年高考化學 第5單元第19講 電解及其應用課件 蘇教

1、第19講 電解及其應用2021/8/8 星期日1一、電解的原理1概念：使電流通過電解質(zhì)溶液(或熔化的電解質(zhì))而在陰、陽兩極引起氧化還原反應的過程。幾個層面理解：是電解質(zhì)(熔融或溶液)的導電過程；是一個發(fā)生氧化還原反應的過程；是一個陰陽離子定向移動的過程；是一個電能轉(zhuǎn)化為化學能的過程。2電解池構(gòu)成的條件(1)與電源相連的兩個電極。(2)電解質(zhì)溶液(或熔化的電解質(zhì))。(3)形成閉合回路。2021/8/8 星期日23電解原理：電解的電路工作原理：導線上(外電路)電子從電源的負極流出經(jīng)導線流向電解池的陰極，電解池的陽極上產(chǎn)生電子經(jīng)導線流入電源的正極。溶液中(內(nèi)電路)陰離子移向陽極，失去電子，陽離子移向

2、陰極，得到電子。2021/8/8 星期日34電解反應中反應物的判斷放電順序(1)陰極陰極材料(金屬或石墨)總是受到保護。(2)陽離子得電子順序：KCa2NaMg2Al3Zn2Fe2Sn2Pb2(H)Cu2Hg2Ag(陽離子放電順序與濃度有關，并不絕對)。(3)陽極陽極材料是惰性電極(C、Pt、Au、Ti等)時：陰離子失電子：S2IBrClOHNO3等含氧酸根離子F。(4)陽極是活潑電極時：電極本身被氧化，溶液中的離子不放電。2021/8/8 星期日45電解反應方程式的書寫步驟：分析電解質(zhì)溶液中存在的離子；分析離子的放電順序；確定電極、寫出電極反應式；寫出電解方程式。如：(1)電解NaCl溶液：

3、 2NaCl2H2O H2Cl22NaOH，溶質(zhì)、溶劑均發(fā)生電解反應，pH增大。(2)電解CuSO4溶液： 2CuSO42H2O 2CuO22H2SO4， 溶質(zhì)、溶劑均發(fā)生電解反應，pH減小。電解電解2021/8/8 星期日5(3)電解CuCl2溶液：CuCl2 CuCl2 電解鹽酸：2HCl H2Cl2，溶劑不變，實際上是電解溶質(zhì)，pH增大。(4)電解稀H2SO4、NaOH溶液、Na2SO4溶液： 2H2O 2H2O2， 溶質(zhì)不變，實際上是電解水，pH分別減小、增大、不變。酸、堿、鹽的加入增加了溶液導電性，從而加快電解速率(不是起催化作用)。(5)用銅電極電解Na2SO4溶液： Cu2H2O

4、 Cu(OH)2H2 (注意：不是電解水)。電解電解電解電解2021/8/8 星期日6二、電解原理的運用1氯堿工業(yè)(1)裝置：立體隔膜電解槽2021/8/8 星期日7(2)電解前食鹽水的精制粗鹽中含有Ca2、Mg2、SO42 、Fe2、Fe3、Ca2、Mg2，在電解過程中生成Fe(OH)3、Ca(OH)2、Mg(OH)2，而堵塞石棉隔膜空隙， SO42影響產(chǎn)品的純度，所以這些雜質(zhì)離子必須除去。除去雜質(zhì)離子的操作及加入試劑的順序是：BaCl2NaOHNa2CO3過濾HCl或NaOHBaCl2Na2CO3過濾HCl。2021/8/8 星期日8(3)電極反應陰極：2H2e=H2 (或2H2O2e=H

5、22OH)陽極：2Cl=Cl22e (或2Cl2e=Cl2)(4)電解方程式： 2NaCl2H2O 2NaOHH2Cl2通電2021/8/8 星期日92電解法精煉銅(1)粗銅的成分：銅(鋅、鐵、鎳、銀、金、鉑等)。(2)電極的連接：粗銅作陽極，和外加電源的正極相連；純銅作陰極，和外加電源的負極相連。(3)電解液：硫酸銅或硝酸銅溶液。(4)電極反應陽極：Cu=Cu22e， Zn=Zn22e， Ni=Ni22e；陰極：Cu22e=Cu。(5)Ag、Au、Pt不發(fā)生反應，沉積到陽極底部，叫做陽極泥。2021/8/8 星期日103電鍍利用電解原理，在金屬表面上鍍上一層其他金屬或合金的過程叫電鍍。(1)

6、電極的連接：鍍層金屬或惰性電極作陽極，和外加電源的正極相連；鍍件金屬作陰極，和外加電源的負極相連。如鐵上鍍銅，銅(或石墨)作陽極，鐵作陰極。(2)電鍍液的選擇：選擇含有鍍層金屬離子的溶液作電鍍液，如鐵上鍍銅，選擇硫酸銅溶液作電鍍液。 2021/8/8 星期日11(3)電極反應：陽極：Cu=Cu22e 或 4OH4e=O22H2O， 陰極：Cu22e=Cu。 (4)電鍍的特點：若鍍層金屬作陽極，電鍍過程中溶液中陽離子濃度不變；若用惰性電極作陽極，電鍍過程中溶液中陽離子濃度減小。 2021/8/8 星期日12三、原電池和電解池的比較 原電池 電解池 化學原理自發(fā)的氧化還原反應 非自發(fā)的氧化還原反應

7、 本質(zhì)化學能轉(zhuǎn)化為電能 電能轉(zhuǎn)化為化學能 裝置判斷無外接電源 有外接電源 電極判斷 負極：還原性較強的極或電子流出的極正極：還原性較弱的極或電子流入的極陽極：與直流電源正極相連的極陰極：與直流電源負極相連的極 2021/8/8 星期日13原電池電解池電極上的反應負極：負極材料本身或還原劑失去電子發(fā)生氧化反應正極：溶液中某些陽離子或氧化劑得到電子發(fā)生還原反應陽極：發(fā)生氧化反應即陽極金屬或溶液中陰離子失去電子的反應陰極：溶液中的陽離子得到電子發(fā)生還原反應電子流向負極外電路正極電源負極陰極，陽極電源正極電流方向正極外電路負極電源正極陽極陰極電源負極應用制化學電源氯堿工業(yè)、電鍍、電解精煉和電冶金聯(lián)系二

8、次電池的放電過程為原電池原理，而充電過程即電解過程2021/8/8 星期日14【典例1】如圖所示，A、B為石墨電極，燒杯中的電解質(zhì)溶液只含一種溶質(zhì)。接通直流電源后，觀察到A電極有黃綠色氣體產(chǎn)生，B電極有無色氣體生成。下列判斷正確的是()A電解一段時間后溶液的pH會增大BA電極是正極，通電后陰離子 往A極移動C向溶液中滴加無色酚酞試液， A電極附近先出現(xiàn)紅色 D總反應的離子方程式為 2Cl2H H2Cl2 通電2021/8/8 星期日15【解析】本題主要考查電解知識，結(jié)合現(xiàn)象確定電解質(zhì)等。A為陽極，移向陽極的是Cl等陰離子，并放出Cl2；B為陰極，陰極只能是H放電，故電解質(zhì)溶液可能為鹽酸或NaC

9、l、KCl等。隨著不斷電解，鹽酸的濃度減小或有堿生成，溶液pH增大；若是電解NaCl、KCl等鹽溶液，B極有堿生成遇酚酞變紅色；總反應離子方程式可能是 2Cl2H H2Cl2或 2Cl2H2O 2OHH2Cl2。故本題正確答案為A。 通電通電【參考答案】A2021/8/8 星期日162021/8/8 星期日17【遷移訓練1】(2010張家港中學模擬)某溶液中含有兩種溶質(zhì)NaCl與H2SO4，它們的物質(zhì)的量之比為31。用石墨作電極電解該混合溶液時，根據(jù)電極產(chǎn)物，可明顯分為三個階段。下列敘述不正確的是( )A陰極自始至終只有H2B陽極先析出Cl2后析出O2C電解最后階段為電解水D溶液pH不斷增大，

10、最后為72021/8/8 星期日18【解析】電解所分三個階段可認為是(1)電解鹽酸，(2)電解氯化鈉溶液，(3)電解硫酸鈉溶液，電解鹽酸為分解型，電解氯化鈉溶液生成堿，電解硫酸鈉溶液為電解水型，所以最終溶液呈堿性。 【參考答案】D2021/8/8 星期日19【典例2】將兩個鉑電極插入500 mL CuSO4溶液中進行電解，通電一定時間后，某一電極增重0.064 g(設電解時該電極無氫氣析出，且不考慮水解和溶液體積變化)，此時溶液中氫離子濃度約為() A4103 mol/L B2103 mol/L C1103 mol/L D1107 mol/L2021/8/8 星期日20【解析】根據(jù)電解規(guī)律可知

11、陰極反應： Cu22e=Cu，增重0.064 g，應是Cu的質(zhì)量，根據(jù)總反應方程式： 2CuSO42H2O 2CuO22H2SO4 264 g 2 0.064 g xx0.001 moln(H)0.002 molc(H)4103 mol/L電解【參考答案】A2021/8/8 星期日21【點撥】原電池和電解池的計算包括兩極產(chǎn)物的定量計算、溶液pH的計算、相對原子質(zhì)量和阿伏加德羅常數(shù)測定的計算、根據(jù)電荷量求產(chǎn)物的量與根據(jù)產(chǎn)物的量求電荷量等的計算。不論哪類計算，均可概括為下列三種方法：(1)根據(jù)電子守恒法計算：用于串聯(lián)電路、陰陽兩極產(chǎn)物、正負兩極產(chǎn)物、相同電荷量等類型的計算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子

12、數(shù)相等。(2)根據(jù)總反應式計算：先寫出電極反應式，再寫出總反應式，最后根據(jù)總反應式列比例式計算。(3)根據(jù)關系式計算：借得失電子守恒關系建立已知量與未知量之間的橋梁，建立計算所需的關系式。 2021/8/8 星期日22【遷移訓練2】(溫州二模)在100 mL H2SO4與CuSO4的混合液中，用石墨作電極電解一段時間，兩極上均收集到2.24 L氣體(標準狀況)，則原溶液中Cu2物質(zhì)的量濃度為( ) A1 molL1 B2 molL1 C3 molL1 D4 molL1 2021/8/8 星期日23【解析】陽極電極反應式為： 4OH4e=2H2OO2；陰極電極反應式為： (開始)Cu22e=Cu

13、， (最后)2H2e=H2。根據(jù)電子得失守恒： 2c(Cu2 )0.1 L2 c(Cu2)1 molL1。所以選項為A。 【參考答案】A2021/8/8 星期日24【典例3】氯堿廠電解飽和食鹽水制取NaOH的工藝流程示意圖如下： 2021/8/8 星期日25完成下列填空：(1)在電解過程中，與電源正極相連的電極上的電極反應式為_。與電源負極相連的電極附近溶液pH_(填“不變”、“升高”或“下降”)。 【解析】第(1)問要熟練運用電解原理，與電源正極相連的電極是電解池的陽極，應是溶液中的Cl發(fā)生氧化反應，而電解池的陰極反應為 2H2e=H2，陰極附近c(H)減小，導致水的電離平衡破壞，使周圍c(

14、OH)增大。 2Cl2e=Cl2 升高 2021/8/8 星期日26(2)工業(yè)食鹽含Ca2、Mg2等雜質(zhì)。精制過程發(fā)生反應的離子方程式為_?！窘馕觥康?2)問中如何除Ca2、Mg2，由題中信息，這步加入了NaOH、Na2CO3溶液，根據(jù)Ca2、Mg2的特性，加NaOH是與Mg2生成Mg(OH)2沉淀，加Na2CO3是與Ca2生成CaCO3沉淀。 Ca2CO32 =CaCO3、Mg22OH=Mg(OH)2 2021/8/8 星期日27(3)如果粗鹽中SO42含量較高，必須添加鋇試劑除去SO42 ，該鋇試劑可以是_(選填“A”、“B”或“C”)。ABa(OH)2 BBa(NO3)2 CBaCl2【

15、解析】第(3)問要遵循除雜質(zhì)不能帶進新的雜質(zhì)的原則，因此Ba(NO3)2不能加入，而題中BaCl2、Ba(OH)2兩種試劑皆可。AC 2021/8/8 星期日28(4)為有效除去Ca2、Mg2、 SO42 ，加入試劑的合理順序為_(選填“A”、“B”或“C”)。A先加NaOH，后加Na2CO3，再加鋇試劑B先加NaOH，后加鋇試劑，再加Na2CO3C先加鋇試劑，后加NaOH，再加Na2CO3【解析】第(4)問考慮問題的出發(fā)點是為使雜質(zhì)離子“除凈”，所加試劑均應“稍過量”，為使后加試劑有利于除去先加試劑的過量離子，應把加入Na2CO3放在加入鋇試劑之后，而鋇試劑與NaOH加入的先后順序可以顛倒。

16、BC 2021/8/8 星期日29(5)脫鹽工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差異，通過_、冷卻、_(填寫操作名稱)除去NaCl。【解析】第(5)問的實驗操作是什么，分析題中信息，脫鹽前為10% NaOH、16% NaCl溶液，脫鹽后為50% NaOH溶液和NaCl晶體，顯然需要蒸發(fā)、過濾。蒸發(fā)過濾2021/8/8 星期日30(6)在隔膜法電解食鹽水時，電解槽分隔為陽極區(qū)和陰極區(qū)，防止Cl2與NaOH反應；采用無隔膜電解冷的食鹽水時，Cl2與NaOH充分接觸，產(chǎn)物僅是NaClO和H2，無隔膜電解食鹽水的總的化學方程式為_?！窘馕觥康?6)問，因電解得到的Cl2與NaOH反應，可將NaCl

17、電解方程式與Cl2和NaOH反應的方程式合并。NaClH2O NaClOH2 電解2021/8/8 星期日31【遷移訓練3】(2010海安中學模擬)某地有軟錳礦和閃鋅礦兩座礦山，它們的組成如下：軟錳礦：MnO2含量65%, SiO2含量約20%，Al2O3含量約4%，其余為水分；閃鋅礦：ZnS含量80%，F(xiàn)eS、CuS、SiO2含量約7%，其余為水分?？蒲腥藛T開發(fā)了綜合利用這兩種資源的同槽酸浸工藝，工藝流程如下圖所示。 2021/8/8 星期日32請回答下列問題：(1)反應后過濾所得濾液中含有MnSO4、ZnSO4、CuSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3等。試寫出反應中生成CuSO4的化學方程式_?！窘馕觥?1)由題意可知：CuSO4來自于CuS，CuS中的硫被氧化為單質(zhì)硫，作為氧化劑的只能是MnO2，它被還原為MnSO4，據(jù)此可寫出方程式。 MnO2 CuS 2H2SO4=S MnSO4 CuSO4 2H2O2021/8/8 星期日33(2)反應加入適量鋅的作用是將溶液中的硫酸銅轉(zhuǎn)化為銅。如果鋅過量，還會進一步發(fā)生反應的離子方程式為_?！窘馕觥?2)根據(jù)流程中反應的反應物和生成物，加入適量鋅的作