2022年电解池专题讲义 .pdf

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1、电解池讲义第 1 页 共 8 页电解池讲义一、基础知识1、电解池是的装置。2、电解质溶液导电的过程就是被的过程。3、构成电解池的条件4、电极的名称（由外接直流电源决定）阴极与外接电源负极相连的电极，阳极与外接电源正极相连的电极；电极材料：可以是惰性电极（如C、 Pt、Au 等） ，也可以是活性电极（如Zn、Fe、Cu、Ag 等） ；未指明电极材料的电极通常指惰性电极。5、电极上阴阳离子放电的一般规律阴阳离子在电极上得失电子发生氧化还原反应的过程统称放电，放电的先后顺序主要决定于阴离子的还原能力和阳离子氧化能力的大小，一般规律如下： 阳极放电顺序及对应的氧化产物：活性阳极（ Zn、Fe、Cu、A

2、g 等） S2IBrClOH含氧酸根离子F（失电子变成阳离子阳极溶解进入溶液）（失去电子，生成单质） （生成氧气）（在水溶液中不放电） 阴极放电（阳离子得电子被还原）顺序及对应的还原产物（一般与金属活动性顺序相反）Ag（ Fe3）Hg2Cu2(H酸)Pb2Sn2Fe2Zn2(H2O 中的 H)Al3Mg2NaCa2K沉淀金属单质（Fe2）析出氢气沉淀金属单质析出氢气在水溶液中不放电二、热点知识1、分析电解应用的主要方法和思路通电前：电解质溶液的有关电离过程(包括电解质和水的电离) 离子的移动风向：阳离子移向阴极，阴离子移向阳极阳极：活性阳极S2-I-Cl-OH-NO3-SO42-放电能力通电后

3、阴极： Ag+Cu2H+Fe2+Zn2+H+ Al3+Mg2+Na+Ca2+K+ 电极反应：电极反应式两极现象、水的电离平衡电解结果：离子浓度、溶液酸碱性、pH 变化等精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 8 页电解池讲义第 2 页 共 8 页2、用碳棒做阳极、铜棒做阴极电解某些电解质溶液。完成下列关于电解池的表格：电解质电极反应式总反应溶质浓度PH 变化溶液复原应加H2SO4 NaOH Na2SO4 HCl CuCl2NaCl CuSO43、电解质溶液电解规律（惰性电极）含氧酸溶液的电解就是；无氧酸溶液的电解就是；可溶性碱溶

4、液的电解就是；活泼金属含氧酸盐溶液的电解就是；不活泼金属含氧酸盐溶液的电解就是；不活泼金属无氧酸盐溶液的电解就是；活泼金属无氧酸盐溶液的电解就是。回顾：进行电解水实验时，要在水里加入等物质。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 8 页电解池讲义第 3 页 共 8 页4、用碳棒做阴极、铜棒做阳极电解某些电解质溶液。完成下列关于电解池的表格：电解质电极反应式总反应溶质浓度PH 变化溶液复原应加H2SO4 NaOH Na2SO4 HCl CuCl2NaCl CuSO4思考：设计一个实验，以实现Cu + H2SO4 = CuSO4 +

5、 H25、电解原理的应用氯碱工业电解饱和食盐水理论分析通电前，溶液中存在的阳离子有，阴离子有，通电时移向阴极，放电；通电时移向阳极，放电；电极反应方程式为：阳极：阴极总反应方程式为：实验现象I、两极均产生气体II、溶液先变红，说明有生成III 极产生的气体能使湿的KI- 淀粉试纸变蓝，说明有生成。电冶铝电解熔融氧化铝反应原理技术措施选择冰晶石做熔剂；定期补充阳极炭块；定期汲取熔融的液态铝。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 8 页电解池讲义第 4 页 共 8 页纯铜A+_ee粗铜(含Zn、Fe、Ni Ag 、Au等)Cu2+

6、阳极泥（Ag、Au等）SO42Cu2+SO42Cu2+H+H+OHSO42OH电镀（以镀铜为例来说明） 电镀的概念利用电解原理在金属或非金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程叫做电镀。 电镀的目的 （意义）使金属或非金属物件更加美观耐用， 增强抗锈抗腐能力。 电镀池（槽）的组成、被镀镀件与直流电源负极相连（做阴极）、镀层金属与直流电源正极相连（做阳极）、 含镀层金属阳离子的盐溶液作电解质溶液，并与外电源形成闭合回路。 电极反应阴极（ Cu2 H）Cu2 2eCu (还原 ) 阳极（金属阳极OHSO42）Cu 2eCu2（氧化）电解方程式（一般不写）Cu (阳极金属铜溶解)Cu (阴极金属铜析出

7、)电解精炼铜铜的提纯 电解精炼铜电解池的组成 纯铜阴极粗铜（含杂质Zn、Fe、Ni、Ag 、Au 等）阳极 含 Cu2的盐溶液（如CuSO4溶液）做电解质溶液并与外电源形成闭合回路。 电解精炼铜的原理（过程）分析（）通电前（电离）CuSO4 Cu2+SO42H2O H OH（）通电时（离子迁移）Cu2、H向阴极迁移， OH、SO42向阳极迁移。（）电极反应阴极（ Cu2 H）Cu2 2eCu (还原 ) 阳极（金属阳极OHSO42）M 2eM2（氧化）（M Zn、 Fe、Ni、Cu ） Zn2、Fe2、Ni2比 Cu2难放电而除去，Cu2在阴极获得电子析出纯铜，Ag、Au 比铜难失电子从阳极脱

8、落形成阳极泥（提取贵重金属金和银）， 所得金属铜叫做电解铜（含 Cu99.9599.98）制电器电线。电解方程式（一般不写）Cu (阳极金属铜溶解)Cu (阴极金属铜析出)（）现象阳极逐渐溶解，底部有泥状物质沉淀；阴极析出红色物质。（）本质粗铜阳极上的铜在直流电的作用下逐渐转移到阴极，其杂质进入溶液或阳极泥而除去。用于金属的防护三、重点习题1从 H、Na、Cu2、Cl、OH、SO42六种离子中，恰当地组成电解质，按下列要求进行电解.：以碳棒为电极，使电解质质量减小，水量不变进行电解，则采用的电解质是以碳棒为电极，使电解质质量不变，水量减小进行电解，则采用的电解质是以碳棒为电极，使电解质和水都减

9、少且溶液的PH 值降低；则采用的电解质是2在水中加入等物质的量的Ag、Na、Pb2、NO3、Cl、SO42，该溶液用惰性电极电解片刻，氧化产物与还原产物的质量比为( ) A.8:1 B.2:27 C.35.5:108 D.108:35.5 电解Cu2待镀物品eeCu2+H+OHSO42铜片CuSO4(aq)Cu2+H+OHSO42A+_电解Cu2精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 8 页电解池讲义第 5 页 共 8 页3有四个电解池，分别放入0.1 mol ?L-1的下列四种溶液：A、 CuSO4；B、HCl ；C、AgNO

10、3；D、KI ，串联后用石墨电极电解，当电路中通过0.05mol 电子后，用序号填写能满足下列条件的溶液。(1)阴极析出的物质，其物质的量最大的是；(2)阳极无气体产生的是；(3)阴、阳两极产生气体总量最大的是；(4)溶液 pH 值降低的是。4工业上用MnO2与 KOH 为原料制取KMnO4。主要生成过程分两步进行：第一步将MnO2和固体 KOH粉碎，混合均匀，在空气中加热至熔化，并连续搅拌，以制取K2MnO4；第二步将K2MnO4的浓溶液电解，以制取KMnO4。回答下列问题：(1) 写出制取K2MnO4的化学方程式，连续搅拌的目的是。(2)电解 K2MnO4的浓溶液时，两极发生的电极反应式分

11、别是；阴极：；阳极：；总反应式：。5在于 25时，将两个 铂电极 插入一定量的Na2SO4饱和溶液中进行电解，通电一段时间后，在阴极逸出amol 气体，同时有WgNa2SO410H2O 晶体析出， 若温度不变， 此时，剩余溶液的溶质质量分数为（）A、%10018WWB、%10036aWWC、%100)18(16171aWWD、%100)36(16171aWW6在于 25时，将两个 铜电极 插入一定量的Na2SO4饱和溶液中进行电解，通电一段时间后，在阴极逸出amol 气体，同时有WgNa2SO410H2O 晶体析出， 若温度不变， 此时，剩余溶液的溶质质量分数为（）A、%10018WWB、%1

12、0036aWWC、%100)18(16171aWWD、%100)36(16171aWW7用石墨做电极， 用 U 形管电解含紫色石蕊试液的K2SO4溶液，过一段时间后， 阳极附近溶液显色，这是因为.若改用铜极做电极仍电解上述溶液，过一段时间后， 阴极附近溶液显色，阳极附近溶液显色 . 8铬是一种用途广泛的化工原料，但六价铬具有强烈的致癌作用，且又是一种严重的污染物。工业上为了处理含Cr2O72-酸性工业废水，按下面的方法处理：往工业废水中加入适量NaCl，以铁为电极进行电解，经过一段时间有Cr(OH)3和 Fe(OH)3沉淀生成，工业废水中铬的含量已低于排放标准。试回答：（1）加入适量NaCl

13、是为了；（2）电极反应式： 阳极， 阴极；（3）由 Cr2O72-变 Cr3+的离子方程式为；（4） 工业废水由酸性变碱性原因是；（5）能否改用石墨电极？原因是什么？9关于“电解氯化铜溶液时的pH 变化”问题，化学界有以下两种不同的观点：观点一： “理论派”认为电解氯化铜溶液后溶液的pH 升高。观点二： “实验派”经过反复、多次、精确的实验测定，证明电解氯化铜溶液时pH 值的变化如右图曲线关系。请回答下列问题：电解前氯化铜溶液的pH 值处于 A 点位置的原因是：（用离子方程式说明） 。“理论派”所持观点的理论依据是：“实验派”的实验结论是，他们所述“精确实验”是通过确定的。你持何种观点？你所持

14、观点的理由是（从化学原理加以简述）。4 3 2 1 5 10 15 0 A 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 8 页电解池讲义第 6 页 共 8 页10图中 A F均为中学化学中常见的物质，它们之间的转化关系如下：回答下列问题：（1）若反应和不需要特定的反应条件就能进行，则A 物质的化学式可能为_；（2）若反应和需要在一定条件下才能进行，则电解A 溶液的化学反应方程式为_ ；C 与 D 的稀溶液不反应，但若通入 B 气体， 在加热条件下可以反应生成A 溶液。试写出这一反应的化学方程式_ 。11由于 Fe （OH）2极易被氧

15、化， 所以实验室难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe （OH）2沉淀。若用右图所示实验装置可制得纯净的Fe（OH）2沉淀。两极材料分别为石墨和铁。a 电极材料为，其电极反应式为。电解液 d 可以是，则白色沉淀在电极上生成；也可以是，则白色沉淀在两极之间的溶液中生成。A纯水BNaCl 溶液CNaOH 溶液DCuCl2液体c 为苯，其作用是，在加入苯之前，对d 溶液进行加热处理的目的是。为了在短时间内看到白色沉淀，可以采取的措施是。A改用稀硫酸做电解液B适当增大电源电压C适当缩小两电极间距离D适当降低电解液温度若 d 改为 Na2SO4溶液，当电解一段时间，看到白色沉淀后，再反接电源，继续电

16、解，除了电极上看到气泡外，另一明显现象为。12已知电极材料：铁、铜、银、石墨、锌、铝；电解质溶液：2CuCl溶液、342)(SOFe溶液、盐酸。按要求回答下列问题：（1）电工操作上规定：不能把铜导线和铝导线连接在一起使用。请说明原因_ 。（ 2）若电极材料选铜和石墨，电解质溶液选硫酸铁溶液，外加导线，能否构成原电池？_，若能，请写出电极反应式，负极_，正极 _。 （若不能，后面两空不填）（ 3）若电池反应为：222HCuHCu，该池属于原电池还是电解池？_，请写出各电极的电极材料和电解质溶液_ 。13 有一硝酸盐晶体，其化学式表示为M(NO3)xnH2O 经测定其摩尔质量为242gmol1。取

17、 1.21g 该晶体溶于水配成100mL 溶液。将此溶液倒入右图所示装置中，用石墨作电极进行电解。当有0.01mol 电子通过电极时，溶液中的金属阳离子全部析出，在A 极得到金属0.32g。回答：（1）金属 M 的相对原子质量为，x = ，n = 。（2）C 极为极。（3）电解后溶液的pH 为（设电解前后溶液的体积不变）。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 8 页电解池讲义第 7 页 共 8 页14右图中电极A、B 分别为 Ag 电极和 Pt 电极，电极C、D 都是石墨电极。通电一段时间后，在c、d 两极上共收集到336mL

18、（标准状态）气体。回答：（1）直流电源中，M 为极。（2）Pt 电极上生成的物质是，其质量为g。（3）电源输出电子的其物质的量与电极b、c、d 分别生成物质的物质的量之比为：2。（4）AgNO3溶液的浓度（填增大、减小或不变。下同），AgNO3溶液的 pH ，H2SO4溶液的浓度，H2SO4溶液的 pH 。（5）若 H2SO4溶液的质量分数由5.00%变为 5.02%，则原有5.00%的 H2SO4溶液为g。15某学生试图用电解法根据电极上析出物质的质量来验证阿伏加德罗常数值，其实验方案的要点为： 用直流电电解氯化铜溶液，所用仪器如右图： 在电流强度为I 安培，通电时间为t 秒钟后，精确测得某

19、电极上析出的铜的质量为m 克。试回答：（ 1）连接这些仪器的正确顺序为（用图中标注仪器接线柱的英文字母表示，下同）E 接，C 接，接 F。实验线路中的电流方向为 C 。2写出 B 电极上发生反应的离子方程式；G 试管中淀粉KI 溶液变化的现象为，相应的离子方程式是。3为精确测定电极上析出铜的质量，所必需的实验步骤的先后顺序应是（填下列的编号） 称量电解前电极质量 刮下电解后电极上的铜并清洗 用蒸馏水清洗电解后电极 低温烘干电极后称量 低温烘干刮下的铜后称量 再次低温烘干后称量至恒重4已知电子的电量为1 01019库仑。试列出阿佛加德罗常数的计算表达式：NA 。16按下图装置进行实验，并回答下列

20、问题判断装置的名称：A 池为 _ B 池为 _ 锌极为 _极，电极反应式为_ 铜极为 _极，电极反应式为_ 石墨棒 C1为_极，电极反应式为_ 石墨棒 C2附近发生的实验现象为_ 当 C2极析出 224mL 气体（标准状态时，锌的质量变化（增加或减少）_g.CuSO4溶液的质量变化了（增加或减少了）_g Zn C2 Cu C1 A B CuSO4溶液KCl 酚酞溶液精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 8 页电解池讲义第 8 页 共 8 页17用图所示的装置进行电解。通电一会儿，发现湿润的淀粉KI 试纸的 C 端变为蓝色。则：

21、(1)A 中发生反应的化学方程式为_ 。(2)在 B 中观察到的现象是_、_、_。(3)室温下，若从电解开始到时间t s，A、B 装置中共收集到标准状况下的气体0.168 L，若电解过程中无其他副反应发生，经测定电解后A 中溶液体积恰为1000 mL，则 A 溶液的 pH 为_。18用 Pt 作电极，电解串联电路中分装在甲、乙两个烧杯中的200mL Lmol /3.0NaCl 溶液和mL300Lmol /2 .0的3AgNO溶液，当产生L56. 0（标准状况）2Cl 时停止电解，取出电极，将两杯溶液混合，混合液的pH为（设混合后总体积为500mL ） ( ) A.1.4 B.5.6 C.7 D

22、.12.6 19将 1L含有 0.4mol CuSO4和 0.2mol NaCl的水溶液用惰性电极电解一段时间后，在一个电极上得到0.3mol Cu ，另一电极上析出气体(在标准状况下)的体积是多少?此时溶液的 pH值是多少 ? 20某温度下将一定量密度为1.15g/cm3的 NaCl 溶液用石墨电极通直流电，设NaCl 恰好完全反应，且无其它反应发生，得到的溶液中氧元素的质量百分含量为80%。求：（1）电解后溶液中溶质与溶剂的物质的量之比；（2）求原 NaCl 溶液的物质的量浓度。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 8 页