C7-3-1电解原理

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电解原理与应用,有序解决电解过程的有关问题：,1.,电解质溶液中存在的离子,2.,阴、阳离子在外电场作用下的定向迁移,3.,电极方程式,4.,溶液的,pH,变化,5.,消耗的物质及定量关系,电能转化为化学能的装置,1.,电离：阳离子,阴离子,2.,迁移：,阴极,阳极,3.,竞争放电：,阴极,上（,还原,反应）,Cu,2+,H,+,Na,+,Cu,2+,+2e,-,=Cu 2 H,+,+2e,-,=H,2,阳极,上（,氧化,反应）,Cl,-,OH,-,SO,4,2-,2Cl,-,-2e,-,=Cl,2, 4OH,-,-4e,-,=2H,2,O+O,2,问题,1,：观察电解饱和食盐水的装置（如下图）思考，根据什么现象可以推断电解饱和食盐水的产物是什么？分别写出电极反应式和总反应式。,问题2： 如果电解一段时间后，切断电源，溶液中存在哪些离子？,问题 3：若要增加溶液中的 ClO,-,浓度，在其他条件（电解原料、电源和电极）不变的情况下，只改变装置即可达到目的，你能否设计一个装置，并画出装置图，说明其原理。,问题 4：若要杜绝 ClO- 的产生，有什么办法？,阳离子交换膜,问题,5,：将 1L 物质的量浓度均为 0.1 molL,-1,的CuSO,4,和NaCl 的混合溶液用下图装置进行电解，写出阴阳两极的电极反应式和电池总反应式。,问题,6,：若将上图装置中的左边石墨电极更换为铁，写出两极反应式，并描述电解池中可能发生的现象，写出有关的化学反应式。,阴、阳离子的放电顺序,阴极,上,阳离子,放电，发生,还原,反应,Ag,+,Cu,2+,H,+,Fe,2+,Zn,2+,Al,3+,Mg,2+,Na,+,阳极,上,阴离子,放电，发生,氧化,反应,S,2-,SO,3,2-,I,Br,Cl,OH,族价含氧酸根,F,（惰性电极时）,电极溶解，,阴离子,不放电（,Au,、,Pt,除外）,（活性电极时）,问题,7,：如图，画出电解过程中溶液 pH 随时间 t 变化的大致曲线图（不考虑电极产物的溶解）。电解一段时间后在两极收集到的气体在相同条件下体积相同，计算电路中共转移多少mol 电子。,NaCl,溶液,CuCl,2,溶液,CuSO,4,溶液,Na,2,SO,4,溶液,熔融,NaCl,阳极,出氧卤，,阴极,氢金属,盐的离子都放电，离子浓度急速减,盐的离子不放电，水耗离子浓度添,酸根离子单放电，产物必得卤、氢、碱,金属离子单放电，产物必得金、氧、酸,练习：如右图所示，,x,、,y,分别是直流电源的两极，,Z,溶液可能为：,稀硫酸；,NaOH,溶液；,Na,2,SO,4,溶液；,CuCl,2,溶液；,NaCl,溶液；,稀盐酸溶液；,CuSO,4,溶液。,若通电后发现,a,、,b,两电极上均有,气体产生，且,V(a,) ,V(b,)=2 ,1,，,则电极,a,为,极，发生的电极反应,式为,，电极,b,为,极，发生的电极反应式为,，,Z,溶液可能为,。,若产生的气体体积比为,1,1,，则阳极的电极反应式为,，,Z,溶液可能为,。,若通电后出现,a,电极的质量增加，,b,电极上有无色无味气体产生，则电,极,a,为,极，发生的电极反应式,为,，,Z,溶液可能,为,。,若通电后出现,a,电极的质量减少，,b,电极质量增加，且质量相等。则该装置可能为,装置，,Z,溶液可能为,，,a,电极反应式为,。,例：用惰性电极电解下列各组物质中前一种物质的溶液，一段时间后，加入适量的后一物质，能使前一种物质溶液复原的是,A.CuCl,2,、,CuCl,2,B.NaOH,、,NaOH,C.NaCl,、,HCl,D.CuSO,4,、,Cu(OH),2,问题,8,：人工肾脏可用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如下图，写出阳极室和阴极室中的电极反应式和总反应式。,问题,9,：上图中质子交换膜的功能是什么？电解结束后，阴极室溶液的 pH 与电解前相比,（填,“,增大,”,、,“,减小,”,或,“,不变,”,）。,问题,10,：利用本节课复习，请设计一个海水淡化装置。如果有人设计了下图装置来进行海水淡化，你认为其原理是什么？,练习：,(2012,京,),利用钠碱循环法可脱除烟气中的,SO,2,。,(1),在钠碱循环法中，,Na,2,SO,3,溶液作为吸收液，可由,NaOH,溶液吸收,SO,2,制得，该反应的离子方程式是,。,(2),吸收液吸收,SO,2,的过程中，,pH,随,n(SO,3,2,),，,n(HSO,3,),变化关系如下表 ：,上表判断,Na,2,SO,3,溶液显,性，用化学平衡原理解释：,。,n(SO,3,2,),：,n(HSO,3,),91,：,9,1,：,1,1,：,91,p,H,8.2,7.2,6.2,(3),当吸收液的,pH,降至约为,6,时，即送至电解槽再生。再生示意图如下,:,HSO,3,在阳极放电的电极反应式是,。,当阴极室中溶液,pH,升至,8,以上时，吸收液再生并循环利用。简述再生原理。,电解计算,例,1,：用两支惰性电极插入,500mL AgNO,3,溶液中，通电电解。当电解液的,pH,从,6.0,变为,3.0,时（电解时阴极没有氢气放出，且电解液在前后体积变化可以忽略），阴极上析出的质量大约是,A,27mg B,54 mg C,108 mg D,216 mg,与电解的计算：,可以利用,总反应式或电极反应式,，找出各物质的化学计量关系进行计算；,也可以依据,电子得失守恒,，建立已知量和未知量之间的定量关系进行计算，一般而言，,在,阳极,：,4e, 2Cl,2,(Br,2,、,I,2,), O,2, 4H,在,阴极,：,4e, 2H,2, 2Cu 4Ag 4OH,例,2,：常温下电解,200mL,一定浓度的,NaCl,和,CuSO,4,混合溶液，理论上两极所得气体的体积体积随时间变化的关系如图所示,(,气体体积已换算成标准状况下的体积,),。根据图中信息回答下列问题：,通过计算推测：,原混合溶液,NaCl,和,CuSO,4,的物质的量浓度。,t,2,时所得溶液的,pH,。,实验中发现，阳极产生的气体体积与阴极相比，明显小于对应时间段的理论值。试简要分析其可能原因。,例,3,：按如图所示装置进行实验，并回答下列问题：,（,1,）判断装置的名称：,A,池为,_,，,B,池为,_,。（,2,）锌极为,_,极，电极反,应式为,_,；铜极为,_,极，电极反应式为,_,；石墨棒,C,1,为,_,极，电极反应式为,_,；石墨棒,C,2,附近发生的实验现象为,_,。（,3,）当,C,2,极析出,224mL,气体（标准状况下），锌的质量变化为（增加或减少）,_g,，,CuSO,4,溶液的质量变化为（增加或减少）,_g,。,原电池和电解池的区分、判定，可从以下几个方面入手：,1.,若无外接电源，可能是原电池，然后根据原电池的形成条件判定。,2.,若有外接电源，两极插入电解质溶液中，则可能是电解池。,3.,若为无明显外接电源的串联电路，则应利用题中信息找出能自发发生氧化还原反应的装置，即为原电池。,解答串联电解池问题的重要依据是,电子守恒,，即串联电路中通过各电极的电子总数是相等的，各电极上的产物及其物质的量可以不同，但各电极上发生氧化与还原反应时得失电子的总数必须相等。,练习：图中电极,a,、,b,分别为,Ag,电极和,Pt,电极，电极,c,、,d,都是石墨电极。通电一段时间后，在,c,、,d,两极上共收集到,336 mL,（,STP,）气体。回答：,（,1,）直流电源中，,M,为,_,极。,（,2,）,Pt,电极上生成的物质是,_,，其质量为,_g,。,（,3,）电源输出的电子与电极,b,、,c,、,d,生成的物质的物质的量之比为,2_,。,（,4,）,AgNO,3,溶液的浓度,_,（填增大、减小或不变，下同），,AgNO,3,溶液的,pH_,，,H,2,SO,4,溶液的浓度,_,，,H,2,SO,4,溶液的,pH_,。,（,5,）若,H,2,SO,4,溶液的质量分数由,5.00%,变为,5.02%,，则原有,5.00%,的,H,2,SO,4,溶液为,_g,。,进行有关电化学计算时，如电极产物的质量或质量之比，溶液的,pH,或金属的相对原子质量等，一定要紧紧抓住阴、阳极或正、负极的电极反应中得失电子数相等这一规律。,判断下列各电解池的阴、阳极：,KOH,溶液,Cd+2NiOOH+2H,2,O Cd(OH),2,+ 2Ni(OH),2,总结：电解池阴、阳极的确定方法,练习：从,H,+,、,Na,+,、,Cu,2+,、,Ba,2+,、,Cl,-,、,SO,4,2-,离子中，选出恰当的离子组成一种电解质，将电解质溶液按下列要求进行电解,(,均是惰性电极,),：,(1),电解时电解质含量减小，水量不变，则所采用的电解质是,；,(2),电解时电解质的质量保持不变，水量减小，则所采用的电解质是,；,(3),电解时电解质和水的质量都发生变化，则所采用的电解质是,；,练习：,Cu,2,O,是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取,.Cu,2,O,的电解池示意图如下，电解总反应：,2Cu+H,2,O=Cu,2,O+H,2,。,Cu,电极为,极，电极反应式为,。石墨电极为,极，电极反应式为,。,当电路中有,0.1mol,电子转移时，有,mol Cu,2,O,生成。,练习：,25,时，将两个铂电极电解一定量的饱和,Na,2,SO,4,溶液。通电一段时间后，在阴极逸出,a mol,气体，同时有,Wg,Na,2,SO,4,10H,2,O,晶体析出。若温度保持不变，剩余溶液中溶质的质量分数为,练习：用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入,0.1molCu,2,(OH),2,CO,3,后恰好恢复到电解前的状态（不考虑二氧化碳的溶解）。则电解过程中共转移的电子数为（）,A,0.4mol B,0.5mol,C,0.6mol D,0.8mol,