高考复习《电解原理及其应用》.ppt

高三化学复习 （ 1） 掌握电解的原理 ， 能够准确判断电池的阴 、 阳极； （ 2） 正确书写两极所发生的反应及电解的总化 学方程式；会判断两极所发生的是氧化反应 ， 还是还原反应； （ 3） 掌握惰性材料做电极时 ， 离子的放电顺序 。 复习目标 电解原理及其应用 （ 1）电解： （ 2）电解池（或电解槽）： 1. 基本概念 使电流通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧 化还原反应的过程，叫电解。 把电能转变为化学能的装置 2. 电解工作原理 CuCl2 = Cu2+ + 2Cl- 阳极： 2Cl- - 2e- = Cl2 （氧化反应） 2. 电解工作原理 阴极 ： Cu2+ + 2e- = Cu （还原反应） H2O H+ + OH- 总反应式 ： CuCl2 Cu + Cl2 电解 电解池 得到电子 发生 还原反应 失去电子 发生 氧化反应 3.电解池中阴、阳极的判断 (1)根据所接电源： (2)根据得失电子： (3)根据反应类型： (4)根据离子移动方向： 阳离子向阴极移动；阴离子向阳极移动。 连接电源负极的是阴极，连接正极的是阳极。 阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应 阳极失去电子，阴极得到电子 (5)根据实验现象： 电极质量增加或放出 H2的是阴极。 （ 1）阳极上失去电子，发生氧化反应 4.阴、阳极得失电子的顺序 （ 2）阴极上得到电子，发生还原反应 金属单质的还原性越强，对应金属阳离子的氧化性越弱。 若阳极材料是 活性电极 （ Ag以前） ，则电极材料失 电子， 金属电极被溶解，溶液中阴离子不能放电。 若阳极材料是 惰性电极 （如 Pt、 C） ，则溶液中阴 离子失去电子，发生氧化反应。其顺序为： S2- I- Br- Cl- OH- 含氧酸 F- 溶液中金属阳离子得电子的顺序与金属性顺序恰好 相反 ， 其顺序为： Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+ Na+Ca2+K+ 5.分析电解反应的一般思路： 明确溶液中存在哪些离子 根据阳极氧化，阴极还原书写电极反应式 明确阴阳两极附近有哪些离子 根据电极反应式，进行相关判断和计算 【 练习 】 下列关于电解槽的说法不正确的是（ ） A. 与电源正极相连的是电解槽的阴极 B. 与电源负极相连的是电解槽的阴极 C. 在电解槽的阳极发生氧化反应 D. 电子从电源的负极沿导线流入电解槽的阴极 A 阴极： 阳极： 总反应： Cu2+ + 2e- =Cu 2Cl- - 2e- = Cl2 2CuCl2 = Cu +Cl2 通电 6.电极反应式的书写 电解电解质型 CuCl2溶液 CuCl2=Cu2+ + 2Cl- H2O H+ + OH- 6.电极反应式的书写 放氧生酸型 CuSO4= Cu2+ + SO42- H2O H+ + OH- 阳极： 阴极： 总反应： 阳极： 阴极： 总反应： 2Br- - 2e- =Br2 2H+2e- = H2 通电 2NaBr+2H 2O = 2NaOH+H2 +Br2 6.电极反应式的书写 放氢生碱型 NaBr=Na+ + Br- H2O H+ + OH- 阳极： 阴极： 总反应： 2Cl- - 2e- =Cl2 2H+2e- = H2 2Cl- +2 H2O = H2 +Cl2 +2OH- 通电 6.电极反应式的书写 放氢生碱型 NaCl溶液 NaCl=Na+ + Cl- H2O H+ + OH- 阳极： 阴极 ： 4H + 4e = 2H2 总反应： Na2SO4溶液 2H2O = 2H2 +O2 通电 4OH- - 4e- = 2H2O+O2 6.电极反应式的书写 电解水型 Na2SO4=2Na+ + SO42- H2O H+ + OH- H2SO4溶液 阳极： 阴极 ： 4H + 4e = 2H2 总反应： 2H2O = 2H2 +O2 通电 4OH- - 4e- = 2H2O+O2 6.电极反应式的书写 电解水型 H2SO4=2H+ + SO42- H2O H+ + OH- NaOH溶液 阳极： 阴极 ： 4H + 4e = 2H2 总反应： 2H2O = 2H2 +O2 通电 4OH- - 4e- = 2H2O+O2 6.电极反应式的书写 电解水型 NaOH=Na+ + OH- H2O H+ + OH- 电解规律（惰性电极）小结 阳极： S2- I- Br- Cl- OH- 含氧酸根 F- 与 区：电解本身型 如 CuCl2 、 HCl 与 区：放氢生碱型 如 NaCl、 KBr 与 区：放氧生酸型 如 CuSO4、 AgNO3 与 区：电解水型 如 Na2SO4、 H2SO4 、 NaOH 阴极： Ag+ Fe3+ Cu2+ H+ Fe2+ Zn2+ Al3+ Mg2+ Na+ 【 练习 1】 （ 2012年海南） 下列各组中，每种电 解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是 ( ) A.HCl、 CuCl2、 Ba(OH)2 B. NaOH、 CuSO4、 H2SO4 C. NaOH、 H2SO4、 Ba(OH)2 D. NaBr、 H2SO4、 Ba(OH)2 C 【 练习 2】 （ 08全国 卷） 下图为直流电源电解稀 Na2SO4水溶液的装置，通电后在石墨电极 a和 b附近分 别滴加石蕊溶液，下列实验现象正确的是（ ） D A逸出气体的体积： a电极的小于 b电极的 B一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体 C a电极附近呈红色， b电极附近呈蓝色 D a电极附近呈蓝色， b电极附近呈红色 【 练习 3】 右图中 x、 y分别是 直流电源的两极 ,通电后发现 a极板质量增加 ,b极板处有无 色无臭气体放出 ,符合这一情 况的是 （ ） A 【 练习 4】 (2003江苏 )用惰性电极实现电解，下列 说法正确的是（ ） A. 电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液 pH不变 B. 电解稀氢氧化钠溶液，要消耗 OH ，故溶液 pH减小 C. 电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物 的物质的量之比为 1:2 D. 电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产 物的物质的量之比为 1:1 D 【 练习 5】 （ 07年全国理综 ） 以惰性电极电解 CuSO4溶液。若阳极上产生气体的物质的量为 0.0100mol，则阴极上析出 Cu的质量为（ ） A 0.64g B 1.28g C 2.56g D 5.12g B 指出下列装置的名称、电极名称，写出电极 反应式，并表示出电子移动方向。 e-如何流向 ? e- ?池 ?池 ?极 ?极 ?极 ?极 7.串联电路中的电极名称、电极反应 【 例 】 指出下图装置的名称 ， 说出可能观察到 的现象 ， 写出电极名称及电极反应的化学方程 式 ， 标出装置中的电流方向 。 铁棒 石墨棒 石墨棒 石墨棒 稀硫酸 CuCl2 溶液 a b c d 【 练习 1】 如图所示装置，指出 A、 B池的名称、电极 名称、电极反应式、二池 pH值的变化情况。 【 练习 2】 (2007年重庆 )如图所示， 下列叙述正确的是 ( ) ZnSO4 隔膜 (只允许 SO42 通过 ) CuSO4 滤纸 (滴加了 Na2SO4、酚酞溶液 ) 表面皿 Y Zn Cu 铜丝 X (A)Y为阴极，发生还原反应 (B)X为正极，发生氧化反应 (C)Y与滤纸接触处有氧气生成 (D)X与滤纸接触处变红 A 【 练习 3】 如下图所示，通电后 A极上析出 Ag，对该装置的有 关叙述中正确的是（ ） A、 P是电源的正极 B、 F极上发生的反应为： 4OH- - 4e-=2H2O+O2 C、电解时，甲、乙、丙三池中，除 E、 F两极外，其余电极均 参加了反应 D、通电后，甲池的 pH减小，而乙、丙两池溶液的 pH不变 B 【 练习 4】 下图所示装置中 ， a、 b都是惰性电极 ， 通电 一段时间后 ， b极附近溶液呈红色 。 下列说法正确的是 （ ） A X是正极 ， Y是负极 B X是负极 ， Y是正极 C CuSO4溶液的 pH值逐渐减小 D CuSO4溶液的 pH值不变 a X Y b Pt Cu CuSO4溶液 NaCl和酚酞溶液 AC 【练习 5】（ 2012年福建卷） 将如图所示实验装置 的 K闭合，下列判断正确的是（ ） A Cu电极上发生还原反应 B电子沿 ZnabCu路径流动 C片刻后甲池中 c（ SO42-）增大 D片刻后可观察到滤纸 b点变红色 【练习 6】（ 09全国 ） 下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯 依次分别盛 100g5.00%的 NaOH溶液、足量的 CuSO4溶液和 100g 10.00%的 K2SO4溶液，电极均为石墨电极。 （ 1）接通电源，经过一段时间后， 测得丙中 K2SO4浓度为 10.47%， 乙中 c电极质量增加。据此回答问题： 电源的 N端为 极； 电极 b上发生的电极反应为 ； 列式计算电极 b上生成的气体在标准状况下的体积： L 电极 c的质量变化是 g； 电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化，简述其原因： 甲溶液 ； 乙溶液 ； 丙溶液 ； （ 2）如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行， 为什么？ 。 正 4OH- - 4e -= O2+ 2H2O 16 碱性增大，水量减少、氢氧化钠浓度增大 酸性增强，水电离出的 OH-放电生成氧气和 H+ 酸碱性不变化，因为硫酸钾是强酸强碱盐，浓度增大不影响溶液的酸碱性 能继续进行，因为硫酸铜溶液已转变为硫酸溶液，反应也就变成水的电解反应 2.8L 工业上利用这一反应，制取烧碱、氯气和氢气。 1.氯碱工业 (电解饱和食盐水 ) 通电 2NaCl+2H 2O = 2NaOH + Cl2 + H2 电解原理的应用 通电 2Cl-+2H 2O = 2OH- + Cl2 + H2 通电前： NaCl = Na+ + Cl- H2O H+ + OH- 通电后： 阳极： 2Cl- -2e- =Cl2 阴极： 2H+ +2e- =H2 【 例 】 如图装置 ， 用离子交换膜法电解饱和食盐水制 烧碱 。 若 X电极材料为金属钛网 （ 表面有氧化物涂 层 ） ， Y电极材料为碳钢网 。 阳离子交换膜只允许阳 离子通过 ， 而阻止阴离子和气体通过 。 分别收集两极 产生的气体并通入淀粉 KI溶液中 。 请回答下列问题： 能使淀粉 KI溶液变蓝的是 （ 填 a或 b） 气体； 其 X极的电极反应式为 ， Y极的电极反应式为： ； 总反应的化学方程式为： 。 a 2Cl- -2e = Cl2 2H+2e = H2 2NaCl+2H2O = H2 +Cl2 +2NaOH 通电 2.电镀 1、定义： 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。 2、目的： 4、电镀的特点： 3、电镀材料的选择： 阴极 镀件 电镀液 含有镀层金属离子的溶液 阳极 镀层金属 使金属增强抗腐蚀 的能力，增加美观和表面硬 度。 1） 阳极本身参加电极反应 2） 电解质溶液的浓度保持不变 2.（上海高考题）在铁制品上镀一定厚度的锌层，以 下方案设计正确的是（ ） A、锌为阳极，镀件为阴极，溶液中含锌离子 B、铂为阴极，镀件为阳极，溶液中含锌离子 C、铁为阳极，镀件为阴极，溶液中含亚铁离子 D、锌为阴极，镀件为阳极，溶液中含锌离子 A 【 练习 2】 （ 08年天津） 下列叙述正确的是（ C ） A在原电池的负极和电解池的阴极上都是发生 失电子的氧化反应 B用惰性电极电解 Na2SO4溶液，阴阳两极产物 的物质的量之比为 1： 2 C用惰性电极电解饱和 NaCl溶液，若有 1 mol 电子转移，则生成 1 molNaOH D镀层破损后，镀锡铁板比镀锌铁板更耐腐蚀 3.铜的电解精炼 阴极： Cu2+ +2e- = Cu 阳极： Cu - 2e- = Cu2+ 粗铜中除 铜 以外还 含有 Zn、 Fe、 Ag、 Au等杂质 Zn2+、 Fe2+等离子残留在 溶液中； Ag、 Au等金属残留在阳 极泥中 CuSO4 溶液 【 练习 1】 （ 05天津高考） 金属镍有广泛的用途。粗 镍中含有少量 Fe、 Zn、 Cu、 Pt等杂质，可用电解法制 备高纯度的镍，下列叙述正确的是（ ） （已知：氧化性 Fe2+ Ni2+ Cu2+） A阳极发生还原反应，其电极反应式： Ni2+ + 2e = Ni B电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加 相等 C电解后，溶液中存在的金属阳离子只有 Fe2+ 和 Zn2+ D电解后，电解槽底部的阳极泥中只有 Cu和 Pt D 【 练习 2】 （ 2010年海南） 利用电解法可将含有 Fe、 Zn、 Ag、 Pt等杂质的粗铜提纯。 下列叙述正确的是（ ） A. 电解时以精铜作阳极 B电解时阴极发生还原反应 C粗铜连接电源负极，其电极反应是： Cu =Cu2+ + 2e- D电解后，电解槽底部会形成含少量 Ag、 Pt等金 属的阳极泥 4.金属的冶炼 熔融 NaCl 阴极 阳极 e- e- Na+ Cl- 2Cl-2e- = Cl2 2Na + 2e- = 2Na 氧化反应 还原反应 电解熔融氯化钠 总方程式： 2NaCl(熔融 ) = 2Na + Cl2 电解