电解原理的应用精选文档.ppt

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1、电解原理的应用本讲稿第一页，共三十一页阴极阴极：得得电子，发生电子，发生还原还原反应，离子反应，离子氧化性氧化性越强，反越强，反应越容易。应越容易。常见阳离子放电顺序：常见阳离子放电顺序：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+阳极阳极：失失电子，发生电子，发生氧化氧化反应，离子反应，离子还原性还原性越强，反应越强，反应越容易。越容易。当阳极为惰性电极当阳极为惰性电极(石墨、铂、金石墨、铂、金)时时,常见阴离子放电常见阴离子放电顺序：顺序：S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根含氧酸根 F-当阳极为金属电极当阳极为金属电极(除铂、金除铂、金)时，时，金属电极金属电极优先放

2、电。优先放电。本讲稿第二页，共三十一页分析下图，属于电解池的有分析下图，属于电解池的有练习练习本讲稿第三页，共三十一页 分析电解分析电解NaNa2 2SOSO4 4溶液的本质，书写电溶液的本质，书写电极反应式和总反应式极反应式和总反应式?阳极区和阴极区的阳极区和阴极区的PHPH是是如何变化？整个溶液的如何变化？整个溶液的PHPH如何变化？如何复原如何变化？如何复原？如果用铜连正极，铁连负极？如果用铜连正极，铁连负极？PHPH加水可复原加水可复原阳极：阳极：4OH-4e-=2H2O+O2 阴极阴极：4H+4e-=2H2 总的方程式：总的方程式：2H2O =2H2+O2 通电通电复原规律：复原规律

3、：少什么加什么少什么加什么思考？思考？PH不变不变本讲稿第四页，共三十一页如电解如电解H2SO4、HNO3、NaOH、Na2SO4等溶液时等溶液时其电极反应式为：其电极反应式为：阳极阳极：4OH4e2H2O+O2阴极：阴极：4H+4e2H2 总反应：总反应：2H2O O2+2H2 电解电解 电解后溶液中溶质的质量分数增大，若要恢复原电解后溶液中溶质的质量分数增大，若要恢复原来的浓度，只需加入来的浓度，只需加入一定量的水一定量的水即可。即可。用惰性电极电解电解质溶液规律用惰性电极电解电解质溶液规律(1)电解水型：电解水型：本讲稿第五页，共三十一页如电解盐酸、如电解盐酸、CuCl2溶液等溶液等 电

4、解后溶液中溶质的质量分数减小，若要恢复原来电解后溶液中溶质的质量分数减小，若要恢复原来的组成和浓度，需加入一定量的溶质的组成和浓度，需加入一定量的溶质(通入一定量的通入一定量的HCl气体气体)阳极阳极：2Cl 2eCl2阴极：阴极：2H+2e H2 总反应：总反应：2HCl Cl2+H2 电解电解电解盐酸电解盐酸(2)电解本身：电解本身：本讲稿第六页，共三十一页如电解如电解CuSO4溶液、溶液、AgNO3溶液等。溶液等。阳极阳极：4OH4e2H2O+O2阴极阴极：2Cu2+4e2Cu总反应：总反应：2CuSO4+2H2O 2Cu+O2+2H2SO4 电解电解 电解后原溶液中电解后原溶液中溶质的

5、质量分数减小溶质的质量分数减小，若，若要恢复原来的组成和浓度，需加入一定量金属氧要恢复原来的组成和浓度，需加入一定量金属氧化物。化物。电解电解CuSO4溶液溶液(3)放氧生酸型：放氧生酸型：少什么加什么少什么加什么本讲稿第七页，共三十一页如电解如电解NaCl、KCl、MgCl2、AlCl3 溶液等。溶液等。电解后原溶液中电解后原溶液中溶质的质量分数减小溶质的质量分数减小，若要恢，若要恢复原来的组成和浓度，需通入一定量的复原来的组成和浓度，需通入一定量的HCl气体。气体。阳极阳极(C)：2Cl 2eCl2阴极阴极(C)：2H+2e H2 总反应：总反应：2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2+H

6、2 电解电解(4)放氢生碱型：放氢生碱型：少什么加什么少什么加什么本讲稿第八页，共三十一页酸碱酸碱盐溶液溶液电极反极反应电解方程电解方程 电解解对象象电解质浓度电解质浓度PHPH复原复原H H2 2O O阳：阴：阳：阴：NaOHNaOH阳：阴：阳：阴：H H2 2SOSO4 4阳：阴：阳：阴：NaNa2 2SOSO4 4阳：阴：阳：阴：HClHCl阳：阴：阳：阴：CuClCuCl2 2阳：阴：阳：阴：CuSOCuSO4 4阳：阴：阳：阴：AgNOAgNO3 3阳：阴：阳：阴：NaClNaCl阳：阴：阳：阴：AlClAlCl3 3阳：阴：阳：阴：惰性电极惰性电极1.1.电解水型：解水型：2.2.

7、电解解电解解质型型3.3.放放O O2 2生酸型：生酸型：4.4.放放H H2 2生碱型：生碱型：复原规律：复原规律：少什么加什么少什么加什么本讲稿第九页，共三十一页三、非惰性电极电解情况：三、非惰性电极电解情况：例：在例：在50mL 0.2mol/L50mL 0.2mol/L的硫酸铜溶液中插入两个电的硫酸铜溶液中插入两个电极，通电电解极，通电电解(不考虑水分蒸发不考虑水分蒸发)，则：，则：1 1）若两极均为铜片，试说明电解过程中溶液溶质浓）若两极均为铜片，试说明电解过程中溶液溶质浓度将怎样变化度将怎样变化 。2)2)若阳极为纯锌，阴极为铜片，阳极反应式是若阳极为纯锌，阴极为铜片，阳极反应式是

8、 。3)3)如果两极均为铜片且不考虑如果两极均为铜片且不考虑H H+在阴极上放电当电路在阴极上放电当电路中有中有0.01mol0.01mol电子通过时，阴极增重电子通过时，阴极增重 g g，阴极上的，阴极上的电极反应式是电极反应式是 。不变不变1.281.28Zn Zn 2e2eZnZn2+2+CuCu2+2+2e+2eCuCu阳极为非惰性电极时：阳极为非惰性电极时：一般电极失电子，参加反应。一般电极失电子，参加反应。M-neM-ne-M Mn+n+本讲稿第十页，共三十一页1、活泼金属的冶炼、活泼金属的冶炼（1）钠的制取）钠的制取（2）镁的制取）镁的制取（3）铝的制取）铝的制取 2NaCl 2

9、Na+Cl2 MgCl2 Mg+Cl2 2Al2O3 2Al+3O22、氯碱工业、氯碱工业电解饱和食盐水电解饱和食盐水总反应：总反应：2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2+H2 电解电解为什么不电解钠、镁、铝的盐溶液？为什么不电解钠、镁、铝的盐溶液？AlClAlCl3 3？MgOMgO？电解应用电解应用本讲稿第十一页，共三十一页2 2、氯碱工业、氯碱工业+-精制饱和精制饱和NaClNaCl淡盐水淡盐水ClCl2 2H H2 2NaOHNaOH溶液溶液H H2 2O O含少量含少量NaOHNaOHClCl-ClCl2 2H H2 2OHOH-NaNa+Na+Na+交换膜交换膜2H2H+2e+2

10、e-=H=H2 22Cl2Cl-2e-2e-=Cl=Cl2 2阳阳 阴阴H H+从何来？从何来？总反应：总反应：2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2+H2 电解电解本讲稿第十二页，共三十一页3.铜的电解精炼铜的电解精炼纯铜为纯铜为阴极阴极，以以CuSOCuSO4 4溶液溶液为电解液为电解液阴极：阴极：Cu2+2eCu其特点是电解质溶液的浓度基本上不变。其特点是电解质溶液的浓度基本上不变。牺牲阳极！牺牲阳极！粗铜粗铜纯铜纯铜粗铜为粗铜为阳极：阳极：含杂质含杂质(Zn(Zn、FeFe、NiNi、AgAg、Au Au 等等)-2e-2e-=Zn Zn2+2+-2e-2e-=Fe=Fe2+2+-2e

11、-2e-=Ni=Ni2+2+-2e-2e-=Cu=Cu2+2+Zn Fe Zn Fe Ni Ni CuCuAg Ag Au Au 阳极泥阳极泥问：电解完后，问：电解完后，CuSOCuSO4 4溶液的浓度有何变化？溶液的浓度有何变化？本讲稿第十三页，共三十一页4 4、电镀电镀1 1）定义：）定义：利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其它层其它金属金属或是或是合金合金的过程。的过程。2 2）装置）装置硫酸铜溶液硫酸铜溶液阳极：阳极：Cu2eCu2e-=Cu=Cu2+2+阴极：阴极：CuCu2+2+2e+2e-=Cu =Cu 3）电镀材料的选择：）电镀材料的选择

12、：阴极阴极镀件镀件 阳极阳极镀层金属镀层金属 电镀液电镀液含有含有镀层金属离子镀层金属离子的溶液的溶液4 4）电镀的结果，电镀液的浓度保持不变）电镀的结果，电镀液的浓度保持不变铜铜镀镀件件本讲稿第十四页，共三十一页电离电离电解电解完成的完成的条件条件过程及过程及特点特点以氯化以氯化铜为例铜为例相互联相互联系系电离与电解的比较电离与电解的比较电解质溶于水电解质溶于水或熔化状态下或熔化状态下电解质电离后电解质电离后,再通以直流电再通以直流电电解质电离成为电解质电离成为自由移动的离子自由移动的离子阴阳离子定向移动阴阳离子定向移动,在两极上放电在两极上放电CuClCuCl2 2 CuCu2+2+2Cl

13、+2Cl-CuClCuCl2 2 Cu+ClCu+Cl2 2电解电解电解必须建立在电离的基础上电解必须建立在电离的基础上本讲稿第十五页，共三十一页内容内容原电池原电池电解池电解池电极名称电极名称电极反应电极反应电子移动电子移动方向方向能量转变能量转变正极正极 负极负极还原反还原反应应氧化氧化反应反应还原还原反应反应氧化氧化反应反应先从负极先从负极导导线线正极正极 负极负极导线导线阴极阴极 阳极阳极导线导线正极正极阴极阴极阳极阳极将化学能转将化学能转化为电能化为电能将电能转化为将电能转化为化学能化学能原电池与电解池的比较原电池与电解池的比较本讲稿第十六页，共三十一页原电池、电解池、电镀池判定规律

14、原电池、电解池、电镀池判定规律1 1、无外接电源，、无外接电源，可能是原电池：可能是原电池：依据原电池的依据原电池的形成条件判定，形成条件判定，“三看三看”电极：电极：两极为导体且活泼性不同两极为导体且活泼性不同 电解液：电解液：两极插入电解液中两极插入电解液中 回路：回路：形成闭合回路或两极接触形成闭合回路或两极接触2 2、有外接电源，两极插入电解质溶液中，可、有外接电源，两极插入电解质溶液中，可能是电解池或电镀池：能是电解池或电镀池：当阳极金属与电解质溶液当阳极金属与电解质溶液中的金属阳离子相同，为电镀池，其余情况为电解中的金属阳离子相同，为电镀池，其余情况为电解池。池。本讲稿第十七页，共

15、三十一页2.2.用惰性用惰性电电极极电电解解饱饱和和NaNa2 2COCO3 3溶液，若保持温溶液，若保持温度不度不变变，则则一段一段时间时间后后 （）A.A.溶液的溶液的pHpH变变大大B.B.c c(Na(Na+)与与c c(CO(CO3 32-2-)的比的比值变值变大大C.C.溶液溶液浓浓度度变变大，有晶体析出大，有晶体析出D.D.溶液溶液浓浓度不度不变变，有晶体析出，有晶体析出巩固巩固练习练习：1.1.在电解水时在电解水时,常加入一些稀硫酸常加入一些稀硫酸,其目的是其目的是A.A.使溶液酸性增强使溶液酸性增强 B.B.使溶液中离子浓度增大使溶液中离子浓度增大C.C.加快电解的速率加快电

16、解的速率 D.D.使溶液的氧化性增强使溶液的氧化性增强C CD D本讲稿第十八页，共三十一页3.3.铂电极电解铂电极电解1LCu(NO1LCu(NO3 3)2 2和和KNOKNO3 3混合溶液混合溶液,通电通电一段时间一段时间,两极均产生两极均产生11.2L(S.T.P)11.2L(S.T.P)气体气体.求电求电解后溶液的解后溶液的C(HC(H+)。CuCu2+2+得电子数得电子数+H+H+得电子数得电子数=OH=OH-失电子总数失电子总数解析：阳极解析：阳极 4OH4OH-4e-4e-=2H=2H2 2O+OO+O2 2 阴极阴极 CuCu2+2+2e+2e-=Cu 2H=Cu 2H+2e=

17、H+2e=H2 2n(Cun(Cu2+2+)2+0.52=0.54)2+0.52=0.54n(Cun(Cu2+2+)=0.5mol)=0.5molCuCu2+2+2H2H+C C(H(H+)=1mol/L)=1mol/L本讲稿第十九页，共三十一页2 2：如图所示，如图所示，x,yx,y为直流电源的两极，为直流电源的两极，z z溶液通溶液通电后，电后，a a极质量增加，极质量增加，b b极有无色无味气体放出，极有无色无味气体放出，则符合的有则符合的有 ()()a ab bx xz zA A锌锌石墨石墨 负极负极 CuSOCuSO4 4B B石墨石墨 石墨石墨 负极负极 NaOHNaOHC C银银

18、铁铁正极正极 AgNOAgNO3 3D D铜铜石墨石墨 负极负极 CuClCuCl2 2A z z溶液溶液 x yx ya b a b 本讲稿第二十页，共三十一页3 3：用阳极用阳极X,X,阴极阴极Y Y电解电解Z Z的水溶液，通电一段时间的水溶液，通电一段时间后，加入后，加入W W，能使溶液恢复的有（，能使溶液恢复的有（)X XY YZ ZW WA A石墨石墨 铁铁NaClNaClH H2 2O OB B铂铂铜铜CuSOCuSO4 4CuSOCuSO4 4 溶液溶液C C石墨石墨 石墨石墨 H H2 2SOSO4 4H H2 2O OD D银银铁铁AgNOAgNO3 3AgNOAgNO3 3

19、C本讲稿第二十一页，共三十一页4.在如下的装置中进行电解，并已知铁极的质量减在如下的装置中进行电解，并已知铁极的质量减小小11.2克。克。（1）A是电源的是电源的 极极（2）电解过程中，电路中通过）电解过程中，电路中通过 摩电子摩电子（3）Ag极的电极反应是极的电极反应是 ；析出物质是；析出物质是 克克（4）Cu(a)的电极反应是的电极反应是 ；（5）Cu(b)的电极反应是的电极反应是 。本讲稿第二十二页，共三十一页（2 2）对该装置的有关叙述正确的是）对该装置的有关叙述正确的是A.PA.P是电源的正极是电源的正极B.FB.F极上发生的反应为：极上发生的反应为：4OH4OH-4e-4e-=2H

20、=2H2 2O+OO+O2 2C.C.电解时，甲、乙、丙三池中，除电解时，甲、乙、丙三池中，除E E、F F两极外，两极外，其余电极均参其余电极均参 加了反应加了反应D.D.通电后，甲池的通电后，甲池的PHPH减小，而乙、丙两池溶液的减小，而乙、丙两池溶液的PHPH不变不变B 巩固练习巩固练习1如图所示：如图所示：通电后通电后A极上析出极上析出Ag(1)判断电源以及甲、判断电源以及甲、乙、丙三池中的电极乙、丙三池中的电极名称，并分别书写电名称，并分别书写电极反应式极反应式本讲稿第二十三页，共三十一页1.1.右右图图中中x x、y y分分别别是是直直流流电电源源的的两两极极,通通电电后后发发现现

21、a a极极板板质质量量增增加加,b,b极极板板处处有有无无色色无无臭臭气气体体放放出出,符符合合这一情况的这一情况的A 练练 习习本讲稿第二十四页，共三十一页2.根据金属活动顺序表，根据金属活动顺序表，Cu不能发生如下反应：不能发生如下反应：Cu+2H2O=Cu(OH)2+H2。但选择恰当电极材料但选择恰当电极材料 和电解液进行电解，这个反应就能变为现实。下列四和电解液进行电解，这个反应就能变为现实。下列四 种电极材料和电解液中，能实现该反应最为恰当的是种电极材料和电解液中，能实现该反应最为恰当的是ABCD阳极阳极石墨石墨CuCuCu阴极阴极石墨石墨石墨石墨FePt电解液电解液CuSO4溶液溶

22、液Na2SO4溶液溶液H2SO4溶液溶液H2OB本讲稿第二十五页，共三十一页 电解计算电解计算电子守恒法电子守恒法例一例一 ：铂电极电解铂电极电解1LCu(NO3)2和和KNO3混合溶液混合溶液,通电一段时间通电一段时间,两极均产生两极均产生11.2L(S.T.P)气体气体.求电求电解后溶液的解后溶液的pH,并确定析出铜的物质的量并确定析出铜的物质的量.解析：阳极解析：阳极 4OH-4e-=2H2O+O2 阴极阴极 Cu2+2e-=Cu 2H+2e-=H2 阳极转移电子的物质的量为阳极转移电子的物质的量为:0.54=2mol,消耗消耗4OH-2mol,即产生即产生H+2mol.阴极生成阴极生成

23、0.5molH2,消耗消耗H+1mol;所以溶液中所以溶液中C(H+)=1mol/L pH=0 生成生成H2转移的电子转移的电子:0.5 2=1mol,故还有故还有1mole-用于还用于还原原Cu2+,可析出铜为可析出铜为0.5mol.本讲稿第二十六页，共三十一页O22Cu4Ag4H2H22Cl24OH计算计算关系式：关系式：例二例二 ：用石墨电极电解用石墨电极电解100mL H2SO4与与CuSO4的混合液，的混合液，通电一段时间后，两极均收集到通电一段时间后，两极均收集到2.24L（标况）气体，则（标况）气体，则原混合液中原混合液中Cu2+的物质的量浓度为（的物质的量浓度为（）A.1mol

24、/L B.2mol/L C.3mol/L D.4mol/LA阳极O2为0.1mol，电子为0.4mol则H2为0.1mol，所以Cu为0.1mol，浓度为A本讲稿第二十七页，共三十一页电解池、电解精炼池、电镀池的比较电解池、电解精炼池、电镀池的比较电电解池解池电解精炼池电解精炼池电镀电镀池池定定义义形成形成条件条件电电极极名称名称电电极极反反应应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。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液溶液形成形成闭闭合回路合回路镀层镀层

25、金属接金属接电电源正极待源正极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：还原反应应应用用电电解原理将不解原理将不纯纯的的金属提金属提纯纯的装置。的装置。不不纯纯金属接金属接电电源正极源正极纯纯的金属接的金属接电电源源负负极极电电解解质质溶液溶液须须待提待提纯纯金属金属的离子的离子阳极：不阳极：不纯纯金属；金属；阴极：阴极：纯纯

26、金属金属阳极：氧化反应阳极：氧化反应阴极：还原反应阴极：还原反应本讲稿第二十八页，共三十一页例例下列装置中的纯锌棒都浸在相同浓度的稀硫酸下列装置中的纯锌棒都浸在相同浓度的稀硫酸中，锌棒腐蚀速度从快到慢的顺序是中，锌棒腐蚀速度从快到慢的顺序是 A B C D D本讲稿第二十九页，共三十一页练：练：1LK2SO4,CuSO4的混合溶液中的混合溶液中c(SO42-)=2mol/L；用石墨作电极电解此溶液，当通电一；用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收到段时间后，两极均收到22.4L气体（标况），则气体（标况），则混合溶液中混合溶液中c(K+)()A.0.5mol/L B.1mol/L C.1.5mol/L D.2mol/LD本讲稿第三十页，共三十一页练：练：下列关于铜电极的叙述正确的是下列关于铜电极的叙述正确的是()A.锌铜原电池中，铜是正极锌铜原电池中，铜是正极B.用电解法精炼粗铜时，粗铜作阴极用电解法精炼粗铜时，粗铜作阴极C.在镀件上电镀铜时，可用金属铜作阳极在镀件上电镀铜时，可用金属铜作阳极D.电解稀硫酸制电解稀硫酸制H2,O2时，铜作阳极时，铜作阳极 AC本讲稿第三十一页，共三十一页