电解池2008

电解池江苏省天一中学仇国政探究实验1甲实验步骤如图甲所示，将用导线连接在一起的两根石墨碳棒插入盛有CuCl2溶液的U型管中，观察现象。实验现象结论无现象没有且不能自发发生化学反应石墨碳棒四周及顶端要先用砂纸擦干净，再用纸巾擦干净后待用;实验前的注意事项:探究实验2－－－－实验步骤1：如图乙所示，将两根石墨棒分别跟直流电源的正极和负极连接，浸入U型管的CuCl2溶液中，再接通12V直流电,观察现象。约3～5min后切断电源。2:若碳棒表面有气泡产生,如何设计实验检验是什么气体?3:将电极取出，仔细观察其顶端和周围有什么变化？实验现象结论阳极---阴极---1.通电后发生了氧化-还原反应;2.外加电流的作用是这种化学变化的根本原因。Cl2Cu与电源正极相连的碳棒有气泡产生，且有刺激性气味，能使湿润的KI－淀粉试纸变蓝与电源负极相连的碳棒上有红色的固体析出电解CuCl2溶液碳棒图乙注：调整电压为6~12V左右注意:1.要用镊子夹取KI-淀粉试纸湿润后检验Cl2(不能用手直接拿)2.电压用8~12V直流电源1.通电前，氯化铜溶液中有哪些离子？如何运动？通电后，阴、阳离子的运动有改变吗？思考?2.当离子定向移动到电极表面时，发生的是什么类型的反应？写出两电极反应和总的化学方程式3.通电后,回路中离子及电子的运动方向怎样？CuCl2＝Cu2++2Cl—H2OH++OH—①通电前：CuCl2=Cu2++2Cl－，Cu2+、Cl－为自由移动的离子；通电后：Cu2+移向阴极得到电子，Cl－移向阳极失去电子；②电极反应：阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑（氧化反应）阴极：Cu2+＋2e－=Cu（还原反应）总反应式：CuCl2Cu+Cl2↑电解Cl-Cu2+Cu2+Cu2+Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Ⅰ通电前Cu2+Cu2+Cu2+Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-－＋阴极阳极Ⅱ通电后实验微观解释Flash演示e-e-e-e-e-e-电解池中离子和电子的移动方向＋－Cl-Cu2+H+OH-Cl-③一、电解原理1、电解：使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。2、电解池：电能转化为氧化还原反应的化学能.１、直流电源阳极２、两个电极３、电解质溶液或熔融电解质4、形成闭合回路阴极3、电解池的形成条件阴阴阴阳阳阳看电源看两极产物看电子、电流方向失e—氧化反应—阳极得e—还原反应—阴极正极—阳极负极—阴极e:负到阴；阳到正I:正到阳；阴到负4、电解池的形成条件5、电解时离子放电顺序⑴、影响离子放电的因素：离子得失电子的能力离子的浓度⑵、离子的放电顺序①阴极:阳离子放电，得电子能力强先放电Ag+＞Hg2+＞Fe3+＞Cu2+＞H+＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+②阳极:阴离子放电或电极放电，失电子能力强先放电S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子若阳极是惰性(Pt、Au、石墨)，则放电顺序如下：若阳极是活泼金属(金属活动顺序表Ag之前)，溶液中的阴离子一律不放电，而是电极材料失电子。思考：1、用惰性电极分别电解熔融NaF和NaF水溶液，阳极产物分别是；2、写出下列电极反应式和总反应式：（1）用Pt作阳极、Cu作阴极，电解MgCl2、KI、Cu(NO3)2所组成的混合溶液；（2）用Cu做阳极、Fe作阴极，电解CuCl2溶液；（3）用石墨电极电解BaCl2和NaHSO3的混合溶液。6、电解规律(用惰性电极电解时)⑴、电解含氧酸、强碱溶液、活泼金属的含氧酸盐溶液时，实质上是电解水。如电解H2SO4、HNO3NaOH、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。6、电解规律(用惰性电极电解时)⑵、电解无氧酸溶液(氢氟酸除外)、不活泼金属的无氧酸盐溶液时，实质上是电解质本身被电解。如电解盐酸、CuCl2溶液等时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6、电解规律(用惰性电极电解时)⑶、电解不活泼金属的含氧酸盐时，电解质和水都有一部分被电解，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6、电解规律(用惰性电极电解时)⑷、电解活泼金属的含氧酸盐溶液时，电解质和水都有一部分被电解，如电解NaCl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。阳极(C)：2Cl－－2e－＝Cl2↑阴极(C)：2H++2e－＝H2↑总反应：2NaCl+2H2O＝＝2NaOH+Cl2↑+H2↑电解电解规律(惰性电极)分析思路：①写出电解质在水中的电离方程式，找出溶液中存在的离子。②阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，据离子放电能力决定放电离子。③写出阴阳两极电极反应式，及电解总反应方程式。④分析溶液中氢离子和氢氧根离子浓度变化，确定溶液中PH值的变化。类型电极反应实例电解对象电解质浓度PH电解质溶液复原电解水型分解电解质型放出H2生成碱型放O2生成酸型阴：2H++2e-=H2↑阳4OH--4e-=2H2O+O2↑NaOHH2SO4Na2SO4H2OH2OH2O增大增大增大增大减小不变加H2O加H2O加H2O电解质电离出的阴阳离子分别在两极放电HCl电解质减小增大通HClCuCl2电解质减小加CuCl2阳极：阴极：放H2生碱电解质阴离子放电NaCl电解质和H2O原电解质浓度减小增大通HCl阳极：放O2生酸型阴极：电解质阳离子放电CuSO4电解质和H2O原电解质浓度减小减小加CuO1、电解饱和食盐水以制烧碱、氯气和氢气二、电解原理的应用阴极：阳极：总反应方程式：2H++2e-=H2↑2Cl--2e-=Cl2↑2H2O+2NaCl===H2↑+Cl2↑+2NaOH电解2H2O+2Cl-===H2↑+Cl2↑+2OH-电解解决的问题：1.H2和Cl2混合不安全。2.Cl2会和NaOH反应，会使得到的NaOH不纯。1、生产设备名称：离子交换膜电解槽阳极：金属钛网(涂钛钌氧化物)阴极：碳钢网(有镍涂层)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：(1)防止氯气和氢气混合而引起爆炸(2)避免氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠影响氢氧化钠的产量。电镀二、电解原理的应用2、电镀⑴、概念：应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属或合金的过程。（3）、电镀池形成条件+镀件镀层金属－含镀层金属离子的盐溶液①、镀件作阴极②、镀层金属作阳极③、含镀层金属阳离子的盐溶液作电解液（4）、电镀的特点电镀液的组成及酸碱性保持不变（2）目的：增强抗腐蚀能力增加美观和表面硬度3、铜的电解精炼⑴、粗铜所含的杂质Zn、Fe、Ni、Ag、Au等+纯铜粗铜－CuSO4溶液⑵、粗铜的精炼以粗铜为阳极，以纯铜为阴极，以CuSO4溶液为电解液进行电解阳极：Zn－2e－＝Zn2+Fe－2e－＝Fe2+Ni－2e－＝Ni2+Cu－2e－＝Cu2+阴极：Cu2++2e－＝Cu4、电冶金主要目的：冶炼象钠、钙、镁、铝等活泼金属原理：通电使化合态的金属离子得到电子还原成游离态的金属单质。Mn++ne--==M原电池、电解池、电镀池判定规律若无外接电源，可能是原电池，然后依据原电池的形成条件分析判定，主要思路是“三看”先看电极：两极为导体且活泼性不同再看溶液：两极插入电解质溶液中后看回路：形成闭合回路或两极接触若有外接电源，两极插入电解质溶液中，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，其余情况为电解池。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：⑴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。⑵若阳极为纯锌，阴极为铜片，阳极反应式是⑶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例：用两支惰性电极插入50mLAgNO3溶液中，通电电解。当电解液的PH值从6.0变为3.0时(设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略)，电极上析出银的质量大约是：A、27mgB、54mgC、108mgD、216mg答案：B