高三一輪復(fù)習(xí)：《電解池原理及其應(yīng)用》課件

高三化學(xué)第一輪復(fù)習(xí)

電解池原理及其應(yīng)用

一、電解池原理1.定義：(1)直流電源(2)兩個(gè)電極（活性或惰性）(3)電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)（4）形成閉合回路

電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置為電解池，它是一個(gè)在電流作用下，電解質(zhì)在兩極上發(fā)生非自發(fā)的氧化還原反應(yīng)的過(guò)程。2.構(gòu)成條件3.電極名稱：與電源負(fù)極相連的電極為陰極與電源正極相連的電極為陽(yáng)極電極的判斷方法例1.判斷下列裝置是原電還是電解池4.電子、離子定向移動(dòng)方向：“負(fù)極出電子，電子回正極”即“陽(yáng)極失電子，陰極得電子”電解池必發(fā)生得電子的還原反應(yīng)必發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)如何使圖中的鐵棒上析出銅，而鐵的質(zhì)量不變？問(wèn)題討論：設(shè)計(jì)成電解池且鐵作陰極或做原電池的正極練習(xí)2:某學(xué)生設(shè)計(jì)了一個(gè)“黑筆寫(xiě)紅字”的趣味實(shí)驗(yàn)。濾紙先用氯化鈉、無(wú)色酚酞的混合液浸濕，然后平鋪在一塊鉑片上，接通電源后，用鉛筆在濾紙上寫(xiě)字，會(huì)出現(xiàn)紅色字跡。據(jù)此，下列敘述正確的是()A.鉛筆端作陽(yáng)極，發(fā)生還原反應(yīng)B.鉑片端作陰極，發(fā)生氧化反應(yīng)C.鉛筆端有少量的氯氣產(chǎn)生D.a點(diǎn)是負(fù)極，b點(diǎn)是正極D通電前，溶液中有哪些離子？運(yùn)動(dòng)情況如何？思考2.通電時(shí)，離子的運(yùn)動(dòng)情況有什么改變？CuCl2=Cu2++2Cl-H2O

H++OH-

陽(yáng)離子：Cu2+、H+

移向陰極陰離子：Cl-、OH-移向陽(yáng)極無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)定向運(yùn)動(dòng)5.離子放電順序及電解產(chǎn)物的判斷活潑金屬陽(yáng)極>S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH－＞含氧酸根>F-（1）陽(yáng)極上（氧化反應(yīng)）首先看電極，如果是活性電極（金屬活動(dòng)性順序表Ag以前），則電極材料失電子，電極被溶解，溶液中的陰離子不能失電子；如果是惰性電極（Pt、石墨等），則要看溶液中離子的失電子能力。根據(jù)陰離子放電順序加以判斷，陰離子放電順序

(2)陰極上（還原反應(yīng)）

無(wú)論是惰性電極還是金屬電極都不參與電極反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)的是溶液中的陽(yáng)離子。陽(yáng)離子在陰極上放電順序是：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>H2O（H+）>Al3+>Mg2+>Na+上述順序基本上是金屬活動(dòng)性順序，越活潑的金屬，其陽(yáng)離子越難得到電子，但Fe3+氧化性較Cu2+強(qiáng)。陰極電離

電解

條件過(guò)程特點(diǎn)聯(lián)系

電解質(zhì)溶于水或受熱融化狀態(tài)電解質(zhì)電離后，再通直流電電解質(zhì)電離成為自由移動(dòng)的離子。CuCl2=Cu2++2Cl-通電陰陽(yáng)離子定向移動(dòng)，在兩極上失得電子成為原子或分子。CuCl2==Cu+Cl2↑只產(chǎn)生自由移動(dòng)的離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成了新物質(zhì)電解必須建立在電離的基礎(chǔ)上小結(jié)1電離與電解的區(qū)別與聯(lián)系練習(xí)2：說(shuō)出下列裝置中電解池的陰陽(yáng)極，寫(xiě)出電極反應(yīng)式及總反應(yīng)的化學(xué)方程式、離子方程式。陽(yáng)極：陰極：總反應(yīng)：2Cl--2e-

=Cl2↑2H++2e-=

H2

↑2HCl==H2↑

+Cl2↑通電2H++2Cl-==H2↑

+Cl2↑通電6.電極反應(yīng)書(shū)寫(xiě)1、基礎(chǔ)電解池（即判斷放電順序）陽(yáng)極：4OH--4e-

=2H2O+O2

↑陰極：Cu2++2e-=Cu2CuSO4+2H2O==2H2SO4+O2↑+2Cu通電總反應(yīng)：2Cu2++2H2O==4H++O2↑+2Cu通電陽(yáng)極：陰極：總反應(yīng)：2Cl--2e-=Cl2↑2H++2e-=

H2

↑2NaCl+2H2O=H2

↑+Cl2↑

+2NaOH通電2Cl-+2H2O=H2

↑+Cl2↑

+2OH-通電練習(xí)3.右圖中x、y分別是直流電源的兩極,通電后發(fā)現(xiàn)a極板質(zhì)量增加,b極板處有無(wú)色無(wú)臭氣體放出,符合這一情況的()A

1、指出下列裝置的名稱、電極名稱，寫(xiě)出電極反應(yīng)式，并表示出電子移動(dòng)方向。

交流研討：ⅠⅡe-如何流向?e-?池?池?極?極?極?極電解池正極負(fù)極原電池陽(yáng)極陰極多池判斷如有外接電源則均為電解池。如無(wú)外接電源則電極活性差異最大者為原電池，其余均為電解池。練習(xí)4．為下圖所示裝置中，a、b都是惰性電極，通電一段時(shí)間后，b極附近溶液呈紅色。下列說(shuō)法正確的是()A．X是正極，Y是負(fù)極B．X是負(fù)極，Y是正極C．CuSO4溶液的PH值逐漸減小D．CuSO4溶液的PH值不變a

?XY?bPtCuCuSO4溶液NaCl和酚酞溶液AC(2014全國(guó))H3PO2也可用電滲析法制備?！八氖译姖B析法”工作原理如圖所示(陽(yáng)膜和陰膜分別只允許陽(yáng)離子、陰離子通過(guò))：①寫(xiě)出陽(yáng)極的電極反應(yīng)式

。②分析產(chǎn)品室可得到H3PO2的原因

。只允許陽(yáng)離子通過(guò)（通過(guò)陽(yáng)離子移動(dòng)平衡電荷）只允許陰離子通過(guò)（通過(guò)陰離子移動(dòng)平衡電荷）6.電極反應(yīng)書(shū)寫(xiě)2、非基礎(chǔ)電解池關(guān)鍵即根據(jù)化合價(jià)升降找出陰、陽(yáng)極反應(yīng)物產(chǎn)物“三步配平”陰極：得電子化合價(jià)降低的物質(zhì)降低后的產(chǎn)物陽(yáng)極：失電子化合價(jià)升高的物質(zhì)升高后的產(chǎn)物（1）電解時(shí)，只生成H2而不生成O2，則溶液的pH

。（2）電解時(shí)，只生成O2而不生成H2，則溶液的pH

。（3）電解時(shí)，既生成H2又生成O2，則實(shí)際為電解水。①若為酸性pH

，②若堿性溶液，則溶液的pH

，③若為中性，則pH

。增大減小減小增大不變7.電解過(guò)程中溶液pH的變化規(guī)律及電解總反應(yīng)的書(shū)寫(xiě)電解總反應(yīng)=陽(yáng)極反應(yīng)+陰極反應(yīng)。小結(jié)不能單純的相互疊加，疊加時(shí)需注意放電離子是否來(lái)源于強(qiáng)電解質(zhì)。判斷電解后溶液濃度變化，pH變化的最佳方法是利用總反應(yīng)判斷。（即判斷H2OH+OH-反應(yīng)前后的變化情況。）用惰性電極實(shí)現(xiàn)電解，下列說(shuō)法正確的是A.電解稀硫酸溶液，實(shí)質(zhì)上是電解水，故溶液pH不變B.電解稀氫氧化鈉溶液，要消耗OH－，故溶液pH減小C.電解硫酸鈉溶液，在陰極上和陽(yáng)極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1:2D.電解氯化銅溶液，在陰極上和陽(yáng)極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1:1【跟蹤訓(xùn)練】D原電池和電解池知識(shí)總結(jié)比較表內(nèi)容原電池電解池電極規(guī)定電極反應(yīng)電子移動(dòng)方向能量轉(zhuǎn)變較活潑金屬做負(fù)極陰極：連接電源負(fù)極的一極負(fù)極氧化、正極還原陽(yáng)極氧化、陰極還原負(fù)極流向正極負(fù)極流出、流入正極化學(xué)能變?yōu)殡娔茈娔茏優(yōu)榛瘜W(xué)能小結(jié)2分析電解反應(yīng)的一般思路：明確溶液中存在哪些離子根據(jù)陽(yáng)極氧化，陰極還原分析得出產(chǎn)物陰陽(yáng)兩極附近有哪些離子小結(jié)3電解類型舉例電極反應(yīng)溶液pH變化

溶液復(fù)原方法

物質(zhì)類別

實(shí)例水電解含氧酸H2SO4

強(qiáng)堿NaOH

活潑金屬的含氧酸鹽Na2SO4

溶質(zhì)電解無(wú)氧酸HCl

不活潑金屬的無(wú)氧酸鹽CuCl2

_溶質(zhì)和水同時(shí)電解活潑金屬的無(wú)氧酸鹽NaCl

不活潑金屬的含氧酸鹽CuSO4

電解的基本規(guī)律陽(yáng)極：4OH—-4e—=O2↑+2H2O陰極：4H++4e—=2H2↑陽(yáng)極2Cl—-2e—=Cl2↑陰極：4H++4e—=2H2↑陽(yáng)極2Cl—-2e-

=Cl2↑陰極：Cu2++2e—=Cu陽(yáng)極2Cl—-2e—=Cl2↑陰極：2H2O+2e—=H2↑+2OH-陽(yáng)極：4OH—-4e—=O2↑+2H2O陰極：2Cu2++4e—=2Cu減小增大不變?cè)龃笤龃鬁p小H2OHClCuCl2

HClCuO電解水型！電解電解質(zhì)型！放氧生酸型！放氫生堿型！缺什么補(bǔ)什么工業(yè)上利用這一反應(yīng)，制取燒堿、氯氣和氫氣。（一）氯堿工業(yè)通電2NaCl+2H2O===2NaOH+Cl2↑+H2↑二、電解池原理的應(yīng)用

（1）在NaCl溶液中,NaCl電離出

，H2O電離出

。通電后，在電場(chǎng)的作用下，

向陰極移動(dòng)，

向陽(yáng)極移動(dòng)。在陽(yáng)極，由于

容易失去電子，被氧化生成

。陽(yáng)極方程式：

;（2）在陰極，由于

容易得到電子被還原生成

．使H2O電離向右移動(dòng)，因此陰極

濃度增大PH

。陰極方程式：

。2Cl--2e-=Cl22H++2e-=H2Na+、Cl-H+、OH-Cl-、OH-Cl-Cl2H+H2OH-增大Na+、H+氯堿工業(yè)總化學(xué)方程式：

總離子方程式:

(3)電解前向溶液中滴加酚酞，通電后現(xiàn)象為：

___________

，兩極極板上都有氣體產(chǎn)生，如何檢驗(yàn)氣體的種類？

陰極附近的溶液無(wú)色變?yōu)榧t色陽(yáng)極:把濕潤(rùn)的碘化鉀淀粉試紙放在陽(yáng)極附近,產(chǎn)生氣體可以使?jié)駶?rùn)KI淀粉試紙變藍(lán)色。(2)避免生成物H2和Cl2混合,因?yàn)?

.(1)避免Cl2接觸NaOH溶液會(huì)反應(yīng),使產(chǎn)品不純,反應(yīng)方程式:

.第一個(gè)問(wèn)題:Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O混合遇火或遇強(qiáng)光爆炸解決方法:使用離子交換膜電解飽和食鹽水必須解決兩個(gè)主要問(wèn)題:(1)生產(chǎn)設(shè)備名稱：陽(yáng)離子交換膜電解槽

陽(yáng)離子交換膜：只允許陽(yáng)離子通過(guò)，把電解槽隔成陰極室和陽(yáng)極室。

(2)離子交換膜的作用：

a、防止Cl2和H2混合而引起爆炸

b、避免Cl2與NaOH反應(yīng)生成NaClO影響NaOH的產(chǎn)量。提示：第二個(gè)問(wèn)題：精制食鹽水

由于粗鹽中含有泥沙、Ca2+

、Mg2+、

Fe3+、SO42—等雜質(zhì)，會(huì)在堿液中形成沉淀從而損壞離子交換膜，那么如何除去這些雜質(zhì)呢？3、所有試劑只有過(guò)量才能除盡，你能設(shè)計(jì)一個(gè)合理的順序逐一除雜嗎？2、用什么試劑除去Ca2+

、Mg2+、Fe3+

、SO42—1、用什么方法除去泥沙？電解飽和食鹽水必須解決兩個(gè)主要問(wèn)題:（二）電鍍1、定義：利用電解原理在某些金屬的表面鍍上一薄層其它金屬或是合金的過(guò)程。2、目的：4、電鍍的特點(diǎn)：3、電鍍材料的選擇：陰極——鍍件電鍍液——含有鍍層金屬離子的溶液陽(yáng)極——鍍層金屬

使金屬增強(qiáng)抗腐蝕的能力，增加美觀和表面硬度。1）陽(yáng)極本身參加電極反應(yīng)2）電解質(zhì)溶液的濃度保持不變二、電解池原理的應(yīng)用（三）銅的電解精煉陽(yáng)極：Cu=Cu2++2e-陰極：Cu2++2e-

=Cu雜質(zhì)比銅活潑的Zn、Fe等：Zn-2e-=Zn2+Fe-2e-

=Fe2+活潑性在銅之后的銀、金等：還原性比銅差的，不能失去電子，它們以單質(zhì)的形式留在溶液中，成為陽(yáng)極泥。電解質(zhì)溶液硫酸銅的濃度略有減小。（天津高考12）金屬鎳有廣泛的用途。粗鎳中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì)，可用電解法制備高純度的鎳，下列敘述正確的是（）（已知：氧化性Fe2+＜Ni2+＜Cu2+）A．陽(yáng)極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式：

Ni2++2e-=NiB．電解過(guò)程中，陽(yáng)極質(zhì)量的減少與陰極質(zhì)量的增加相等C．電解后，溶液中存在的金屬陽(yáng)離子只有Fe2+

和

Zn2+D．電解后，電解槽底部的陽(yáng)極泥中只有Cu和PtD『感悟高考』（四）電冶金

1、制取金屬鈉電解熔融氯化鈉陽(yáng)極：2Cl-

-2e-

=Cl2↑陰極：2Na++2e-=2Na總反應(yīng)：通電2NaCl===2Na+Cl2↑

2、制取金屬鋁電解熔融氧化鋁陽(yáng)極：6O2-

-12e-

=3O2↑陰極：4Al3++12e-=4Al總反應(yīng)：通電2Al2O3====4Al+3O2↑注意：反應(yīng)過(guò)程中使用冰晶石1、金屬腐蝕的本質(zhì)：金屬原子失去電子變?yōu)榻饘訇?yáng)離子，金屬發(fā)生氧化反應(yīng)。2、金屬腐蝕的類型三、金屬的腐蝕和防護(hù)類型化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕條件金