常见的电解原理的应用及电极反应式书写优秀课件.ppt

常见的电解原理的应用及电极反应式书写第1页，本讲稿共26页电解电解CuSO4溶液：用溶液：用惰性电极惰性电极阴极：阴极：2Cu2+4e-=2Cu阳极：阳极：2H2O4e-=O2+4H+总反应式：总反应式：2Cu2+2H2O 2Cu+O2+4H+电解电解写出电极反应式及电解方程式；分析溶液写出电极反应式及电解方程式；分析溶液PH的变化、溶液减少的量是？的变化、溶液减少的量是？又如：又如：Cu(NO3)2、AgNO3第2页，本讲稿共26页电解水（电解水（Na2SO4溶液）：用溶液）：用惰性电极惰性电极阴极：阴极：2H+2e-=H2阳极：阳极：4OH-4e-=O2+2H2O总反应式：总反应式：2H2O 2H2+O2电解电解只让水的只让水的H(水水)、OH(水水)放电放电放电顺序放电顺序在在Cl以后的阴离子、以后的阴离子、Cu2以前的阳离子以前的阳离子所组成的酸、碱、盐溶液，所组成的酸、碱、盐溶液，但阳极用惰性电极但阳极用惰性电极（Pt、Au、C等）等）如电解：如电解：H2SO4、NaOH、Na2SO4等；并分析其等；并分析其pH变化？变化？第3页，本讲稿共26页电解精炼铜原理电解精炼铜原理粗铜的溶解与纯铜的生成：粗铜的溶解与纯铜的生成：阳极（粗铜）：阳极（粗铜）：Cu 2e-=Cu2+阴极（纯铜）：阴极（纯铜）：Cu2+2e-=Cu比铜活泼的金属：比铜活泼的金属：Zn.Fe.Ni只溶解，不析出；只溶解，不析出；比铜不活泼的金属：比铜不活泼的金属：Au.Pt.不溶解，而以单质沉积不溶解，而以单质沉积 形成阳极泥；形成阳极泥；电解质溶液中电解质溶液中CuSO4的浓度基本不变；的浓度基本不变；第4页，本讲稿共26页电镀铜电镀铜1、电镀铜的装置：、电镀铜的装置：镀件作阴极，镀层金属作镀件作阴极，镀层金属作阳极，阳极，含镀层金属离子的电解质配含镀层金属离子的电解质配成电镀液；成电镀液；2、电镀铜的原理：、电镀铜的原理：阳极（镀层金属）：阳极（镀层金属）：Cu2e-=Cu2+阴极（镀件）：阴极（镀件）：Cu2+2e-=Cu电镀液浓度不变电镀液浓度不变待镀铁待镀铁制品制品铜片铜片 CuSO4溶液溶液第5页，本讲稿共26页原原电电池池电电解池解池电镀电镀池池定定义义化学能化学能转变转变成成电电能的能的装置。装置。将将电电能能转变转变成化学能成化学能的装置。的装置。应应用用电电解原理在某些金属解原理在某些金属表面表面镀镀上一上一层层其它金属的其它金属的装置。装置。形成形成条件条件活活动动性不同两性不同两电电极极电电解解质质溶液溶液形成形成闭闭合回路合回路两两电电极接直流极接直流电电源源电电极插人极插人电电解解质质溶溶液液形成形成闭闭合回路合回路镀层镀层金属接金属接电电源正极，源正极，待待镀镀金属接金属接电电源源负负极极电镀电镀液液须须含有含有镀层镀层金属金属的离子的离子电电极极名称名称负负极：极：较较活活泼泼金属；金属；正极：正极：较较不活不活泼泼金属金属(或能或能导电导电的非金属等的非金属等)阳极：阳极：电电源正极相源正极相连连阴极：阴极：电电源源负负极相极相连连阳极：阳极：镀层镀层金属；金属；阴极：阴极：镀镀件件电电极极反反应应负极：氧化反应负极：氧化反应正极：正极：还还原反原反应应阳极：氧化反应阳极：氧化反应阴极：阴极：还还原反原反应应阳极：氧化反应阳极：氧化反应阴极：还原反应阴极：还原反应要点一：原电池、电解池、电镀池的比较要点一：原电池、电解池、电镀池的比较第6页，本讲稿共26页电极反应及总反应：阳极反应：2Cl2e Cl2（氧化反应）阴极反应：2H+2eH2（还原反应）总反应：2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl2电解阴极区阳极区 总反应离子方程式：2Cl+2H2O 2OH+H2+Cl2电解氯碱工业第7页，本讲稿共26页离子交换膜法制烧碱：离子交换膜法制烧碱：1、离子交换膜电解槽的组成：由阳极（金属钛网）、阴极（碳钢网）、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成；每个电解槽由若干个单元槽串联或并联组成；装置2、阳离子交换膜的作用：将电解槽隔成阴极室和阳极室，它只允许阳离子（Na+）通过，而阻止阴离子（Cl、OH）和气体通过。可防止H2、Cl2混合爆炸，也可防止Cl2与NaOH反应。第8页，本讲稿共26页+Cl2Cl2ClH2Na+H+OH淡盐水淡盐水NaOH溶液溶液精制饱和精制饱和NaCl溶液溶液H2O（含少量（含少量NaOH）离子交换膜离子交换膜 阳阳 极极金属钛网金属钛网阴阴 极极碳钢网碳钢网第9页，本讲稿共26页3、食盐的精制：（1）粗盐的成份：泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42杂质，会与碱性物质反应产生沉淀，损坏离子交换膜；（2）杂质的除去过程：粗盐水 含少量Ca2+.Mg2+精制盐水第10页，本讲稿共26页+Cl2Cl2ClH2Na+H+OH淡盐水淡盐水NaOH溶液溶液精制饱和精制饱和NaCl溶液溶液H2O（含少量（含少量NaOH）离子交换膜离子交换膜 阳阳 极极金属钛网金属钛网阴阴 极极碳钢网碳钢网第11页，本讲稿共26页例：某硝酸盐晶体化学式为例：某硝酸盐晶体化学式为M(NO3)xnH2O，式量为，式量为242，将将1.21g该晶体溶于水配成该晶体溶于水配成100mL溶液，用惰性电极进行溶液，用惰性电极进行电解。当有电解。当有0.01mol电子转移时，溶液中金属离子全电子转移时，溶液中金属离子全部析出，此时阴极增重部析出，此时阴极增重0.32g。求：。求：金属金属M的相对原子质量及的相对原子质量及x、n 值；值；电解溶液的电解溶液的pH（溶液体积仍为（溶液体积仍为100mL）。）。Mx+xe-=M0.005mol0.01mol0.32g所以：所以：x=2；M=64；n=3产生产生H+为为0.01mol，pH=1第12页，本讲稿共26页一、电解产物的产量的计算：一、电解产物的产量的计算：依据电极反应式中，依据电极反应式中，转移电量与产量成正比转移电量与产量成正比，且，且各电极通过的电量相等各电极通过的电量相等，即可求解。，即可求解。例例 用两支惰性电极插入用两支惰性电极插入500mLAgNO500mLAgNO3 3溶液中，通溶液中，通电电解。当电解液的电电解。当电解液的pHpH从从6.06.0变为变为3.03.0时（设电解时时（设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略），电极上应析出银的质量是（化可以忽略），电极上应析出银的质量是（）。A A27mg27mg B B54mg54mg C C108mg108mg D D216mg216mg第13页，本讲稿共26页 解解HH+物质的量物质的量=0.5L=0.5L（1010-3-3-10-10-6-6）mol/L=0.5L10mol/L=0.5L10-3 3mol/L=510mol/L=510-4-4molmol（1）利用关系式求解：利用关系式求解：H HOHOHe eAgAg1mol (1mol (放电放电)108g)108g5x105x10-4-4mol mol 则则54x1054x10-3-3g=54mgg=54mg（2）利用方程式求解：利用方程式求解：4AgNO4AgNO3 3+2H+2H2 2O O 4HNO4HNO3 3+O+O2 2+4Ag+4Ag 1mol1mol 108g 108g 5x10 5x10-4-4mol mol 则则54x1054x10-3-3g=54mgg=54mg答：答：B B。第14页，本讲稿共26页【例例1 1】在在2525和和1101105 5 Pa Pa下，下，用铂电极电解硫酸铜溶液，用铂电极电解硫酸铜溶液，当阴极产生当阴极产生6.4 g6.4 g铜时，阳极放出铜时，阳极放出 （）（）A A1.2 L1.2 L氢气氢气B B1.2 L1.2 L氧气氧气C C2.4 L2.4 L氢气氢气D D2.4 L2.4 L氧气氧气分析：用铂电极进行电解，两极反应为：分析：用铂电极进行电解，两极反应为：阴极：阴极：CuCu2+2+2e+2e=Cu=Cu，阳极：阳极：4OH4OH4e4e=2H=2H2 2O+OO+O2 2电解时阴极上流入的电子数等于阳极上流出的电子数，且两电解时阴极上流入的电子数等于阳极上流出的电子数，且两极产物的关系为极产物的关系为Cu-1/2OCu-1/2O2 2.阳极上产生气体为氧气，其体积为：阳极上产生气体为氧气，其体积为：6.46.4646422.4/2=1.12L(22.4/2=1.12L(标况）标况）则则2525和和101Kpa101Kpa下体积：下体积：1.121.12(273+25)(273+25)273=1.2L273=1.2L答案：答案：B B第15页，本讲稿共26页【例例2 2】如下图，如下图，X X，Y Y分别是电源的两极，通电后发现分别是电源的两极，通电后发现a a极板极板质量增加，质量增加，b b极板处有无色无臭气体放出，符合这一情况的是极板处有无色无臭气体放出，符合这一情况的是()分析：根据题意，通电后分析：根据题意，通电后a a极板质量增加，说明有金属析极板质量增加，说明有金属析出，由此可知出，由此可知a a极为电解池的阴极，则极为电解池的阴极，则X X为电源负极，为电源负极，B B、C C均均不符合；又不符合；又b b极放出的是无色无臭的气体，可淘汰极放出的是无色无臭的气体，可淘汰D D答案：答案：A A第16页，本讲稿共26页【例例3 3】将两个铂电极插入将两个铂电极插入500mLCuSO500mLCuSO4 4溶液中进行电解，通电一定溶液中进行电解，通电一定时间后，某一电极增重时间后，某一电极增重0.064g0.064g（假设电解时该电极无（假设电解时该电极无H H2 2析出，且不考析出，且不考虑水解和溶液体积变化）此时溶液中虑水解和溶液体积变化）此时溶液中c(Hc(H+)约为约为 ()()A A410410-3-3mol/L mol/L B B210210-3-3mol/L mol/L C C110110-3-3mol/L mol/L D D110110-7-7mol/Lmol/L【例例4 4】用石墨作电极，电解用石墨作电极，电解1mol/L1mol/L下列物质的溶液，溶液下列物质的溶液，溶液的的pHpH保持不变的是保持不变的是 ()()A AHCl BHCl BNaOH CNaOH CNaCl DNaCl DNaNa2 2SOSO4 4第17页，本讲稿共26页pHpH下降即下降即c(Hc(H+)增大增大，引起，引起c(Hc(H+)增大的情况有以下几增大的情况有以下几种：种：电解不活泼金属的含氧酸盐溶液，电解不活泼金属的含氧酸盐溶液，OHOH放电，放电，H H+不放电；不放电；电解含氧酸溶液，电解含氧酸溶液，H H+和和OHOH均放电，由于电解水，酸的均放电，由于电解水，酸的浓度变大浓度变大引起引起pHpH增大的情况增大的情况有以下几种：有以下几种：电解活泼金属的无氧酸盐及无氧酸的溶液，电解活泼金属的无氧酸盐及无氧酸的溶液，H H+放电，放电，OHOH不放电；不放电；电解强碱溶液，电解强碱溶液，H H+和和OHOH均放电，但碱的浓度变化大；均放电，但碱的浓度变化大；电解电解CuClCuCl2 2溶液，可用极限思维去考虑由于溶液，可用极限思维去考虑由于CuClCuCl2 2水水解，原溶液显酸性，设想解，原溶液显酸性，设想CuClCuCl2 2完全电解，当反应完成后，完全电解，当反应完成后，酸性溶液变成了中性水，故酸性溶液变成了中性水，故pHpH变大变大第18页，本讲稿共26页【例例5 5】用铂作电极电解一定浓度的下列物质的水溶液电解结束后，用铂作电极电解一定浓度的下列物质的水溶液电解结束后，向剩余电解液中加适量水，能使溶液和电解前相同的是（）向剩余电解液中加适量水，能使溶液和电解前相同的是（）A AAgNOAgNO3 3B BH H2 2SOSO4 4C CNaOHNaOHD DNaClNaCl【例例6 6】以铂为阳极，铜为阴极，电解硫酸铜水溶液，在以铂为阳极，铜为阴极，电解硫酸铜水溶液，在阳极和阴极上析出物质的质量比是阳极和阴极上析出物质的质量比是 （）（）A A1818；B B8181；C C1414；D D4141【例例7 7】用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入间后，向所得的溶液中加入0.1mol Cu(OH)0.1mol Cu(OH)2 2后恰好恢复到电解后恰好恢复到电解前的浓度和前的浓度和pHpH。则电解过程中转移的电子物质的量为（。则电解过程中转移的电子物质的量为（）A A、0.1mol B0.1mol B、0.2mol C0.2mol C、0.3mol D0.3mol D、0.4mol0.4mol第19页，本讲稿共26页【例例8 8】将分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三将分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联，在一定条件下通电一段时间后，析出钾、个电解槽串联，在一定条件下通电一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比为（）镁、铝的物质的量之比为（）A A123123B B321321C C631631D D632632【例例9 9】将含有将含有0.400mol Cu(NO0.400mol Cu(NO3 3)2 2和和0.400 mol KCl0.400 mol KCl的水溶液的水溶液1L1L，用惰性电极电解一段时间后，在一个电极上析出，用惰性电极电解一段时间后，在一个电极上析出0.300mol Cu0.300mol Cu，此时在另一电极上放出的气体在标准状况下，此时在另一电极上放出的气体在标准状况下的体积为的体积为 ()()A A3.36 L B3.36 L B6.72 L 6.72 L C C大于大于3.36 L3.36 L，小于，小于5.60 L5.60 LD D大于大于5.60 L5.60 L，小于，小于6.72 L 6.72 L 第20页，本讲稿共26页【例例1010】如图所示，通电如图所示，通电5min5min后，第后，第极增重极增重2.16g2.16g，同，同时在时在A A池中收集到标准状况下的气体池中收集到标准状况下的气体224mL224mL，设，设A A池中原混池中原混合液的体积为合液的体积为200mL200mL，求通电前，求通电前A A池中原混合溶液池中原混合溶液CuCu2+2+的浓的浓度。度。第21页，本讲稿共26页（1 1）电池中）电池中P P是是_极，极，Q Q是是_极。极。（2 2）A A极上电极反应为极上电极反应为_。（3 3）当电路中通过）当电路中通过2.408102.408102222个电子时，个电子时，B B极上沉淀出极上沉淀出1.27gM1.27gM，则，则M M的计算式的计算式为为_。（4 4）如果将电池的正负极交换，）如果将电池的正负极交换，接入原电路通过接入原电路通过1.204101.204102222个电子时，看到个电子时，看到B B极上极上_电极反应为电极反应为_，A A极极上析出上析出_ g _ g _，电极反应为电极反应为_（假设（假设M M为为CuCu）。）。【例例1111】上图是两种溶液进行电解的装置。电极上图是两种溶液进行电解的装置。电极A A是由金属是由金属M M制成制成的，的，M M的硝酸盐的化学式为的硝酸盐的化学式为M(NOM(NO3 3)2 2，B B，C C，D D都是铂电极，都是铂电极，P P，Q Q是是电池的两极，电路接通后，电极电池的两极，电路接通后，电极B B上金属上金属M M沉淀出来：电极反应为沉淀出来：电极反应为_，同时电极，同时电极C C产生产生_，电极反应为，电极反应为_，电极，电极D D产生产生_，电极反应为电极反应为_。第22页，本讲稿共26页【例例1212】如图如图2-172-17，E E为沾有为沾有NaNa2 2SOSO4 4溶液的滤纸，并加入几滴酚酞。溶液的滤纸，并加入几滴酚酞。A A，B B分别为分别为PtPt片，压在滤纸两端，片，压在滤纸两端，R R、S S为电池的电极。为电池的电极。M M、N N是用多微孔的是用多微孔的NiNi的电极材料，它在碱的电极材料，它在碱溶液中可以视为惰性电极。溶液中可以视为惰性电极。G G为电流计，为电流计，K K为开关。为开关。C C、D D和电解池中都充满浓和电解池中都充满浓KOHKOH溶溶液。若在滤纸中央点上一滴紫色的液。若在滤纸中央点上一滴紫色的KMnOKMnO4 4溶液，溶液，K K打开，接通电源一段时间后，打开，接通电源一段时间后，C C、D D中中有气体产生。有气体产生。（1 1）外电源的正、负极分别是）外电源的正、负极分别是R R为为_，S S为为_。（2 2）A A附近溶液的现象是附近溶液的现象是_，B B附近发生的电极反应式为附近发生的电极反应式为_。（3 3）滤纸上的紫色点向哪方移动）滤纸上的紫色点向哪方移动_。（4 4）当）当C C、D D里的气体产生到一定量时，切断外电源并接通开关里的气体产生到一定量时，切断外电源并接通开关K K，经过一段时间，经过一段时间，C C、D D中气体逐渐减少，主要因为中气体逐渐减少，主要因为_，有关的反应式为，有关的反应式为_。第23页，本讲稿共26页【例例1313】按按图图2 2甲甲装装置置进进行行实实验验，若若图图2 2乙乙中中横横坐坐标标x x表表示示流流入入电电极的电子的物质的量。下列叙述不正确的是极的电子的物质的量。下列叙述不正确的是()()。A AE E表示反应生成表示反应生成CuCu的物质的量的物质的量B BE E表示反应消耗表示反应消耗H H2 2OO的物质的量的物质的量CCF F表示反应生成表示反应生成H H2 2SOSO4 4的物质的量的物质的量D DF F表示反应生成表示反应生成OO2 2的物质的量的物质的量 第24页，本讲稿共26页第25页，本讲稿共26页第26页，本讲稿共26页