电解池原理及其应用

电解池原理及其应用电解池原理及其应用高三化学复习高三化学复习考纲要求考纲要求 1、理解电解原理。2、了解电解池的应用，了解铜的电解精炼、镀铜、氯碱工业的反应原理。3、能写出电解池的电极反应式。4、掌握电解质的电解规律，能判断电解产物和利用电解原理进行计算。直流电源直流电源电极电极电解质电解质电极反应电极反应阴极阴极:Cu2+2e Cu（还原还原反应）反应）阳极阳极:2Cl2e Cl2（氧化氧化反应）反应）CuCl2 Cu2+2Cl阴极阴极阳极阳极e ee e正极正极负极负极电电 源源总反应总反应:Cu2+2Cl电解电解CuCl2电解电解Cu +Cl2Cu +Cl2（氧氧还还反应）反应）被还原被还原（析出（析出Cu）Cu2+得得e e被氧化被氧化（放出（放出Cl2）Cl失失e e视频视频电解质溶液（或熔融的电解质）里自由移动的离子在电解质溶液（或熔融的电解质）里自由移动的离子在通电时发生定向移动，阳离子移向阴极，在阴极获得通电时发生定向移动，阳离子移向阴极，在阴极获得电子发生还原反应；阴离子移向阳极，在阳极失去电电子发生还原反应；阴离子移向阳极，在阳极失去电子发生氧化反应，这就是电解的原理。子发生氧化反应，这就是电解的原理。电子流动方向：电子流动方向：离子移动方向：离子移动方向：电流方向：电流方向：电源正极电源正极电解池阳极电解池阳极电解池阴极电解池阴极电源负极电源负极电源负极电源负极电解池阴极电解池阴极 电解池阳极电解池阳极电源正极电源正极阴离子阴离子电解池阳极电解池阳极 阳离子阳离子电解池阴极电解池阴极除除Au、Pt外的金属、外的金属、视频视频、最后使得失数相等，两极半反应相加得总方程式；最后使得失数相等，两极半反应相加得总方程式；4OH 4eO2+2H2O（电解化学方程式）（电解化学方程式）（电解离子方程式）（电解离子方程式）水水增大增大增大增大水水增大增大减小减小水水增大增大不变不变电解质电解质减小减小增大增大电解质电解质减小减小电解质和水电解质和水得新电解质得新电解质增大增大电解质和水电解质和水得新电解质得新电解质减小减小1 1、用惰性电极分别进行下列溶液电解，写出电极反应、用惰性电极分别进行下列溶液电解，写出电极反应和总反应方程式并完成下表：和总反应方程式并完成下表：练练 习习类型类型 电极反应特点电极反应特点 实例实例 电解水型电解水型 阴：阴：2H+2e-=H2阳：阳：4OH4e-=2H2O+O2 NaOH H2SO4 Na2SO4 电解电解电解质型电解质型电解质电离出的阴、阳离子分电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电别在两极放电HClCuCl2 放氢放氢生碱型生碱型阴极：水放阴极：水放H2产生碱产生碱阳极；电解质阴离子放电阳极；电解质阴离子放电NaCl放氧放氧生酸型生酸型阴极：电解质阳离子放电阴极：电解质阳离子放电阳极：水放阳极：水放O2产生酸产生酸 CuSO4 类型类型 电解质组成电解水型电解水型 分解分解电解质型电解质型放氢放氢生碱型生碱型放氧放氧生酸型生酸型小结：小结：2 2、如图所示，、如图所示，X X、Y Y分别是直流电源的电极，通电后分别是直流电源的电极，通电后发现发现A A极质量增加，极质量增加，B B极处有无色、无臭的气体放出。极处有无色、无臭的气体放出。符合这一情况的是（符合这一情况的是（）练练 习习4 4、用石墨电极电解硫酸铜溶液，一段时间后断开电、用石墨电极电解硫酸铜溶液，一段时间后断开电路，要使溶液恢复到电解前的浓度应向其中加入（路，要使溶液恢复到电解前的浓度应向其中加入（）A、CuSO4 B、H2O C、CuO D、Cu(OH)2C5 5、把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和酚酞试液把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和酚酞试液混合溶液的玻璃皿中（如图所示平面图），经过混合溶液的玻璃皿中（如图所示平面图），经过一段时间后，首先观察到溶液变红的区域是（一段时间后，首先观察到溶液变红的区域是（）A、和和附近附近 B、和和附近附近C、和和附近附近 D、和和附近附近 B 6、用、用Pt电极电解含有各电极电解含有各0.1molCu2+和和X3+的溶液，的溶液，阴极析出固体物质的质量阴极析出固体物质的质量m(g)与溶液中通过电子与溶液中通过电子的物质的量的物质的量n(mol)的关系见图示。则离子的氧化能的关系见图示。则离子的氧化能力由大到小排列正确的是（力由大到小排列正确的是（）A、Cu2+X3+H+B、H+X3+Cu2+C、X3+H+Cu2+D、Cu2+H+X3+D 7、将将1L含有含有0.4mol CuSO4和和0.2mol NaCl的的水溶液用惰性电极电解一段时间后，在一个水溶液用惰性电极电解一段时间后，在一个电极上得到电极上得到0.3mol Cu，另一电极上析出气，另一电极上析出气体体(在标准状况下在标准状况下)的体积是多少的体积是多少?此时溶液此时溶液的的pH值是多少值是多少?4.48L;1-2lg2 对比原电池与电解池对比原电池与电解池比较项目比较项目电解池电解池原电池原电池能量转换能量转换电能转化为化学能电能转化为化学能化学能转化为电能化学能转化为电能能否自发能否自发反应一般不自发反应一般不自发反应一定自发反应一定自发两两个个电电极极氧化反应氧化反应失去电子失去电子 接电源接电源正极正极，阳极，阳极作为作为负极负极，对外电，对外电路送出电子路送出电子还原反应还原反应获得电子获得电子 接电源接电源负极负极，阴极，阴极作为作为正极正极，接受由，接受由外电路流回的电子外电路流回的电子电池内离电池内离子的迁移子的迁移方向方向阴离子向正极（阳极）阴离子向正极（阳极）迁移阳离子向负极迁移阳离子向负极（阴极）迁移（阴极）迁移阴离子向负极迁移阴离子向负极迁移阳离子向正极迁移阳离子向正极迁移相同点相同点两个电极、导线、电解质溶液两个电极、导线、电解质溶液阳极阳极Zn2e=Zn2+阴极阴极Zn2+2e=Zn镀件镀件:阴极阴极 镀层金属镀层金属:阳极阳极电镀液电镀液:含有镀层金属阳离子的可溶盐溶液含有镀层金属阳离子的可溶盐溶液,其浓度和其浓度和PH值不变值不变七、七、电镀原理电镀原理:(以铜棒镀锌为例以铜棒镀锌为例):八、粗铜精练八、粗铜精练电解质电解质 溶液的浓度是否变化？溶液的浓度是否变化？精铜精铜粗铜粗铜(Zn Fe Ag Au)阳极阳极:Zn 2e=Zn2+Cu 2e=Cu2+阴极：阴极：Cu2+2e=CuCuSO4溶液溶液Zn Fe 以何形式存在？以何形式存在？Ag Au 以何形式存在？以何形式存在？九、氯碱工业九、氯碱工业视频视频电火花电火花 精制食盐水：精制食盐水：(含含泥沙、泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SOSO4 42-2-等等)加入稍过量的加入稍过量的NaOHNaOH溶液溶液加入稍过量加入稍过量BaClBaCl2 2溶液。溶液。(其中其中、顺序可以交换顺序可以交换)加入稍过量的加入稍过量的NaNa2 2COCO3 3溶液溶液过滤过滤 除去除去Mg(OH)Mg(OH)2 2、Fe(OH)Fe(OH)3 3、BaSOBaSO4 4、CaCOCaCO3 3、BaCOBaCO3 3及泥沙等及泥沙等；在滤液中加适量盐酸（除去过量的在滤液中加适量盐酸（除去过量的COCO3 32 2，调节溶液，调节溶液的的pHpH）；）；通过阳离子交换树脂（除去残留的微量通过阳离子交换树脂（除去残留的微量CaCa2+2+、MgMg2+2+等等离子）。离子）。例例 表面皿中电解质溶液已经滴加酚酞。问哪表面皿中电解质溶液已经滴加酚酞。问哪些区域先变红？为何？些区域先变红？为何？FeB：O2+2H2O+4e-=4OH-E：2H+2e-=H28、装置工作一段时间后，发现、装置工作一段时间后，发现B池中有一极的质量减少。池中有一极的质量减少。以下有关的推断中正确的以下有关的推断中正确的 （）M是电源的负极是电源的负极 B中中Cu电极的质量减少电极的质量减少 C中溶中溶液的液的pH升高升高 D中溶液的中溶液的pH下降下降 B中电解液的浓中电解液的浓度基本不变度基本不变 相同条件下的相同条件下的A，C，D池中生成气体的池中生成气体的总体积为总体积为CAD A 只有只有 B 只有只有 C 全部全部 D 除除 C练练 习习9、近年来，加近年来，加“碘碘”食盐主要使用了碘酸钾，食盐主要使用了碘酸钾，KIO3在工业上可用电解法制取，以石墨和不锈钢在工业上可用电解法制取，以石墨和不锈钢为电极，以为电极，以KI溶液溶液(加少量加少量K2CrO4)为电解液在一为电解液在一定条件下电解，反应方程式为：定条件下电解，反应方程式为：KI+3H2O=KIO3+3H2，下列有关说法正确的，下列有关说法正确的是是 （）A电解时，石墨作阴极，不锈钢作阳极电解时，石墨作阴极，不锈钢作阳极 B电解液调节到酸性比较合适电解液调节到酸性比较合适 C电解后得到电解后得到KIO3产品的步骤有：产品的步骤有：过滤过滤浓缩浓缩结结 晶晶灼烧灼烧 D电解中每转移电解中每转移0.6mol电子，理论上可得到电子，理论上可得到 21.4g无水无水KIO3晶体晶体D电解