(全程复习方略)(浙江专用)2013版高考化学63电解池的工作原理及应用课件.ppt
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1、第三单元 电解池的工作原理及应用三年三年1212考考 高考指数高考指数: :了解电解池的工作原理,能写出电极反应和电池反应方程式。了解电解池的工作原理,能写出电极反应和电池反应方程式。一、电解原理一、电解原理1.1.电解:在电解:在_的作用下,在两电极上分别发生的作用下,在两电极上分别发生_和和_的过程。的过程。2.2.电解池电解池( (也叫电解槽也叫电解槽) )电解池是电解池是把把_的装置。的装置。直流电直流电氧化反应氧化反应电能转变为化学能电能转变为化学能还原反应还原反应3.3.电解池的组成和工作原理电解池的组成和工作原理“两极一液一连线,电解还两极一液一连线,电解还需直流电需直流电”如电
2、解如电解CuClCuCl2 2溶液溶液总反应方程式:总反应方程式:_ 电解电解=CuCu2+2+2Cl+2Cl- - Cu+Cl Cu+Cl2 2电极名称:电极名称:阴极阴极反应类型:反应类型:还原反应还原反应电极反应式:电极反应式:CuCu2+2+2e+2e- -=Cu=Cu电极名称:电极名称:阳极阳极反应类型:反应类型:氧化反应氧化反应电极反应式:电极反应式:2Cl2Cl- -2e-2e- -=Cl=Cl2 2二、电解原理的应用二、电解原理的应用1.1.氯碱工业氯碱工业(1)(1)电极反应电极反应: :阳极:阳极:_ 阴极:阴极:_。(2)(2)总反应方程式:总反应方程式:_。(3)(3)
3、应用:氯碱工业制烧碱、氯气和氢气。应用:氯碱工业制烧碱、氯气和氢气。 2Cl2Cl- -2e-2e- -=Cl=Cl2 22H2H+ +2e+2e- -=H=H2 22NaCl+2H2NaCl+2H2 2O 2NaOH+HO 2NaOH+H2 2+Cl+Cl2 2通电通电=2.2.电镀与电解精炼铜电镀与电解精炼铜 电镀电镀(FeFe上镀上镀CuCu) 电解精炼铜电解精炼铜 粗铜粗铜(含(含ZnZn、FeFe、NiNi、AgAg、AuAu等杂质)等杂质) 阳极阳极 阴极阴极 电极材料电极材料 电极反应电极反应 铜铜 Cu-2eCu-2e- -=CuCu2+ 2+ Cu-2eCu-2e- -=Cu
4、=Cu2+2+ Zn-2eZn-2e- -=Zn=Zn2+2+Fe-2eFe-2e- -=Fe=Fe2+2+Ni-2eNi-2e- -=Ni=Ni2+2+ 电极材料电极材料 电极反应电极反应 铁铁 纯铜纯铜 CuCu2+2+2e+2e- - = Cu = Cu 电解质溶液电解质溶液 注:电解精炼铜时,粗铜中的注:电解精炼铜时,粗铜中的AgAg、AuAu等不反应,沉在电解池底部形等不反应,沉在电解池底部形成阳极泥。成阳极泥。 CuSOCuSO4 4溶液溶液 3.3.电冶金电冶金(1)(1)钠的冶炼。钠的冶炼。总反应:总反应:_阴极反应:阴极反应:_阳极反应:阳极反应:2Cl2Cl- -2e-2e
5、- -=Cl=Cl2 2(2)Mg(2)Mg的冶炼。的冶炼。总反应:总反应:_(3)Al(3)Al的冶炼。的冶炼。总反应:总反应:_ 电解电解=2NaCl(2NaCl(熔融熔融) 2Na) 2NaClCl2 22Na2Na+ +2e+2e- -=2Na=2NaMgClMgCl2 2( (熔融熔融) Mg+Cl) Mg+Cl2 2 电解电解= 电解电解=2Al2Al2 2O O3 3( (熔融熔融) ) 4Al+3O4Al+3O2 21.1.用铜作阳极、石墨作阴极电解用铜作阳极、石墨作阴极电解CuClCuCl2 2溶液时,阳极电极反应溶液时,阳极电极反应式为式为2Cl2Cl- -2e-2e- -
6、=Cl=Cl2 2。( )( )【分析【分析】错误,活性金属作阳极时,金属首先失电子被氧化,错误,活性金属作阳极时,金属首先失电子被氧化,故阳极反应为:故阳极反应为:Cu-2eCu-2e- -=Cu=Cu2+2+。2.Cu+H2.Cu+H2 2SOSO4 4=CuSO=CuSO4 4+H+H2 2可以设计成电解池,但不能设计成可以设计成电解池,但不能设计成原电池。原电池。( )( )【分析【分析】正确,能设计成原电池的反应是一个自发的氧化还正确,能设计成原电池的反应是一个自发的氧化还原反应,而电解池可以是一个非自发的氧化还原反应。原反应,而电解池可以是一个非自发的氧化还原反应。3.3.可用电解
7、熔融的可用电解熔融的AlClAlCl3 3制取铝。制取铝。( )( )【分析【分析】错误,因错误,因AlClAlCl3 3为共价化合物,其熔融态不导电,故为共价化合物,其熔融态不导电,故不能通过电解不能通过电解AlClAlCl3 3的方法制备的方法制备AlAl。4.4.根据得失电子守恒可知电解精炼铜时,阳极减少的质量和根据得失电子守恒可知电解精炼铜时,阳极减少的质量和阴极增加的质量相等。阴极增加的质量相等。( )( )【分析【分析】错误,电解精炼铜时,阴极析出的只有错误,电解精炼铜时,阴极析出的只有CuCu,而阳极,而阳极减少的有活泼的减少的有活泼的ZnZn、FeFe、NiNi等形成阳离子存在
8、于溶液中,不等形成阳离子存在于溶液中,不活泼的活泼的AgAg、AuAu等形成阳极泥沉在底部,故两极的质量变化不等形成阳极泥沉在底部,故两极的质量变化不相等。相等。 原电池、电解池、电镀池的比较原电池、电解池、电镀池的比较原电池原电池 电解池电解池 电镀池电镀池 应用电解原理在应用电解原理在金属表面镀一层金属表面镀一层其他金属或合金其他金属或合金的装置的装置 将电能转变成化将电能转变成化学能的装置学能的装置 将化学能转变成将化学能转变成电能的装置电能的装置 定义定义 装置装置举例举例 原电池原电池电解池电解池 电镀池电镀池 镀层金属接电源镀层金属接电源正极,待镀金属接正极,待镀金属接电源负极电源
9、负极电镀液必须含有电镀液必须含有镀层金属离子镀层金属离子 两电极接直流电两电极接直流电源源两电极插入电两电极插入电解质溶液中解质溶液中形成闭合回路形成闭合回路 活泼性不同的两活泼性不同的两电极电极电解质溶液(电电解质溶液(电极插入其中)极插入其中)形成闭合回路形成闭合回路形成形成条件条件 电极电极名称名称 负极:较活泼金属负极:较活泼金属正极:较不活泼金正极:较不活泼金属(或能导电的非属(或能导电的非金属)金属) 阳极:与电源正极阳极:与电源正极相连的电极相连的电极阴极:与电源负极阴极:与电源负极相连的电极相连的电极 名称同电解池,但名称同电解池,但有限制条件有限制条件阳极:必须是镀层阳极:必
10、须是镀层金属金属阴极:镀件阴极:镀件 原电池原电池电解池电解池电镀池电镀池阳极:金属电极失电阳极:金属电极失电子子阴极:电镀液中的阳阴极:电镀液中的阳离子得电子离子得电子 阳极:氧化反应,金阳极:氧化反应,金属电极失电子或溶液属电极失电子或溶液中的阴离子失电子中的阴离子失电子阴极:还原反应,溶阴极:还原反应,溶液中的阳离子得电子液中的阳离子得电子 负极:氧化反应负极:氧化反应正极:还原反应正极:还原反应 电极电极反应反应 【高考警示钟【高考警示钟】(1)(1)原电池与电解池的本质区别是能量转换的原电池与电解池的本质区别是能量转换的形式。工作时都发生氧化还原反应,但电解池中的反应不一形式。工作时
11、都发生氧化还原反应,但电解池中的反应不一定是能自发进行的氧化还原反应,而原电池中则必须是自发定是能自发进行的氧化还原反应,而原电池中则必须是自发进行的氧化还原反应。进行的氧化还原反应。(2)(2)一般来说,有外加电源的是电解池一般来说,有外加电源的是电解池( (若阳极金属与电解质若阳极金属与电解质溶液中的阳离子相同时为电镀池溶液中的阳离子相同时为电镀池) ),没有外加直流电源的是原,没有外加直流电源的是原电池。电池。【典例【典例1 1】如图所示装置中,】如图所示装置中,X X是铁,是铁,Y Y是石墨电极,是石墨电极,a a是硫酸是硫酸钠溶液,实验开始前,在钠溶液,实验开始前,在U U形管的两边
12、同时各滴入几滴酚酞试形管的两边同时各滴入几滴酚酞试液,下列叙述正确的是液,下列叙述正确的是( )( )A.A.闭合闭合K K1 1,断开,断开K K2 2,X X极放出极放出H H2 2B.B.闭合闭合K K1 1,断开,断开K K2 2,Y Y极为阳极极为阳极C.C.闭合闭合K K2 2,断开,断开K K1 1,Y Y极的电极反应式为:极的电极反应式为:O O2 22H2H2 2O O4e4e- -=4OH=4OH- -D.D.闭合闭合K K2 2,断开,断开K K1 1,工作一段时间后,工作一段时间后,X X电极附近显红色电极附近显红色【解题指南【解题指南】解答本题时要注意以下两点:解答本
13、题时要注意以下两点:(1)(1)闭合闭合K K1 1,断开,断开K K2 2,形成原电池,形成原电池,X X极为负极。极为负极。(2)(2)闭合闭合K K2 2,断开,断开K K1 1,形成电解池,形成电解池,Y Y极为阳极。极为阳极。【解析【解析】选选D D。闭合。闭合K K1 1,断开,断开K K2 2,形成原电池,形成原电池,X X极为负极,铁极为负极,铁失去电子,不会放出失去电子,不会放出H H2 2,Y Y极为正极,故极为正极,故A A、B B错误;闭合错误;闭合K K2 2,断开断开K K1 1,形成电解池,形成电解池,Y Y极的电极反应式为:极的电极反应式为:4OH4OH- -4
14、e-4e- -=O=O2 2+2H+2H2 2O O,X X电极电极H H+ +放电,放电,X X极附近极附近OHOH- -浓度增加,故浓度增加,故C C错错误,误,D D正确。正确。 【互动探究【互动探究】(1)(1)若在铁棒上镀锌,则需对原装置做怎样的改若在铁棒上镀锌,则需对原装置做怎样的改进进? ?提示:提示:闭合闭合K K2 2,断开,断开K K1 1,将,将Y Y极换为锌棒,将极换为锌棒,将a a换为硫酸锌溶液。换为硫酸锌溶液。(2)(2)若将电源电极互换,闭合若将电源电极互换,闭合K K2 2,断开,断开K K1 1,X X极的电极反应式怎极的电极反应式怎样写?样写?提示:提示:电
15、源电极互换后,电源电极互换后,X X极成为阳极,发生氧化反应,电极极成为阳极,发生氧化反应,电极反应式为:反应式为:Fe-2eFe-2e- -=Fe=Fe2+2+。【变式备选【变式备选】如图所示,如图所示,a a、b b是两根石墨棒,下列叙述正确是两根石墨棒,下列叙述正确的是的是( )( )A.aA.a是阴极,发生还原反应,是阴极,发生还原反应,b b是阳极,发生氧化反应是阳极,发生氧化反应B.B.装置工作时,稀硫酸溶液中装置工作时,稀硫酸溶液中c(Hc(H+ +) )变小、变小、c(Cuc(Cu2+2+) )变大变大C.C.往滤纸上滴加酚酞试液,往滤纸上滴加酚酞试液,a a极附近颜色变红极附
16、近颜色变红D.D.稀硫酸中硫酸根离子的物质的量不变稀硫酸中硫酸根离子的物质的量不变【解析【解析】选选D D。选项。选项A A,ZnZn为原电池负极,为原电池负极,CuCu为原电池正极,为原电池正极,故故a a为阳极,阳极发生氧化反应,为阳极,阳极发生氧化反应,b b为阴极,发生还原反应。为阴极,发生还原反应。选项选项B B,CuCu不参与电极反应,溶液中无不参与电极反应,溶液中无CuCu2+2+。选项。选项C C,水电离产,水电离产生的生的H H+ +在在b b极放电,极放电,b b 极附近极附近OHOH- -浓度增大,所以浓度增大,所以b b极附近颜色极附近颜色变红。选项变红。选项D D,S
17、OSO4 42-2-不参与电极反应,其物质的量不变。不参与电极反应,其物质的量不变。 电解规律及电解的相关计算电解规律及电解的相关计算1.1.以惰性电极电解电解质溶液的类型以惰性电极电解电解质溶液的类型电解质电解质浓度浓度 电极反应特点电极反应特点 电解电解水型水型 NaOHNaOH pH pH H H2 2SOSO4 4 减小减小 不变不变 NaNa2 2SOSO4 4 类型类型 实例实例 电解电解质溶质溶液复原液复原 阴极:阴极:4H4H+ +4e+4e- - = 2H = 2H2 2阳极:阳极:4OH4OH- -4e-4e- - = =2H2H2 2O+OO+O2 2 增大增大 加水加水
18、 增大增大 加水加水 加水加水 增大增大 增大增大 减小减小 减小减小 增大增大 电解质电解质 电解质电解质 HClHCl CuClCuCl2 2 电解质电离出的阴、阳电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电离子分别在两极放电 电解电电解电解质型解质型 通氯通氯化氢化氢 加氯加氯化铜化铜 水水 电解电解对象对象 水水 水水 电解质电解质浓度浓度 电极反应特点电极反应特点 放放H H2 2生碱型生碱型 pH pH 类型类型 实例实例 电解电解 质溶质溶液复原液复原 阴极:阴极:H H2 2O O放放H H2 2生碱生碱阳极:电解质阴离子放阳极:电解质阴离子放电电 阴极:电解质阳离子放阴极:电解质阳
19、离子放电电阳极:阳极:H H2 2O O放放O O2 2生酸生酸 放放O O2 2生酸型生酸型 电解电解对象对象 NaClNaCl 电解质电解质和水和水 生成新生成新电解质电解质 增大增大 通氯通氯化氢化氢 CuSOCuSO4 4 电解质电解质和水和水 生成新生成新电解质电解质 加氧加氧化铜化铜 减小减小 2.2.电解时的放电顺序与电极产物的判断电解时的放电顺序与电极产物的判断(1)(1)阳极。阳极。(2)(2)阴极。阴极。直接根据阳离子放电顺序进行判断。阳离子放电顺序:直接根据阳离子放电顺序进行判断。阳离子放电顺序:AgAg+ +FeFe3+3+CuCu2+2+HH+ +( (酸酸)Fe)F
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