专题十八电解原理及其应用

化学基本理论电解原理及应用目标解读•1、了解电解池的构成，理解电解原理•2、掌握常见离子在阴阳两极上的放电顺序，能够准确判断两极的产物及变化，能够正确书写电极反应及总反应方程式•3、了解氯碱工业的反应原理，了解电镀池及铜的电解精炼的工作原理1．电解(1)定义：使电流通过电解质溶液或熔融的电解质而在引起反应的过程。(2)特点：①电解是不可逆的；②电解质导电过程就是电解过程。2．电解池把电能转化为能的装置。3．电解池的组成和工作原理(用惰性电极电解CuSO4溶液)(1)电极名称与电极反应：与电源正极相连的为，发生氧化反应，电极反应式：；与电源负极相连的为，发生反应，电极反应式：。阴、阳两极氧化还原化学阳极4OH－－4e－=O2↑＋2H2O阴极还原2Cu2＋＋4e－=2Cu1．能用电解原理说明的问题是()①电解是把电能转化成化学能②电解是把化学能转化成电能③电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化④不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理可以实现⑤任何溶液被电解时，必然导致氧化还原反应的发生A．①②③④B．②③⑤C．③④D．①③④⑤答案：D巩固练习：电极产物的判断[特别提醒](1)Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋、K＋只有在熔化状态下放电。(2)电解质溶液的导电过程，就是该溶液的电解过程，是化学变化。(3)在水溶液中，高价含氧酸根和活泼金属离子一般不放电，而是OH－和H＋放电。用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积比为1∶3的CuSO4和NaCl的混合溶液，可能发生的反应有()①2Cu2＋＋2H2O=====电解2Cu＋4H＋＋O2↑②Cu2＋＋2Cl－=====电解Cu＋Cl2↑③2Cl－＋2H2O=====电解2OH－＋H2↑＋Cl2↑④2H2O=====电解2H2↑＋O2↑A．①②③B．①②④C．②③④D．②④C类型电极反应特点(惰性电极)实例电解对象电解质浓度pH电解质溶液复原需加物质电解水型阴极：4H＋＋4e－＝2H2↑阳极:4OH－－4e－＝2H2O＋O2↑NaOH水增大增大水H2SO4水增大减小水Na2SO4水增大不变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电解质减小增大氯化氢CuCl2电解质减小—氯化铜放H2生碱型阴极：H2O放电，生成H2和碱阳极：电解质阴离子放电NaCl电解质和水生成新电解质增大氯化氢放O2生酸型阴极：电解质阳离子放电阳极：H2O放电生成O2和酸CuSO4电解质和水生成新电解质减小氧化铜1．以惰性电极电解电解质溶液的规律电解规律及计算1.氯碱工业电解原理的应用（电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气的工业）阳极：2Cl-－2e-==Cl2↑阴极：2H++2e-==H2↑总反应：2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑通电离子交换膜法制烧碱2、电镀（在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法）电镀铜原理铜片待镀件硫酸铜溶液阳极：镀层金属阴极：待镀金属制品电镀液：含有镀层金属的电解质阳极：纯铜板阴极：待镀金属制品电镀液：含有Cu2+的电解质（硫酸铜溶液）电镀铜3.铜的电解精炼电极反应式阴极（纯铜）:Cu2++2e-=Cu阳极（粗铜）:Cu-2e-=Cu2+Zn-2e-=Zn2+Ni-2e-=Ni2+Fe-2e-=Fe2+阳极泥:相对不活泼的金属以单质的形式沉积在电解槽底,形成阳极泥硫酸铜溶液电解精炼铜原理粗铜板纯铜板思考：电解精炼铜时，若阴极得到电子为2NA个，则阳极质量减少是否为64克？阳极主要反应（四）.电解法冶炼金属：对于活泼的金属单质，如：锂、钠、钙、镁、铝等等，由于难有还原剂从它们的化合物中还原出来,采用电解法几乎是得到它们的唯一方法。电解2Al2O3(熔融)====4Al+3O2↑,其中，Na3AlF6在电解时作熔剂，以降低Al2O3的熔化所需要的温度电解电解MgCl2(熔融)==Mg+Cl2↑NaCl(熔融)==2Na+Cl2↑Na3AlF6（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电极反应式的书写例：电化学法制备高铁酸钠（Na2FeO4）采用铁片作阳极，NaOH溶液作为电解质溶液，写出阳极产生高铁酸钠的电极反应式：。电极反应式的书写Fe—e-=FeO42-6+8OH-+4H2O0+6较为先进的制备高氯酸铵(AP)的方法是电解高纯次氯酸得到高纯高氯酸，再与高纯氨进行喷雾反应制成高氯酸铵。写出由次氯酸电解制备高氯酸的阳极反应式：。HClO-6e-+3H2O=ClO4-+7H+电极反应式的书写用铂板作阳极，铁作阴极电解K2MnO4溶液得到KMnO4。写出电解槽中阳极和阴极的电极反应式。阳极：阴极：2H2O+2e-=H2↑+2OH-MnO42--e-=MnO4-电极反应式的书写练习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(mg)（）•Ａ．16Ｂ．32Ｃ．64Ｄ．128练习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.bax4.22bax2.11bax6.5bax5.2ＢＣ（三）有关电解的计算——电子守恒规律应用★练习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.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、5.4mgC、108mgD、216mgB