電解池原理及其應(yīng)用

電解池原理及其應(yīng)用高三化學(xué)復(fù)習(xí)1考綱要求1、理解電解原理。2、了解電解池的應(yīng)用，了解銅的電解精煉、鍍銅、氯堿工業(yè)的反應(yīng)原理。3、能寫出電解池的電極反應(yīng)式。4、掌握電解質(zhì)的電解規(guī)律，能判斷電解產(chǎn)物和利用電解原理進(jìn)行計(jì)算。2一、電解原理使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰陽兩極發(fā)生氧化還原反應(yīng)的過程，叫電解。⑴、電流是發(fā)生氧化—還原反應(yīng)的根源、動(dòng)力。電源為直流電⑵、陰陽離子在做定向運(yùn)動(dòng)——導(dǎo)電的同時(shí)，也就在兩極發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，生成了新物質(zhì)；而金屬導(dǎo)電是由自由電子的定向運(yùn)動(dòng)形成，無反應(yīng)發(fā)生，無新物質(zhì)生成，兩者有本質(zhì)區(qū)別。3定義：組成：電極陽極：陰極：把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。直流電源、兩個(gè)電極、電解質(zhì)水溶液（或熔融電解質(zhì)）、形成閉合回路與電源正極相連的電極，氧化反應(yīng)。與電源負(fù)極相連的電極，還原反應(yīng)。惰性電極：C、Pt、Au等活性電極：Zn、Fe、Cu、Ag等電極材料二、電解裝置——電解池4直流電源電極電解質(zhì)電極反應(yīng)陰極:Cu2++2e＝Cu（還原反應(yīng)）陽極:2Cl－－2e＝Cl2↑

（氧化反應(yīng)）CuCl2

＝

Cu2++2Cl–電解氯化銅原理陰極陽極ee正極負(fù)極電源總反應(yīng):Cu2++2Cl－電解CuCl2電解Cu+Cl2↑Cu+Cl2↑（氧–還反應(yīng)）被還原（析出Cu）Cu2+得e被氧化（放出Cl2↑）

Cl–失e視頻5三、電解原理電解質(zhì)溶液（或熔融的電解質(zhì)）里自由移動(dòng)的離子在通電時(shí)發(fā)生定向移動(dòng)，陽離子移向陰極，在陰極獲得電子發(fā)生還原反應(yīng)；陰離子移向陽極，在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，這就是電解的原理。

電子流動(dòng)方向：離子移動(dòng)方向：電流方向：

電源正極→電解池陽極→電解池陰極→電源負(fù)極電源負(fù)極→電解池陰極電解池陽極→電源正極陰離子→電解池陽極陽離子→電解池陰極6陰離子在陽極放電：失電子陽離子在陰極放電：得電子K+、Ca2+

、Na+、Mg2+

、Al3+

、Zn2+

、Fe2+

、Sn2+

、Pb2+

、H+(酸)Cu2+

、Hg2+

、Ag+.

得e能力依次增強(qiáng)除Au、Pt外的金屬、S2－、X－、OH－、含氧酸根離子、F－失e能力依次減弱四、離子放電順序視頻7五、電極反應(yīng)式、電解方程式的書：例：寫出用石墨做電極電解CuSO4溶液的電極反應(yīng)式及總的電解方程式，方法③、最后使得失數(shù)相等，兩極半反應(yīng)相加得總方程式；陽極：4OH－

－4e＝O2↑+2H2O陰極：2Cu2+＋4e＝2Cu①、首先找出溶液中全部陰、陽離子，比較陰、陽離子的放電順序：②、然后寫電極反應(yīng)式：電解電解2Cu＋O2↑+4H+或2CuSO4+2H2O（電解化學(xué)方程式）2Cu＋O2↑+2H2SO42Cu2++2H2O（電解離子方程式）H2OH++OH－

CuSO4＝Cu2++SO4

2－OH－

SO4

2－

陰極：陽極：＞H+

Cu2+＜8水增大增大水增大減小水增大不變電解質(zhì)減小增大電解質(zhì)減小——電解質(zhì)和水得新電解質(zhì)增大電解質(zhì)和水得新電解質(zhì)減小1、用惰性電極分別進(jìn)行下列溶液電解，寫出電極反應(yīng)和總反應(yīng)方程式并完成下表：練習(xí)9類型

電極反應(yīng)特點(diǎn)

實(shí)例

電解水型

陰：2H++2e-=H2↑陽：4OH—4e-=2H2O+O2↑

NaOHH2SO4

Na2SO4

電解電解質(zhì)型電解質(zhì)電離出的陰、陽離子分別在兩極放電HClCuCl2

放氫生堿型陰極：水放H2產(chǎn)生堿陽極；電解質(zhì)陰離子放電NaCl放氧生酸型陰極：電解質(zhì)陽離子放電陽極：水放O2產(chǎn)生酸CuSO4

六、用惰性電極進(jìn)行溶液電解的規(guī)律：

10Ⅰ、K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+Ⅱ、Cu2+、Hg2+、Ag+Ⅲ、S2－、I－、Br－、Cl－Ⅳ、OH－、含氧酸根離子、F－ⅠⅣⅡⅢⅠⅢⅣⅡ小結(jié)：惰性電極進(jìn)行溶液電解，電解質(zhì)組成情況112、如圖所示，X、Y分別是直流電源的電極，通電后發(fā)現(xiàn)A極質(zhì)量增加，B極處有無色、無臭的氣體放出。符合這一情況的是（）練習(xí)A123、下列有關(guān)電解的說法正確的是（）①電解是把電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能②電解是把化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能③電解質(zhì)溶液導(dǎo)電是化學(xué)變化，金屬導(dǎo)電是物理變化④不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，通過電解的原理可以實(shí)現(xiàn)⑤任何溶液被電解時(shí)，必將導(dǎo)致氧化還原反應(yīng)的發(fā)生A．①②③④B．②③⑤C．③④D．①③④⑤D134、用石墨電極電解硫酸銅溶液，一段時(shí)間后斷開電路，要使溶液恢復(fù)到電解前的濃度應(yīng)向其中加入（）A、CuSO4B、H2OC、CuOD、Cu(OH)2C145、把鋅片和鐵片放在盛有稀食鹽水和酚酞試液混合溶液的玻璃皿中（如圖所示平面圖），經(jīng)過一段時(shí)間后，首先觀察到溶液變紅的區(qū)域是（）A、Ⅰ和Ⅲ附近B、Ⅰ和Ⅳ附近C、Ⅱ和Ⅲ附近D、Ⅱ和Ⅳ附近

B

156、用Pt電極電解含有各0.1molCu2+和X3+的溶液，陰極析出固體物質(zhì)的質(zhì)量m(g)與溶液中通過電子的物質(zhì)的量n(mol)的關(guān)系見圖示。則離子的氧化能力由大到小排列正確的是（）A、Cu2+＞X3+＞H+B、H+＞X3+＞Cu2+C、X3+＞H+＞Cu2+D、Cu2+＞H+＞X3+D

167、將1L含有0.4molCuSO4和0.2molNaCl的水溶液用惰性電極電解一段時(shí)間后，在一個(gè)電極上得到0.3molCu，另一電極上析出氣體(在標(biāo)準(zhǔn)狀況下)的體積是多少?此時(shí)溶液的pH值是多少?4.48L;1-2lg217對比原電池與電解池18比較項(xiàng)目電解池原電池能量轉(zhuǎn)換電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能能否自發(fā)反應(yīng)一般不自發(fā)反應(yīng)一定自發(fā)兩個(gè)電極氧化反應(yīng)失去電子接電源正極，陽極作為負(fù)極，對外電路送出電子還原反應(yīng)獲得電子接電源負(fù)極，陰極作為正極，接受由外電路流回的電子電池內(nèi)離子的遷移方向陰離子向正極（陽極）遷移陽離子向負(fù)極（陰極）遷移陰離子向負(fù)極遷移陽離子向正極遷移相同點(diǎn)兩個(gè)電極、導(dǎo)線、電解質(zhì)溶液19陽極Zn—2e==Zn2+陰極Zn2++2e==Zn鍍件:

陰極

鍍層金屬:

陽極電鍍液:

含有鍍層金屬陽離子的可溶鹽溶液,其濃度和PH值不變七、電鍍原理:(以銅棒鍍鋅為例):20八、粗銅精練電解質(zhì)溶液的濃度是否變化？精銅粗銅(ZnFeAgAu)陽極:Zn－2e=Zn2+Cu–2e=Cu2+陰極：Cu2++2e=CuCuSO4溶液ZnFe以何形式存在？AgAu以何形式存在？2122九、氯堿工業(yè)視頻2324陽離子交換膜的作用：(1)防止H2、Cl2混合電火花下反應(yīng)爆炸H2+Cl2==HCl(2)防止防止Cl2進(jìn)入陰極區(qū)與NaOH反應(yīng)，影響燒堿的質(zhì)量和產(chǎn)量。Cl2＋2NaOH＝NaCl＋NaClO＋H2O電火花25精制食鹽水：(含泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等)①加入稍過量的NaOH溶液②加入稍過量BaCl2溶液。(其中①、②順序可以交換)③加入稍過量的Na2CO3溶液④過濾[除去Mg(OH)2、Fe(OH)3、BaSO4、CaCO3、BaCO3及泥沙等]；⑤在濾液中加適量鹽酸（除去過量的CO32—，調(diào)節(jié)溶液的pH）；⑥通過陽離子交換樹脂（除去殘留的微量Ca2+、Mg2+等離子）。26例表面皿中電解質(zhì)溶液已經(jīng)滴加酚酞。問哪些區(qū)域先變紅？為何？FeB：O2+2H2O+4e-=4OH-E：2H++2e-=H2↑278、裝置工作一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)B池中有一極的質(zhì)量減少。以下有關(guān)的推斷中正確的（）①M(fèi)是電源的負(fù)極②B中Cu電極的質(zhì)量減少③C中溶液的pH升高④D中溶液的pH下降⑤B中電解液的濃度基本不變⑥相同條件下的A，C，D池中生成氣體的總體積為C>A>DA只有⑤⑥B只有③④⑤⑥C全部D除②

C練習(xí)289、近年來，加“碘”食鹽主要使用了碘酸鉀，KIO3在工業(yè)上可用電解法制取，以石墨和不銹鋼為電極，以KI溶液(加少量K2C