n电解池原理及其应用

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1、 高三化学第一轮复习高三化学第一轮复习 电解池原理及其应用电解池原理及其应用 判断下列装置属于电解池的是判断下列装置属于电解池的是溶液溶液溶液溶液溶液溶液溶液溶液溶液溶液溶液溶液溶液溶液一、电解池原理一、电解池原理1.概念概念(1)(1)直流电源直流电源(2)(2)两个电极（活性或惰性）两个电极（活性或惰性）(3)(3)电解质溶液或熔融电解质电解质溶液或熔融电解质(4)(4)闭合回路闭合回路电解：电解：在直流电的作用下，在两电极上分别发在直流电的作用下，在两电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。生氧化反应和还原反应的过程。电解池：电解池：电能转化为化学能的装置。电能转化为化学能的装置。2.构

2、成条件构成条件一、电解池原理一、电解池原理3.工作原理：工作原理：（电解氯化铜溶液为例）（电解氯化铜溶液为例）与电源负极相连的电极为与电源负极相连的电极为阴极阴极与电源正极相连的电极为与电源正极相连的电极为阳极阳极电极的判断：电极的判断：电子流向：电子流向：电源负极电源负极导线导线阴极；阴极；阳极阳极导线导线电源正极。电源正极。电流流向电流流向：电源正极电源正极导线导线阳极阳极电解质溶液电解质溶液阴极阴极导线导线电源负极电源负极离子移向离子移向：阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。（阳离子移向与电流方向一致，阴离子移向与电流方向相反。）一、电解池原理一、电解池原理3

3、.工作原理：工作原理：（电解氯化铜溶液为例）（电解氯化铜溶液为例）阳极：2Cl-2e-=Cl2（氧化反应）（氧化反应）阴极：Cu 2+2e-=Cu（还原反应）（还原反应）总反应：CuCl2 Cl2+Cu【思考【思考:】在在CuClCuCl2 2溶液中有自由移动的溶液中有自由移动的CuCu2+2+、ClCl-、H H+、OHOH-，为什么只有，为什么只有CuCu2+2+、ClCl-得失电子，而得失电子，而H H+、OHOH-却不能或很难在两极上得失电子呢？却不能或很难在两极上得失电子呢？讨论讨论 将上述电解氯化铜溶液的装置做如将上述电解氯化铜溶液的装置做如下改变，其电极反应式是否发生改变？下改变

4、，其电极反应式是否发生改变？1 1、其他不变，将电解液改为氯化钠溶液，写、其他不变，将电解液改为氯化钠溶液，写出其电极反应式和总反应式？出其电极反应式和总反应式？2 2、其他不变，将石墨棒换成铜棒，写出其电、其他不变，将石墨棒换成铜棒，写出其电极反应式？极反应式？阳极：阳极：阴极：阴极：总反应：总反应：2NaCl+2H2O =H2 +Cl2 +2NaOH通电通电2Cl-+2H2O =H2 +Cl2 +2OH-通电通电2Cl-2e-=Cl2 2H+2e-=H2 阳极：阳极：阴极：阴极：Cu2+2e-=CuCu-2e-=Cu2+离子放电顺序及电解产物的判断离子放电顺序及电解产物的判断活泼金属作阳极

5、活泼金属作阳极S2-I-Br-Cl-OH含氧酸根含氧酸根（1）阳极上（氧化反应）阳极上（氧化反应 Pt、Au除外除外）(2)阴极上（还原反应）阴极上（还原反应）无论是惰性电极还是金属电极都不参与电极反应，无论是惰性电极还是金属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发生反应的是溶液中的阳离子。阳离子在阴极上放电顺序是：顺序是：上述顺序基本上是金属活动性顺序，越活泼的上述顺序基本上是金属活动性顺序，越活泼的金属，其阳离子越难得到电子，但金属，其阳离子越难得到电子，但Fe3+氧化性较氧化性较Cu2+强。强。Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2

6、+Al3+Mg2+Na+Ca2+K+练习：练习：写出下列装置中的电极反应式及总反应式。写出下列装置中的电极反应式及总反应式。阳极：阳极：阴极：阴极：总反应：总反应：2Cl-2e-=Cl2 2H+2e-=H2 2HCl=H2HCl=H2 +Cl+Cl2 通电通电阳极：阳极：阴极：阴极：总反应：总反应：4OH-4e-=O2 +2H2O4Ag+4e-=4Ag通通 电电4AgNO3+2H2O=4Ag+O2 +4HNO3分析电极反应的一般思路：分析电极反应的一般思路：明确溶液中存在哪些离子明确溶液中存在哪些离子根据阴阳离子放电顺序及阳极氧化、阴根据阴阳离子放电顺序及阳极氧化、阴极还原分析得出产物极还原分

7、析得出产物阴阳两极附近有哪些离子阴阳两极附近有哪些离子小结小结明确阳极电极材料明确阳极电极材料阳极：阳极：阴极阴极：2CuSO2CuSO4 4+2H+2H2 2O=2HO=2H2 2SOSO4 4+O+O2 2+2Cu+2Cu 通电通电总反应：总反应：2Cu2Cu2+2+2H+2H2 2O=4HO=4H+O+O2 2+2Cu+2Cu 通电通电2Cu2Cu2+2+4e+4e-=2Cu=2Cu4OH4OH-4e-4e-=2H=2H2 2O+OO+O2 2 应用：应用：如图所示，电解硫酸铜溶液如图所示，电解硫酸铜溶液1 1、请写出相应的电极反应式和总反应式。、请写出相应的电极反应式和总反应式。2 2

8、、电解过程中电解液的、电解过程中电解液的PHPH值如何变化？值如何变化？3 3、电解一段时间后，如要将电解液复原，应加入什、电解一段时间后，如要将电解液复原，应加入什么物质？（硫酸铜还有剩余）么物质？（硫酸铜还有剩余）4 4、电解一段时间，两极产生的气体体积比为、电解一段时间，两极产生的气体体积比为1:11:1，如，如要将电解液复原，应加入什么物质？要将电解液复原，应加入什么物质？减小减小氧化铜氧化铜氢氧化铜氢氧化铜 从从H+、Cu2+、Na+、Cl-、SO42-五种五种离子中选出两种离子组成电解质，按下离子中选出两种离子组成电解质，按下列要求进行电解，用电解质的化学式填列要求进行电解，用电解

9、质的化学式填空（使用惰性电极电解）空（使用惰性电极电解）（1）电解过程中溶液的电解过程中溶液的pHpH增大的有增大的有_ （2）电解过程中溶液的）电解过程中溶液的pH减减小小 的有的有 （3）电解过程中电解过程中溶液的溶液的pHpH不变的有不变的有 。有何规律？有何规律？NaCl、HCl CuSO4、H2SO4Na2SO4练习：练习：CuCl2电解规律电解规律 (用惰性材料作电极时用惰性材料作电极时)、电解含氧酸、强碱溶液、活泼金属的含氧酸盐、电解含氧酸、强碱溶液、活泼金属的含氧酸盐溶液时，实质上是电解水。溶液时，实质上是电解水。如电解如电解H H2 2SOSO4 4、HNOHNO3 3、Na

10、OHNaOH、NaNa2 2SOSO4 4等溶液时等溶液时其电极反应式为：其电极反应式为：阳极阳极：4OH4e2H2O+O2阴极阴极：4H+4e2H2 总反应总反应：2H2O O2+2H2 电解电解后溶液中溶质的质量分数增大，若要恢复电解后溶液中溶质的质量分数增大，若要恢复原来的浓度，只需加入一定量的水即可。原来的浓度，只需加入一定量的水即可。电解规律电解规律(用惰性材料作电极时用惰性材料作电极时)、电解无氧酸溶液、电解无氧酸溶液(氢氟酸除外氢氟酸除外)、不活泼金属的、不活泼金属的无氧酸盐溶液时，实质上是电解质本身被电解。无氧酸盐溶液时，实质上是电解质本身被电解。如电解盐酸如电解盐酸、CuCl

11、CuCl2 2溶液等时溶液等时电解后溶液中溶质的质量分数减小，若要恢复电解后溶液中溶质的质量分数减小，若要恢复原来的组成和浓度，需加入一定量的溶质原来的组成和浓度，需加入一定量的溶质(通入一通入一定量的定量的HClHCl气体气体)阳极阳极：2Cl 2eCl2阴极阴极：2H+2e H2 总反应总反应：2HCl Cl2+H2 电解电解盐酸电解盐酸电解规律电解规律(用惰性电极电解时用惰性电极电解时)、电解不活泼金属的含氧酸盐时，电解质和水都、电解不活泼金属的含氧酸盐时，电解质和水都有一部分被电解，有一部分被电解，如电解如电解CuSOCuSO4 4溶液、溶液、AgNOAgNO3 3溶溶液等。液等。阳极

12、阳极：4OH4e2H2O+O2阴极阴极：2Cu2+4e2Cu总反应总反应：2CuSO4+2H2O 2Cu+O2+2H2SO4 电解 电解后原溶液中溶质的质量分数减小，若要恢电解后原溶液中溶质的质量分数减小，若要恢复原来的组成和浓度，需加入一定量金属氧化物。复原来的组成和浓度，需加入一定量金属氧化物。如：电解如：电解CuSO4、AgNO3溶液等溶液等电解规律电解规律(用惰性材料作电极时用惰性材料作电极时)、电解活泼金属的含氧酸盐溶液时，电解质和水、电解活泼金属的含氧酸盐溶液时，电解质和水都有一部分被电解，如电解都有一部分被电解，如电解NaClNaCl溶液等。溶液等。电解后原溶液中溶质的质量分数减

13、小，若要恢电解后原溶液中溶质的质量分数减小，若要恢复原来的组成和浓度，需通入一定量的复原来的组成和浓度，需通入一定量的HClHCl。阳极阳极(C)：2Cl 2eCl2阴极阴极(C)：2H+2e H2 总反应总反应：2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2+H2 电解以以碳棒碳棒为电极，电解下列物质的水溶液时，在阴、阳两为电极，电解下列物质的水溶液时，在阴、阳两极上分别是什么离子放电？总结有什么特点或规律？极上分别是什么离子放电？总结有什么特点或规律？1.1.HClHCl、CuClCuCl2 2、H H2 2O O2.NaCl2.NaCl、AgNOAgNO3 3、CuSOCuSO4 43.Na3.

14、Na2 2SOSO4 4、H H2 2SOSO4 4、NaOHNaOH实质电解的只是溶质本身实质电解的只是溶质本身实质电解的是溶质和实质电解的是溶质和H2O实质电解的就是实质电解的就是H2O（1）电解时，只生成）电解时，只生成H2而不生成而不生成O2，则溶液的则溶液的pH 。（2）电解时，只生成）电解时，只生成O2而不生成而不生成H2，则溶液的则溶液的pH 。（3）电解时，既生成）电解时，既生成H2又生成又生成O2，则，则实际为电解水。实际为电解水。若为酸性若为酸性 pH ，若碱性溶液，则溶液的若碱性溶液，则溶液的pH ，若为中性，则若为中性，则pH 。增大增大减小减小减小减小增大增大不变不变

15、电解过程中溶液pH的变化规律 练习、下图练习、下图A为直流电源，为直流电源，B为浸透饱和氯化钠为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸，溶液和酚酞试液的滤纸，C为电镀槽接通电为电镀槽接通电路后发现路后发现B上的上的c点显红色为实现铁上镀锌，点显红色为实现铁上镀锌，接通接通K后，使后，使c、d两点短路下列叙述正确的两点短路下列叙述正确的是是 （）Aa为直流电源的负极为直流电源的负极Bc极发生的反应为极发生的反应为2H2eH2 Cf电极为锌板电极为锌板De极发生氧化反应极发生氧化反应BD 练练 习习4下图所示装置中，下图所示装置中，a、b都是惰性电极，都是惰性电极，通电一段时间后，通电一段时间后，b极

16、附近溶液呈红色。下列说极附近溶液呈红色。下列说法正确的是法正确的是 ()AX是正极，是正极，Y是负极是负极BX是负极，是负极，Y是正极是正极CCuSO4溶液的溶液的PH值逐渐减小值逐渐减小DCuSO4溶液的溶液的PH值不变值不变a X Y bPtCuCuSO4溶液溶液NaCl和酚酞溶液和酚酞溶液AC 练习练习5 5：（：（2007 2007 上海）某学生设计了一个上海）某学生设计了一个“黑笔黑笔写红字写红字”的趣味实验。滤纸先用氯化钠、无色酚的趣味实验。滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿，然后平铺在一块铂片上，接通酞的混合液浸湿，然后平铺在一块铂片上，接通电源后，用铅笔在滤纸上写字，会出现红

17、色字迹。电源后，用铅笔在滤纸上写字，会出现红色字迹。据此，下列叙述正确的是据此，下列叙述正确的是 ()()A.A.铅笔端作阳极，发生还原反应铅笔端作阳极，发生还原反应B.B.铂片端作阴极，发生氧化反应铂片端作阴极，发生氧化反应C.C.铅笔端有少量的氯气产生铅笔端有少量的氯气产生D.aD.a点是负极，点是负极，b b点是正极点是正极D练习练习6 6.右图中右图中x x、y y分别是分别是直流电源的两极直流电源的两极,通电后通电后发现发现a a极板质量增加极板质量增加,b,b极极板处有无色无臭气体放出板处有无色无臭气体放出,符合这一情况的符合这一情况的 ()()A 想一想？想一想？如果要在某铁制品

18、表面镀上一层银，如果要在某铁制品表面镀上一层银，请你选择合适的电极材料和电镀液，并写请你选择合适的电极材料和电镀液，并写出电极反应方程式。出电极反应方程式。阴极阴极某铁制品某铁制品 阳极阳极金属银金属银 电镀液电镀液含有硝酸银的溶液含有硝酸银的溶液阳极：阳极：Ag Ag+e-阴极：阴极：Ag+e Ag溶液中离子浓度不变溶液中离子浓度不变（一）电镀（一）电镀1 1、定义：、定义：利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄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。层其它金属或是合金的过程。2 2、目的：、目的：4、电镀的特点：、电镀的特点：3 3、电镀材料的选择：、电镀材料的选择：阴

19、极阴极镀件镀件电镀液电镀液含有镀层金属离子的溶液含有镀层金属离子的溶液阳极阳极镀层金属镀层金属 使金属增强抗腐蚀的使金属增强抗腐蚀的能力，增加美观和表面硬度。能力，增加美观和表面硬度。1 1）阳极本身参加电极反应阳极本身参加电极反应2 2）电解质溶液的浓度保持不变电解质溶液的浓度保持不变二、电解池原理的应用二、电解池原理的应用（二）铜的电解精炼（二）铜的电解精炼阳极：阳极：Cu Cu Cu Cu2+2+2e-阴极：阴极：CuCu2+2+2e+2e-Cu Cu 杂质比铜活泼的杂质比铜活泼的ZnZn、NiNi、FeFe等：等：ZnZn ZnZn2+2+2e-Ni-2e-=Ni2+Fe Fe FeF

20、e2+2+2e-活泼性在铜之后的银、金等：活泼性在铜之后的银、金等：还原性比铜差的，不能失去电子，它们以单质的形式还原性比铜差的，不能失去电子，它们以单质的形式留在溶液中，成为阳极泥。留在溶液中，成为阳极泥。电解质溶液硫酸铜的浓度略有减小。电解质溶液硫酸铜的浓度略有减小。(三）氯碱工业三）氯碱工业（1 1）在在NaClNaCl溶液中溶液中,NaCl,NaCl电离出电离出 ，H H2 2O O电离出电离出 。通电后，在电场的作用下，通电后，在电场的作用下，向阴极移动，向阴极移动，向阳极移动。向阳极移动。在阳极，由于在阳极，由于 容易失去电子，被氧化生成容易失去电子，被氧化生成 。阳极方程式：阳极

21、方程式：;（2 2）在阴极，由于）在阴极，由于 容易得到电子被还原生成容易得到电子被还原生成 使使H H2 2O O 电离向右移动，因此阴极电离向右移动，因此阴极 浓度增大浓度增大PHPH 。阴极方程式：阴极方程式：。Na+、Cl-H+、OH-Cl-、OH-Cl-Cl2H+H2OH-增大增大Na+、H+2Cl-2e-Cl22H+2e-H2 总化学方程总化学方程式：式：;总离子方程式总离子方程式:.(3)(3)电解前向溶液中滴加酚酞，通电后现象为：电解前向溶液中滴加酚酞，通电后现象为：_ ，两极极板上，两极极板上都有气体产生，如何检验气体的种类？都有气体产生，如何检验气体的种类？NaOH2HCl

22、OH2NaCl2222电解OH2HClOH2Cl2222电解 阴极附近的溶液无色变为红色阴极附近的溶液无色变为红色阳极阳极:把湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极把湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极 附近附近,产生气体可以使湿润产生气体可以使湿润KI淀粉试淀粉试 纸变蓝色纸变蓝色.（四）（四）.电解法冶炼金属：电解法冶炼金属：对于活泼的金属单质，如：锂、钠、钙、镁、铝等对于活泼的金属单质，如：锂、钠、钙、镁、铝等等，由于难有还原剂从它们的化合物中还原出来等，由于难有还原剂从它们的化合物中还原出来,采采用电解法几乎是得到它们的唯一方法。用电解法几乎是得到它们的唯一方法。电解电解2Al2Al2 2O O3 3(

23、熔融熔融)=4Al+3O=4Al+3O2 2,其中，其中，NaNa3 3AlFAlF6 6在电解时作熔剂，以降低在电解时作熔剂，以降低AlAl2 2O O3 3的熔化所需要的温度的熔化所需要的温度 电解电解 电解电解 MgCl MgCl2 2(熔融熔融)=Mg+Cl)=Mg+Cl2 2 NaClNaCl(熔融熔融)=2Na+Cl)=2Na+Cl2 2 Na3AlF6(2)避免生成物H2和Cl2混合,因为:.(1)避免Cl2接触NaOH溶液会反应,使产品不纯,反应方程式:.Cl2+2 NaOH=NaCl+NaClO+H2O混合遇火或遇强光爆炸混合遇火或遇强光爆炸解决解决方法:使用离子交换膜使用离

24、子交换膜 如何使图中的铁棒上析出铜，而铁的质量如何使图中的铁棒上析出铜，而铁的质量不变？不变？问题讨论：问题讨论：设计成电解池设计成电解池且铁作阴极且铁作阴极（天津高考（天津高考12）金属镍有广泛的用途。粗镍中含有金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是的镍，下列叙述正确的是 （）（已知：氧化性（已知：氧化性Fe2+Ni2+Cu2+）A阳极发生还原反应，其电极反应式：阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2+2e=NiB电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的

25、增加 相等相等C电解后，溶液中存在的金属阳离子只有电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+和和 Zn2+D电解后，电解槽底部的阳极泥中只有电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和和PtD练习练习7、用两只惰性电极插入、用两只惰性电极插入100mLCuSO4溶溶液中，通电电解。当溶液的液中，通电电解。当溶液的pH值由值由60下降下降到到20(电解过程中溶液体积变化忽略不计电解过程中溶液体积变化忽略不计)，阴极析出铜的质量阴极析出铜的质量 （）16 32 64 128练习练习8、用惰性电极电解、用惰性电极电解M(NO3)的水溶液，的水溶液，当阴极上增重当阴极上增重ag时，在阳极上同时产生时，在阳极

26、上同时产生b L氧气氧气(标准状况标准状况)，从而可知，从而可知M的相对原子质量的相对原子质量是是 A.B.C.D.bax4.22bax2.11bax6.5bax5.2（三）有关电解的计算（三）有关电解的计算电子守恒规律应用电子守恒规律应用练习练习9、1LK2SO4、CuSO4的混合溶液中，的混合溶液中，c（SO42-）=2molL1，用石墨作电极电解此溶，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到（标准液，当通电一段时间后，两极均收集到（标准状况下）状况下）22.4L气体，则原溶液中气体，则原溶液中c（K）为）为 A0.5molL1B1molL1 C1.5molL1 D2molL1D练习练习10.10.用两支惰性电极插入用两支惰性电极插入50mLAgNO50mLAgNO3 3溶液中，溶液中，通电电解。当电解液的通电电解。当电解液的PHPH值值从从6.06.0变为变为3.03.0时时(设设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略体积变化可以忽略)，电极上析出银的质量大约，电极上析出银的质量大约是：是：A A、27mg B27mg B、54mg C54mg C、108mg D108mg D、216mg216mgB