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7.1电解质的电电解质的电离离一、一、电解解质和非和非电解解质电解质：电解质：非电解质：非电解质：在水溶液或熔化状态下能导电的化合物在水溶液或熔化状态下能导电的化合物在水溶液和熔化状态下都不导电的化合物在水溶液和熔化状态下都不导电的化合物 注意：注意：注意：注意：单质既不是电解质也不是非电解质单质既不是电解质也不是非电解质CO2、NH3等溶于水可导电，但导电物质不是本身，所以不等溶于水可导电，但导电物质不是本身，所以不是电解质是电解质难溶的盐难溶的盐(BaSO4等等)在熔化时能导电，也是电解质在熔化时能导电，也是电解质(水溶液中水溶液中溶解的可以电离溶解的可以电离)归纳：归纳：归纳：归纳：一般酸、碱、盐、金属氧化物一般酸、碱、盐、金属氧化物(金属氮化物、金属碳化物金属氮化物、金属碳化物)为为电解质电解质大多数有机物为非电解质大多数有机物为非电解质思考：思考：电解质在水溶液中电离与熔化状态下电离电解质在水溶液中电离与熔化状态下电离有什么不同？有什么不同？在水溶液中在水溶液中:对于离子化合物对于离子化合物,水分子不断进攻阴离子和阳离子水分子不断进攻阴离子和阳离子,使使它们被水分子包围后它们被水分子包围后”拖拖”入水溶液中入水溶液中,成为水合离成为水合离子子.这样这样,就造成了离子之间的距离拉远就造成了离子之间的距离拉远,不同离子之不同离子之间的作用减弱间的作用减弱,所以离子能自由移动了所以离子能自由移动了.对于某些共价化合物对于某些共价化合物,分子本身电荷分布不对称分子本身电荷分布不对称,一端一端带部分正电荷带部分正电荷,另一端带部分负电荷另一端带部分负电荷.而水分子也是而水分子也是电荷不对称电荷不对称,这样形成的水合离子可以看成为电解质这样形成的水合离子可以看成为电解质分子分子”离子化离子化”了了,产生了自由移动的离子产生了自由移动的离子.在熔化状态下在熔化状态下:对于离子化合物对于离子化合物,由于受到热量的作用由于受到热量的作用,结构中的离子结构中的离子键被破坏键被破坏,阴阳离子之间的相互作用减弱阴阳离子之间的相互作用减弱,离子从不离子从不能自由移动变为能自由移动能自由移动变为能自由移动.对于共价化合物对于共价化合物,即使破坏其中的共价键即使破坏其中的共价键,由于共价键由于共价键被破坏后产生的是原子被破坏后产生的是原子,不能导电不能导电.且较多的共价化且较多的共价化合物熔化时破坏的不是共价键合物熔化时破坏的不是共价键,而是更弱的分子间作而是更弱的分子间作用力用力.由此由此,共价化合物熔化时不发生电离共价化合物熔化时不发生电离.二、二、电解解质的的电离离电离：电离：电解质溶于水或受热熔化时，离解成自由移动离子的过程电解质溶于水或受热熔化时，离解成自由移动离子的过程强电解质：在水溶液里强电解质：在水溶液里几乎完全电离几乎完全电离的电解质的电解质弱电解质：在水溶液里只有弱电解质：在水溶液里只有部分电离部分电离的电解质的电解质三、三、强电解解质和弱和弱电解解质强电解质：强电解质：离子化合物和部分离子化合物和部分(一般指强一般指强)极性键化合物极性键化合物包括强酸、强碱、某些盐、金属氧化物包括强酸、强碱、某些盐、金属氧化物(金属氮化物、金属氮化物、金属碳化物金属碳化物)弱电解质：弱电解质：部分部分(一般指弱一般指弱)极性化合物极性化合物包括弱酸、弱碱、水包括弱酸、弱碱、水强酸：强酸：H2SO4、HNO3、HCl、HBr、HI、HClO4等等弱酸：弱酸：H2SO3、H2CO3、H3PO4、HClO、HF、H2SiO3(难溶难溶)等等强碱：强碱：NaOH、KOH、Ba(OH)2、Ca(OH)2等等弱碱：弱碱：NH3H2O、(可溶可溶)Mg(OH)2、Fe(OH)3、Cu(OH)2(难溶难溶)等等电解质的电离方程式书写电解质的电离方程式书写 强电解质完全电离，书写时用强电解质完全电离，书写时用“=”或或“”(2)弱电解质弱电解质练习：写出下列电解质的电离方程式练习：写出下列电解质的电离方程式:HCl、H2SO4、CH3COOH、H2S、KOH、NH3H2O、Cu(OH)2、NaCl、CH3COONH4、K2CO3、KHCO3、KHSO4弱电解质部分电离，书写时用弱电解质部分电离，书写时用“”(1)强电解质强电解质四、弱四、弱电解解质的的电离平衡离平衡电离平衡：电离平衡：一定条件下，当弱电解质分子电离成离子的一定条件下，当弱电解质分子电离成离子的速率等于离子重新结合成分子的速率时，电离过程就达速率等于离子重新结合成分子的速率时，电离过程就达到了平衡状态到了平衡状态_平衡移动原理平衡移动原理勒夏特列原理勒夏特列原理如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、温度或压强等），平衡就向能够减弱这种温度或压强等），平衡就向能够减弱这种改变的方向移动改变的方向移动特征特征逆、等、动、定、变逆、等、动、定、变平衡移动分析平衡移动分析勒夏特列原理勒夏特列原理影响因素影响因素内因（分子本身结构组成）内因（分子本身结构组成）外因外因温度温度：电离为吸热过程，温度升高向电离方向移动电离为吸热过程，温度升高向电离方向移动浓度浓度：溶液浓度越小，电离向正向移动溶液浓度越小，电离向正向移动弱电解质的电离平衡弱电解质的电离平衡问题讨论：问题讨论：1、往醋酸溶液中加入少量的下列物质、往醋酸溶液中加入少量的下列物质对醋酸的电离平衡有何影响？对醋酸的电离平衡有何影响？加加Zn粉、盐酸、粉、盐酸、NaOH溶液、溶液、CH3COONa(s)、NaCl(s)、Na2CO32、0.3mol/L醋酸溶液中醋酸溶液中H+是是0.1mol/L醋酸溶液中醋酸溶液中H+的三倍吗？的三倍吗？3、压强对电离平衡有无影响？、压强对电离平衡有无影响？7.2研究电解质在研究电解质在溶液中的化学反应溶液中的化学反应一、离子反应一、离子反应1离子反应定义离子反应定义有离子参加的或生成的反应称为离子反应有离子参加的或生成的反应称为离子反应例如：例如：Ba(NO3)2+K2SO4=BaSO4+2KNO3H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O酸、碱、盐在溶液中发生的反应实质是离子反应酸、碱、盐在溶液中发生的反应实质是离子反应在在Fe+CuSO4=FeSO4+Cu反应中反应中实际是实际是Fe与与Cu2+的反应；的反应；Fe+Cu2+=Fe2+Cu该反应虽不是复分解反应，但是离子反应。该反应虽不是复分解反应，但是离子反应。2离子反应的实质：离子反应的实质：某种离子的数目发生变化（减少或增加）某种离子的数目发生变化（减少或增加）例如：例如：Ba2+和和SO42-可以发生反应可以发生反应因为它们生成因为它们生成BaSO4沉淀，从微观看由于生沉淀，从微观看由于生成成BaSO4沉淀，使沉淀，使Ba2+和和SO42-浓度减少。浓度减少。又如：当又如：当KCl和和NaNO3混合，没有生成难溶混合，没有生成难溶或难电离或气体物质，从微观看，反应物或难电离或气体物质，从微观看，反应物四种离子数目没有改变，所以它们没有发四种离子数目没有改变，所以它们没有发生离子反应。生离子反应。3离子反应的类型离子反应的类型(1)离子间互换的非氧化还原反应：离子间互换的非氧化还原反应：中和反应、复分解反应中和反应、复分解反应如：AgNO3+NaCl=AgCl+NaNO3Ag+Cl-=AgClCuSO4+Ba(OH)2=BaSO4+Cu(OH)2Cu2+SO42-+Ba2+2OH-=BaSO4+Cu(OH)2(2)氧化还原离子反应：氧化还原离子反应：置换反应、部分化合、分解反应等置换反应、部分化合、分解反应等离子与离子间的反应离子与离子间的反应2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5Cl2+8H2O2MnO4-+16H+10Cl-=2Mn2+5Cl2+8H2O离子与原子间的反应离子与原子间的反应CuSO4+Fe=FeSO4+CuCu2+Fe=Fe2+Cu离子与单质分子间的反应离子与单质分子间的反应2Br-+Cl2=Br2+2Cl-离子和化合物之间的反应离子和化合物之间的反应MnO2+4HCl=MnCl2+Cl2+2H2OMnO2+4H+2Cl-=Mn2+Cl2+2H2O分子和分子间的反应分子和分子间的反应Cl2+H2O=H+Cl-+HClO4.离子反应的发生条件离子反应的发生条件氧化还原离子反应和非氧化还原离子反应，各自发生氧化还原离子反应和非氧化还原离子反应，各自发生的条件是不同的。的条件是不同的。（1）氧化还原离子反应：）氧化还原离子反应：按氧化还原反应的条件进行。按氧化还原反应的条件进行。离子中高价元素一般具有氧化性（离子中高价元素一般具有氧化性（SO42-、NO3-、ClO-、MnO4-、Fe3+、Ag+、H+等）；离子中的等）；离子中的低价元素具有还原性（低价元素具有还原性（S2-、I-、Cl-、等）。、等）。强的氧化剂和强的还原剂反应生成相应弱还原剂和弱强的氧化剂和强的还原剂反应生成相应弱还原剂和弱氧化剂。氧化剂。离子反应进行的程度，取决于氧化剂和还原剂的相对离子反应进行的程度，取决于氧化剂和还原剂的相对强弱。强弱。氧化剂或还原剂越强，离子反应进行的越完全。氧化剂或还原剂越强，离子反应进行的越完全。（2）非氧化还原离子反应）非氧化还原离子反应即离子互换反应。即离子互换反应。也就是酸碱盐之间的反应。也就是酸碱盐之间的反应。这类反应发生的条件与复分解反应相似。这类反应发生的条件与复分解反应相似。A生成难溶物生成难溶物如：如：Ag+Cl-=AgClB生成弱电解质生成弱电解质如：如：H+OH-=H2O2H+S2-=H2SC生成易挥发的物质生成易挥发的物质如：如：CO32-+2H+=H2O+CO2离子方程式的书写步骤离子方程式的书写步骤1写：写：写出反应的化学方程式。写出反应的化学方程式。2拆：拆：将易溶于水、易电离物质写成离子形式；把难将易溶于水、易电离物质写成离子形式；把难溶的或难电离的物质等写成化学式。溶的或难电离的物质等写成化学式。说明说明：写成离子的物质是可溶性的强电解质，即：写成离子的物质是可溶性的强电解质，即：能溶与水的强酸、强碱和大多数的盐。能溶与水的强酸、强碱和大多数的盐。写成化学式的是：非电解质、弱电解质（弱写成化学式的是：非电解质、弱电解质（弱酸、弱碱和水）、易挥发性物质（如酸、弱碱和水）、易挥发性物质（如CO2、H2S等）等）和难溶性物质（如和难溶性物质（如AgCl、CaCO3等）以及单质、氧等）以及单质、氧化物、固体等。化物、固体等。3删：删：删去方程式两边相同的离子。删去方程式两边相同的离子。4查：查：检查离子方程式两边各元素的原子个数和电荷检查离子方程式两边各元素的原子个数和电荷是否守恒。是否守恒。离子共存离子共存有以下性质的离子可以共存：有以下性质的离子可以共存：1离子间不发生氧化还原反应的离子；离子间不发生氧化还原反应的离子；2离子间不能生成难溶物的离子；离子间不能生成难溶物的离子；3离子间不能生成弱电解质的离子；离子间不能生成弱电解质的离子；4离子间不能生成易挥发的物质的离子离子间不能生成易挥发的物质的离子。7.3盐溶液的酸碱性盐溶液的酸碱性试一试试一试用用pH试纸检验下列溶液显酸性、碱试纸检验下列溶液显酸性、碱性、中性？性、中性？(1)CH3COONa(2)Na2CO3(3)NH4Cl(4)Al2(SO4)3(5)NaCl(6)KNO3结论：CH3COONa、Na2CO3的溶液显碱性的溶液显碱性NH4Cl、Al2(SO4)3的溶液显酸性的溶液显酸性NaCl、KNO3的溶液显中性的溶液显中性测试对象测试对象 溶液酸碱性溶液酸碱性CH3COONaNa2CO3KFNH4Cl(NH4)2SO4Al2(SO4)3NaClKNO3Ba(NO3)2实验结果统计分析及推理实验结果统计分析及推理：碱性碱性酸性酸性中性中性生成该盐的生成该盐的酸酸碱碱CH3COOHNaOHH2CO3NaOHHFKOHHClNH3H2OH2SO4NH3H2OH2SO4Al(OH)3HClNaOHHNO3KOHHNO3Ba(OH)2盐的类型盐的类型强碱强碱弱酸盐弱酸盐强酸强酸弱碱盐弱碱盐强碱强碱强酸盐强酸盐H2OH+OH_醋酸钠在溶液中的变化醋酸钠在溶液中的变化醋酸钠在溶液中的变化醋酸钠在溶液中的变化:CH3COONa=CH3COO_+Na+CH3COOHCH3COO+H2OCH3COOH+OH_CH3COONa+H2OCH3COOH+NaOHNH4Cl=NH4+Cl-+H2OOH-+H+NH3.H2ONH4+H2ONH3.H2O+H+NH4Cl+H2ONH3.H2O+HCl氯化铵在溶液中的变化氯化铵在溶液中的变化:盐类水解的定义盐类水解的定义在在溶溶液液中中盐盐电电离离出出来来的的离离子子跟跟水水所所电电离离出出来来的的H+或或OH-结结合合生生成成弱弱电电解解质质的的反反应应,叫叫做盐类的水解。做盐类的水解。水解的条件：生成弱电解质水解的实质：破坏了水的电离平衡水解反应与中和反应的关系:酸+碱盐+水中和中和水解水解盐类水解的规律盐类水解的规律类型类型实例实例是否是否水解水解水解的水解的离子离子生成的生成的弱电解质弱电解质溶液的溶液的酸碱性酸碱性强酸强酸弱碱盐弱碱盐NH4Cl强碱强碱弱酸盐弱酸盐CH3COONa强酸强酸强碱盐强碱盐NaCl弱酸弱酸弱碱盐弱碱盐(NH4)2S水解水解水解水解不水解不水解强烈强烈水解水解弱碱弱碱阳离子阳离子弱酸弱酸阴离子阴离子无无阴、阳阴、阳离子离子弱碱弱碱弱酸弱酸无无弱酸、弱酸、弱碱弱碱酸性酸性碱性碱性中性中性具体判断具体判断谁弱谁水解谁弱谁水解谁强显谁性谁强显谁性都强不水解都强不水解1.下列溶液下列溶液pH小于小于7的是的是A、溴化钾、溴化钾B、硫酸铜、硫酸铜C、硫化钠硫化钠D、硝酸钡、硝酸钡2.下列溶液能使酚酞指示剂显红色的是下列溶液能使酚酞指示剂显红色的是AA、碳酸钾、碳酸钾、碳酸钾、碳酸钾 B B、硫酸氢钠硫酸氢钠硫酸氢钠硫酸氢钠C C、碳酸氢钠碳酸氢钠碳酸氢钠碳酸氢钠D D、氯化铁氯化铁氯化铁氯化铁3.下列离子在水溶液中不会发生水解的是下列离子在水溶液中不会发生水解的是A、NH4+B、SO42_C、Al3+D、F_4.氯化铵溶液中离子浓度从大到小排列正确的是：氯化铵溶液中离子浓度从大到小排列正确的是：ANHANH4 4+、HH+、OHOH-、ClCl_BClBCl_ _、NHNH4 4+、HH+、OHOH_ _ CHCH+、ClCl_、NHNH4 4+、OHOH_ _DClDCl、NHNH4 4+、OHOH-、HH+溶质的量溶液的浓度n(H+)n(Ac-)c(H+)c(Ac-)n(HAc分子)c(HAc分子)c(OH-)不变减小增大减小减小增大以一元弱酸稀溶液以一元弱酸稀溶液(1mol/LHAc）加水稀释为例说明：）加水稀释为例说明：弱电解质溶液的稀释问题弱电解质溶液的稀释问题同浓度同浓度HCl溶液和溶液和HAc溶液稀释时的溶液稀释时的pH变化图变化图同同pH的的HCl和和HAc溶液在稀释时溶液在稀释时pH变化图变化图 例1：用pH均为2的盐酸和醋酸溶液，分别中和等体积、等物质的量浓度的氢氧化钠溶液，当氢氧化钠恰好被完全中和时，消耗盐酸和醋酸溶液的体积分别为V1和V2，则V1和V2的关系正确的是()A.V1V2B.V1c(H+)c(HA-)c(A2-)离子的水解：离子的水解：例如例如,NH4Cl溶液中溶液中,如不水解如不水解应有有 c(Cl-)=c(NH4+)但由于但由于NH4+水解使水解使NH4+浓度降低度降低 c(Cl-)c(NH4+)并并且且NH4+结合合水水电离离出出的的OH-生生成成NH3H2O促促进了水的了水的电离离c(H+)c(OH-)。但水解但水解毕竟是微弱的，所以又有竟是微弱的，所以又有 c(Cl-)c(NH4+)c(H+)c(OH-)再如，再如，Na2CO3溶液中，由于存在溶液中，由于存在CO32-+H2O HCO3-+OH-HCO3-+H2O H2CO3+OH-使得使得c(OH-)c(HCO3-)所以所以c(CO32-)c(OH-)c(HCO3-)而在而在(NH4)2SO4溶液中却溶液中却应有有 c(NH4+)c(SO42-)类型一类型一:1.将少量将少量NaOH溶液滴入过量的溶液滴入过量的Ca(HCO3)2溶液中；溶液中；2.将将Ca(HCO3)2溶液与溶液与NaOH溶液以溶质的物质的溶液以溶质的物质的量之比量之比1:1混合；混合；3.将将Ca(OH)2溶液与溶液与NaHCO3溶液以溶质的物质的溶液以溶质的物质的量比量比1:1混合；混合；4.少量少量NaHCO3溶液滴加到过量的溶液滴加到过量的Ca(OH)2溶液中。溶液中。离子方程式书写中反应物用量问题以上离子方程式均可用下式来表示：以上离子方程式均可用下式来表示：OH-+Ca2+HCO3-=CaCO3+H2O类型二类型二:a.过量的过量的NaOH溶液与溶液与Ca(HCO3)2溶液反应；溶液反应；b.NaOH溶液与溶液与Ca(HCO3)2溶液以溶质的物质的溶液以溶质的物质的量之比量之比2:1反应；反应；c.Ca(OH)2溶液与溶液与NaHCO3溶液以溶质的物质的溶液以溶质的物质的量比量比1:2反应；反应；d.Ca(OH)2溶液与过量的溶液与过量的NaHCO3溶液反应。溶液反应。其离子方程式均可用下式表示：其离子方程式均可用下式表示：2OH-+2HCO3-+Ca2+=CaCO3+2H2O+CO32-类型三:a.氢氧化钡和硫酸溶液反应(物质的量任意比)；b.氢氧化钡和硫酸氢钠以溶质的物质的量之比1:2反应；c.氢氧化钡溶液与过量的硫酸氢钠溶液反应。均可用下式表示其离子反应：Ba2+2OH-+2H+SO42-=BaSO4+2H2O类型四型四:a.硫酸硫酸氢钠溶液和溶液和氢氧化氧化钡溶液以溶溶液以溶质的物的物质的量比的量比1:1反反应；b.NaHSO4溶液和溶液和过量的量的Ba(OH)2溶液反溶液反应。均用下式表示其离子反均用下式表示其离子反均用下式表示其离子反均用下式表示其离子反应应：BaBa2+2+H+H+OH+OH-+SO+SO4 42-2-=BaSO=BaSO4 4+H+H2 2OO类型五:a.CO2与NaOH溶液以反应物物质的量之比1:2反应；b.CO2通入过量的NaOH溶液中。均用下式来表示其离子反应：CO2+2OH-=CO32-+H2OCOCO2 2+OH+OH-=HCO=HCO3 3-请思考下面反应的离子方程式均应如何表示。a.过量CO2通入NaOH溶液中；b.CO2与NaOH溶液以反应物物质的量之比1:1反应。SO2跟NaOH溶液的反应呢？SOSO2 2+2OH+2OH-=SO=SO3 32-2-+H+H2 2O O SOSO2 2+OH+OH-=HSO=HSO3 3-离子共存问题离子共存问题1、首先要注意题干条件在“无色透明”溶液中不含有色离子，常见的有色离子有：Cu2+(蓝)、Fe3+(黄)、Fe2+(浅绿)、MnO4(紫)、Fe(SCN)2+(红)溶液的酸碱性：a.酸性溶液(限定pH7或给定指示剂颜色)。在碱性溶液中不能大量共存的离子：H、NH4、HCO3-、HSO3-、HS-、HPO42-、H2PO4-等；c.酸性或碱性溶液(加入铝片后放出H2的溶液或水电离的 c(OH-)=110-12mol/L的溶液，既可能是强酸性又可能是强碱性)其它限定条件：如“因发生氧化还原反应而不能大量共存”或“溶液中已有离子”等限制。例例1:无无色色透透明明的的溶溶液液，滴滴加加甲甲基基橙橙呈呈红色色，在在该溶溶液液中中能能够大量共存的离子大量共存的离子组是是()A.K,NO3-,Na,MnO4-B.NH4+,Mg2+,K+,SO42-C.Fe2+,Ba2+,NO3-,Cl-D.Ba2+,Zn2+,CH3COO-,Cl-B BC C例例例例2:2:某某某某饱饱和溶液中含有三种阳离子：和溶液中含有三种阳离子：和溶液中含有三种阳离子：和溶液中含有三种阳离子：AgAg+、BaBa2+2+、AlAl3+3+，同同同同时测时测知此溶液中知此溶液中知此溶液中知此溶液中pH=3pH=3，则该则该溶液中所含有的阴离子可溶液中所含有的阴离子可溶液中所含有的阴离子可溶液中所含有的阴离子可以是下列中的以是下列中的以是下列中的以是下列中的 ()()A.CO A.CO3 32-2-B.SO B.SO4 42-2-C.NO C.NO3 3-D.S D.S2-2-2、离子不能大量共存类型(1)相互结合生成难溶沉淀或难电离物质的离子不能共存。酸:H与SiO32-、AlO2-、*S2O32-；碱:OH-与Mg2、Al3、Zn2、Fe2、Fe3、Cu2、Ag等；盐:Ag与Cl-、Br-、I-、CO32-、SO32-、S2-、PO43-等；Ba2与SO42-、CO32-、SO32-、PO43-等；Ca2与CO32-、SO32-、PO43-、HPO42-等。(2)相互结合生成气体的离子不能大量共存。H与CO32-、HCO3-、SO32-、HSO3-、S2-、HS-等。(3)相互间能发生氧化还原反应的离子不能共存。Fe3+与I-、S2-、HS-；MnO4-(H+)、NO3-(H+)、ClO-与Fe2+、I-、S2-、HS-、SO32-、HSO3-等。(4)离子间发生双水解反应的不能大量共存。Al3+、Fe3+与CO32、HCO3、S2、AlO2；NH4+与AlO2、SiO32等。(5)离子间相互形成络合物的不能共存。Fe3+与SCN；Ag+与NH3等。7.4电解质溶液在电解质溶液在通电情况下的变化通电情况下的变化电解饱和食盐水电解饱和食盐水在U型管里装入饱和食盐水，用一根碳棒作阳极，一根铁棒作阴极。同时在两边管中各滴入几滴酚酞试液，并把湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极附近。接通直流电源后，注意观察管内发生的现象及试纸颜色的变化。从实验可以看到，在U型管的两个电极上都有气体放出。阳极放出的气体有刺激性气味，并且能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝，说明放出的是Cl2；阴极放出的气体是H2，同时发现阴极附近溶液变红，这说明溶液里有碱性物质生成。为什么会出现这些实验现象呢？为什么会出现这些实验现象呢？这是因为NaCl是强电解质，在溶液里完全电离，水是弱电解质，也微弱电离，因此在溶液中存在着Na+、H+、Cl、OH四种离子。当接通直流电源后，带负电的OH和Cl向阳极移动，带正电的Na+和H+向阴极移动。在这样的电解条件下，Cl比OH容易失去电子，在阳极被氧化成氯原子，氯原子结合成氯分子放出，使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝。阳极反应：2Cl2e=Cl2（氧化反应）H比Na容易得到电子，因而H不断地从阴极获得电子被还原为氢原子，并结合成氢分子从阴极放出。阴极反应：2H2eH2（还原反应）在上述反应中，H是由水的电离生成的，由于H在阴极上不断得到电子而生成H2放出，破坏了附近的水的电离平衡，水分子继续电离出H和OH，H又不断得到电子变成H2，结果在阴极区溶液里OH的浓度相对地增大，使酚酞试液变红。因此，电解饱和食盐水的总反应可以表示为：像这种使直流电通过电解像这种使直流电通过电解质溶液而发生氧化还原反质溶液而发生氧化还原反应的过程叫做应的过程叫做电解电解.电解是电能转变为化学能的过程电解是电能转变为化学能的过程.可见可见,电解质溶液的导电过程也电解质溶液的导电过程也就是电解质溶液的电解过程就是电解质溶液的电解过程.工业上利用这一反应原理，制取烧碱、氯气和氢气。在上面的电解饱和食盐水的实验中，电解产物之间能够发生化学反应，如NaOH溶液和Cl2能反应生成NaClO、H2和Cl2混合遇火能发生爆炸。在工业生产中，要避免这几种产物混合，常使反应在特殊的电解槽中进行。离子交换膜法制烧碱离子交换膜法制烧碱目前世界上比较先进的电解制碱技术是离子交换膜法。这一技术在20世纪50年代开始研究，80年代开始工业化生产。离子交换膜电解槽主要由阳极、阴极、离子交换膜、离子交换膜电解槽主要由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成，每台电解槽由若干个单电解槽框和导电铜棒等组成，每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成。元槽串联或并联组成。一个单元槽的示意图。一个单元槽的示意图。电解槽的阳极用金属钛网制成，为了延长电极使用寿电解槽的阳极用金属钛网制成，为了延长电极使用寿命和提高电解效率，钛阳极网上涂有钛、钌等氧化物命和提高电解效率，钛阳极网上涂有钛、钌等氧化物涂层；阴极由碳钢网制成，上面涂有镍涂层；涂层；阴极由碳钢网制成，上面涂有镍涂层；阳离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室。阳离子阳离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室。阳离子交换膜有一种特殊的性质，即它只允许阳离子通过，交换膜有一种特殊的性质，即它只允许阳离子通过，而阻止阴离子和气体通过，也就是说只允许而阻止阴离子和气体通过，也就是说只允许Na通过，通过，而而Cl、OH和气体则不能通过。这样既能防止阴极和气体则不能通过。这样既能防止阴极产生的产生的H2和阳极产生的和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避相混合而引起爆炸，又能避免免Cl2和和NaOH溶液作用生成溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量。而影响烧碱的质量。一台离子交换膜电解槽的示意图（共一台离子交换膜电解槽的示意图（共16个单元槽）。个单元槽）。在一个在一个U型管中注入型管中注入CuCl2溶液，插入两根溶液，插入两根石墨棒作电极，把湿润石墨棒作电极，把湿润的碘化钾淀粉试纸放在的碘化钾淀粉试纸放在与电池正极相连的电极与电池正极相连的电极附近。接通直流电源，附近。接通直流电源，观察观察U型管内发生的现型管内发生的现象及试纸颜色的变化。象及试纸颜色的变化。电解氯化铜溶液电解氯化铜溶液通过实验可以观察到，接通直流电源后，通过实验可以观察到，接通直流电源后，电流表指针发生偏转，阴极石墨棒上逐电流表指针发生偏转，阴极石墨棒上逐渐覆盖了一层红色物质，这是析出的金渐覆盖了一层红色物质，这是析出的金属铜；在阳极碳棒上有气泡放出，并可属铜；在阳极碳棒上有气泡放出，并可闻到刺激性的气味，同时看到湿润的碘闻到刺激性的气味，同时看到湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝，可以断定，放出的化钾淀粉试纸变蓝，可以断定，放出的气体是气体是Cl2。这个实验告诉我们，。这个实验告诉我们，CuCl2溶液受到电流的作用，在导电的同时发溶液受到电流的作用，在导电的同时发生了化学变化，生成了生了化学变化，生成了Cu和和Cl2。CuCl2溶液在电流的作用下为什么会分解生成Cu和Cl2呢？这是因为，CuCl2是强电解质，在水溶液中电离生成Cu2+和Cl：CuCl2Cu22Cl通电前，Cu2+和Cl在溶液里自由地移动着；通电后，在电场的作用下，这些自由移动的离子，改作定向移动。带负电的阴离子向阳极移动，带正电的阳离子向阴极移动。在阳极，Cl失去电子被氧化成氯原子，并两两结合成Cl2，从阳极放出。在阴极，Cu2+获得电子被还原成铜原子，覆盖在阴极石墨棒上。在两个电极上发生的反应可以表示如下：阳极：阳极：2Cl2e=Cl2（氧化反应）（氧化反应）阴极：阴极：Cu2+2e Cu（还原反应）（还原反应）把电能转变为化学能的装置叫做电解池或电解槽。把电能转变为化学能的装置叫做电解池或电解槽。跟直流电源的负极相连的电极是电解池的阴极。跟直流电源的负极相连的电极是电解池的阴极。通电时，电子从电源的负极沿导线流入电解池的通电时，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极。阴极。跟直流电源的正极相连的电极是电解池的阳极，跟直流电源的正极相连的电极是电解池的阳极，通电时，电子从电解池的阳极流出，沿导线流回通电时，电子从电解池的阳极流出，沿导线流回电源的正极。电源的正极。这样，电流就依靠溶液里阴离子和阳离子的定向这样，电流就依靠溶液里阴离子和阳离子的定向移动而通过溶液。移动而通过溶液。电解电解CuCl2溶液的化学反应方溶液的化学反应方程式就是阳极上的反应和阴极程式就是阳极上的反应和阴极上的反应的总和。上的反应的总和。在上述电解过程中，没有提到溶液里的H+和OH。实际上，在水溶液中，还存在着水的电离平衡：H2OH+OH因此，在CuCl2溶液中，存在着四种离子：Cu2+、Cl、H+和OH。通电时，移向阴极的离子有Cu2+和H+，因为Cu2+比H+容易得到电子，所以Cu2+在阴极得到电子生成金属铜从溶液中析出。通电时，移向阳极的离子有Cl和OH，在这样的实验条件下，Cl比OH容易失去电子，所以Cl在阳极失去电子，生成Cl2。原电池和电解池的比较原电池和电解池的比较原电池电解池能量转化化学能电能电能化学能组成条件活泼性不同两电极用导线连接两电极插入电解质溶液(自发反应)形成闭合回路两电极与电源连接两电极插入电解质溶液形成闭合回路装置特征异 无电源；两极材料不同有电源；两极材料可相同，也可不同同两极上发生氧化还原反应电极名称由电极本身决定负极：较活泼金属正极：较不活泼金属(或其它导电性材料)由电源决定阳极：与电源正极连接阴极：与电源负极连接电极反应正极：得电子还原反应负极：失电子氧化反应阳极：失电子氧化反应阴极：得电子还原反应电子流向负极正极电源负极阴极电源正极阳极铜的电解精炼铜的电解精炼一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质（如锌、铁、镍、银、金等），这种质（如锌、铁、镍、银、金等），这种粗铜的导电性远不能满足电气工业的要粗铜的导电性远不能满足电气工业的要求，如果用以制电线，就会大大降低电求，如果用以制电线，就会大大降低电线的导电能力。因此必须利用电解的方线的导电能力。因此必须利用电解的方法精炼粗铜法精炼粗铜。铜的电解精炼原理示意图铜的电解精炼原理示意图 电解时，用粗铜板作阳极，与直流电源的正极相连，用纯铜片作阴极，与电源的负极相连，用CuSO4溶液（加入一定量的硫酸）作电解液。电解时，两极发生如下反应：阴极Cu2+2e=Cu阳极Cu2e=Cu2+当含杂质的铜在阳极不断溶解时，位于金属活动性顺序铜以前的金属杂质如Zn、Fe、Ni等，也会同时失去电子，如：Zn2eZn2Ni2e=Ni2+但是它们的阳离子比Cu2+难以还原，所以它们并不在阴极获得电子析出，而只是留在电解液里。而位于金属活动性顺序铜之后的银、金等金属杂质，因为给出电子的能力比铜弱，难以在阳极失去电子变成阳离子溶解下来，当阳极上的Cu失去电子变成离子溶解之后，它们是以金属单质的形式沉积在电解槽底，形成阳极泥（阳极泥可作为提炼金、银等贵重金属的原料）。这样，在阴极就得到了纯铜。由于阳极上铜溶解的速率与阴极上铜沉积的速率相同，所以溶液中CuSO4的浓度基本保持不变，但需定时除去其中的杂质。用电解精炼法所得到的铜叫做电解铜，它的纯度很高，可以达到99.9599.98。这种铜的导电性能良好，符合电气工业的要求，因此电解铜被广泛用以制作导线和电器等。电镀铜电镀铜电镀是利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程，它是电解原理的又一重要应用。电镀可以使金属更加美观耐用，增强防锈抗腐能力。例如，钢铁是人们最常用的金属，但钢铁有个致命的缺点，就是它们易被腐蚀。防止钢铁发生腐蚀的一种最常用方法就是在其表面镀上其他金属，如锌、铜、铬、镍等。电镀的原理与电解精炼铜的原理是一致的。电镀时，一般都是用含有镀层金属离子的电解质配成电镀液；把待镀金属制品浸入电镀液中与直流电源的负极相连，作为阴极；而用镀层金属作为阳极，与直流电源正极相连。通入低压直流电，阳极金属溶解在溶液中成为阳离子，移向阴极，这些离子在阴极获得电子被还原成金属，覆盖在需要电镀的金属制品上。铜有许多优良性能，被广泛应用于工业中，如人们常在钢铁表面镀铜来改善金属制件的性能。镀铜层虽然可以直接用作表层，但通常则主要用于电镀其他金属前的预镀层。例如，在钢铁表面电镀其他金属时，往往要先预镀上一薄层铜，然后再镀所需镀的金属，这样可以使镀层更加牢固和光亮，因此镀铜是应用最广的电镀方法。在烧杯里放入CuSO4溶液，用一铁制品（用酸洗净）作阴极，铜片作阳极（如图）。通电，观察铁制品表面颜色的变化。通过实验，我们可以发现，银白色的铁制品变成紫红色的了。当然，在电镀的实际生产中，反应过程远比这个实验复杂得多。为了使镀层致密、坚固、光亮，生产中要采取很多措施。例如，在电镀前要对镀件进行抛光、除油、酸洗、水洗等预处理，并且还常在电镀液中加入一些其他盐类，以增加溶液的导电性，促进阳极的溶解，还要在电镀液中加入一些添加剂；在电镀时，要不断搅拌，并控制温度、电流、电压和使电解液的pH在一定范围之内。在电镀工业的废水中常含有剧毒物质，如氰化物、重金属等。这些有毒物质如随废水流入自然水域，会严重污染水体。氰化物会毒死水中生物，而重金属会被贝类等吸收，最终危害人类健康。因此，绝不允许将电镀废水直接排入自然水域，必须经过处理，回收其中的有用成分，把有毒有害物质的浓度降低到基本无害的水平，符合工业废水排放标准。减小电镀污染的另一重要途径是改进电镀工艺，尽量使用污染少的原料，如改变电镀液成分，采用无氰电镀工艺等。电解产物的判断电解产物的判断:阳极产物：若为金属电极，则金属失去电子：Mne=Mn+若为惰性电极，则比较溶液中阴离子放电顺序，容易失电子的阴离子优先放电。结论1.阴离子放电顺序:阴离子失电子能力依次减弱S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根F-阴极产物:与电极材料无关，比较溶液中阳离子放电顺序，容易得电子的阳离子优先放电。结论2.阳离子放电顺序:Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+Ca2+K+依次减弱1、两池的判断:当两电池串联时，原电池两极材料明显不同，而且有一极能和电解质溶液发生反应，而电解池一般来说两极材料是一样的或与电解质溶液不发生反应原电池原电池无外接电源无外接电源符合原电池的形成条件符合原电池的形成条件电解池电解池有外接电源有外接电源阳极不参加反应为电解池阳极不参加反应为电解池阳极参加反应一般为电镀池阳极参加反应一般为电镀池电化学基本原理2、可逆电池电极的判断:例：某蓄电池放电、充电时的反应为：Fe+Ni2O3+3H2OFe(OH)2+2Ni(OH)2，下列推断中不正确的是()A.放电时，Fe为正极，Ni2O3为负极B.充电时，阴极上的电极反应式是Fe(OH)2+2e-=Fe+2OH-C.充电时，Ni(OH)2为阳极D.蓄电池的电极必须浸在某种碱性电解质溶液中正正正正 +负负负负 阳阳阳阳 +阴阴阴阴放电放电放电放电充电充电充电充电放电放电放电放电充电充电充电充电A A原原原原电电池池池池电电解池解池解池解池3、电极反应式的书写方法：对于燃料电池：可根据电解液写出燃料电池总反应，再写出正极的电极反应式(一般较简单如：O2+2H2O+4e-=4OH-)，然后由燃料电池总反应减去正极的电极反应式得负极的电极反应式(但要注意电极反应式中不能有氧化剂)，或根据电荷守恒直接写出负极反应式。例如:甲烷燃料电池负极反应式：CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O)(O2+2H2O+4e-=4OH-)2CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O CHCH4 4 =CO =CO3 32-2-4-4+4+4-8e-8e-+10OH+10OH-+7H+7H2 2OO注意问题：正、负极上发生电极反应不是孤立的，它往往与电解质溶液紧密联系。如氢-氧燃料电池，它的负极是多孔的镍电极，正极为覆盖氧化镍的镍电极，电解质溶液是KOH溶液，在负极通入H2，正极通入O2，电极反应：负极：2H2+4OH-4e-=4H2O正极：O2+2H2O+4e-=4OH-负极的反应我们不能写成：2H2-4e-=4H+。因为生成的H+会迅速与OH-生成H2O。另外，当电解质溶液为稀H2SO4溶液时，正极为：O2+4H+4e-=2H2O4、电解的基本类型:例：某溶液中含有两种溶质NaCl和H2SO4，它们的物质的量之比为3:1。用石墨做电极电解该混合溶液时，根据电极产物，可明显分为三个阶段。下列叙述不正确的是()A.阴极自始至终只析出H2B.阳极先析出Cl2，后析出O2C.电解最后阶段为电解水D.溶液pH不断增大，最后为7D用惰性电极进行电解时溶液中的各种变化情况简析类型电极反应特点实例电解对象电解质浓度pH溶液复原电解水型阴：4H+4e-=2H2阳：4OH-4e-=2H2O+O2NaOH水增大增大水H2SO4水增大减小水Na2SO4水增大不变水分解电解质型电解质电离出的阴阳离子分别在两极放电HCl电解质减小增大氯化氢CuCl2电解质减小氯化铜电解NaCl溶液型阴极:H2O放H2生碱阳极:电解质阴离子放电NaCl电解质和水生成新电解质增大氯化氢电解CuSO4溶液型阴极:电解质阳离子放电阳极:H2O放O2生酸CuSO4电解质和水生成新电解质减小CuO或CuCO313C例：现在200mL食盐水，其中含有少量的NaOH，该溶液的pH等于10，用石墨电极电解，当阴极产生的气体体积为0.224L(标准状况)时停止电解。电解后溶液的pH约为(忽略溶液的体积变化)。例：用两支惰性电极插入例：用两支惰性电极插入1000mLAgNO3溶液溶液中通电电解中通电电解.当溶液的当溶液的pH从从6.0变为变为3.0时时(设电设电解过程没有解过程没有H2析出析出,且电解前后溶液的体积变化且电解前后溶液的体积变化不计不计)电极上析出电极上析出Ag的质量大约是的质量大约是()A.27mg B.54mg C.108mg D.216mg
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