资源描述
阳极：有气泡，有刺激性气味，并能使 湿润的KI-淀 粉试纸变蓝（Cl2),阴极：碳棒上有一层红色的铜析出,现象？,1、电解：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做电解。 2、电解池：把电能转化为化学能的装置。,3、电解池的构成条件：,（1）外接直流电源,（2）两个电极（可以相同，也可以不同） 惰性电极（石墨，Au，Pt），活性电极(除石墨，Au，Pt),（3）电解质溶液或熔融的电解质,（4）形成闭合回路,一、电解池,1、分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池。,原电池：,电解池：,一、电解池,关键,2 Cl- - 2e- = Cl2 (氧化反应),Cu2+ + 2e- = Cu (还原反应),阴极吸引阳离子，阳离子得电子,e-,e-,阳极吸引阴离子，阴离子失电子,氧化性强的先得电子,还原性强的先失电子,阴极,阳极,+,+,-,-,二、电解原理,二、电解原理,1、阴极：得到电子，化合价降低，发生还原反应，被还原 阳极：失去电子，化合价升高，发生氧化反应，被氧化 2、电解池中电荷移动方向 （1）外电路 电子移动方向：外接电源负极阴极； 阳极外接电源正极 电流方向：外接电源正极负极 （2）内电路：阴离子阳极 阳离子阴极,3、阴、阳极的判断 （1）根据外接电源 阴极：与直流电源负极相连，得电子，所含元素化合价降低，发生还原反应 阳极：与直流电源正极相连，失电子，所含元素化合价升高，发生氧化反应 （2）根据离子定向移动 阴离子阳极 阳离子阴极 （3）根据电极现象 质量减少的电极一定为阳极 质量增加的电极一定为阴极,特别提醒： 电解池的阴阳极取决于外接电源的正负极，与电极材料的金属活动性无关。,二、电解原理,活性电极：金属(除Pt、Au、石墨等)在阳极失去电子被氧化成阳离子进入溶液，阴离子不容易在电极上放电。 惰性电极(Pt、Au、石墨等) ：由溶液中的阴离子放电，溶液中阴离子的放电顺序（由易到难）：,S 2-SO32-I -Br -Cl -OH (包括碱和水电离电离出的OH ） NO3 -SO42-(等含氧酸根离子）F-,Ag+ Hg2+ Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+H+（H2O）Al3+Mg2+Na+Ca2+K+ （只有熔融状态才能放电） 注：当离子浓度相差较大时，放电顺序会发生变化,无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子，阳离子在阴极上放电顺序（由易到难）：,（1）阳极：吸引阴离子,（2）阴极:吸引阳离子,二、电解原理,4、放电顺序,小结：分析电解反应的一般思路,判断阳极材料,根据阳极氧化、阴极还原分析得出产物,判断阴阳两极附近离子种类 判断阴、阳两极离子的放电顺序,先电离,后电解,1.若阳极是活性电极，阳极本身失去电子被氧化，若阳极是惰性电极，阴离子在阳极放电。,2.标明条件：通电或电解。若电解的H+或OH-来自于H2O，在总方程式中要以H2O形式存在，不能书写H+或OH-作为反应物,1. 写出用石墨电极电解硫酸铜溶液的电极反应式及总离子反应式,2. 写出用铜作电极电解硫酸铜溶液的电极反应式,阳极,4OH-4e- = 2H2O+O2,阴极,2Cu2+4e- = 2Cu,总反应式,阳极 ( Cu )：,阴极 ( Cu )：,Cu 2e Cu2+,Cu2+ + 2e Cu,例题,2、以石墨为电极，电解下列物质的水溶液，写出有关电极反应式和电解总反应式 （1） H2SO4 NaOH Na2SO4 （2）HCl CuCl2 （3） NaCl （4） CuSO4,练习,1. 写出用铜作电极电解硫酸溶液的电极反应式和总反应方程式,阳极,Cu - 2e- = Cu2+,阴极,2H+ + 2e- = H2,总反应式,注：当离子浓度相差较大时，放电顺序会发生变化,三、电解质溶液电解规律,阳极: 4OH- 4e- = 2H2O+O2 ,阴极 :4H + 4e- = 2H2 ,2H2O = 2H2 +O2 ,通电,变大,变小,加H2O,阳极: 4OH- 4e- = 2H2O+O2,阴极 :4H + 4e- = 2H2 ,变大,变大,加H2O,2H2O = 2H2 +O2 ,通电,（1）含氧酸,（1）强碱,1、惰性电极的电解,三、电解质溶液电解规律,阳极: 4OH- 4e- = 2H2O+O2 ,阴极:4H + 4e- = 2H2 ,变大,不变,加H2O,2H2O = 2H2 +O2 ,通电,消耗H+或生成OH-的电极一定为阴极 消耗OH-或生成H+的电极一定为阳极,（1）活泼金属含氧酸盐,三、电解质溶液电解规律,阳极: Cl- 2e- = Cl2 ,阴极:2H + 2e- = H2 ,变小,变大,通入适量HCl,2HCl = H2 +Cl2 ,通电,CuCl2 = Cu + Cl2 ,阳极 : 2Cl-2 e- =Cl2 ,阴极：Cu2+ 2e-=2Cu,变小,加适量CuCl2 晶体,电解,（2）无氧酸,（2）不活泼金属的无氧酸盐,三、电解质溶液电解规律,阳极: 2Cl- 2e- = Cl 2 ,阴极:2H + 2e- = H2 ,2NaCl+2H2O =2NaOH+H2 +Cl2 ,减小,增大,通入适量 HCl,2CuSO4+2H2O =2Cu +O2+2H2SO4,阴极: 2Cu2+ 4e-=2Cu,减小,加适量CuO/CuCO3 固体,阳极 :4OH- 4e- = 2H2O+O2 ,减小,电解,电解,（3）活泼金属的无氧酸盐,（4）不活泼金属的含氧酸盐,三、电解质溶液电解规律,全品二轮复习电解CuSO4溶液，加入碱式碳酸铜复原,2、非惰性电极的电解,（1）、用铜做电极电解电解AgNO3溶液，写出电极反应方程式及总反应方程式。,三、电解质溶液电解规律,2、用铜做电极电解电解稀H2SO4溶液，写出电极反应方程式及总反应方程式。,阳极: Cu- 2e- = Cu2+,阴极:2Ag+ + 2e- = 2Ag,阳极: Cu- 2e- = Cu2+,阴极:2H+ + 2e- = H2,2、非惰性电极的电解,三、电解质溶液电解规律,（3）、用铜做电极电解电解 Na2SO4溶液，写出电极反应方程式及总反应方程式。,拓展、对比用惰性电极电解Na2SO4溶液的不同,阳极: Cu- 2e- = Cu2+,阴极:2H + 2e- = 2H2 ,阳极: 4OH- 4e- = 2H2O+O2 ,阴极:4H + 4e- = 2H2 ,2H2O = 2H2 +O2 ,通电,1、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,2、用石墨作电极电解CuSO4和KCl的混合溶液，电解初期阴极和阳极分别析出的物质是（ ） A. H2，Cl2 B. Cu，Cl2 C. H2，O2 D. Cu，O2,B,练习,3、下图为电解水的实验装置示意图, 闭合开关S后，观察到电压表的示数为6.0V，毫安表的示数为100 mA。 (1) 现只有一根石墨电极和一根铁电极，该实验中, A极应选择_做电极，B极的电极反应式为:,铁,4OH4e=2H2OO2,(2) 为了加快电解水的速率，有很多方法，其中可在水中加入某些电解质, 如_(填编号) A. Na2SO4 B. HCl C. CuSO4 D. NaCl,A,练习,4、用质量均为100g的铜做电极，电解AgNO3 溶液，一段时间后，两电极质量相差28g,此时两电极质量分别为（ ） 阳极93.6g ；阴极121.6g 阳极100g ； 阴极128g 阳极91.0g；阴极119.0g 阳极86.0g；阴极114.0g,A,三、电解质溶液电解规律,练习,1、根据得失电子守恒法：其依据是电路中转移的电子数相等，两极得失电子数相等。借助得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。 2、根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式的计量关系列比例式计算。常见微粒间的计量关系式为：4e-4H+4OH-4Cl-4Ag+2Cu2+2H2O22Cl24Ag2Cu2H2O。,四、关于电解的基本计算方法,四、关于电解的基本计算方法,1、单一溶液的电解,（2）、用两个惰性电极插入500mL CuSO4溶液中，通电电解。当电极上析出固体质量6.4g,（设阴极没有氢气逸出，且电解液体积变化可以忽略）生成氧气体积为多少升？（标况下）生成硫酸物质的量浓度为多少？,（1）用石墨电极电解2L饱和NaCl溶液，当电源供给0.2mol电子时，所得溶液中NaOH的浓度为_。,0.1mol/L,1.12L,0.2mol/L,（1）、在100mL H2SO4和CuSO4的混合液中用石墨做电极电解，两极均收集到2.24L气体（标况），则原混合液中Cu2+的物质的量浓度为（ ） A. 1moL/L B. 2moL/L C. 3moL/L D. 4moL/L,阴极 Cu2+ 2e = Cu 2H+ 2e = H2 0.1mol 0.2mol 0.2mol 0.1mol 阳极 4OH 4e =2H2O+O2 0.4mol 0.1mol,拓展若全为CuSO4溶液呢？,四、关于电解的基本计算方法,2、混合溶液的电解,A,拓展、用石墨做电极电解一定浓度的CuSO4溶液，通电一段时间后，向所得溶液中加入0.1molCu2(OH)2CO3后恰好恢复电解前的浓度和pH(不考虑CO2的溶解)，则电解过程中共转移的电子的物质的量为（ ） A. 0.4mol B.0.5mol C.0.6mol D.0.8mol,四、关于电解的基本计算方法,2、混合溶液的电解,C,（2）将0.2moL AgNO3 、0.4moLCu(NO3)2、0.6moLKCl溶于水，配成100mL的溶液，用石墨做电极电解一段时间后，在一极析出0.3moLCu，此时在另一极收集到气体体积为（标况）（ ） A. 4.48L B. 5.6L C. 6.72L D. 7.84L,B,四、关于电解的基本计算方法,四、关于电解的基本计算方法,（3）、某混合溶液中只含有两种溶质NaCl和H2SO4，且n(NaCl):n(H2SO4)=3：1。若以石墨电极电解该溶液，下列推断不正确的是（ ） A. 阴极产物为H2 B. 阳极先析出Cl2，后析出O2 C. 电解液的pH不断增大，最终大于7 D. 整个电解的过程实质是电解水,阴极： 2H+ + 2e = H2 2mol 阳极 : 2Cl 2e = Cl2 2mol,2H+ + 2e = H2 1mol 2Cl 2e = Cl2 1mol,4H+ + 4e = 2H2 4OH- - 4e- = 2H2O + O2,D,（1）、把两个电解槽串联起来如下图所示，电解一段时间后，铜阴极的质量增加了0.192g,金属X阴极质量增加了0.195g,已知X的相对原子质量为 65，求X离子所带电荷数？,X的硫酸盐,CuSO4,为X2+,四、关于电解的基本计算方法,3、串联电路的电解,（2）、如右图装置，用惰性电极电解，通直流电一段时间后在a、b、c、d四个电极上析出物质的物质的量之比为（ ） A2241 B1422 C2231 D4122,A,四、关于电解的基本计算方法,Cu,Cl2,O2,Ag,（3）如图装置，用惰性电极电解,一段时间后，若甲杯的阴极析出气体的体积在标准状况下为0.448L时，则乙杯的阴极产物是_ _，质量是_g；丙杯的阳极产物是_，其物质的量是_ _mol。,Ag,4.32,O2,0.01,常用关系式： 4e- 4H+ 2Br2 2Cl2 O2 4e- 2H2 2Cu 4Ag 4OH-,四、关于电解的基本计算方法,H2,Cl2,O2,Ag,O2,H2,四、关于电解的基本计算方法,（1）、单池判断：有外加电源一定为电解池，无外加电源一般为原电池；,4、池型的判断,X是直流电源。Y槽中c、d为石墨棒，Z槽中e、f是质量相同的铜棒。接通电路后，发现d附近显红色。,-,+,阴极,阳极,阳极,阴极,（1）.用如图所示的装置进行电解。A中盛有AgNO3溶液，B中盛有饱和Na2SO4溶液，通电一会儿，发现湿润的淀粉KI试纸的C端变为蓝色。, 电源的F端为_极。 A中发生反应的化学方程式为 _ 在B中观察到的现象是 a._、 b._、 c._。,正,石墨极有气泡产生,Cu极周围变蓝色,溶液中有蓝色沉淀生成,阳极,阴极,-,+,阴极,阳极,阴极,阳极,AgNO3,饱和Na2SO4,四、关于电解的基本计算方法,四、关于电解的基本计算方法,（2）、多池组合判断： 含有活泼性不同电极的池为原电池，含相同电极的池为电解池。,4、池型的判断,Cu,原电池,电解池,e-,e-,e-,e-,e-,e-,一般含最活泼金属的池为原电池，其余都是在原电池带动下的电解池；若最活泼的电极相同时，则两极间活泼性差别最大的是原电池，其余为电解池。,四、关于电解的基本计算方法,（1）. 铅蓄电池工作原理为：Pb+PbO2+2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O ， 研读下图，下列判断不正确的是（ ）,A.K闭合时，d电极反应式为PbSO4+2H2O-2e-= PbO2+4H+SO42- B.当电路中转移0.2mol电子时， 中消耗的H2SO4为0.2mol C.K闭合时，中SO42-向c极移动 D.K闭合一段时间后，可单独作为原电池，d电极为正极,当用该电池电解CuSO4溶液时（均用惰性电极），阴极上析出铜32 g 时，蓄电池内消耗H2SO4的物质的量为mol.,C,1,（2）如图装置 左边烧杯为 _ 装置，右边烧杯为_装置。 装置中会出现什么现象？完成电极反应式和总反应式。 当Zn减轻0.65g时，左边烧杯的碳棒增重_ g， 右边烧杯的左边碳棒为_极， 产生的气体为_ mol； 右边烧杯的右边碳棒为_极， 在标况下产生的气体为_ mL。,四、关于电解的基本方法,原电池,电解池,0.64,阳,0.01,阴,224,五、电解原理的应用,1.氯碱工业-电解饱和食盐水 2.电镀池 3.冶炼金属 4.保护金属,五、电解原理的应用,1、氯碱工业电解饱和食盐水,阳极: 2Cl- - 2e- = Cl 2 ,阴极: 2H + + 2e- = H2 ,2NaCl+2H2O =2NaOH+H2 +Cl2,电解,（1）生产设备名称：离子交换膜电解槽 电极：阳极：钛；阴极：碳钢（均为惰性电极） 阳离子交换膜：只允许阳离子通过(Cl、OH离子和气体不能通过)，把电解槽隔成阴极室和阳极室。 （2）离子交换膜的作用 防止氢气和氯气混合； 避免氯气和氢氧化钠反应而影响氢氧化钠的产量。,阳极：镀层金属 阴极：待镀金属制品 电镀液：含有镀层金属离子的电解质,阳极：镀层金属（纯铜板） 阴极：待镀金属制品 电镀液：含有镀层金属离子的电解质（硫酸铜溶液） 电镀液浓度基本不变,五、电解原理的应用,2、电镀（电镀池）,（1）、电镀铜,（2）、精炼铜,纯铜,粗铜含杂质(Zn Fe Ni Ag Au 等),阳极：,Zn - 2e- = Zn2+ Fe - 2e- = Fe2+ Ni - 2e- = Ni2+ Cu - 2e- = Cu2+,Zn Fe Ni Cu Ag Au,阴极: Cu2+ + 2e- = Cu,阳极泥,思考：电解完后，阳极减少的质量 和 阴极增加的质量哪个大?CuSO4溶液的浓度有何变化？,CuSO4溶液,五、电解原理的应用,阳极：粗金属（粗铜） 阴极：纯金属（精铜） 电镀液：含有金属离子的电解质,五、电解原理的应用,3、电解法冶炼金属（离子化合物）,阳极：,2Cl - 2e- = Cl2,阴极：,2Na+ + 2e- = 2Na,总反应：,2NaCl(熔融) 2Na + Cl2 ,（1）、电解熔融状态NaCl,（2）、电解熔融状态Al2O3,阳极：,6O 2- 12e- = 3O2,阴极：,4Al 3+ + 12e- = 4Al,总反应：,思考：能否用电解熔融状态AlCl3制备Al,以石墨为电极，由于高温，电极可能反应产生CO2，CO。,五、电解原理的应用,4、金属防护,外加电源的阴极保护法 被保护的金属连接外接电源的负极，作为阴极,（1）、下列各情况中，Fe片腐蚀由快到慢的顺序是,(5),(2),(1),(3),(4),规律：在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢： 电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防腐措施的腐蚀,
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