电解池原理及其应用

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,*,电解池原理及其应用,高三化学复习,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。,一、电解原理,使,电流,通过电解质溶液而在阴阳两极发生,氧化还原反应,的过程，叫电解。,、,电流是发生氧化还原反应的根源、动力。,电源为直流电,、,阴阳离子在做定向运动导电的同时，也就在两极发生了氧化还原反应，生成了新物质；,而金属导电是由自由电子的定向运动形成，无反应发生，无新物质生成，两者有本质区别。,定义：,组成：,电极,阳极：,阴极：,把电能转化为化学能的装置。,直流电源、两个电极、电解质水溶液（或熔融电解质）、,形成闭合回路,与电源,正极,相连的电极，,氧化,反应。,与电源,负极,相连的电极，,还原,反应。,惰性电极：,C、Pt、Au,等,活性电极：,Zn、Fe、Cu、Ag,等,电极材料,二、电解装置电解池,直流电源,电极,电解质,电极反应,阴极,:,Cu,2+,+2e,Cu,（,还原,反应）,阳极,:,2Cl,2e,Cl,2,（,氧化,反应）,CuCl,2,Cu,2+,+2Cl,电解氯化铜原理,阴极,阳极,e,e,正极,负极,电 源,总反应,:,Cu,2+,+2Cl,电解,CuCl,2,电解,Cu +Cl,2,Cu +Cl,2,（,氧,还,反应）,被还原,（析出,Cu,）,Cu,2+,得,e,被氧化,（放出,Cl,2,）,Cl,失,e,视频,三、电解原理,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。,电子流动方向：,离子移动方向：,电流方向：,电源正极电解池阳极电解池阴极电源负极,电源负极电解池阴极,电解池阳极电源正极,阴离子电解池阳极,阳离子电解池阴极,阴离子在阳极放电：失电子,阳离子在阴极放电：得电子,K,+,、,Ca,2+,、,Na,+,、,Mg,2+,、,Al,3+,、,Zn,2+,、,Fe,2+,、,Sn,2+,、,Pb,2+,、,H,+,(,酸,)Cu,2+,、,Hg,2+,、,Ag,+,.,得,e,能力依次增强,除,Au,、,Pt,外的金属、,S,2,、,X,、,OH,、含氧酸根离子、,F,失,e,能力依次减弱,四、离子放电顺序,视频,五、电极反应式、电解方程式的书：,例：,写出用石墨做电极电解,CuSO,4,溶液,的电极反应式及总的电解方程式，,方 法,、,最后使得失数相等，两极半反应相加得总方程式；,阳极：,4OH,4eO,2,+2H,2,O,阴极：,2Cu,2+,4e2Cu,、首先找出溶液中全部阴、阳离子，比较阴、阳离子的放电顺序：,、然后写电极反应式：,电解,电解,2CuO,2,+4H,+,或,2CuSO,4,+2H,2,O,（电解化学方程式）,2CuO,2,+2H,2,SO,4,2Cu,2+,+2H,2,O,（电解离子方程式）,H,2,O H,+,+OH,CuSO,4,Cu,2+,+SO,4,2,OH,SO,4,2,阴极：,阳极：,H,+,Cu,2+,水,增大,增大,水,增大,减小,水,增大,不变,电解质,减小,增大,电解质,减小,电解质和水,得新电解质,增大,电解质和水,得新电解质,减小,1、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：,练 习,六、用惰性电极进行溶液电解的规律：,、K,+,、Ca,2+,、Na,+,、Mg,2+,、Al,3+,、Cu,2+,、Hg,2+,、Ag,+,、S,2,、I,、Br,、Cl,、OH,、含氧酸根离子、F,小结：,惰性电极进行溶液电解，电解质组成情况,2、如图所示，X,、Y分别是直流电源的电极，通电后发现A极质量增加，B极处有无色、无臭的气体放出。符合这一情况的是（）,练 习,A,3、下列有关电解的说法正确的是（）,电解是把电能转变成化学能,电解是把化学能转变成电能,电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化,不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理可以实现,任何溶液被电解时，必将导致氧化还原反应的发生,A B,C D,D,4、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（）,A、CuSO,4,B、H,2,O C、CuO D、Cu(OH),2,C,5、,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），经过一段时间后，首先观察到溶液变红的区域是（）,A、和附近 B、和附近,C、和附近 D、和附近,B,6、用Pt电极电解含有各0.1molCu,2+,和X,3+,的溶液，阴极析出固体物质的质量m(g)与溶液中通过电子的物质的量n(mol)的关系见图示。则离子的氧化能力由大到小排列正确的是（）,A、Cu,2+,X,3+,H,+,B、H,+,X,3+,Cu,2+,C、X,3+,H,+,Cu,2+,D、Cu,2+,H,+,X,3+,D,7、,将,1L,含有,0.4mol CuSO,4,和,0.2mol NaCl,的水溶液用惰性电极电解一段时间后，在一个电极上得到,0.3mol Cu,，另一电极上析出气体,(,在标准状况下,),的体积是多少,?,此时溶液的,pH,值是多少,?,4.48L;1-2lg2,对比原电池与电解池,阳极,Zn2e=Zn,2+,阴极,Zn,2+,+2e=Zn,镀件:,阴极,镀层金属:,阳极,电镀液:,含有镀层金属阳离子的可溶盐溶液,其浓度和PH值不变,七、电镀原理:(以铜棒镀锌为例):,八、粗铜精练,电解质 溶液的浓度是否变化？,精铜,粗铜(Zn Fe Ag Au),阳极:,Zn 2e=Zn,2+,Cu 2e=Cu,2+,阴极：,Cu,2+,+2e=Cu,CuSO,4,溶液,Zn Fe 以何形式存在？Ag Au 以何形式存在？,九、氯碱工业,视频,阳离子交换膜的作用：,(1)防止H,2,、Cl,2,混合电火花下反应爆炸,H,2,+Cl,2,=HCl,(2)防止防止Cl,2,进入阴极区与NaOH反应，影响烧碱的质量和产量。,Cl,2,2NaOHNaClNaClOH,2,O,电火花,精制食盐水：(,含,泥沙、,Ca,2+,、,Mg,2+,、,Fe,3+,、SO,4,2-,等,),加入稍过量的NaOH溶液,加入稍过量BaCl,2,溶液。(其中、顺序可以交换),加入稍过量的Na,2,CO,3,溶液,过滤除去Mg(OH),2,、Fe(OH),3,、BaSO,4,、CaCO,3,、BaCO,3,及泥沙等；,在滤液中加适量盐酸（除去过量的CO,3,2,，调节溶液的pH）；,通过阳离子交换树脂（除去残留的微量Ca,2+,、Mg,2+,等离子）。,例 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？,Fe,B：O,2,+2H,2,O+4e,-,=4OH,-,E：2H,+,+2e,-,=H,2,8、装置工作一段时间后，发现B池中有一极的质量减少。以下有关的推断中正确的 （）,M是电源的负极 B中Cu电极的质量减少 C中溶液的pH升高 D中溶液的pH下降 B中电解液的浓度基本不变 相同条件下的A，C，D池中生成气体的总体积为CAD A 只有 B 只有 C 全部 D 除,C,练 习,9、近年来，加“碘”食盐主要使用了碘酸钾，KIO,3,在工业上可用电解法制取，以石墨和不锈钢为电极，以KI溶液(加少量K,2,CrO,4,)为电解液在一定条件下电解，反应方程式为：KI+3H,2,O=KIO,3,+3H,2,，下列有关说法正确的是 （）,A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,C电解后得到KIO,3,产品的步骤有：,过滤浓缩结 晶灼烧,D电解中每转移0.6mol电子，理论上可得到,21.4g无水KIO,3,晶体,D,电解,