高三一轮复习：《电解池原理及其应用》课件

高三化学第一轮复习电解池原理及其应用如何使图中的铁棒上析出铜，而铁的质量不变？问题讨论：设计成电解池且铁作阴极或做原电池的正极一、电解池原理1.定义：(1)直流电源(2)两个电极（活性或惰性）(3)电解质溶液（4）形成闭合回路电能转化为化学能的装置为电解池，它是一个非自发的氧化还原反应。2.构成条件3.电极名称：与电源负极相连的电极为阴极与电源正极相连的电极为阳极电极的判断方法例1.判断下列装置是原电还是电解池4.电子、离子定向移动方向：“负极出电子，电子回正极”电解池必发生得电子的还原反应必发生失电子的氧化反应1.通电前，溶液中有哪些离子？运动情况如何？思考2.通电时，离子的运动情况有什么改变？CuCl2=Cu2++2Cl-H2OH++OH-阳离子：Cu2+、H+移向阴极阴离子：Cl-、OH-移向阳极无规则运动定向运动5.离子放电顺序及电解产物的判断活泼金属阳极S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH－＞含氧酸根F-（1）阳极上（氧化反应）首先看电极，如果是活性电极（金属活动性顺序表Ag以前），则电极材料失电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不能失电子；如果是惰性电极（Pt、石墨等），则要看溶液中离子的失电子能力。根据阴离子放电顺序加以判断，阴离子放电顺序(2)阴极上（还原反应）无论是惰性电极还是金属电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。阳离子在阴极上放电顺序是：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+H2O（H+）Al3+Mg2+Na+上述顺序基本上是金属活动性顺序，越活泼的金属，其阳离子越难得到电子，但Fe3+氧化性较Cu2+强。阴极1、指出下列装置的名称、电极名称，写出电极反应式，并表示出电子移动方向。交流研讨：ⅠⅡe-如何流向?e-?池?池?极?极?极?极练习2：说出下列装置中电解池的阴阳极，写出电极反应式及总反应的化学方程式、离子方程式。阳极：阴极：总反应：2Cl--2e-=Cl2↑2H++2e-=H2↑2HCl==H2↑+Cl2↑通电2H++2Cl-==H2↑+Cl2↑通电6.电极反应书写阳极：阴极：总反应：阳极：阴极：总反应：4OH--4e-=O2↑+2H2O4Ag++4e-=4Ag通电4AgNO3+2H2O==4Ag+O2↑+4HNO32Br--2e-=Br22H++2e-=H2↑通电2NaBr+2H2O==2NaOH+H2↑+Br2通电4Ag++2H2O==4Ag+O2↑+4H+通电2Br-+2H2O==2OH-+H2↑+Br2阳极：4OH--4e-=2H2O+O2↑阴极：Cu2++2e-=Cu2CuSO4+2H2O==2H2SO4+O2↑+2Cu通电总反应：2Cu2++2H2O==4H++O2↑+2Cu通电阳极：阴极：总反应：2Cl--2e-=Cl2↑2H++2e-=H2↑2NaCl+2H2O=H2↑+Cl2↑+2NaOH通电2Cl-+2H2O=H2↑+Cl2↑+2OH-通电练习3:某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿，然后平铺在一块铂片上，接通电源后，用铅笔在滤纸上写字，会出现红色字迹。据此，下列叙述正确的是()A.铅笔端作阳极，发生还原反应B.铂片端作阴极，发生氧化反应C.铅笔端有少量的氯气产生D.a点是负极，b点是正极D（1）电解时，只生成H2而不生成O2，则溶液的pH。（2）电解时，只生成O2而不生成H2，则溶液的pH。（3）电解时，既生成H2又生成O2，则实际为电解水。①若为酸性pH，②若碱性溶液，则溶液的pH，③若为中性，则pH。增大减小减小增大不变7.电解过程中溶液pH的变化规律从H+、Cu2+、Na+、Cl-、SO42-五种离子中选出两种离子组成电解质，按下列要求进行电解，用电解质的化学式填空（使用惰性电极电解）（1）电解过程中溶液的pH增大的有（2）电解过程中溶液的pH减小的有（3）电解过程中溶液的pH不变的有NaClHClCuSO4H2SO4Na2SO4练习4：用惰性电极实现电解，下列说法正确的是A.电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变B.电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH－，故溶液pH减小C.电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:2D.电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:1【跟踪训练】D练习4.右图中x、y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板处有无色无臭气体放出,符合这一情况的()A练习5．为下图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b极附近溶液呈红色。下列说法正确的是()A．X是正极，Y是负极B．X是负极，Y是正极C．CuSO4溶液的PH值逐渐减小D．CuSO4溶液的PH值不变a•XY•bPtCuCuSO4溶液NaCl和酚酞溶液AC电离电解条件过程特点联系电解质溶于水或受热融化状态电解质电离后，再通直流电电解质电离成为自由移动的离子。CuCl2=Cu2++2Cl-通电阴阳离子定向移动，在两极上失得电子成为原子或分子。CuCl2==Cu+Cl2↑只产生自由移动的离子发生氧化还原反应生成了新物质电解必须建立在电离的基础上小结1电离与电解的区别与联系原电池和电解池知识总结比较表内容原电池电解池电极规定电极反应电子移动方向能量转变较活泼金属做负极阴极：连接电源负极的一极负极氧化、正极还原阳极氧化、阴极还原负极流向正极负极流出、流入正极化学能变为电能电能变为化学能小结2分析电解反应的一般思路：明确溶液中存在哪些离子根据阳极氧化，阴极还原分析得出产物阴阳两极附近有哪些离子小结3电解类型举例电极反应溶液pH变化溶液复原方法物质类别实例水电解含氧酸H2SO4强碱NaOH活泼金属的含氧酸盐Na2SO4溶质电解无氧酸HCl不活泼金属的无氧酸盐CuCl2_溶质和水同时电解活泼金属的无氧酸盐NaCl不活泼金属的含氧酸盐CuSO4电解的基本规律阳极：4OH—-4e—=O2↑+2H2O阴极：4H++4e—=2H2↑阳极2Cl—-2e—=Cl2↑阴极：4H++4e—=2H2↑阳极2Cl—-2e-=Cl2↑阴极：Cu2++2e—=Cu阳极2Cl—-2e—=Cl2↑阴极：2H2O+2e—=H2↑+2OH-阳极：4OH—-4e—=O2↑+2H2O阴极：2Cu2++4e—=2Cu减小增大不变增大增大减小H2OHClCuCl2HClCuO想一想？如果要在某铁制品表面镀上一层银，请你选择合适的电极材料和电镀液，并写出电极反应方程式。阴极——某铁制品阳极——金属银电镀液——含有硝酸银的溶液阳极：Ag-e-=Ag+阴极：Ag+＋e-=Ag（一）电镀1、定义：利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其它金属或是合金的过程。2、目的：4、电镀的特点：3、电镀材料的选择：阴极——镀件电镀液——含有镀层金属离子的溶液阳极——镀层金属使金属增强抗腐蚀的能力，增加美观和表面硬度。1）阳极本身参加电极反应2）电解质溶液的浓度保持不变二、电解池原理的应用（二）铜的电解精炼阳极：Cu=Cu2++2e-阴极：Cu2++2e-=Cu杂质比铜活泼的Zn、Fe等：Zn-2e-=Zn2+Fe-2e-=Fe2+活泼性在铜之后的银、金等：还原性比铜差的，不能失去电子，它们以单质的形式留在溶液中，成为阳极泥。电解质溶液硫酸铜的浓度略有减小。（05天津高考12）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：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Zn2+D．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和PtD工业上利用这一反应，制取烧碱、氯气和氢气。（三）氯碱工业通电2NaCl+2H2O===2NaOH+Cl2↑+H2↑（1）在NaCl溶液中,NaCl电离出，H2O电离出。通电后，在电场的作用下，向阴极移动，向阳极移动。在阳极，由于容易失去电子，被氧化生成。阳极方程式：;（2）在阴极，由于容易得到电子被还原生成．使H2O电离向右移动，因此阴极浓度增大PH。阴极方程式：。2Cl--2e-=Cl22H++2e-=H2Na+、Cl-H+、OH-Cl-、OH-Cl-Cl2H+H2OH-增大Na+、H+氯碱工业总化学方程式：总离子方程式:(3)电解前向溶液中滴加酚酞，通电后现象为：___________，两极极板上都有气体产生，如何检验气体的种类？NaOH2HClOH2NaCl2222电解OH2HClOH2Cl2222电解阴极附近的溶液无色变为红色阳极:把湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极附近,产生气体可以使湿润KI淀粉试纸变蓝色。(2)避免生成物H2和Cl2混合,因为:.(1)避免Cl2接触NaOH溶液会反应,使产品不纯,反应方程式:.第一个问题:Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O混合遇火或遇强光爆炸解决方法:使用离子交换膜(1)生产设备名称：阳离子交换膜电解槽阳离子交换膜：只允许阳离子通过，把电解槽隔成阴极室和阳极室。(2)离子交换膜的作用：a、防止Cl2和H2混合而引起爆炸b、避免Cl2与NaOH反应生成NaClO影响NaOH的产量。提示：第二个问题：精制食盐水由于粗盐中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42—等杂质，会在碱液中形成沉淀从而损坏离子交换膜，那么如何除去这些杂质呢？3、所有试剂只有过量才能除尽，你能设计一个合理的顺序逐一除杂吗？2、用什么试剂除去Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42—1、用什么方法除去泥沙？（四）电冶金1、制取金属钠电解熔融氯化钠阳极：2Cl--2e-=Cl2↑阴极：2Na++2e-=2Na总反应：通电2NaCl===2Na+Cl2↑2、制取金属铝电解熔融氧化铝阳极：6O2--12e-=3O2↑阴极：4Al3++12e-=4Al总反应：通电2Al2O3====4Al+3O2↑注意：反应过程中使用冰晶石(Na3AlF6)作为熔剂，使Al2O3在较低的温度下熔化例1、用两只惰性电极插入100mLCuSO4溶液中，通电电解。当溶液的pH值由6.0下降到2.0(电解过程中溶液体积变化忽略不计)，阴极析出铜的质量（）Ａ．16mgＢ．32mgＣ．64mgＤ．128mgＢ有关电解的计算——电子守恒规律应用2Ag～Cu～H2～2H+～Cl2～1/2O2～2OH-例2、用惰性电极电解M(NO3)ｘ的水溶液，当阴极上增重ag时，在阳极上同时产生bL氧气(标准状况)，从而可知M的相对原子质量是A.B.C.D.bax4.22bax2.11bax6.5bax5.2Ｃ例3、1LK2SO4、CuSO4的混合溶液中，c（SO42-）=2mol·L－1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到（标准状况下）22.4L气体，则原溶液中c（K＋）为A．0.5mol·L－1B．1mol·L－1C．1.5mol·L－1D．2mol·L－1D练习4、下图为A直流电源，B为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸，C为电镀槽。接通电路后发现B上的c点显红色。为实现铁上镀锌，接通K后，使c、d两点短路．下列叙述正确的是（）A．a为直流电源的负极B．c极发生的反应为2H＋＋2e－＝H2↑C．f电极为锌板D．e极发生氧化反应BD练习5．如上图所示，通电后A极上析出Ag，对该装置的有关叙述正确的是（）A、P是电源的正极B、F极上发生的反应为：4OH--4e-=2H2O+O2↑C、电解时，甲、乙、丙三池中，除E、F两极外，其余电极均参加了反应D、通电后，甲池的PH减小，而乙、丙两池溶液的PH不变B阴极：Ag++e-=Ag阳极：2Cl-+2e-=Cl2↑6、如图：通电5min后，电极5质量增加2.16g，试回答：（1）电源：a为极C池电极2反应：电极5反应：（2）若B槽中共收集到224mL气体（标况），且溶液体积为200mL（设电解过程中溶液体积不变）