电解池.ppt

1.了解电解池的结构，理解电解原理。能够正确书写电极反应式和总反应式。2.了解电解饱和食盐水、电镀、电解精炼铜以及电冶金等电解原理的应用。3.掌握电解原理的有关计算。,一、电解原理(1)什么是电解和电解池？(2)电解池的构成及工作原理是怎样的？,1.两个概念“电解”和“电解池”(1)电解：使电流通过_而在阴、阳两极引起_的过程。(2)电解池：将_转化为_的装置。2.电解池的四个构成条件(1)两个_，(2)_，(3)_，(4)构成_。,电解质溶液,氧化,还原反应,电能,化学能,电极,电解质溶液或熔融电解质,直流电源,闭合回路,3.电解池工作原理(以惰性电极电解氯化铜为例),红色物质,黄绿色气体,阴极,阳极,流入电子,还原反应,流出电子,氧化反应,Cu2+2e-=Cu,2Cl-2e-=Cl2,CuCl2Cu+Cl2,二、电解原理的应用(1)电解原理有哪些应用？(2)各种情况下的电极反应式怎样书写？1.电解饱和食盐水氯碱工业,2Cl-2e-=Cl2,2H+2e-=H2,2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2,2Cl-+2H2OCl2+H2+2OH-,2.电镀(1)定义：电镀是应用_原理在某些金属表面镀上一薄层其他的金属或合金的方法。(2)目的：使金属增强抗腐蚀能力，增加美观和表面硬度。(3)电镀池的构成。,电解,镀层金属,待镀的金属制品,含有镀层金属离子的溶液,元贝驾考元贝驾考2016科目一科目四驾考宝典网,3.电解精炼铜,纯铜,Cu2+2e-=Cu,粗铜,Cu-2e-=Cu2+,CuSO4溶液,4.电冶金电解是最强有力的氧化还原手段，适用于一些活泼金属单质的冶炼。(1)制取金属钠。阳极：_阴极：_总反应式：_,2Cl-2e-=Cl2,2Na+2e-=2Na,2NaCl(熔融)2NaCl2,(2)制取金属铝。阳极：_阴极：_总反应式：_,6O2-12e-=3O2,4Al3+12e-=4Al,2Al2O3(熔融)4Al+3O2,1.原电池放电和电解池充电互为可逆反应。()分析:原电池放电是将化学能转化为电能，电解池是将电能转化为化学能，二者是一个相反的过程，但反应条件不同，且不是同时进行的，故不属于可逆反应。2.原电池的负极和电解池的阳极都发生氧化反应。()分析:原电池的负极和电解池的阳极都是失去电子发生氧化反应。,3.电解池中阳离子向正极移动。()分析:电解池的两极是阴极和阳极，溶液中的阳离子向阴极移动。4.惰性电极电解饱和食盐水时，能使酚酞溶液变红的是阳极。()分析:在阴极，H+放电生成H2，OH-剩余使溶液显碱性，故阴极能使酚酞溶液变红。,5.在铁上镀铜时，电镀液CuSO4的浓度保持不变。()分析:在铁上镀铜，阳极铜溶解，阴极铜析出，电镀液的浓度保持不变。6.电解精炼铜时，电解液的浓度保持不变。()分析:电解精炼铜时阳极的粗铜中含有比铜活泼的金属，当它们失去电子时，阴极上也有铜析出，故溶液中的铜离子的浓度会减小。,一、电解时电极产物的判断1.基本思路,2.离子放电顺序(1)阴离子放电顺序。,(2)阳离子放电顺序。,【特别提醒】根据实验现象判断阴、阳极和电极产物实际题目中往往不给出电解池的电源，而是给出一些实验现象，据此先判断出是何种离子放电，从而确定出电源的正负极和电解池的阴阳极，并进行有关问题的分析。(1)滴入酚酞试剂显红色的一极(说明H+放电显碱性)是阴极，接电源的负极；(2)滴入石蕊试剂显红色的一极(说明OH-放电显酸性)是阳极，接电源的正极；(3)电极增重的一极(说明不活泼金属离子放电析出金属)是阴极，接电源的负极。,【典例1】(2012运城高二检测)如图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b极附近溶液呈蓝色。下列说法中不正确的是()A.x是正极，y是负极B.a极产生氢气，b极生成I2C.a极和Pt电极都有气泡产生D.U形管中溶液的碱性增强,【思路点拨】解答该题要注意以下三点：(1)淀粉遇碘变蓝b极生成I2；(2)与电源正极相连的是电解池的阳极；(3)石墨、铂电极是惰性电极。,【解析】选A。淀粉遇碘变蓝b极生成I2，即确定b极发生反应2I-2e-=I2，则b极是阳极，x是负极，y是正极，a极H+放电，发生反应2H+2e-=H2，产生氢气，U形管中总反应式为2KI2H2O2KOHH2I2，溶液的碱性增强，故A错误，B、D正确；石墨为阴极，铂为阳极，电极反应分别是Cu2+2e-=Cu，4OH4e=2H2OO2，C正确。,【延伸探究】(1)烧杯中溶液的pH怎样变化？提示：惰性电极电解硫酸铜的总反应式是2CuSO42H2O2CuO22H2SO4，故烧杯中溶液的pH减小。(2)不考虑碘的反应，若将烧杯和U形管中的两溶液混合，溶液酸碱性如何？提示：根据整个电路中转移电子的量守恒，得出两溶液分别生成的H+和OH的量相等，故两溶液混合后溶液呈中性。,【变式训练】用惰性电极电解Cu(NO3)2、NaCl的混合液，最初一段时间阴极和阳极上析出的物质分别是()A.H2和Cl2B.Cu和Cl2C.H2和O2D.Cu和O2【解析】选B。由题意知，溶液中存在H+、Cu2+、Na+、NO3-、Cl-、OH-，根据离子的放电顺序：阳离子：Cu2+H+Na+，阴离子：Cl-OH-NO3-,则阴极：Cu2+2e-=Cu，阳极：2Cl-2e-=Cl2,故选B。,二、以惰性电极电解电解质溶液的规律,【拓展延伸】电解池中的有关计算(1)计算类型。电解池中的有关计算主要包括：根据直流电源提供的电量求产物的量(析出固体的质量、产生气体的体积等)，溶液的pH，相对原子质量，某元素的化合价，化学式。(2)解题依据：得失电子守恒。,(3)解题方法。根据守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、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。根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式计算。根据关系式计算：根据得失电子守恒关系，在已知量与未知量之间，建立计算所需的关系式。,【特别提醒】电解后使电解质溶液恢复原状态的原则是“少什么加什么”。如惰性电极电解足量硫酸铜溶液：2CuSO42H2O2CuO22H2SO4，脱离溶液的是2molCu和1molO2，故相当于2molCuO，故恢复原状态应加入2molCuO，也可以是2molCuCO3，但不能是2molCu(OH)2，因为这样会加入2molH2O，使得浓度偏小。,【典例2】(2012济宁高二检测)用石墨棒作电极，在Na+、Cu2+、Cl、SO42等离子中选出适当离子组成电解质，电解其溶液，写出符合条件的一种电解质的化学式：(1)当阴极放出H2，阳极放出O2时，电解质是_;(2)当阴极析出金属，阳极放出O2时，电解质是_;(3)当阴极放出H2，阳极放出Cl2时，电解质是_;(4)通过电子的物质的量与阴极析出的金属的物质的量、阳极放出的气体的物质的量之比为4:2:1时，电解质的化学式是_。,【思路点拨】解答该题要注意以下三点：(1)阴极放H2生成碱；(2)阳极放O2生成酸；(3)电解时生成1molO2转移4mol电子。【解析】惰性电极电解电解质溶液的类型有电解水型、电解电解质型、放氢气生碱型和放氧气生酸型。再根据阴阳离子在电极的放电顺序判断。(1)阴极有H2生成，阳极有O2生成，实质为电解水，故电解质是活泼金属的含氧酸盐，即Na2SO4。,(2)实质为放氧气生酸型，即电解质为不活泼金属的含氧酸盐，即CuSO4。(3)实质为放氢气生碱型(或电解盐酸，此处无H+不合理)，即电解质为活泼金属的无氧酸盐，即NaCl。(4)由阳极生成气体和转移电子的量为14，知阳极产生气体为O2，1molO2转移4mole-，金属与电子的量为12，故金属为+2价，即Cu2+，即为CuSO4。答案:(1)Na2SO4(2)CuSO4(3)NaCl(4)CuSO4,【延伸探究】(1)该题第(1)题中，溶液的pH如何变化？若恢复原状态，应加入什么物质？提示：结合例题分析可知，电解Na2SO4实质是电解水，且硫酸钠是强酸强碱盐，故溶液的pH不变，若恢复原状态应加入适量水。,(2)该题第(3)题中，若电解后溶液的体积是0.2L，且转移电子是0.2mol，则溶液的pH是多少？提示：因电解总反应式是2NaCl2H2OH2Cl22NaOH，该过程转移电子数是2mol。故转移电子数是0.2mol时，生成NaOH0.2mol，故c(OH-)0.1molL-1，则pH13。,【方法技巧】分析电解反应的一般方法(惰性电极)(1)分析电解质溶液的组成，找出阴阳离子；(2)分别对阴阳离子的放电顺序进行排列，确定放电的离子并写出电极反应式；(3)根据电子守恒合并两个电极反应式，得出总反应式。,【变式训练】工业上电解熔融NaCl与电解食盐水的总反应式分别是_，_，都能直接得到的物质是_。【解析】工业上电解熔融NaCl与电解食盐水的总反应式分别是2NaCl(熔融)Cl22Na，2NaCl2H2OH2Cl22NaOH，都能直接得到的物质是Cl2。答案:2NaCl(熔融)Cl22Na2NaCl2H2OH2Cl22NaOHCl2,1.(2012嘉兴高二检测)下列叙述中，正确的是()电解池是将化学能转变成电能的装置原电池是将电能转变成化学能的装置金属和石墨导电均为物理变化，电解质溶液导电是化学变化不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理有可能实现电镀过程相当于金属的“迁移”，可视为物理变化A.B.C.D.,2.电解池中，阳极的电极材料一定()A.发生氧化反应B.与电源正极相连C.是铂电极D.得电子【解析】选B。阳极材料若为活泼金属将直接失去电子发生氧化反应，若为惰性材料，则电极材料不发生反应；阳极的电极材料一定与电源的正极相连，故选B。,3.在铁制品上镀一定厚度的锌层，以下设计方案正确的是()A.锌作阳极，铁制品作阴极，溶液中含有锌离子B.锌作阴极，铁制品作阳极，溶液中含有锌离子C.锌作阳极，铁制品作阴极，溶液中含有亚铁离子D.锌作阴极，铁制品作阳极，溶液中含有亚铁离子【解析】选A。据电