C7-3-1電解原理.ppt

1、電解原理與應(yīng)用,有序解決電解過(guò)程的有關(guān)問(wèn)題： 1.電解質(zhì)溶液中存在的離子 2.陰、陽(yáng)離子在外電場(chǎng)作用下的定向遷移 3.電極方程式 4.溶液的pH變化 5.消耗的物質(zhì)及定量關(guān)系,電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置 1.電離：陽(yáng)離子陰離子,2.遷移： 陰極 陽(yáng)極 3.競(jìng)爭(zhēng)放電： 陰極上（還原反應(yīng)）Cu2+ H+ Na+ Cu2+2e-=Cu 2 H+2e-=H2 陽(yáng)極上（氧化反應(yīng)）Cl-OH- SO42- 2Cl-2e-=Cl2 4OH-4e-=2H2O+O2 ,問(wèn)題1：觀察電解飽和食鹽水的裝置（如下圖）思考，根據(jù)什么現(xiàn)象可以推斷電解飽和食鹽水的產(chǎn)物是什么？分別寫(xiě)出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。,問(wèn)題2： 如果電解一

2、段時(shí)間后，切斷電源，溶液中存在哪些離子？,問(wèn)題 3：若要增加溶液中的 ClO-濃度，在其他條件（電解原料、電源和電極）不變的情況下，只改變裝置即可達(dá)到目的，你能否設(shè)計(jì)一個(gè)裝置，并畫(huà)出裝置圖，說(shuō)明其原理。,問(wèn)題 4：若要杜絕 ClO- 的產(chǎn)生，有什么辦法？,陽(yáng)離子交換膜,問(wèn)題5：將 1L 物質(zhì)的量濃度均為 0.1 molL-1的CuSO4 和NaCl 的混合溶液用下圖裝置進(jìn)行電解，寫(xiě)出陰陽(yáng)兩極的電極反應(yīng)式和電池總反應(yīng)式。,問(wèn)題6：若將上圖裝置中的左邊石墨電極更換為鐵，寫(xiě)出兩極反應(yīng)式，并描述電解池中可能發(fā)生的現(xiàn)象，寫(xiě)出有關(guān)的化學(xué)反應(yīng)式。,陰、陽(yáng)離子的放電順序,陰極上陽(yáng)離子放電，發(fā)生還原反應(yīng),Ag+

3、Cu2+H+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+,陽(yáng)極上陰離子放電，發(fā)生氧化反應(yīng),S2-SO32-IBrClOH族價(jià)含氧酸根F,（惰性電極時(shí)）,電極溶解，陰離子不放電（Au、Pt除外） （活性電極時(shí)）,問(wèn)題7：如圖，畫(huà)出電解過(guò)程中溶液 pH 隨時(shí)間 t 變化的大致曲線圖（不考慮電極產(chǎn)物的溶解）。電解一段時(shí)間后在兩極收集到的氣體在相同條件下體積相同，計(jì)算電路中共轉(zhuǎn)移多少mol 電子。,NaCl溶液,CuCl2溶液,CuSO4溶液,Na2SO4溶液,熔融NaCl,陽(yáng)極出氧鹵，陰極氫金屬 鹽的離子都放電，離子濃度急速減 鹽的離子不放電，水耗離子濃度添 酸根離子單放電，產(chǎn)物必得鹵、氫、堿 金屬離子單

4、放電，產(chǎn)物必得金、氧、酸,練習(xí)：如右圖所示，x、y分別是直流電源的兩極，Z溶液可能為：稀硫酸；NaOH溶液；Na2SO4溶液；CuCl2溶液；NaCl溶液；稀鹽酸溶液；CuSO4溶液。,若通電后發(fā)現(xiàn)a、b兩電極上均有 氣體產(chǎn)生，且V(a) V(b)=2 1， 則電極a為 極，發(fā)生的電極反應(yīng) 式為 ，電極b 為 極，發(fā)生的電極反應(yīng)式為 ，Z溶液可能為 。 若產(chǎn)生的氣體體積比為1 1 ，則陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為 ，Z溶液可能為 。,若通電后出現(xiàn)a電極的質(zhì)量增加， b電極上有無(wú)色無(wú)味氣體產(chǎn)生，則電 極a為 極，發(fā)生的電極反應(yīng)式 為 ，Z溶液可能 為 。 若通電后出現(xiàn)a電極的質(zhì)量減少，b電極質(zhì)量增加，且質(zhì)

5、量相等。則該裝置可能為 裝置，Z溶液可能為 ，a電極反應(yīng)式為 。,例：用惰性電極電解下列各組物質(zhì)中前一種物質(zhì)的溶液，一段時(shí)間后，加入適量的后一物質(zhì)，能使前一種物質(zhì)溶液復(fù)原的是 A.CuCl2、CuCl2 B.NaOH、NaOH C.NaCl、HCl D.CuSO4、Cu(OH)2,問(wèn)題8：人工腎臟可用間接電化學(xué)方法除去代謝產(chǎn)物中的尿素，原理如下圖，寫(xiě)出陽(yáng)極室和陰極室中的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。,問(wèn)題9：上圖中質(zhì)子交換膜的功能是什么？電解結(jié)束后，陰極室溶液的 pH 與電解前相比 （填“增大”、“減小”或“不變”）。,問(wèn)題10：利用本節(jié)課復(fù)習(xí)，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)海水淡化裝置。如果有人設(shè)計(jì)了下圖裝置來(lái)進(jìn)行海水

6、淡化，你認(rèn)為其原理是什么？,練習(xí)：(2012京)利用鈉堿循環(huán)法可脫除煙氣中的SO2。 (1)在鈉堿循環(huán)法中，Na2SO3溶液作為吸收液，可由NaOH溶液吸收SO2制得，該反應(yīng)的離子方程式是 。 (2)吸收液吸收SO2的過(guò)程中，pH隨n(SO32)，n(HSO3)變化關(guān)系如下表 ：,上表判斷Na2SO3溶液顯性，用化學(xué)平衡原理解釋?zhuān)?。,(3)當(dāng)吸收液的pH降至約為6時(shí)，即送至電解槽再生。再生示意圖如下:,HSO3在陽(yáng)極放電的電極反應(yīng)式是。 當(dāng)陰極室中溶液pH升至8以上時(shí)，吸收液再生并循環(huán)利用。簡(jiǎn)述再生原理。,電解計(jì)算,例1：用兩支惰性電極插入500mL AgNO3溶液中，通電電解。當(dāng)電解液的p

7、H從6.0變?yōu)?.0時(shí)（電解時(shí)陰極沒(méi)有氫氣放出，且電解液在前后體積變化可以忽略），陰極上析出的質(zhì)量大約是 A27mg B54 mg C108 mg D216 mg,與電解的計(jì)算： 可以利用總反應(yīng)式或電極反應(yīng)式，找出各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量關(guān)系進(jìn)行計(jì)算； 也可以依據(jù)電子得失守恒，建立已知量和未知量之間的定量關(guān)系進(jìn)行計(jì)算，一般而言， 在陽(yáng)極：4e 2Cl2(Br2、I2) O2 4H 在陰極：4e 2H2 2Cu 4Ag 4OH,例2：常溫下電解200mL一定濃度的 NaCl和CuSO4混合溶液，理論上兩極所得氣體的體積體積隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖所示(氣體體積已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積)。根據(jù)圖中信息回答下列

8、問(wèn)題： 通過(guò)計(jì)算推測(cè)：原混合溶液NaCl和CuSO4的物質(zhì)的量濃度。t2時(shí)所得溶液的pH。,實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，陽(yáng)極產(chǎn)生的氣體體積與陰極相比，明顯小于對(duì)應(yīng)時(shí)間段的理論值。試簡(jiǎn)要分析其可能原因。,例3：按如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并回答下列問(wèn)題： （1）判斷裝置的名稱(chēng)：A 池為_(kāi)，B池為_(kāi)。（2）鋅極為_(kāi)極，電極反 應(yīng)式為_(kāi)；銅極為_(kāi) 極，電極反應(yīng)式為_(kāi)；石墨棒C1為_(kāi)極，電極反應(yīng)式為_(kāi)；石墨棒C2附近發(fā)生的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為_(kāi)。（3）當(dāng)C2極析出224mL氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），鋅的質(zhì)量變化為（增加或減少）_g，CuSO4溶液的質(zhì)量變化為（增加或減少）_g。,原電池和電解池的區(qū)分、判定，可從以下幾個(gè)方面入手： 1.若

9、無(wú)外接電源，可能是原電池，然后根據(jù)原電池的形成條件判定。 2.若有外接電源，兩極插入電解質(zhì)溶液中，則可能是電解池。 3.若為無(wú)明顯外接電源的串聯(lián)電路，則應(yīng)利用題中信息找出能自發(fā)發(fā)生氧化還原反應(yīng)的裝置，即為原電池。,解答串聯(lián)電解池問(wèn)題的重要依據(jù)是電子守恒，即串聯(lián)電路中通過(guò)各電極的電子總數(shù)是相等的，各電極上的產(chǎn)物及其物質(zhì)的量可以不同，但各電極上發(fā)生氧化與還原反應(yīng)時(shí)得失電子的總數(shù)必須相等。,練習(xí)：圖中電極a、b分別為Ag電極和Pt電極，電極c、d都是石墨電極。通電一段時(shí)間后，在c、d兩極上共收集到336 mL（STP）氣體。回答： （1）直流電源中，M為_(kāi)極。 （2）Pt電極上生成的物質(zhì)是_，其質(zhì)量

10、為_(kāi)g。 （3）電源輸出的電子與電極b、c、d生成的物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為2_。,（4）AgNO3溶液的濃度_（填增大、減小或不變，下同），AgNO3溶液的pH_，H2SO4溶液的濃度_，H2SO4溶液的pH_。 （5）若H2SO4溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由5.00%變?yōu)?.02%，則原有5.00%的H2SO4溶液為_(kāi)g。,進(jìn)行有關(guān)電化學(xué)計(jì)算時(shí)，如電極產(chǎn)物的質(zhì)量或質(zhì)量之比，溶液的pH或金屬的相對(duì)原子質(zhì)量等，一定要緊緊抓住陰、陽(yáng)極或正、負(fù)極的電極反應(yīng)中得失電子數(shù)相等這一規(guī)律。,判斷下列各電解池的陰、陽(yáng)極：,KOH溶液,Cd+2NiOOH+2H2O Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2,總結(jié)：電解池陰、陽(yáng)極的

11、確定方法,練習(xí)：從H+、Na+、Cu2+、Ba2+、Cl-、SO42-離子中，選出恰當(dāng)?shù)碾x子組成一種電解質(zhì)，將電解質(zhì)溶液按下列要求進(jìn)行電解(均是惰性電極)： (1)電解時(shí)電解質(zhì)含量減小，水量不變，則所采用的電解質(zhì)是 ； (2)電解時(shí)電解質(zhì)的質(zhì)量保持不變，水量減小，則所采用的電解質(zhì)是 ； (3)電解時(shí)電解質(zhì)和水的質(zhì)量都發(fā)生變化，則所采用的電解質(zhì)是 ；,練習(xí)：Cu2O是一種半導(dǎo)體材料，基于綠色化學(xué)理念設(shè)計(jì)的制取.Cu2O的電解池示意圖如下，電解總反應(yīng)：2Cu+H2O=Cu2O+H2。Cu電極為 極，電極反應(yīng)式為 。石墨電極為 極，電極反應(yīng)式為 。 當(dāng)電路中有0.1mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，有 mol Cu2O 生成。,練習(xí)：25時(shí)，將兩個(gè)鉑電極電解一定量的飽和Na2SO4溶液。通電一段時(shí)間后，在陰極逸出a mol