q高三化学一轮复习(电解池).ppt

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1、一、电解基本概念一、电解基本概念参考教材参考教材P791.电解定义：在电解定义：在_的作用下，在两极的作用下，在两极上分别上分别 _ 的过程叫做电解。的过程叫做电解。电解池：将电解池：将_转变为转变为_ 的装置。的装置。2.电极电极:阴极阴极: 相连相连,发生发生 反应。反应。阳极阳极: 相连相连,发生发生 反应。反应。直流电直流电发生氧化反应和还原反应发生氧化反应和还原反应电能电能化学能化学能与负极相连与负极相连与正极相连与正极相连还原还原氧化氧化思考讨论：思考讨论：如何判断电解池的阴阳极？如何判断电解池的阴阳极？阳极阳极：失去电子，化合价升：失去电子，化合价升高，发生氧化反应，阴离子高，发

2、生氧化反应，阴离子流向的极，质量减轻流向的极，质量减轻 阴极阴极：得到电子，化合价降：得到电子，化合价降低，发生还原反应，阳离子低，发生还原反应，阳离子流向的极，质量增加流向的极，质量增加 阳极：阳极：二、电解池的工作原理二、电解池的工作原理.离子的放电顺序离子的放电顺序活泼电极活泼电极S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根含氧酸根F- 阴极：阴极：Ag+Fe3+Cu2+H+Pb2+Fe2+Zn2+H+Al3+Mg2+Na+酸酸水水活泼金属电极：活泼金属电极： 本身失去电子。（如本身失去电子。（如Fe、Cu等）等）惰性电极：惰性电极：溶液中的阴离子失去电子。溶液中的阴离子失去电子。溶液中的阳离子

3、得电子。溶液中的阳离子得电子。阳极：阳极： 4OH 4e = 2H2O+O2 阴极阴极：2Cu 2+ 4e = 2Cu 2CuSO4+2H2O = 2H2 SO4+O2 +2Cu 电解电解1、通电前、通电前2、通电后、通电后电解硫酸铜溶液电解硫酸铜溶液总反应：总反应：CuSO4=Cu2+SO42- H2O H+ + OH-2Cu2+2H2O = 4H+O2 +2Cu 电解电解用石墨做电极，电解下列溶液，写出电解反用石墨做电极，电解下列溶液，写出电解反应的化学反应方程。应的化学反应方程。电极反应电极反应 阳极阳极 活泼金属作电极活泼金属作电极 由电极本身失电子由电极本身失电子 R - ne- =

4、 Rn+惰性电极惰性电极 溶液中较易失电子的溶液中较易失电子的 阴离子优先放电阴离子优先放电阴极阴极 一定是溶液中易得电子的阳离子优先放电一定是溶液中易得电子的阳离子优先放电 Rn+ + ne- = R 电解时电极产物的判断电解时电极产物的判断Rn- - ne- = R （Pt、Au、石墨）、石墨）特别提醒特别提醒(1)Al3、Mg2、Na、Ca2、K只有在熔化状只有在熔化状态下放电。态下放电。(2)电解质溶液的导电过程，就是该溶液的电解过程，是化学变电解质溶液的导电过程，就是该溶液的电解过程，是化学变化。化。(3) 在水溶液中，含氧酸根和活泼金属离子一般不放电，而是在水溶液中，含氧酸根和活泼

5、金属离子一般不放电，而是OH和和H放电。放电。特别提醒特别提醒当电解过程中电解的是水和电解质时，电极反应式中出当电解过程中电解的是水和电解质时，电极反应式中出现的是现的是H或或OH放电，但在书写总反应式时要将反应物中的放电，但在书写总反应式时要将反应物中的H或或OH均换成水，在生成物中出现的是碱或酸，同时使阴极、阳极反均换成水，在生成物中出现的是碱或酸，同时使阴极、阳极反应式得失电子数目相同，将两个电极反应式相加，即得到总反应的应式得失电子数目相同，将两个电极反应式相加，即得到总反应的化学方程式。化学方程式。电解电解类型类型 举举 例例 电极反应电极反应 溶液溶液pHpH变化变化 溶液复溶液复

6、原方法原方法 物质类别物质类别 实例实例 水水电电解解含氧酸含氧酸H H2 2SOSO4 4 强碱强碱NaOHNaOH 活泼金属的活泼金属的含氧酸盐含氧酸盐 NaNa2 2SOSO4 4 溶溶质质电电解解无氧酸无氧酸 HClHCl 不活泼金属不活泼金属的无氧酸盐的无氧酸盐 CuClCuCl2 2 溶质和溶质和水同时水同时电解电解活泼金属的活泼金属的无氧酸盐无氧酸盐 NaClNaCl 不活泼金属不活泼金属的含氧酸盐的含氧酸盐 CuSOCuSO4 4 3.3.电解质溶液用电解质溶液用惰性电极惰性电极电解的规律小结：电解的规律小结： 阳极：阳极：4OH4OH-4e-4e=O=O2 2+2H+2H2

7、2O O阴极：阴极：4H4H+ +4e+4e=2H=2H2 2阳极阳极2Cl2Cl-2e-2e =Cl=Cl2 2阴极：阴极：4H4H+ +4e+4e=2H=2H2 2阳极阳极2Cl2Cl-2e-2e- =Cl=Cl2 2阴极：阴极：CuCu2+2+2e+2e=Cu=Cu阳极阳极2Cl2Cl-2e-2e = Cl = Cl2 2阴极：阴极：2H2H2 2O+2eO+2e=H=H2 2+2OH+2OH- - 阳极：阳极：4OH4OH-4e-4e=O=O2 2+2H+2H2 2O O阴极：阴极：2Cu2Cu2+2+4e+4e=2Cu=2Cu减小减小增大增大不变不变增大增大增大增大减小减小H H2

8、2O OHClHClCuClCuCl2 2 HClHClCuOCuO只放氢只放氢pHpH升；升；只放氧只放氧pH降；降；放氢放氧浓度增；放氢放氧浓度增；无氢无氧少本身。无氢无氧少本身。歌诀歌诀： 1.用惰性电极电解下列溶液，电解一段时间后，用惰性电极电解下列溶液，电解一段时间后， 阴极质量增加的是（阴极质量增加的是（ ） 电解液的电解液的pH减小的是减小的是 （ ） 电解液的电解液的pH升高的是升高的是 （ ） 电解液的电解液的pH不变的是不变的是 （ ） 两极都有气体产生的是两极都有气体产生的是 （ ） A.CuSO4 B.AgNO3 C.KCl D.H2SO4 E.NaNO3 F.CuCl

9、2巩固与训练巩固与训练ABFABDCFECDE参考教材参考教材 （1 1）在在NaClNaCl溶液中溶液中,NaCl,NaCl电离出电离出 ，H H2 2O O电离出电离出 。 通电后，在电场的作用下，通电后，在电场的作用下， 向阴极移动，向阴极移动， 向阳极移动。向阳极移动。 在阳极，由于在阳极，由于 容易失去电子，被氧化生成容易失去电子，被氧化生成 。 阳极方程式：阳极方程式： ; ; （2 2）在阴极，由于）在阴极，由于 容易得到电子被还原生成容易得到电子被还原生成 使使H H2 2O O 电离向右移动，因此阴极电离向右移动，因此阴极 浓度增大浓度增大PHPH 。 阴极方程式：阴极方程式

10、： 。氯碱工业氯碱工业 总化学方程总化学方程式：式： ; ; 总离子方程式总离子方程式: . (3)(3)电解前向溶液中滴加酚酞，通电后现象为：电解前向溶液中滴加酚酞，通电后现象为： _ ，两极极板上，两极极板上都有气体产生，如何检验气体的种类？都有气体产生，如何检验气体的种类？ NaOH2HClOH2NaCl2222电解OH2HClOH2Cl2222电解 阴极附近的溶液无色变为红色阴极附近的溶液无色变为红色阳极阳极:把湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极把湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极 附近附近,产生气体可以使湿润产生气体可以使湿润KI淀粉试淀粉试 纸变蓝色纸变蓝色.(2)避免生成物H2和Cl2混合,

11、因为: .(1)避免Cl2接触NaOH溶液会反应,使产品不纯,反应方程式: .第一个问题:Cl2 +2 NaOH =NaCl + NaClO + H2O混合遇火或遇强光爆炸混合遇火或遇强光爆炸解决解决方法:使用离子交换膜使用离子交换膜(1)(1)生产设备名称：阳离子交换膜电解槽生产设备名称：阳离子交换膜电解槽 阳离子交换膜：只允许阳离子通过，把电阳离子交换膜：只允许阳离子通过，把电 解槽隔成阴极室和阳极室。解槽隔成阴极室和阳极室。 (2)(2)离子交换膜的作用：离子交换膜的作用： a a、防止、防止Cl2和和H2混合而引起爆炸混合而引起爆炸 b b、避免、避免Cl2与与NaOH反应生成反应生成

12、NaClO影响影响 NaOH的产量。的产量。提示：提示：第二个问题：精第二个问题：精制制食盐水食盐水 由于粗盐中含有泥沙、由于粗盐中含有泥沙、Ca2+ 、Mg2+、 Fe3+ 、SO42等杂质，会在碱液中形成沉淀从而损坏离子等杂质，会在碱液中形成沉淀从而损坏离子交换膜，那么如何除去这些杂质呢？交换膜，那么如何除去这些杂质呢？3、所有试剂只有过量才能除尽，你能设计一个、所有试剂只有过量才能除尽，你能设计一个合理的顺序逐一除杂吗？合理的顺序逐一除杂吗？2、用什么试剂除去、用什么试剂除去Ca2+ 、Mg2+、 Fe3+ 、SO421、用什么方法除去泥沙？、用什么方法除去泥沙？泥沙泥沙、Na+、 Cl

13、-、Mg2+、 Ca2+、 Fe3+ 、SO42-Na+、 Cl-、 .Mg2+、 Ca2+、 Fe3+ 、 SO42-NaNa+ +、 ClCl- -、 MgMg2+2+、 CaCa2+2+、 FeFe3+3+ 、引入引入BaBa2+2+ Na+、 Cl-、 Ca2+ 、 Ba2+ 、引入引入OH-Na+、 Cl-、CO32-、OH-Na+、 Cl-沉降沉降除泥沙除泥沙略过量略过量BaCl2 溶液溶液除除SO42-略过量略过量Na2CO3 溶液溶液除除Ca2+. Ba2+ 略过量略过量NaOH 溶液溶液除除Fe3+ , Mg2+ 适量适量HCl溶液溶液调节调节PH 除除CO32- 、OH-（

14、02上海）上海）某学生想制作一种家用环保型消某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使液，通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置，则对杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是是 Aa为正极，为正极，b为负极；为负极；NaClO和和NaCl Ba为负极，为负极，b为正极；为正极；NaClO和和NaClCa为阳极，为阳极，b为阴极；为阴极；HClO和和NaCl Da为阴极，为阴极

15、，b为阳极；为阳极；HClO和和NaClB负负正正变式训练：变式训练：电解电解KI溶液、溶液、MgCl2溶液。溶液。写出电极反应及电池反应方程式。写出电极反应及电池反应方程式。阳阳阳阳2I-2e-=l22Cl-2e-=Cl22H+2e-=H22H+2e-=H2或或2H2O+ 2e-= H2 +2OH-或或2H2O+ 2e-= H2 +2OH- 2Kl+2H2O = H2 + l2 +2KOH通电通电 MgCl2+2H2O = H2 +Cl2 +Mg(OH)2通电通电2NaCl （熔融）（熔融） 2Na + Cl2 电解电解、冶金工业、冶金工业（1）钠的冶炼）钠的冶炼（3）铝的冶炼）铝的冶炼（2

16、）镁的冶炼）镁的冶炼2Al2O3（熔融）（熔融） 4Al+3O2电解电解阳极：阳极： 2Cl - - 2e- = Cl2阴极：阴极：2Na+ + 2e- = 2Na阳极：阳极：6O2- - 12e- = 3O2阴极：阴极：4Al3+ + 12e- = 4Al3、电镀铜电镀铜电电镀镀1)1)定定义：义：利用电解原理在某些金属的表面镀利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其它金属或是合金的过程上一薄层其它金属或是合金的过程。2)2)目目的：的：4) )电电镀的特点：镀的特点：3)3)电电镀材料的选择：镀材料的选择：阴极阴极镀件镀件电镀液电镀液含有镀层金属离子的溶液含有镀层金属离子的溶液阳极阳极镀层

17、金属镀层金属 使金属增强抗腐蚀的能力，增加美观使金属增强抗腐蚀的能力，增加美观和表面硬度。和表面硬度。1 1）阳极本身参加电极反应阳极本身参加电极反应2 2）电解质溶液的浓度保持不变电解质溶液的浓度保持不变电解原理的应用电解原理的应用CuSO4溶液溶液粗铜粗铜精铜精铜Cu(Zn、Ag、Au)CuZn2+Cu2+CuCuAgAu4、电解精炼铜电解精炼铜铜的电解精炼知识点铜的电解精炼知识点粗铜粗铜纯铜纯铜 CuSO4溶液溶液阳极：阳极：粗铜粗铜阴极：阴极：纯铜薄片纯铜薄片电解质溶液：电解质溶液：CuSO4溶液溶液Cu2e= Cu2+ a、 比铜活泼的杂质比铜活泼的杂质也会同时失去也会同时失去电子而

18、溶解：电子而溶解：Zn2e= Zn2+ Fe2e= Fe2+ Ni2e= Ni2+ b、比铜不活泼的杂质、比铜不活泼的杂质（Au、Ag）不会溶）不会溶解而从阳极上脱落下来而形成解而从阳极上脱落下来而形成阳极泥阳极泥。Cu2+ 2e= Cu解质溶液硫酸铜的浓度略有减小解质溶液硫酸铜的浓度略有减小提炼金、银等贵重金属。提炼金、银等贵重金属。 电镀铜电镀铜 精炼铜精炼铜形成形成条件条件电极电极反应反应溶液溶液变化变化镀层金属镀层金属作阳极，作阳极，镀件镀件作阴极，作阴极，电镀液电镀液必须含必须含有镀层金属的离子有镀层金属的离子阳极阳极 Cu 2e- = Cu2+阴极阴极 Cu2+2e- = Cu电镀

19、液的浓度不变电镀液的浓度不变粗铜粗铜作阳极，作阳极，精铜精铜作作阴极，阴极，CuSO4溶液溶液作作电解液电解液阳极阳极 Zn2e- =Zn2+ Cu - 2e- =Cu2+等等阴极阴极 Cu2+ + 2e = Cu溶液中溶质浓度减小溶液中溶质浓度减小分析与比较分析与比较(2009惠州惠州) 利用电解实验可以制得纯净的利用电解实验可以制得纯净的Fe(OH)2白色沉淀，白色沉淀，如图所示，已知两电极的材料分别为石墨和铁。如图所示，已知两电极的材料分别为石墨和铁。（1） a电极的材料应为电极的材料应为 ，电极反应式，电极反应式 。（2）电解液）电解液c可以是可以是 A.纯水纯水 B.NaCl溶液溶液

20、 C.NaOH溶液溶液 D.CuCl2溶液溶液（3）d可以是可以是_， 作用是作用是 ，在加在加d之前对电解液之前对电解液c应作何简单处理？应作何简单处理？ 。（4）为了在较短时间内看到白色沉淀，可采取的措施是）为了在较短时间内看到白色沉淀，可采取的措施是 A.改用稀改用稀H2SO4作电解液作电解液B.适当增大电源的电压适当增大电源的电压C.适当减小两极间的距离适当减小两极间的距离D.适当降低电解液的温度适当降低电解液的温度（5）若）若c用用Na2SO4溶液，当电解一段时间后看到白色溶液，当电解一段时间后看到白色Fe(OH)2沉淀，沉淀，再反接电源电解，除了电极上看到气泡外，另一明显现象是再反

21、接电源电解，除了电极上看到气泡外，另一明显现象是?Fe Fe-2e- =Fe2+ BC隔绝空气防止隔绝空气防止Fe(OH)2氧化氧化 苯苯加热煮沸，排出溶解的加热煮沸，排出溶解的O2BC白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变成红褐色白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变成红褐色 BC思考与训练思考与训练1、某同学按右图所示的装置进行电解实验。、某同学按右图所示的装置进行电解实验。下列说法正确的是下列说法正确的是 ( )A电解过程中，铜电极上有电解过程中，铜电极上有H2产生产生B电解初期，主反应方程式为：电解初期，主反应方程式为：C电解一定时间后，石墨电极上有铜析出电解一定时间后，石墨电极上有铜析出D整个电解过

22、程中，整个电解过程中，H的浓度不断增大的浓度不断增大用铂电极电解用铂电极电解CuSO4溶液，当溶液，当Cu2+浓浓度降低至原来一半时停止通电，若加度降低至原来一半时停止通电，若加入下列物质能使溶液恢复成原来浓度入下列物质能使溶液恢复成原来浓度的是的是 A无水无水CuSO4 BCuO CCu(OH)2 DCuSO45H2O( B )电解一段时间，如何恢原到电解前的溶液电解一段时间，如何恢原到电解前的溶液既要考虑既要考虑“质质”又要考虑又要考虑“量量”.例如例如:电解电解CuSO4溶液：溶液： 抓住溶液的变化抓住溶液的变化若加入若加入CuO、Cu(OH)2，均能与，均能与H2SO4反应生成反应生成

23、CuSO4. CuOH2SO4CuSO4H2O Cu(OH)2H2SO4CuSO42H2O比较比较、消耗的消耗的H2SO4、生成的、生成的CuSO4、H2O即可知道即可知道:加加入入1mol Cu(OH)2能与能与1mol H2SO4反应能生成反应能生成1mol CuSO4和和2molH2O.不符合电解时的相关物质的比例不符合电解时的相关物质的比例.若改加若改加CuO，则很合适则很合适.思考思考2： 如何确定所加物质的量如何确定所加物质的量?(惰性电极惰性电极)分析：分析： 由于两极上通过的电子数相等由于两极上通过的电子数相等,故阴、阳两故阴、阳两极产物的物质的量间一定满足确定的关系极产物的物

24、质的量间一定满足确定的关系.因而加入因而加入物与其也有一定关系物与其也有一定关系.例如例如: 电解含电解含0.4mol CuSO4溶液一段时间后，阳极溶液一段时间后，阳极上生成上生成2.24L气体气体(S.T.P),则应加入则应加入CuO多少克？多少克？(用用惰性电极惰性电极) 解析解析 O2 2CuO 1mol 2mol 0.1mol 0.2mol m(CuO)0.28016(g) 故加入故加入16g CuO即能恢复即能恢复 、工业上采用、工业上采用Fe、C为电极电解为电极电解K2MnO4溶液制溶液制KMnO4。电解时电解时,应以应以 作阴极，作阴极， 电解过程中阴极附近溶液电解过程中阴极附

25、近溶液pH将会将会 , 阳极反应式为阳极反应式为 , 总电解反应式为总电解反应式为 。 原电池或电解池的两电极反应式之和即为原电池或电解池的两电极反应式之和即为总反应式，反之，总反应式减去一电极反应式总反应式，反之，总反应式减去一电极反应式即为另一个电极反应式。对于较复杂的、陌生即为另一个电极反应式。对于较复杂的、陌生的反应可用该方法解题并检验。不要忘记条件的反应可用该方法解题并检验。不要忘记条件“电解电解”。Fe增大增大巩固与训练巩固与训练 有关电解的计算有关电解的计算原则原则: 电化学的反应是氧化一还原反应电化学的反应是氧化一还原反应,各电各电极上转移电子的物质的量相等极上转移电子的物质的

26、量相等,无论是单一电无论是单一电池还是串联电解池池还是串联电解池,均可抓住均可抓住电子守恒电子守恒计算计算.关键关键: 电极名称要区分清楚电极名称要区分清楚. 电极产物要判断准确电极产物要判断准确. 各产物间量的关系遵循电子得失守恒各产物间量的关系遵循电子得失守恒. 有关电化学的计算方法有关电化学的计算方法电解池中有关量的计算或判断主要包括以下几方面：根据直流电源电解池中有关量的计算或判断主要包括以下几方面：根据直流电源提供的电量求产物的量提供的电量求产物的量(析出固体的质量、产生气体的体积等析出固体的质量、产生气体的体积等)、溶液、溶液的的pH、相对原子质量或某元素的化合价、化学式等。解题依

27、据是得失、相对原子质量或某元素的化合价、化学式等。解题依据是得失电子守恒，有如下解题方法：电子守恒，有如下解题方法：(1)根据电子守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极根据电子守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。(2)根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式计算。根据总反应式计算。(3)根据关系式计算：根据得失电子守恒关系，在已知量与未知量之根据关系式计算：根据得失电子守恒关系，在已知量与未知量之间，建立计算所需的关系式：间，建立计算所需的关系式：4e4Ag2Cu2Cl22H2O24H4OH特别提醒特别提醒电解过程中产生的电解过程中产生的H或或OH，其物质的量等于转移电，其物质的量等于转移电子的物质的量。子的物质的量。