電解池 完整版課件

1、電解原理及其應(yīng)用1、電解：電流通過電解質(zhì)溶液（或熔融的電解質(zhì)）而在陰、陽兩極引起氧化還原反應(yīng)的過程。2、把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置叫做電解池(電解槽)。一、電解原理（1）直流電源。（2）兩個電極。其中與電源的正極相連的電極叫做陽極，與電源的負(fù)極相連的電極叫做陰極。(分惰性電極和活性電極)（3）電解質(zhì)溶液或熔融態(tài)電解質(zhì)。3、電解池（槽）的構(gòu)造：4、電解池的工作原理陽極：氧化反應(yīng)陰極：還原反應(yīng) Nm+me-=Nee一般的金屬電極本身溶解：M-ne-=Mn+惰性電極：RnneR陽極陰極陰離子陽離子電子流動方向電解質(zhì)溶液電源負(fù)極電解池陰極電源正極電解池陽極e-e-5、電解池陰、陽極的判斷比較項目陰極陽極

2、與電源連接接電源負(fù)極接電源正極電子流動方向電子流入電子流出電極反應(yīng) Nm+ + me = N(還原反應(yīng))Rn ne= RM ne= Mn+(氧化反應(yīng)) 離子移動方向陽離子移向陰極陰離子移向陽極電極質(zhì)量變化增大或不變減小或不變思考：為何當(dāng)一個電極存在多種可能的放電離子時，不是大家共同放電，而是只有一種離子放電？放電能力與什么因素有關(guān)？放電能力與溶液中離子的氧化性和還原性有關(guān)。放電與放電能力有關(guān)。 6、在惰性電極上離子放電順序： 陰極(與電極材料無關(guān))： 陽極(與電極材料有關(guān))：在水溶液中SO42-，NO3-等含氧酸根不會放電。Ag+Fe3+ Cu2+ H+Pb2+ Fe2+ Zn2+ Al3+

3、Mg2+ Na+ Ca2+ K+ 得到電子 由易到難ABC 金屬 S2-I- Br- Cl- OH- NO3- SO42- F- 失去電子由易到難abc7、用惰性電極電解電解質(zhì)溶液的規(guī)律： (A、B、C與a、b、c的組合)（1）電解水型NaOH、H2SO4、K2SO4等的電解陰極：4H+ + 4e- 2H2陽極：4OH- - 4e- O2 + 2H2O總反應(yīng)式： 2H2O 2H2 + O2電解（2）電解電解質(zhì)型HCl、CuCl2等溶液的電解陰極：Cu2+ + 2e- Cu陽極：2Cl- - 2e- Cl2總反應(yīng)式： CuCl2 Cu + Cl2電解組合為：Bb，Bc,Cb,Cc型組合為：Aa，

4、Ba(Ab難溶于水）型（3）放氫生堿型NaCl、KBr等溶液的電解陰極：4H+ + 4e- 2H2陽極：2Cl- - 2e- Cl22NaCl + 2H2O 2NaOH +H2 +Cl2電解（4）放氧生酸型陰極；2Cu2+ + 4e- 2Cu陽極：4OH- - 4e- O2 + 2H2OCuSO4、AgNO3等溶液的電解總反應(yīng)：2CuSO4 + 2H2O 2Cu + O2 + 2H2SO4電解組合為Ca型組合為Ac型思考：溶液的pH變化，溶液的復(fù)原方法。電解一段時間，如何恢原到電解前的溶液既要考慮“質(zhì)”又要考慮“量”.例如:電解CuSO4溶液：分析：抓住陰陽兩極析出物質(zhì)，以陰陽兩極折出物質(zhì)的組

5、合基本上就是所加入的復(fù)原物質(zhì)加入: CuO或CuCO3例如: (用惰性電極)電解含0.4mol CuSO4溶液一段時間后，陽極上生成2.24L氣體(標(biāo)況),則應(yīng)加入CuO多少克？16g思考：若需加入39.2gCu(OH)2 才能復(fù)原，則兩極能收集到氣體多少摩爾？0.8mol例用陽極X和陰極Y電解Z的水溶液, 電解一段時間后, 再加入W, 能使溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài), 符合題意的組是 ( ) X Y Z W A C FeNaCl H2O B Pt CuCuSO4CuSO4溶液 C C CH2SO4 H2O D Ag FeAgNO3AgNO3晶體 C電極反應(yīng) 陽極 活潑金屬作電極 由電極本身失電子

6、 R - ne - = Rn+惰性電極 溶液中較易失電子的 陰離子優(yōu)先放電陰極 一定是溶液中易得電子的陽離子優(yōu)先放電 Rn+ + ne - = R 8、電解時電極產(chǎn)物的判斷Rn- - ne- = R （Pt、Au、石墨） 根據(jù) Cu+2HCl=CuCl2+H2 設(shè)計一個電解池，畫出簡單裝置圖，并標(biāo)明電極材料和電極名稱，寫出電極反應(yīng)式。電解課堂練習(xí):陽極(Cu)：Cu-2e-=2Cu2+陰極(C)： 2H+2e-=H2CuC1、將右圖所示實驗裝置的K閉合，下列判斷正確的是ACu電極上發(fā)生還原反應(yīng)B電子沿Zna b Cu路徑流動C片刻后甲池中c（SO42）增大D片刻后可觀察到濾紙b點變紅色A2、關(guān)

7、于如右圖所示裝置的敘述中正確的是A若僅閉合K2，鐵極的電極反應(yīng)式：Fe 2e-=Fe2+B若僅閉合K2，炭極上發(fā)生還原反應(yīng)C若僅閉合K1，電子由炭極沿導(dǎo)線流向鐵極D若僅閉合K1，炭極的電極反應(yīng)式： 2H2O+O2+4e-=4OH-K1 K2K1FeCNaCl飽和溶液D3、鉛蓄電池的工作原理為：PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O研讀右圖，下列判斷不正確的是AK 閉合時，d電極反應(yīng)式： PbSO42H2O2e=PbO24HSO42B當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.2mol電子時，I中消耗的H2SO4為 0.2 molCK閉合時，II中SO42 向c電極遷移DK閉合一段時間后， II可單獨作為原電池，

8、d電極為正極 PbPbO2C4、Cu2O是一種半導(dǎo)體材料，基于綠色化學(xué)理念設(shè)計的制取。Cu2O的電解池示意圖如下，電解總反應(yīng)：2CuH2O=Cu2OH2下列說法正確的是A石墨電極上產(chǎn)生氫氣B銅電極發(fā)生還原反應(yīng)C銅電極接直流電源的負(fù)極D當(dāng)有0.1mol電子轉(zhuǎn)移時，有0.1molCu2O生成。A5、按裝置右圖進(jìn)行實驗，若圖的X軸表示在電極上通過的電子的量，則Y軸不可能表示AAg+物質(zhì)的量濃度 BNO3-物質(zhì)的量濃度C溶液的pH D銀棒的質(zhì)量xyD6、如下圖所示，下列敘述正確的是（ ） A.Y為陰極，發(fā)生還原反應(yīng) B. X為正極，發(fā)生氧化反應(yīng) C. Y與濾紙接觸處有氧氣生成 D. X為濾紙接觸處變紅

9、7、將0.1 L含有0.02mol CuSO4和0.01molNaCl的水 溶液用惰性電極電解。電解一段時間后，一個電極 上得到0.01 mol Cu，另一電極析出的氣體 A只有Cl2 B只有O2 C既有Cl2又有O2D只有H28、在1LK2SO4和CuSO4的混合溶液中，c(SO42-)=2.0 molL-1，用石墨作電極電解此溶液，當(dāng)通電一段時 間后，兩極均收集到22.4L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體，則原 溶液中K+的物質(zhì)的量濃度為（ ） A. 2.0 molL-1 B. 1.5 molL-1 C. 1.0 molL-1 D. 0.5 molL-1CA9、用Pt電極電解V mL某二價金屬硫酸鹽溶液，

10、當(dāng) 陰極有m mg金屬析出時，溶液pH值由6.5變?yōu)?.0（電解前后溶液的的體積變化可以忽略不計）。析出的金屬的相對原子質(zhì)量是 A100m/V B200m/V C1105m/V D2105m/V B陽極：有氣泡產(chǎn)生，使?jié)駶櫟牡矸跭I溶液變藍(lán)陰極：有氣泡產(chǎn)生，滴加酚酞溶液變紅實驗裝置二、電解原理的應(yīng)用1.電解食鹽水現(xiàn)象：陽極：2Cl-2e- =Cl2陰極：2H+2e- =H2總式：2NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl2電解氯堿工業(yè):離子交換膜法制燒堿（1）生產(chǎn)設(shè)備名稱：離子交換膜電解槽陰極：碳鋼陽離子交換膜作用：只允許陽離子通過(Cl、OH離子和氣體不能通過)，把電解槽隔成陰極室和陽極室

11、。陽極：鈦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)生成 ，而影響氫氧化 鈉的產(chǎn)量。+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2.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(yuǎn)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-

12、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溶液偏小3. 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，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： 陽極鍍層金屬陰極待鍍金屬制品 電鍍液：含有鍍層金屬離子的電解質(zhì)

13、溶液。 溶液中CuSO4的濃度保持不變電解池與原電池異同兩電極接直流電源電解質(zhì)溶液形成閉合回路活潑性不同的兩電極合適電解質(zhì)溶液形成閉合回路自發(fā)氧化還原反應(yīng)形成條件將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置定義裝置實例電解池原電池裝置鍍層金屬接電源正極（作陽極）,待鍍金屬接電源負(fù)極（作陰極）電鍍液必須含有鍍層金屬的離子應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一層其他金屬的裝置電鍍池電解池與原電池異同(續(xù))電源負(fù)極電解池陰極 (溶液中陰陽離子導(dǎo)電)電解池陽極電源正極電子流向陽極：氧化反應(yīng)，溶液中的陰離子失電子或電極金屬失電子陰極：還原反應(yīng)，溶液中的陽離子得電子負(fù)極：氧化反應(yīng)，金屬 失電子正極：還原反應(yīng)

14、，溶液 中的陽離子得電子電極反應(yīng)陽極：與電源正極相連陰極：與電源負(fù)極相連負(fù)極：較活潑金屬正極：較不活潑金屬 （或能導(dǎo)電的非金屬）電極名稱電解池原電池裝置負(fù)極 正極導(dǎo)線陽極：氧化反應(yīng)，金屬電極失電子陰極：還原反應(yīng)，溶液中的陽離子得電子陽極：必須是鍍層金屬陰極：鍍件電鍍池與電解池相同總反應(yīng)：2NaCl(熔融) 2Na+Cl24、電冶金 電解熔融鹽是冶煉像Na、Ca、Mg、Al等活潑金屬的幾乎是唯一可行的工業(yè)方法。(1)鈉(或Mg)的冶煉電解熔融的NaCl(或MgCl2)陽極：2Cl-2e-=Cl2陰極：2Na+2e-=2Na電解原理：冶煉金屬: Mn+ne-=M陰極：4Al3+12e-=4Al陽極

15、：6O2- 12e-=3O2總反應(yīng)：2Al2O3(熔融) 4Al+3O2(2)鋁的冶煉電解熔融的Al2O3 通電 Na3AlF6食鹽水的精制：粗鹽泥沙Ca2+、Mg2+、Fe3+SO42等雜質(zhì)混入產(chǎn)品，導(dǎo)致產(chǎn)品不純生成Mg(OH)2、Fe(OH)3等沉淀，堵塞膜孔。如何除去粗鹽水中的雜質(zhì)？ 試劑：BaCl2 溶液、Na2CO3 溶液、NaOH 溶液、HCl 溶液粗鹽水NaOHBaCl2Na2CO3過濾適量HCl除Mg2+、Fe3+除SO42-除Ca2+及過量Ba2+濾去泥沙及沉淀除過量的OH、CO32陽離子交換樹脂精鹽水除少量Ca2+、Mg2+1、Na2CO3必須在BaCl2之后2、加入鹽酸在

16、過濾之后，以下說法不正確的是18.某新型可充電電池，能長時間保持穩(wěn)定的放電電壓。該電池的總反應(yīng)為： A放電時負(fù)極反應(yīng)為：Zn-2e+2OH=Zn(OH)2 B放電時正極反應(yīng)為：+4H2O+3e=Fe(OH)3+5OHC放電時每轉(zhuǎn)移3 mol電子，正極有1 molK2FeO4被氧化 D充電時陽極附近溶液的堿性減弱例：已知粗銅中含有少量的鋅、鐵、銀、金等金屬和少量礦物雜質(zhì)(雜質(zhì)與酸不反應(yīng))。某化學(xué)興趣小組在實驗室條件下以硫酸銅溶液為電解液，用電解的方法實現(xiàn)了粗銅的提純，并對陽極泥和電解液中的金屬進(jìn)行回收和含量測定。步驟一：電解精制電解時，粗銅應(yīng)與電源的_極相連，陰極上的電極反應(yīng)式為_。電解過程中，

17、硫酸銅的濃度會_(選填“變大”“不變”或“變小”)。殘渣含有極少量的黃金。為了回收金，他們查閱了有關(guān)資料(見下表)：從資料中可知，金很難與硝酸反應(yīng)，但卻可溶于王水(濃硝酸與鹽酸按體積比13的混合物)，請你從化學(xué)平衡移動的角度簡要解釋金能夠溶于王水的原因：_。(2)濾液含量的測定：以下是該小組探究濾液的一個實驗流程：0.50.1解析：100ml溶液中加足量鐵置換出3.2g銅，說明溶液中含0.05mol的銅離子，濃度為0.5molL1。同時消耗0.05mol的鐵，濾液加足量燒堿產(chǎn)生的沉淀洗滌烘干后充分灼燒得Fe2O34.8g為0.03mol.含鐵0.06mol?？鄢磻?yīng)的0.05mol，說明原10

18、0ml溶液含F(xiàn)e2 0.01mol ，濃度為0.1molL1 。三、有關(guān)電解的計算原則: 電化學(xué)的反應(yīng)是氧化一還原反應(yīng),各電極上轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量相等,無論是單一電池還是串聯(lián)電解池,均可抓住電子守恒計算.關(guān)鍵: 電極名稱要區(qū)分清楚. 電極產(chǎn)物要判斷準(zhǔn)確. 各產(chǎn)物間量的關(guān)系遵循電子得失守恒. 例1： 用下圖裝置進(jìn)行電解實驗(a、b、c、d均為鉑電極),供選擇的有4組電解液,要滿足下列要求: 工作一段時間后A槽pH值上升,B槽的pH下降.b、c兩極上反應(yīng)的離子的物質(zhì)的量相等(1)應(yīng)選擇的電解質(zhì)是上述四組中的第_組(2)該組電解過程中各電極上的電極反應(yīng)為a極_ _ b極_ _ c極_ _ d極_ _(3)當(dāng)b極上析出7.1g電解產(chǎn)物時,a極上析出產(chǎn)物的質(zhì)量為_g;若B槽電解質(zhì)溶液500mL，且忽略電解前后電解液的體積變化，則此時B槽中的H比電解前增加了_mol/L.44H4e2H24Cl4e