电解原理的应用

阴极：得电子，发生还原反应，离子氧化性越强，反应越容易。常见阳离子放电顺序：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+阳极：失电子，发生氧化反应，离子还原性越强，反应越容易。①当阳极为惰性电极(石墨、铂、金)时,常见阴离子放电顺序：S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根F-②当阳极为金属电极(除铂、金)时，金属电极优先放电。分析下图，属于电解池的有③⑥练习分析电解Na2SO4溶液的本质，书写电极反应式和总反应式?阳极区和阴极区的PH是如何变化？整个溶液的PH如何变化？如何复原？如果用铜连正极，铁连负极？PH↓PH↑加水可复原阳极：4OH--4e-==2H2O+O2↑阴极：4H++4e-==2H2↑总的方程式：2H2O===2H2↑+O2↑通电复原规律：少什么加什么思考？PH不变如电解H2SO4、HNO3、NaOH、Na2SO4等溶液时其电极反应式为：阳极：4OH－－4e－＝2H2O+O2↑阴极：4H++4e－＝2H2↑总反应：2H2O＝＝O2↑+2H2↑电解电解后溶液中溶质的质量分数增大，若要恢复原来的浓度，只需加入一定量的水即可。用惰性电极电解电解质溶液规律(1)电解水型：如电解盐酸、CuCl2溶液等电解后溶液中溶质的质量分数减小，若要恢复原来的组成和浓度，需加入一定量的溶质(通入一定量的HCl气体)阳极：2Cl－－2e－＝Cl2↑阴极：2H++2e－＝H2↑总反应：2HCl＝＝Cl2↑+H2↑电解电解盐酸(2)电解本身：如电解CuSO4溶液、AgNO3溶液等。阳极：4OH－－4e－＝2H2O+O2↑阴极：2Cu2++4e－＝2Cu总反应：2CuSO4+2H2O＝2Cu+O2↑+2H2SO4电解电解后原溶液中溶质的质量分数减小，若要恢复原来的组成和浓度，需加入一定量金属氧化物。电解CuSO4溶液(3)放氧生酸型：少什么加什么如电解NaCl、KCl、MgCl2、AlCl3溶液等。电解后原溶液中溶质的质量分数减小，若要恢复原来的组成和浓度，需通入一定量的HCl气体。阳极(C)：2Cl－－2e－＝Cl2↑阴极(C)：2H++2e－＝H2↑总反应：2NaCl+2H2O＝＝2NaOH+Cl2↑+H2↑电解(4)放氢生碱型：少什么加什么酸碱盐溶液电极反应电解方程电解对象电解质浓度PH复原H2O阳：阴：NaOH阳：阴：H2SO4阳：阴：Na2SO4阳：阴：HCl阳：阴：CuCl2阳：阴：CuSO4阳：阴：AgNO3阳：阴：NaCl阳：阴：AlCl3阳：阴：惰性电极1.电解水型：2.电解电解质型3.放O2生酸型：4.放H2生碱型：复原规律：少什么加什么三、非惰性电极电解情况：例：在50mL0.2mol/L的硫酸铜溶液中插入两个电极，通电电解(不考虑水分蒸发)，则：1）若两极均为铜片，试说明电解过程中溶液溶质浓度将怎样变化。2)若阳极为纯锌，阴极为铜片，阳极反应式是。3)如果两极均为铜片且不考虑H+在阴极上放电当电路中有0.01mol电子通过时，阴极增重g，阴极上的电极反应式是。不变1.28Zn－2e－＝Zn2+Cu2++2e－＝Cu阳极为非惰性电极时：一般电极失电子，参加反应。M-ne-＝Mn+1、活泼金属的冶炼（1）钠的制取（2）镁的制取（3）铝的制取2NaCl2Na+Cl2↑通电MgCl2Mg+Cl2↑通电2Al2O32Al+3O2↑通电2、氯碱工业——电解饱和食盐水总反应：2NaCl+2H2O＝＝2NaOH+Cl2↑+H2↑电解为什么不电解钠、镁、铝的盐溶液？AlCl3？MgO？电解应用2、氯碱工业+-精制饱和NaCl淡盐水Cl2H2NaOH溶液H2O含少量NaOHCl-Cl2H2OH-Na+Na+交换膜2H++2e-=H2↑2Cl--2e-=Cl2↑阳阴H+从何来？总反应：2NaCl+2H2O＝＝2NaOH+Cl2↑+H2↑电解3.铜的电解精炼纯铜为阴极，以CuSO4溶液为电解液阴极：Cu2++2e－＝Cu其特点是电解质溶液的浓度基本上不变。牺牲阳极！粗铜纯铜粗铜为阳极：含杂质(Zn、Fe、Ni、Ag、Au等)-2e-=Zn2+-2e-=Fe2+-2e-=Ni2+-2e-=Cu2+ZnFeNiCuAgAu阳极泥问：电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？4、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）装置硫酸铜溶液阳极：Cu—2e-=Cu2+阴极：Cu2++2e-=Cu3）电镀材料的选择：阴极——镀件阳极——镀层金属电镀液——含有镀层金属离子的溶液4）电镀的结果，电镀液的浓度保持不变铜镀件电离电解完成的条件过程及特点以氯化铜为例相互联系电离与电解的比较电解质溶于水或熔化状态下电解质电离后,再通以直流电电解质电离成为自由移动的离子阴阳离子定向移动,在两极上放电CuCl2＝Cu2++2Cl-CuCl2＝Cu+Cl2电解电解必须建立在电离的基础上内容原电池电解池电极名称电极反应电子移动方向能量转变正极负极还原反应氧化反应还原反应氧化反应先从负极→导线→正极负极→导线→阴极阳极→导线→正极阴极阳极将化学能转化为电能将电能转化为化学能原电池与电解池的比较原电池、电解池、电镀池判定规律1、无外接电源，可能是原电池：依据原电池的形成条件判定，“三看”电极：两极为导体且活泼性不同电解液：两极插入电解液中回路：形成闭合回路或两极接触2、有外接电源，两极插入电解质溶液中，可能是电解池或电镀池：当阳极金属与电解质溶液中的金属阳离子相同，为电镀池，其余情况为电解池。2.用惰性电极电解饱和Na2CO3溶液，若保持温度不变，则一段时间后（）A.溶液的pH变大B.c(Na+)与c(CO32-)的比值变大C.溶液浓度变大，有晶体析出D.溶液浓度不变，有晶体析出巩固练习：1.在电解水时,常加入一些稀硫酸,其目的是A.使溶液酸性增强B.使溶液中离子浓度增大C.加快电解的速率D.使溶液的氧化性增强CD3.铂电极电解1LCu(NO3)2和KNO3混合溶液,通电一段时间,两极均产生11.2L(S.T.P)气体.求电解后溶液的C(H+)。Cu2+得电子数+H+得电子数=OH-失电子总数解析：阳极4OH--4e-=2H2O+O2↑阴极Cu2++2e-=Cu2H++2e=H2↑n(Cu2+)×2+0.5×2=0.5×4n(Cu2+)=0.5molCu2+～2H+C(H+)=1mol/L2：如图所示，x,y为直流电源的两极，z溶液通电后，a极质量增加，b极有无色无味气体放出，则符合的有()abxzA锌石墨负极CuSO4B石墨石墨负极NaOHC银铁正极AgNO3D铜石墨负极CuCl2Az溶液xyab3：用阳极X,阴极Y电解Z的水溶液，通电一段时间后，加入W，能使溶液恢复的有（)XYZWA石墨铁NaClH2OB铂铜CuSO4CuSO4溶液C石墨石墨H2SO4H2OD银铁AgNO3AgNO3C4.在如下的装置中进行电解，并已知铁极的质量减小11.2克。（1）A是电源的极（2）电解过程中，电路中通过摩电子（3）Ag极的电极反应是；析出物质是克（4）Cu(a)的电极反应是；（5）Cu(b)的电极反应是。（2）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巩固练习1．如图所示：通电后A极上析出Ag(1)判断电源以及甲、乙、丙三池中的电极名称，并分别书写电极反应式1.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2.根据金属活动顺序表，Cu不能发生如下反应：Cu+2H2O=Cu(OH)2↓+H2↑。但选择恰当电极材料和电解液进行电解，这个反应就能变为现实。下列四种电极材料和电解液中，能实现该反应最为恰当的是ABCD阳极石墨CuCuCu阴极石墨石墨FePt电解液CuSO4溶液Na2SO4溶液H2SO4溶液H2OB电解计算——电子守恒法例一：铂电极电解1LCu(NO3)2和KNO3混合溶液,通电一段时间,两极均产生11.2L(S.T.P)气体.求电解后溶液的pH,并确定析出铜的物质的量.解析：阳极4OH--4e-=2H2O+O2↑阴极Cu2++2e-=Cu↓2H++2e-=H2↑阳极转移电子的物质的量为:0.5×4=2mol,消耗4OH-2mol,即产生H+2mol.阴极生成0.5molH2,消耗H+1mol;所以溶液中C(H+)=1mol/LpH=0生成H2转移的电子:0.5×2=1mol,故还有1mole-用于还原Cu2+,可析出铜为0.5mol.O2～2Cu～4Ag～4H＋～2H2～2Cl2～4OH－计算关系式：例二：用石墨电极电解100mLH2SO4与CuSO4的混合液，通电一段时间后，两极均收集到2.24L（标况）气体，则原混合液中Cu2+的物质的量浓度为（）A.1mol/LB.2mol/LC.3mol/LD.4mol/LA阳极O2为0.1mol，电子为0.4mol则H2为0.1mol，所以Cu为0.1mol，浓度为A电解池、电解精炼池、电镀池的比较电解池电解精炼池电镀池定义形成条件电极名称电极反应将电能转变成化学能的装置。应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属的装置。①两电极接直流电源②电极插人电解质溶液③形成闭合回路①镀层金属接电源正极待镀金属接电源负极②电镀液须含有镀层金属的离子阳极：电源正极相连阴极：电源负极相连阳极：镀层金属；阴极：镀件阳极：氧化反应阴极：还原反应阳极：氧化反应阴极：还原反应应用电解原理将不纯的金属提纯的装置。①不纯金属接电源正极纯的金属接电源负极②电解质溶液须待提纯金属的离子阳极：不纯金属；阴极：纯金属阳极：氧化反应阴极：还原反应例下列装置中的纯锌棒都浸在相同浓度的稀硫酸中，锌棒腐蚀速度从快到慢的顺序是A③④②①B②③①④C④②①③D③②①④D练：1LK2SO4,CuSO4的混合溶液中c(SO42-)=2mol/L；用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收到22.4L气体（标况），则混合溶液中c(K+)()A.0.5mol/LB.1mol/LC.1.5mol/LD.2mol/LD练：下列关于铜电极的叙述正确的是()A.锌铜原电池中，铜是正极B.用电解法精炼粗铜时，粗铜作阴极C.在镀件上电镀铜时，可用金属铜作阳极D.电解稀硫酸制H2,O2时，铜作阳极AC