(學(xué)生用)電解精講.ppt

1、電解池 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護,2014高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí),1、形成電解池的條件,與直流電源相連的兩個電極,電解質(zhì)溶液或熔化的電解質(zhì),形成閉合回路,陰極,陽極,電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置,一、電解池,陽極（與電源的正極相連) ：2Cl- 2e- = Cl2（氧化）,陰極（與電源的負極相連) ： Cu2+ 2e- = Cu （還原）,陽極,陰極,電解池的工作原理,陰離子,陽離子,氧化反應(yīng),還原反應(yīng) Nm+me-=N,e,RnneR,請根據(jù)電子轉(zhuǎn)移方向、反應(yīng)類型以及離子移動方向判斷電極。,2、電極上離子放電順序：,陰極(與電極材料無關(guān))：,Fe3+, Cu2+, H+ ，Pb2+, Sn2+,Fe2+,

2、 Zn2+, 由易到難(溶液中只考慮這些離子放電）,陽極(與電極材料有關(guān))： 活潑電極-電極本身溶解 惰性電極-,當(dāng)溶液中離子濃度很大時，放電順序會發(fā)生改變，如電鍍鋅時Zn2+在 H+ 之前放電。,陽極,陰極,電極反應(yīng),溶液中易得電子的陽離子優(yōu)先放電 Rn+ + ne- = R,活潑金屬作電極 由電極本身失電子 R ne- = Rn+,1、一看電極材料；二看離子的放電順序 電解水溶液時，放電順序中的H+、OH-后的離子一般不參與放電。 2、書寫電解的電極反應(yīng)式時以實際放電的離子表示，但寫電解的總方程式時，弱電解質(zhì)要寫成分子式，注意得失電子數(shù)相等，注明條件-“電解”,電極反應(yīng)的書寫注意事項,用a

3、、b、c、d 四個Pt電極按圖示進行電解, 通電一段時間后, 在a、b、c、d 四個電極上所得產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為 ( ),A、2 : 2 : 4 : 1 B、1 : 4 : 2 : 2 C、2 : 2 : 2 : 1 D、 4 : 1 : 2 : 2,3、惰性電極電解的類型,減小,4、判斷溶液的pH變化：,先分析原溶液的酸堿性，再看電極產(chǎn)物。,（1）如果只產(chǎn)生氫氣而沒有氧氣，pH變大；,（2）如果只產(chǎn)生氧氣而沒有氫氣，pH變?。?（3）如果既產(chǎn)生氫氣又產(chǎn)生氧氣,若原溶液呈酸性則pH減?。?若原溶液呈堿性pH增大；,若原溶液呈中性pH不變。,電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,陽極（接電源正極）,陰極（接電源負

4、極）,陰離子向陽極遷移 陽離子向陰極遷移,化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,負極,正極,陰離子向負極遷移 陽離子向正極遷移,都是氧化還原反應(yīng),原電池與電解池的比較:,電極： 陽極鍍層金屬 陰極鍍件,二、電解池的應(yīng)用-電鍍、精煉銅及氯堿工業(yè),電鍍液：含有鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液。,電解質(zhì)溶液：溶液中CuSO4的濃度保持不變。,1、電鍍,2、銅的電解精煉,粗銅所含的雜質(zhì),Zn、Fe、Ni、Ag、Au等,陽極-粗銅， 陰極-純銅， 電解液-CuSO4溶液,Zn、Fe-以離子的形式進入電解質(zhì)溶液 金、銀等-陽極泥,食鹽的精制：,（1）粗鹽的成份： 泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42雜質(zhì)，會與堿性物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生

5、沉淀，損壞離子交換膜；,3、氯堿工業(yè)：產(chǎn)品-NaOH、Cl2、H2,1用什么方法除去泥沙？ 2用什么試劑除去Ca2+、Mg2+、 Fe3+、 SO42-？ 3所用試劑只有過量才能除凈這些雜質(zhì)，你能 設(shè)計一個合理的順序逐一除雜嗎？,思考：,（2）雜質(zhì)的除去過程：,粗鹽水,含少量Ca2+.Mg2+,精制鹽水,注意：Na2CO3溶液在BaCl2溶液之后，鹽酸在過濾之后。,問：如何確定BaCl2溶液過量？,實 驗 陽極：碳棒 陰極：鐵棒 電解質(zhì)溶液：氯化鈉溶液， 滴入幾滴酚酞試液,現(xiàn)象：陽極產(chǎn)生氣體使KI-淀粉試紙變藍 陰極產(chǎn)生氣體（H2） 、 酚酞變紅,陰極： 陽極：,2H+ + 2e- = H2,

6、2Cl- -2e- = Cl2,原理,該裝置的缺點：,1.H2和Cl2 混合不安全。 2.Cl2會和NaOH反應(yīng)，會使得到的NaOH不純。,離子交換膜的作用： (1)防止氯氣和氫氣混合而引起爆炸。 (2)避免氯氣與氫氧化鈉反應(yīng)生成次氯酸鈉影響氫氧化鈉的產(chǎn)量和質(zhì)量。,Cl2,Cl2,Cl,H2,H+,OH,淡鹽水,NaOH溶液,精制飽和NaCl溶液,H2O（含少量NaOH）,離子交換膜,電解熔融氯化鈉,熔融NaCl,陰極,陽極,e-,e-,2Cl-2e- = Cl2,2Na+ 2e- = 2Na,氧化反應(yīng),還原反應(yīng),4.電冶金（使用電解法冶煉像鈉、鈣、鎂、鋁等活潑金 屬的方法）,鋁的冶煉：,原料

7、：,純凈的Al2O3 （2045）, 冰晶石Na3AlF6 （1000）,冰晶石Na3AlF6的作用：,作為熔劑, 降低Al2O3的熔點,設(shè)備：電解槽,電極：,陽極是炭素材料, 陰極是炭素,原理：,陰極(C) ： 4Al3+ +12e- = 4Al,陽極(C) ：,6O2- - 12e- = 3O2 ,注意：因O2 在陽極放出, 立即與碳棒電極反應(yīng), C + O2 = CO2 所以碳棒損耗要定期補充。,從NO3、SO42、H+、Cu2+、Ba2+、Ag+、Cl等離子中選出適當(dāng)?shù)碾x子組成電解質(zhì)，采用惰性電極對其溶液進行電解。 兩極分別放出H2和O2，電解質(zhì)的化學(xué)式可能是 ； 若陰極析出金屬，陽極

8、放出O2，電解質(zhì)的化學(xué)式可能為 ； 兩極分別放出氣體，且體積比為1：1，電解質(zhì)的化學(xué)式可能是 。,練習(xí)：,用石墨電極電解100mL H2SO4與CuSO4的混合液，通電一段時間后，兩極均收集到2.24L（標(biāo)況）氣體，則原混合液中Cu2+的物質(zhì)的量濃度為（ ） A.1mol/L B.2mol/L C.3mol/L D.4mol/L,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陽極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式： Ni2+ + 2e = Ni B電解過程中，陽極質(zhì)量的減少與陰極質(zhì)量的增加 相等

9、C電解后，溶液中存在的金屬陽離子只有Fe2+ 和Zn2+ D電解后，電解槽底部的陽極泥中只有Cu和Pt,練習(xí)：將500mL0.1molL-1CuSO4溶液和500mL4molL-NaCl溶液混和, 然后用石墨電極進行電解, 若電解過程中共有0.2mol電子通過, 則陰極可析出Cu 克, 陽極產(chǎn)生 升氣體(S、P、T),電解后溶液的pH值為 。,、,向水中加入等物質(zhì)的量的Ag+、Pb2+、Na+、Cl-，SO42-、NO3- 將該溶液倒入惰性材料作電極的電解槽中通電片刻。氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的質(zhì)量比為 （A）35.5：108 （B）16：207 （C）8：1 （D）108：35.5,以惰性電極電解

10、CuSO4溶液。一段時間后取出電極，加入9.8 g Cu(OH)2后溶液與電解前相同，則電解時電路中流過的電子為 ： A0.1 mol B0.2 mol C0.3 mol D0.4 mol,以KCl和ZnCl2混合液為電鍍液在鐵制品上鍍鋅，下列說法正確的是 A.未通電前上述鍍鋅裝置可構(gòu)成原電池，電鍍過程是該原電池的充電過程 B.因部分電能轉(zhuǎn)化為熱能，電鍍時通過的電量與鋅的析出量無確定關(guān)系 C.電鍍時保持電流恒定，升高溫度不改變電解反應(yīng)速率 D.鍍鋅層破損后對鐵制品失去保護作用,某硝酸鹽晶體化學(xué)式為M(NO3)xnH2O，相對分子質(zhì)量為242，將1.21g該晶體溶于水配成100mL溶液，用惰性電

11、極進行電解。當(dāng)有0.01 mol 電子轉(zhuǎn)移時，溶液中金屬離子全部析出，此時陰極增重0.32g。求： 金屬M的相對原子質(zhì)量及 x、n 值； 電解溶液的pH（溶液體積仍為100mL）。,按下圖的裝置進行電解實驗：A極是銅鋅合金，B極為純銅，電解質(zhì)中含有足量的銅離子。通電一段時間后，若A極恰好全部溶解，此時B極質(zhì)量增加7.68克，溶液質(zhì)量增加0.03克，則A合金中Cu、Zn原子個數(shù)比為 A、41 B、31 C、21 D、任意比,三、金屬腐蝕,1.金屬腐蝕的本質(zhì),金屬原子失去電子被氧化變成陽離子而損耗,2.金屬腐蝕的分類：,化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕,兩種腐蝕往往同時發(fā)生，電化學(xué)腐蝕比化學(xué)腐蝕普遍得多，腐蝕

12、速度也快得多。,鋼鐵的電化學(xué)腐蝕,鋼鐵表面吸附的水膜酸性較強時,Fe - 2e- = Fe2+,2H+ + 2e- = H2,Fe+ 2H+ = Fe2+ H2,鋼鐵表面吸附的水膜酸性較弱或呈中性時,2Fe - 4e- =2 Fe2+,O22H2O4e-=4OH-,Fe2+2OH-=Fe(OH)2,4Fe(OH)2 +O2+2H2O=4Fe(OH)3,2Fe(OH)3Fe2O3xH2O(鐵銹)+(3-x)H2O,吸氧腐蝕比析氫腐蝕普遍得多,實驗：吸氧腐蝕,將經(jīng)過酸洗除去鐵銹的鐵釘，用飽和食鹽水浸泡以下，放入具支試管中，觀察導(dǎo)管中水柱變化。,現(xiàn)象：導(dǎo)管內(nèi)水柱上升。,鐵銹的生成,4Fe(OH)2

13、+ 2H2O + O2 = 4Fe(OH)3,2Fe(OH)3Fe2O3xH2O(3-x)H2O,生成的Fe2O3xH2O就是鐵銹 。,負極：2Fe - 4e- = 2Fe2+,正極：O22H2O4e-=4OH-,2Fe + 2H2O +O2= 2Fe(OH)2,金屬的防護,1.改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)（如制不銹鋼） 2.在金屬表面覆蓋保護層： （1）在表面刷一層油漆或涂上機油； （2）在表面鍍一層其他耐腐蝕金屬； （3）在表面燒制搪瓷 ； （4）使金屬表面形成致密的氧化膜 。,3.電化學(xué)保護法 ： （1）犧牲陽極的陰極保護法 （2）外加電流的陰極保護法,C,犧牲陽極的陰極保護法,外加電流的陰極

14、保護法,實驗：犧牲陽極的陰極保護法,3Fe2+2Fe(CN)63 -=Fe3Fe(CN)62,K3Fe(CN)6鐵氰化鉀，俗稱赤血鹽（溶液為黃色）,藍色沉淀,現(xiàn)象：電壓表指針偏轉(zhuǎn)，鐵電極上有氣泡生成。溶液中無藍色沉淀生成。,（3）金屬腐蝕快慢的判斷,電解原理引起的腐蝕（電解池的陽極）原電池原理引起的腐蝕（原電池的負極） 化學(xué)腐蝕 有防腐蝕措施的腐蝕 同一種金屬的腐蝕： 強電解質(zhì)弱電解質(zhì)非電解質(zhì) 同一種電解質(zhì)溶液 兩極材料的活動性差別越大，金屬被腐蝕的速度就越快；電解質(zhì)濃度越大，金屬腐蝕越快。,下列各裝置中都盛有0.1 molL-1 的NaCl溶液，放置一定時間后，鋅片的腐蝕速率由快到慢的順序是

15、A B C D, ,結(jié)合下圖判斷，下列敘述正確的是 A和中正極均被保護 B. 和中負極反應(yīng)均是Fe-2e-Fe2+ C. 和中正極反應(yīng)均是O2+2H2O+4e-4OH- D. 和中分別加入少量K3Fe(CN)6溶液，均有藍色沉淀,工業(yè)采用以鐵和石墨為電極電解K2MnO4溶液來制取KMnO4。 電解過程中，應(yīng)以_為陰極，陰極附近溶液的pH將會_（增大、減小、不變）； 陰極的反應(yīng)為_； 電解的總化學(xué)方程式為_。,把兩支惰性電極插入 500 L的AgNO3溶液中，通電電解，當(dāng)溶液的pH值從6.0變?yōu)?.0，（設(shè)電解時沒有H2析出，且溶液體積變化忽略不計。）電極上析出Ag的質(zhì)量是 A27mgB54mgC108mg D216mg,（2013浙江卷）電解裝置如圖所示，電解槽內(nèi)裝有KI及淀粉溶液，中間用陰離子交換膜隔開。在一定的電壓下通電，發(fā)現(xiàn)左側(cè)溶液變藍色，一段時間后，藍色逐漸變淺。已知:3I2+6OH-=IO3-+5I-+3H2O下列說法不正確的是 A右側(cè)發(fā)生的電極方程式：2H2O+2e-=H2+2OH- B電解結(jié)束時，右側(cè)溶液中含有IO3- C電解槽內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的總化學(xué)方程式 KI