电解与电解池

高三第一轮复习资料电解与电解池1．电解：使_______通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在__________引起_____________的过程。2．电解池(电解槽)：把______转变为_______的装置。3．电解池的组成和工作原理(电解CuCl2溶液)(1)、构成条件①有与相连的两个电极②.(或)③形成。电流阴、阳两极氧化还原反应电能化学能一、电解原理电源电解质溶液熔融盐闭合回路阳极氧化阴极还原2Cl--2e-=Cl2↑Cu2++2e-=Cu电解使通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起的过程电极名称阳极和电源相连的电极，发生反应阴极和电源相连的电极，发生.电极材料惰性电极Pt、Au、石墨金属电极除Pt、Au外的金属材料(如Fe、Cu、Zn、Ag等)电子流向电源活波→导线→电解池→电解池→导线→电源.离子移动方向电解质溶液中阳离子移向电解质溶液中阴离子移向离子放电顺序阳极金属活泼电极含氧酸根阴极Ag＋Fe3＋H＋Zn2＋应用电解精炼、电镀、氯碱工业、电解制铝电流氧化还原反应正极氧化负极还原反应负极阴极阳极S2－I－Cl－OH－Cu2＋Pb2＋Fe2＋正极阴极阳极【自我诊断】1．判断下列说法是否正确。A．电解池的内电路中，阳离子向阴极移动。()B．电解稀硫酸，实质上是电解水，故溶液pH不变。()C．在原电池的负极和电解池的阴极上都是发生失电子的氧化反应。()√××2．电解时电子通过电解质溶液吗？3．电解质溶液导电时，一定会有化学反应发生吗？电解质溶液通电电解时，在外电路中有电流(电子)通过，而溶液中是依靠离子定向移动，形成了闭合电路。一定有化学反应发生。因在电解池的两极发生了氧化还原反应，有电子转移，生成了新物质，所以一定有化学反应发生。1、氯碱工业2H2O＋2e－=H2↑+2OH—阴极阳极氧化还原二、电解原理的应用(1)、概念：用电解饱和NaCl溶液的方法来制取、和，并以它们为原料生产一系列化工产品的工业，称为。NaOHH2Cl2氯碱工业(2)、电极反应：阳极：__________________，(反应)阴极：__________________；(反应)(3)、总反应式：2Cl－－2e－=Cl2↑2H＋＋2e－=H2↑2．电镀铜或电解精炼铜(1)两极材料：待镀金属或精铜作____，镀层金属或粗铜作____，(2)电解质溶液是。(3)电极反应：阳极：，阴极：。(4)反应原理：阳极粗铜(以及比铜活泼的锌、铁、镍等)被，阴极Cu2＋被；其他Zn2＋、Fe2＋留在溶液中，而比铜活泼性弱的银、金等金属沉积在阳极下面，形成。CuSO4溶液阴极阳极Cu－2e－==Cu2＋Cu2＋＋2e－==Cu氧化还原阳极泥思考感悟为什么粗铜通过电解精炼可以提纯？4．电镀电镀时，镀件接电源极，镀层金属接电源极。溶液中必须含有一定浓度的，当通电时，阳极。在阴极。3．电解冶炼钠(电解熔融NaCl)(1)电极反应：阳极：，阴极：；(3)应用：冶炼Na、Mg、Al等活泼金属2Na＋＋2e－=2Na2Cl－－2e－=Cl2↑【注意】活泼金属都用电解其熔融盐或氧化物制得。如Na、Mg、Al等：2NaCl2Na＋Cl2↑(制Na)MgCl2Mg＋Cl2↑(制Mg)2Al2O34Al＋3O2↑(制Al)负正镀层金属离子逐渐溶解析出镀层金属【特点】电镀液性质不变；阳极减少质量＝阴极增加质量【练习3】判断下列说法是否正确。A．铁表面镀锌，铁作阳极。()B．工业上电解饱和食盐水的阳极反应：2Cl－－2e－=Cl2↑()C．电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极。()×√×【练习4】如图有关电化学的装置完全正确的是D三、电极产物的判断与电极反应式的书写1、电极名称级溶液中离子的移动方向原电池的两极由其材料的相对活泼性决定，称为正、负极。电解池的两极由外接电源决定，称为阴、阳极。两极上发生的反应类型为：【注意】无论是原电池还是电解池，阳离子总是向阴极(发生还原反应的电极)移动，阴离子总是向阳极(发生还原反应的电极)移动。(2)、阴极产物的判断阴极与电源负极相连，得电子发生还原反应。电极本身不参加反应，直接根据电解质溶液中阳离子的氧化性强弱(得电子)顺序进行判断，其放电顺序：Ag＋＞Hg2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞Pb2＋＞Sn2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞Al3＋＞…【注意】金属活动顺序表中Al及前面的金属离子在溶液中不放电。2．电解时电极产物的判断(1)、阳极产物的判断阳极与电源正极相连，失去电子发生氧化反应。首先看电极，若是活性电极(金属活动性顺序中Ag及以前)，则阳极本身失电子，电极被溶解，电解质溶液中的阴离子不参加电极反应失电子；若是惰性电极(Pt、Au、石墨)，则要再看溶液中阴离子的失电子能力——还原性强弱，此时根据阴离子失电子顺序加以判断。阴离子失电子顺序为：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根(SO42—、NO3—等)＞F－3、电极反应式的书写(1)、首先分析电解质溶液的组成，找全并分为阴、阳两组。(2)、然后分别对阴阳离子排出放电顺序，写出两极的电极反应式。在书写时要遵循原子守恒和电荷守恒。(3)、最后按得失电子守恒合并两极反应式得出电解反应的总化学方程式或离子方程式。【注意】①书写电解池中电极反应式时，一般以实际放电的离子表示，但书写总电解反应方程式时，弱电解质要写成“分子式”形式。如当电解过程中电解的是水和电解质时，电极反应式中出现的是H＋或OH－放电，但在书写总反应式时要将反应物中的H＋或OH－均换成水，在生成物中出现的是碱或酸。②要确保两极电子转移数目相同，且注明条件“电解”。③电解水溶液时，应注意放电顺序中H＋、OH－之后的离子一般不参与放电反应。【练习5】Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如下，电解总反应为：2Cu+H2O===Cu2O+H2↑。下列说法正确的是通电A.石墨电极上产生氢气B.铜电极发生还原反应C.铜电极接直流电源的负极D.当有0.1mol电子转移时,有0.1molCu2O生成A【析解】由总反应知失电子的为Cu，得电子的是H2O中氢。因此Cu极为电解池的阳极，接电源的正极，石墨为阴极，接电源的负极。当有0.1mol电子转移时，有0.05molCu2O生成。【析解】由题意可知，通电后a极板质量增加，说明有金属析出，由此可知，a极为电解池的阴极，则X为电源负极，B、C均不符合；又b放出的是无色无味的气体，可淘汰D。【练习6】如图所示，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、无味气体放出。符合这一情况的是A四．电解的类型（惰性电极）与计算1.电解类型电极反应特点实例电解对象电解质浓度变化pH电解质溶液复原电解水型阴：4H＋＋4e－=2H2↑阳：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑NaOHH2SO4Na2SO4水增大增大加水水增大减小加水水增大不变加水电解电解质型电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电HCl电解质减小增大加氯化氢CuCl2电解质减小加氯化铜放H2生碱型阴极：H2O电离出的H+放电生H2和碱4H＋＋4e－=2H2↑阳极：电解质阴离子放电NaCl电解质和水生成新电解质—碱增大加氯化氢放O2生酸型阴极：电解质阳离子放电阳极：H2O电离出的OH—放电生O2和酸4OH－－4e－=2H2O＋O2↑CuSO4Cu(NO3)2电解质和水生成新电解质—酸减小加氧化铜(1).用惰性电极电解时，若要使电解后的溶液恢复到原状态，应遵循“缺什么加什么，缺多少加多少”的原则，一般加入从电解液中析出的阴极产物与阳极产物的化合物。(2).电解过程中溶液酸碱性变化规律：有氢无氧增碱性，有氧无氢增酸性，有氢有氧增原性，无氢无氧减原性。(3).三池判断：先查有无外接电源，若无可能是原电池，然后按形成条件“三看”：一看电极——两极为活泼性不同的导体；二看溶液——两极插入电解质溶液中；三看回路——形成闭合回路还是两极接触。若有外接电源，两极插入电解质溶液，则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则为电镀池，其余为电解池。2．与电解有关的计算(1).根据电子守恒计算：用于串联电路、阴阳两极产物。相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。(2).根据总反应式计算：凡是总反应式中反映出的物质的量关系可以列比例式计算。(3).根据关系计算：由得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。常见的计算关系：物质：H2——O2——Cl2——Cu——Ag——H+——OH———e—n(mol)21224444【练习7】如图，甲烧杯中盛有100mL0.50mol/LAgNO3溶液，乙烧杯中盛有100mL0.25mol/LCuCl2溶液，A、B、C、D均为质量相同的石墨电极，如点解一段时间后，发现A极比C极重1.9g，则：(1)、电源E为极，F为极。(2)、A极的电极反应式为，析出物质mol。(3)、B极的电极反应式为，析出气体mL(标况)(4)、C极的电极反应式为，析出物质mol。(5)、D极的电极反应式为，析出气体mL(标况)(6)、甲烧杯中滴入石蕊试液，极附近变红，如果继续电离，在甲烧杯中最终得到溶液。负正4Ag+4e—=4Ag0.0254OH——4e—=2H2O+O2↑140Cu2++2e—=Cu0.01252Cl——2e—=Cl2↑280BHNO3【练习8】两个惰性电极插入500mLAgNO3溶液中通电电解。当电解液的PH从6.0变为3.0时，(设电解过程中阴极没有H2放出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略不计)，电极上析出银的质量最大为A27mgB54mgC106mgD216mgB【析解】首先结合离子放电顺序，弄清楚两极的反应：阳极：4OH——4e—=O2↑+2H2O阴极：Ag++e—=Ag电解的总反应式为：4AgNO3+2H2O====4Ag+O2↑+4HNO3电解m(Ag)=5×10—4mol×108g/mol=0.054g由电解的总反应式可知，电解过程中生成的H+：n(H+)=n(HNO3)=n(Ag)=(10—3mol/L—10—6mol/L)×0.5L=5×10—4mol【练习9】电解原理在化学工业中有广泛的应用。下图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：(1)、若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则①电解池中X极上的电极反应式为，在X极附近观察到的现象是。②Y电极上的电极反应式为，检验该电极反应产物的方法是。(2)、如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则：①X电极的材料是，电极反应式为。②Y电极的材料是，电极反应式为。(说明：杂质发生的电极反应不必写出)2H++2e—=H2↑有气泡产生，溶液变红2Cl——2e—=Cl2↑把湿润KI淀粉试纸放在Y极附近，试纸变蓝纯铜Cu2++2e—=Cu粗铜Cu—2e—=Cu2+【析解】(1)用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极反应：2Cl——2e—=Cl2↑；阴极反应：2H++2e—=H2↑。与电源正极相连的为阳极，反之为阴极。故X为阴极、Y为阳极。X极在反应过程中消耗了水电离出的H+，溶液呈碱性，加入酚酞试液变成红色；Y极产生Cl2，能使湿润的淀粉KI试纸变蓝。(2)电解精炼铜时，用含杂质的Cu为阳极，纯Cu为阴极。反应过程中阳极上的Cu及比Cu活泼的金属失去电子，成为离子进入溶液，活泼性比Cu差的金属形成阳极泥；在阴极只有Cu2+能得电子成为单质，其他相对比较活泼的金属离子不能得电子。根据装置图，X为阴极，Y为阳极，故X极的材料是纯铜，电极反应式为Cu2++2e—=Cu，Y电极材料是粗铜，电极反应式为：Cu—2e—=Cu2+。电化学原理在实验中的应用【实验探究1】对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。(1)一下为铝材表面处理的一种方法：①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，原因是(用离子方程式表示