鋁設(shè)備圖陽極C電解質(zhì)煙罩熔融態(tài)鋁鋼殼鋼導(dǎo)電棒陰極C耐火材料31思考交流試比較電解飽和食鹽水與電解熔融氯化鈉的異同(提示:比較電解質(zhì)、電解裝置、電極反應(yīng)、電解產(chǎn)物）小結(jié)與電源正極相連陽極陰極與電源負極相連發(fā)生氧化反應(yīng)陽離子移向陰離子移向發(fā)生還原反應(yīng)1、電源、

13、電極、電極反應(yīng)關(guān)系2、電解原理的應(yīng)用：氯堿工業(yè)、電鍍、電冶金32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定義形成條件電極名稱電極反應(yīng)將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置。應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一層其它金屬的裝置。兩電極接直流電源電極插人電解質(zhì)溶液形成閉合回路鍍層金屬接電源正極待鍍金屬接電源負極電鍍液須含有鍍層金屬的離子陽極：電源正極相連陰極：電源負極相連陽極：鍍層金屬；陰極：鍍件陽極：氧化反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)陽極：氧化反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)應(yīng)用電解原理將不純的金屬提純的裝置。不純金屬接電源正極純的金屬接電源負極電解質(zhì)溶液須待提純金屬的離子陽極：不純金屬；陰極：純金屬陽極：氧化反應(yīng)陰極：還原

14、反應(yīng)331下列說法或?qū)嶒灛F(xiàn)象的描述不正確的是（ ）。A把銅片和鐵片緊靠在一起浸入稀硫酸中，銅片表面出現(xiàn)氣泡B把銅片插入氯化鐵溶液中，在銅片表面出現(xiàn)一層鐵C把鋅粒放入盛有鹽酸的試管中，加入幾滴氯化銅溶液，氣泡放出速度加快D與電源負極相連的是電解槽的陰極2100mL濃度為2mol/L的鹽酸跟過量的鋅片反應(yīng)，為加快反應(yīng)速率，又不影響生成氫氣的總量，可采用的方法是（ ）。A加入適量的6mol/L的鹽酸 B加入數(shù)滴氯化銅溶液C加入適量蒸餾水 D加入適量的氯化鈉溶液 3用石墨作電極，電解1mol/L下列物質(zhì)的溶液，溶液的PH值保持不變的是（ ）。AHCl BNaOH CNa2SO4 DNaCl4下列關(guān)于銅

15、電極的敘述，正確的是（ ）。A銅鋅原電池中銅是正極 B用電解法精煉粗銅時，銅作陽極C在鍍件上電鍍銅時可用金屬銅作陽極 D電解稀硫酸制H2、O2時，銅作陽極 341. a 、b哪一極為正極？2. 若要給鐵叉鍍鋅， a極選用什么材料？ 選擇何種溶液？思考:e-35金屬性強弱的判斷 已知M+N2+=M2+N Pt極電解相同濃度P和M的硫酸鹽，陰極先析出M N與E有導(dǎo)線相連放入E的硫酸鹽溶液,電極反應(yīng)：E2+2e-=E，N-2e-=N2+，則四種金屬活潑性由強到弱為 答案：PMNE36工業(yè)上采用Fe、C為電極電解K2MnO4溶液制KMnO41.電解時,應(yīng)以 作陰極，電解過程中陰極附近溶液pH將會 ,

16、2.陽極反應(yīng)式為 , 3.總電解反應(yīng)式為 . 2K2MnO4+2H2O=2KMnO4+2KOH+H2答案:Fe 增大 MnO42_e- =MnO437 電解計算電子守恒法例一 ： 鉑電極電解1LCu(NO3)2和KNO3混合溶液,通電一段時間,兩極均產(chǎn)生11.2L(S.T.P)氣體.求電解后溶液的pH,并確定析出銅的物質(zhì)的量.解析：陽極 4OH-4e-=2H2O+O2 陰極 Cu2+2e- =Cu 2H+2e- =H2 陽極轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為: 0.54 = 2mol,消耗4OH- 2mol,即產(chǎn)生H+ 2mol. 陰極生成0.5molH2,消耗H+ 1mol;所以溶液中C(H+)=1mol/L pH=0 生成H2轉(zhuǎn)移的電子:0.5 2=1mol,故還有1mole- 用于還原Cu2+,可析出銅為0.5mol. 38O22Cu4Ag4H2H22Cl24OH計算關(guān)系式：例二 ： 用石墨電極電解100mL H2SO4與CuSO4的混合液，通電一段時間后，兩極均收集到2.24L（標況）氣體，則原混合液中Cu2+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0.1mo