高考化学月刊 专题七 电化学及其应用 (3)课件.ppt
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1、专题七专题七 电化学及其应用电化学及其应用(3)2021/8/11 星期三1一、电解原理一、电解原理1电解:使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫做电解。电解池(槽):把电能转变为化学能的装置叫电解池(槽)。2组成电解池的三个基本条件直流电源;两个电极:阳极和阴极,阳极又分活性或非活性;电解质溶液(或熔融电解质)。2021/8/11 星期三23阴、阳极的判断阴极:阴极:与直流电源负极相连,得到电子,发生还原 反应;阳极:阳极:与直流电源正极相连,失去电子,发生氧化 反应。2021/8/11 星期三34阴、阳极反应的判断:根据放电顺序(优先放电原则)阳极放电顺
2、序:活泼电极S2(S)I(I2)Br(Br2)Cl(Cl2)OH(O2)含氧酸根离子F惰性电极。阴极放电顺序:AgHg2Fe3(Fe2)Cu2H(酸)Pb2Sn2Fe2Zn2H(水)Al3Mg2Ca2K。说明:活泼电极指包括Ag之前的金属;惰性电极(Pt、Au、石墨)。2021/8/11 星期三4说明:阴极放电的总是溶液中的阳离子,与电极材料无关;Al3、Mg2、Na、Ca2、K在水溶液中不放电;Pb2、Sn2、Ni2、Fe2、Zn2当浓度较大时,先于H放电。2021/8/11 星期三55用惰性电极电解时,电解对象与电解产物与离子放电顺序的关系阴离子放电顺序:S2IBrClOH含氧酸根F阳离子
3、放电顺序:AgFe3Cu2HFe2Zn2H(水)Al3Mg2Na电解质溶液电解规律与区、区与H:电解电解质型;与区:放氢生碱型;与区:放氧生酸型;与区、区与H:电解水型。2021/8/11 星期三66用惰性电极电解电解质溶液时各种变化情况简析类型实例浓度变化pH(不考虑盐水解)复原需加物质阳极阴极总电解水型NaOH等强碱增大减小增大增大水H2SO4等含氧酸增大减小增大减小水Na2SO4活泼金属的含氧酸盐增大减小增大不变水分解电解质型HCl等无氧酸(HF除外)减小不变增大增大氯化氢CuCl2等不活泼金属的无氧酸盐(氟化物除外)减小不变不变不变氯化铜2021/8/11 星期三7类型实例浓度变化pH
4、(不考虑盐水解)复原需加物质阳极阴极总放H2生碱型NaCl,活泼金属的无氧酸盐(氟化物除外)生成新电解质不变增大增大氯化氢放O2生酸型CuSO4,不活泼金属的含氧酸盐生成新电解质减小不变减小氧化铜2021/8/11 星期三8【基础题一】(湖南同升湖实验学校2010届高三第一次月考)用石墨电极电解NaBr水溶液时,下列叙述不正确的是()A电解时在阳极得到Br2,在阴极得到NaOH和H2B若在阳极附近的溶液中滴入淀粉溶液,溶液呈蓝色C若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液,溶液变红色D若取阳极附近的溶液少量于试管中,滴入少量苯,振荡静置后上层溶液呈橙红色B2021/8/11 星期三9二、电解原理的应用二
5、、电解原理的应用1电解饱和食盐水又称氯碱工业,阳极反应:2Cl2e=Cl2阴极反应:2H2e=H2电解的化学方程式为2NaCl2H2O 2NaOHH2Cl2可制烧碱、氯气和氢气,烧碱、氯气是重要的化工原料,电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业。2电镀定义:定义:应用电解的原理在某些金属的表面镀上一薄层其他金属或合金的方法。设计:设计:待镀金属制品作阴极;镀层金属作阳极;含有镀层金属离子的溶液作电镀液。=2021/8/11 星期三103电解精炼铜 用火法冶金炼出的铜是粗铜,常含有Zn、Fe、Ni、Ag、Au、C等。电解时,粗铜与直流电源的正极相连,作阳极,阳极的主要反应为Cu2e=Cu2,相伴随
6、的反应有:Zn2e=Zn2、Fe2e=Fe2等。用纯铜片接直流电源的负极,作阴极,阴极的反应为Cu22e=Cu,用CuSO4溶液作电解液。比铜活泼的杂质,如:Zn、Fe、Ni被氧化,以离子的形式进入溶液,留在电解液中;比铜活泼性差的杂质,在阳极铜溶解后,C、Ag、Au沉积在电解槽底部形成阳极泥。2021/8/11 星期三11电镀铜与电解精炼铜比较电镀铜电解精炼铜能量转换将电能转变为化学能阳极材料精铜粗铜阴极材料待镀金属精铜电解液CuSO4CuSO4通电后阳极反应Cu2e=Cu2Cu2e=Cu2Zn2e=Zn2等阴极反应Cu22e=CuCu22e=Cu电解液变化溶液浓度不变溶液浓度基本不变202
7、1/8/11 星期三124.冶炼金属 利用电解熔融的金属氧化物、氯化物或氢氧化物冶炼活泼金属,如钠、镁、钙、铝。如电解熔融氯化钠通电前,氯化钠在高温下熔融发生电离:NaCl=NaCl,通直流电后:阳极:2Cl2e=Cl2阴极:2Na2e=2Na总反应方程式:2NaCl(熔融)2NaCl22021/8/11 星期三13【基础题二】能用电解原理说明的问题是()电解是电能转变成化学能;电解是把化学能转变为电能;电解质溶液的导电是化学变化,金属的导电是物理变化;不能自发进行的氧化还原反应,通过电解的原理可以实现;任何溶液被电解时必然会导致氧化还原反应的发生 A B C DD2021/8/11 星期三1
8、4【解析】电解质溶液导电时,溶液中的阴阳离子分别向阳极和阴极移动,在两个电极上得失电子,发生氧化还原,所以电解质溶液的导电过程就是电解过程,此时电源提供电能,把不能自发进行的氧化还原反应转变成现实。金属的导电只是自由电子的定向移动,不存在电子得失,没有新物质产生,是一种物理过程。2021/8/11 星期三15【思考题】(1)电解时电子通过电解质溶液吗?(2)电解质溶液导电时,一定会有化学反应发生吗?【解析】(1)电解质溶液通电电解时,在外电路中有电流(电子)通过,而溶液中是依靠离子定向移动,形成了闭合电路。(2)一定有化学反应发生,因为在电解池的两极发生了氧化还原反应,有电子转移,生成了新物质
9、,所以一定有化学反应发生。2021/8/11 星期三16重要考点重要考点1 电解原理及其应用电解原理及其应用1电解池电极的判断方法(常常也是解推断题的突破口)(1)根据直流电源的正负极判断:与电源正极相连的是电解池的阳极,与电源负极相连的是电解池的阴极。(2)根据反应类型判断:电解时发生氧化反应(元素化合价升高的反应)的一极是阳极,电解时发生还原反应的一极是阴极。(3)根据电极质量发生的变化判断:惰性电极电解可溶性银盐溶液(或可溶性铜盐溶液)时,电极质量增重的一极是电解池的阴极(在阴极聚集Ag和H,Ag氧化性强,优先得电子析出银,使得阴极质量增重),另一极是阳极。2021/8/11 星期三17
10、(4)非惰性电极电解电解质溶液时(可溶性硫化物除外):电极质量减少的一极是阳极,另一极是阴极。(5)根据电极反应现象判断用惰性电极电解U形管内盛放的饱和食盐水,在两极上均放一块润湿的淀粉碘化钾试纸,试纸变蓝的一极是电解池的阳极,另一极是阴极。用惰性电极电解U形管内盛放的饱和食盐水,在两极附近均滴入一些酚酞试液,酚酞变红的一极是电解池的阴极,另一极是阳极。2021/8/11 星期三18(6)根据电解池现象判断根据电解池现象判断 将润湿的石蕊试纸作电解池,用惰性电极进行电解,试纸变红的一端是由于OH放电,H相对剩余造成的,这一端电极是阳极;试纸变蓝的一端是由于H放电,OH相对剩余造成的,这一端电极
11、是阴极。将润湿的碘化钾淀粉试纸作电解池,用惰性电极进行电解,试纸变蓝的一端是由于I放电,产生单质碘,碘遇淀粉变蓝造成的,这一端电极是阳极;另一端电极是阴极。(7)根据电流大小判断:根据电流大小判断:当两个原电池连在一起时,其中一个产生电流大的作原电池,另一个作电解池。在原电池中较活泼的金属作负极,较不活泼的金属作正极;在电解池中,与原电池负极相连的一极是阴极,另一极是阳极。2021/8/11 星期三192溶液pH判断:先分析原溶液的酸碱性,再看电极产物。如果只产生H2而没O2则pH变大;如果只产生O2而没H2则pH变小;如果既产生H2又产生了O2:若原溶液呈酸性则pH变小;若原溶液呈碱性则pH
12、变大;若原溶液呈中性则pH不变;如果既无H2又无O2产生,则pH不变。3用惰性电极电解时,若使电解后溶液恢复原来状态,一般加入阴极产物和阳极产物的化合物(“出啥加啥”阴、阳两极的逸出物质的对应化合物)。2021/8/11 星期三204电极反应式和总反应式的书写 如果题目给定的是图示装置,先分析阴、阳极,再分析溶液中离子的种类和得失电子的能力,根据阴、阳极反应规律写电极反应式;如果题目给定的是总反应式,可分析此反应中的氧化反应或还原反应(即分析有关元素的化合价变化情况),再选择一个简单变化情况去写电极反应式,另一极的电极反应式可直接写或将各反应式看作数学中的代数式,用总反应式减去已写出的电极反应
13、式,即得结果。特别需要指出的是:对于可充电电池的反应,需要看清楚“充电、放电”的方向,放电的过程应用原电池原理,充电的过程应用电解池原理。2021/8/11 星期三21 以铅蓄电池充电时的反应为例,总反应为2PbSO42H2O=PbPbO22H2SO4,电极反应式的书写步骤如下:阴极:PbSO4=Pb2e PbSO4=PbSO42-2e阳极:PbSO4=PbO22e PbSO4=PbO2SO42-2ePbSO42H2O=PbO24HSO42-2e。(也可用总反应式减去阴极反应式得到阳极反应式)2021/8/11 星期三225电解时电极产物的判断(1)阳极产物的判断阳极产物的判断 首先看电极,如
14、果是活性电极(金属活动性顺序中Ag及其以前),则电极材料失电子,电极被溶解,溶液中的阴离子不能失电子。如果是惰性电极(Pt、Au、石墨),则要再看溶液中离子的失电子能力,此时根据阴离子放电顺序加以判断。阴离子放电顺序:S2IBrClOH含氧酸根(SO、NO等)F(2)阴极产物的判断阴极产物的判断 直接根据阳离子放电顺序进行判断,阳离子放电顺序:AgHg2Fe3Cu2HPb2Sn2Fe2Zn2Al3Mg2NaCa2K2021/8/11 星期三23【考点释例1】(湖南师大附中2010届高三第四次月考)下列说法正确的是()A在原电池工作时,溶液中的阳离子向负极移动B在一定温度下,用惰性电极电解某溶液
15、,若两极分别只有H2和O2生成,电解一段时间后,该溶液的浓度一定增大C要使电解后的CuSO4溶液复原,可向其中加入Cu(OH)2固体D在铁表面镀锌时,铁作阴极D2021/8/11 星期三24【温馨提示】用惰性电极电解时,若要使电解后的溶液恢复到原状态,应遵循“缺什么加什么,缺多少加多少”的原则,一般加入从电解液中析出的阴极产物与阳极产物的化合物。2021/8/11 星期三251.(湖南省衡东二中高中三年级教学质量检测)下列关于实验的描述不正确的是()A在用Fe(OH)3胶体溶液做电泳实验时,阴极区红色加深,可知Fe(OH)3胶体粒子带正电荷B在镀件上电镀铜时,可用金属铜作阳极CCuZn原电池(
16、稀硫酸作电解液)中,铜片上出现气泡D用铂电极电解CuSO4溶液,当Cu2浓度降低至原来一半时,停止通电,若加入Cu(OH)2能使溶液恢复成原来浓度D2021/8/11 星期三262.(湖南省长沙市一中高三第六次月考试卷)如图x、y分别是直流电源的两极,通电后发现a极质量增加,b极有无色无味气体放出,符合这一情况的是()a极板b极板x电极Z溶液A锌石墨负极CuSO4B石墨石墨负极NaOHC银铁正极AgNO3D铜石墨负极CuCl2A2021/8/11 星期三273.(湖南师大附中2010届高三第四次月考)Cu2O是一种半导体材料,基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如下,电解总反应:2
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- 高考化学月刊 专题七 电化学及其应用 3课件 高考 化学 月刊 专题 电化学 及其 应用 课件
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