电解原理及应用

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1、第 三 节 电 解 池 电 解 原 理 及 应 用授 课 人 ： 育 明 高 中 马 爱 丰新 课 标 人 教 版 选 修 四 2010.11.16 五 号 电 池 充 电 器【 视 频 】 如 果 郝 阿 姨 的 手 机 电 池 为 锂 电 池 ， 其 放 、充 电 时 电 极 反 应 式 如 下 ， 那 么 放 、 充 电 的能 量 转 化 形 式 是 什 么 ？ 负 极 ： Li - e- = Li+ 放 电 正 极 ： LiMn2O4 + e- = LiMn2O4- 总 反 应 ： Li+LiMn2O4 = Li2Mn2O4【 思 考 】 阴 极 ： Li+ + e- = Li 充 电

2、 阳 极 ： LiMn 2O4- - e- = LiMn2O4 总 反 应 ： Li2Mn2O4 Li+LiMn2O4 1、 电 解 池 ： 把 电 能 转 化 成 化 学 能 的 装 置叫 做 电 解 池 或 电 解 槽 。2、 电 解 ： 使 电 流 通 过 电 解 质 溶 液 （ 或 熔融 的 电 解 质 ） 而 在 阴 、 阳 两 极 引 起 氧 化还 原 反 应 的 过 程 。一 、 概 念3、 电 解 池 构 成 条 件 ：电解质溶液闭合回路非自发的氧化还原反应两个能导电的电极 【 习 题 1】写 出 用 石 墨 作 电 极 电 解 下 列 溶 液 的 电 极反 应 式 和 化 学

3、 方 程 式（ 1） ： CuCl2 （ 2） ： Na2SO4（ 3） ： CuSO4（ 4） ： NaCl 2. 阴 极 ： 阳 离 子 的 放 电 顺 序 ：Ag+Fe3+Hg2+Cu2+H+（ 浓 度 大 ）Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+H+（ 浓 度 小 ） Al3+Mg2+Na+ Ca2+K+1. 阳 极 ： 阴 离 子 放 电 的 顺 序 ：S2- I- Br- Cl- OH- 非 还 原 性 含 氧 酸根 F- 【 变 式 1】 以 H+、 K+、 Cu2+、 Cl-、 NO3-五 种 离 子 恰 当 地 组 成电 解 质 ， 按 下 列 要 求 进 行 电 解 。（ 1）

4、以 碳 棒 为 电 极 ， 使 电 解 质 质 量 减 少 ， 水 量 不 变进 行 电 解 ， 则 可 采 用 的 电 解 质 是 （ 2） 以 铂 片 为 电 极 ， 使 电 解 质 质 量 不 变 ， 水 量 减 少进 行 电 解 ， 则 可 采 用 的 电 解 质 是 （ 3） 以 碳 棒 为 阳 极 ， 铁 棒 为 阴 极 ， 使 电 解 质 和 水 量都 减 少 进 行 电 解 ， 则 可 采 用 的 电 解 质 是 HCl、 CuCl2KNO3、 HNO3Cu(NO 3)2 、 KCl 规 律 第 四 类 ： 放 氢 生 碱 型 ： NaCl 活 泼 金 属 的 无 氧 酸 盐第

5、 二 类 : 电 解 水 型 ： Na2SO4 含 氧 酸 、 强 碱 、 活 泼 金 属 含 氧 酸 盐第 一 类 ： 自 身 分 解 型 ： CuCl2 无 氧 酸 、 不 活 泼 金 属 无 氧 酸 盐第 三 类 ： 放 氧 生 酸 型 ： CuSO4 不 活 泼 金 属 的 含 氧 酸 盐 离 子 交 换 膜 法 制 烧 碱 + -精 制饱 和 食 盐 水 水 (含 少 量NaOH)Cl2 H2 NaOH溶 液淡 盐 水 Na+含 有 某 些 含 氧 酸 根 杂 质 的 氯 化钠 ， 可 用 离 子 交 换 膜 法 电 解 提纯 。 电 解 槽 内 装 有 阳 离 子 交 换膜 （ 只

6、 允 许 阳 离 子 通 过 ） ， 其工 作 原 理 如 图 所 示 。 该 电 解 槽 的 阳 极 反 应 式是 。 通 电 开 始 后 ， 阴 极 附 近 溶 液 pH会 增 大 ， 请 简 述 原 因 除 去 杂 质 后 氢 氧 化 钠 溶 液 从 液 体 出 口 （ 填 写 “ A” 或 “ B” ） 导 出 。2Cl- 2e- = Cl2放 电 ， 促 进 水 的 电 离 ， OH -浓 度 增 大【 习 题 2】 阳 离 子 交 换 膜 的 作 用防 止 Cl2与 NaOH 和 H 2反 应A B 石 墨 石 墨 纯 铜 铁CuSO4溶 液 CuSO4溶 液(A) (B)【 习

7、题 3】 电 镀1.定 义 ： 电 镀 是 应 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 方 法 。2.目 的 ： 电 镀 的 目 的 主 要 是 使 金 属 增 强 抗 腐蚀 能 力 、 增 加 美 观 和 表 面 硬 度 。李 绅假 金 只 用 真 金 镀 ， 若 是 真 金 不 镀 金答 章 孝 标 纯 铜 铁 粗 铜 纯 铜CuSO4溶 液 CuSO4溶 液(B) (C)【 习 题 4】 Zn Fe Ni Cu Ag Au CuSO4 溶 液 纯铜粗铜 阳 极 ： Zn -2e- = Zn2+Fe -2e- = Fe2+Ni -2

8、e- = Ni2+ Zn Fe Ni CuAg Au 阴 极 : 阳 极 泥Cu -2e- = Cu2+Cu2+ + 2e- = CuZn Fe Ni Cu Ag Au 思 考 ： CuSO4溶 液 浓 度 变 化 ? 冶 炼 活 泼 金 属 K Al 电 解（ 工 业 制 取 钠 ） 2NaCl (熔 融 ) = 2Na + Cl2（ 工 业 制 取 镁 ） MgCl2 (熔 融 ) =电 解 Mg + Cl2（ 工 业 制 取 铝 ） Al2O3 (熔 融 ) = 电 解冰 晶 石2 4Al + 3O2写 出 工 业 上 制 备 钠 、 镁 、 铝 的 化 学 方 程 式 水 燃 料 与

9、能 源 一 ： 燃 料 电 池 发 电 二 ： 电 解 池 加 水 三 ： 电 解 水 四 ： 氢 氧 混 合 燃 烧 【 科 技 应 用 】 原电池电解池定义形成条件工作原理原理应用化学能电能电能化学能负极：氧化反应正极：还原反应阳极：氧化反应阴极：还原反应活泼性不同两个的电极电解质溶液闭合回路自发的氧化还原反应电解质溶液闭合回路非自发的氧化还原反应两个能导电的电极直流电源制作化学电源,金属防护氯碱工业、电镀、电冶金、电解精炼、金属防护 以 H+、 K+、 Cu2+、 Cl-、 NO3-五 种 离 子 恰 当 地 组 成电 解 质 ， 按 下 列 要 求 进 行 电 解 。（ 1） 以 铂

10、片 为 电 极 ， 溶 液 中 加 入 酚 酞 ， 阴 极 区 颜色 变 红 的 是 （ 2） 以 铂 片 为 电 极 ， 溶 液 中 加 入 酚 酞 ， 阴 极 区 PH增 大 的 是（ 3） 以 碳 棒 为 电 极 ， 电 解 CuSO4， 通 电 一 段 时 间后 ,恢 复 到 原 来 的 状 况 ， 可 以 将 溶 液 加 入 什 么 物 质KCl、 KNO3CuO、 CuCO 3 【 能 力 训 练 1】 KCl、 KNO3 、 HCl、 HNO3 【 能 力 训 练 2】 用 惰 性 电 极 电 解 含 有 0.1mol CuCl2和0.1mol NaBr混 合 溶 液 ， 电 路

11、 中 共 0.4 mol 电子 转 移 ， 试 写 出 电 极 反 应 式 并 分 析 各 阶 段 电解 的 物 质 是 什 么 ？定 性 分 析 与 定 量 分 析 结 合解 法 指 导 定 性 ： 阳 离 子 放 电 顺 序 ： Cu2+ H + Na+ 阴 离 子 放 电 顺 序 ： Br- Cl- OH -定 量 ： 当 电 路 中 通 过 0.1mol电 子 时 ： 电 解 0.05molCuBr 2 继 续 通 过 0.1mol电 子 时 ： 电 解 0.05molCuCl2 再 通 过 0.1mol电 子 时 ： 电 解 0.1molNaCl 最 后 通 过 0.1mol电 子

12、时 ： 电 解 0.05molH2O 以 等 质 量 的 铂 棒 和 铜 棒 做 电 极 ， 电 解 硫 酸 铜 溶 液 ，通 电 一 段 时 间 后 ， 其 中 一 极 质 量 增 加 了 a g,此 时 两极 的 质 量 差 为 ( )A.只 能 为 a gB.只 能 为 2a gC.可 能 为 a g， 也 可 能 为 2a gD.只 可 能 为 a /2 gC【 能 力 训 练 3】 金 属 镍 有 广 泛 的 用 途 。 粗 镍 中 含 有 少 量 Fe、 Zn、 Cu、Pt等 杂 质 ， 可 用 电 解 法 制 备 高 纯 度 的 镍 ， 下 列 叙 述 正 确的 是 （ 已 知

13、： 氧 化 性 Fe2 Ni2 Cu2 ） ( )A 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 相 等C 电 解 后 ， 溶 液 中 存 在 的 金 属 阳 离 子 只 有 Fe2 和 Zn2D 电 解 后 ， 电 解 槽 底 部 的 阳 极 泥 中 只 有 Cu和 PtD【 能 力 训 练 4】 电 极 性 质 电 镀电 解 精 炼电 解 应 用氯 碱 工 业 概 念 电 冶 金电 解 池 纵 向 回 顾应 用原 理 概 念放 电 顺 序 作 业 ： 同 步 能 力

14、 训 练 The End oWlThQeMbJ8G4D1A-w*t$qYnVjSgPdLaI7F3C0y)v&s#pXmUiRfNcK9H5E2B+x(u$rZoWkThQeMbJ7G4D1z-w*t!qYmVjSgOdLaI6F3B0y)v%s#pXlUiQfNcK8H5E2A+x(u$rZnWkThPeMbJ7G4C1z-w&t!qYmVjRgOdL9I6F3B0y(v%s#oXlUiQfNbK8H5D2A+x*u$qZnWkShPeMaJ7F4C1z)w&t!pYmVjRgOcL9I6E3B0y(v%r#oXlTiQfNbK8G5D2A-x*u$qZnVkShPdMaJ7F4C0z)w&

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