人教版化学高三专题总复习《电解与电镀》PPT课件.ppt

电解与电镀,专题复习,1.电极,一.电解原理,阳极,与电源正极相连,惰性电极,只导电,不参与氧化还原反应(C/Pt),活性电极,既导电又参与氧化还原反应(Cu/Ag),阴极,与电源负极相连,自由移动,阳离子（Cu2+,H+)向阴极移动阴离子（Cl-,OH-)向阳极移动,定向移动,电解中,以电解CuCl2为例:,(阳氧阴还),(2Cl=Cl2),2.电极反应,阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。,阴极：Cu2+2e=Cu(还原）,放电：,电流通过电解质溶液而在阴阳两极上发生氧化还原反应的过程叫电解。,借助电流引起氧化还原反应的装置即把电能转化为化学能的装置叫电解池。,3.电解:,电解池,形成条件:(1)与电源相连的两个电极(2)电解质溶液(或熔化的电解质)(3)形成闭合回路,反应原理,电解结果:4AgNO3+2H2O4Ag+O2+4HNO3,基础知识,知识应用,小结,下一页,返回,例：以石墨电极电解硝酸银,电解池的两极也可由两极的反应来决定的：发生氧化反应的为阳极，发生还原反应的为阴极。,如果装置中已标有电源的（）、（）极，可以由电解池中的电极与电源的（）（）极的连接情况直接判断,与负极连接的为电解池的阴极，与正极连接的为电解池的阳极。,电极判断,电解质溶于水或受热融化状态,电解质电离后，再通直流电,电解质电离成为自由移动的离子例：CuCl2=Cu2+2Cl-,阴阳离子定向移动，在两极上失得电子成为原子或分子。如：CuCl2=Cu+Cl2,只产生自由移动的离子,发生氧化还原反应生成了新物质,电解必须建立在电离的基础上,(1)阴极:氧化性越强,越易放电(溶液中阳离子得电子)-与电极材料无关.,4.离子的放电顺序,Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+H+Zn2+Al3+Mg2+Na+Ca+K+,活性电极S2-I-Br-Cl-OH-NO3-SO42-(等含氧酸根离子）F-,(2)阳极:还原性越强,越易放(阳极本身或溶液中阴离子失电子)-与电极材料有关.若阳极为活性电性,则阳极本身失电子溶解.若阳极为惰性电极,则溶液中阴离子失电子.,注意:离子放电顺序与电极材料离子本身的氧化性还原性及离子浓度等因素有关.,(1)离子浓度相同或相近时,由离子的放电顺序确定.,如:用惰性电极电解0.1mol/LAgNO3与0.1mol/LCu(NO3)2混合溶液,Ag先析出,Cu后析出.,又如:用惰性电极电解0.1mol/LFeCl3和0.1mol/LCuCl2混合溶液,阴极初始反应为:Fe3+e-=Fe2+,开始并没有Cu析出.,(2)离子浓度不同,将影响离子放电顺序.,如:电解1mol/LZnCl2溶液,因C(Zn2+)C(H+),所以Zn2+先放电,出现“锌前得氢,锌后得金属.”现象.,（1）电解含氧酸、强碱溶液及活泼金属的含氧酸盐，实质上是电解水。,（2）电解不活泼金属的含氧酸盐，阳极产生氧气，阴极析出不活泼金属。,（3）电解活泼金属无氧酸盐，阴极产生氢气，阳极析出非金属。,（4）电解熔融物不活泼金属无氧酸盐无氧酸，实际上是电解电解质本身。,电解规律,电解含氧酸(如:H2SO4HNO3H3PO4等)活泼金属含氧酸盐(如:Na2SO4KNO3等)强碱(如:NaOHKOHCa(OH)2Ba(OH)2等)实质上是电解水.阳极产生O2，阴极产生H2,阳极:4OH-4e-=2H2O+O2,阴极:2H+2e-=H2,总反应:2H2O=2H2+O2,思考,电解过程中溶液浓度及PH值如何变化?,溶液浓度增大.,PH值变化有三种情况,含氧酸-减小,活泼金属含氧酸盐-不变,强碱-增大,通电,电解不活泼金属的含氧酸盐（如：CuSO4AgNO3等）电解质和水同时电解，阳极产物是O2，阴极产物是析出不活泼金属,如：电解CuSO4溶液,阳极:4OH-4e-=2H2O+O2,阴极:Cu2+2e-=Cu,总反应：2CuSO4+2H2O=2Cu+O2+2H2SO4,又如：电解AgNO3溶液,阳极:4OH-4e-=2H2O+O2,阴极：Ag+e-=Ag,总反应：4AgNO3+2H2O=4Ag+O2+4HNO3,思考,电解过程中溶液浓度和值如何变化？,浓度减小，值减小,通电,通电,电解活泼金属无氧酸盐(如:NaClKBr等).电解质和水同时电解.阳极产生非金属,阴极产生H2,如:电解食盐水,阳极:2Cl-2e-=Cl2,阴极:2H+2e-=H2,总反应:2NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl2,思考,电解过程中溶液浓度和PH值如何变化?,溶液浓度减小,PH增大.,通电,电解无氧酸(如:HCl)不活泼金属无氧酸盐(如：CuCl2).实质是电解质本身电解,电解盐酸,阳极：2Cl-2e-=Cl2,阴极：2H+2e-=H2,总反应：2HCl=H2+Cl2,电解CuCl2,阳极:2Cl-2e-=Cl2,阴极:Cu2+2e-=Cu,总反应：CuCl2=Cu+Cl2,思考,电解过程中溶液的浓度和值如何变化？,溶液浓度减小，值,无氧酸-增大,CuCl2-略减小,通电,通电,用惰性电极电解下列溶液,阳极:4OH-4e-=2H2O+O2,阴极:2H+2e-=H2,阳极:2Cl-2e-=Cl2,阴极:2H+2e-=H2,阳极:2Cl-2e-=Cl2,阴极:Cu2+2e-=Cu,阳极:2Cl-2e-=Cl2,阴极:2H+2e-=H2,阳极:2Br-2e-=Br2,阴极:2H+2e-=H2,阳极:4OH-4e-=2H2O+O2,阴极:Cu2+2e-=Cu,阳极:4OH-4e-=2H2O+O2,阴极:Ag+e-=Ag,H2O,HCl,CuCl2,NaClH2O,KClH2O,CuSO4H2O,AgNO3H2O,增大,减小,减小,减小,减小,减小,减小,不变,增大,增大,增大,减小,减小,H2O,HCl,CuCl2,HCl,HBr,稍小,CuO,Ag2O,H2SO4(ag),NaOH(ag),阳极:4OH-4e-=2H2O+O2,阴极:2H+2e-=H2,H2O,增大,减小,H2O,阳极:4OH-4e-=2H2O+O2,阴极:2H+2e-=H2,H2O,增大,增大,H2O,电解后溶液的PH变化分析,1、H+和OH-均放电决定原溶液的性质如：电解H2SO4、NaOH、Na2SO42、只有H+放电，而OH-不放电PH增大如：电解HCl、NaCl3、只有OH-放电，而H+不放电PH减小如：电解CuSO44、H+、OH-都不放电考虑水解及气体溶于水的情况如：电解CuCl2（理论派与实验派结论？）,记忆歌诀,负极出电子，电子回正极。,阴氢阳氧电解水，阴碱阳酸电解盐；电极增重定为阴，电极减轻准是阳。电极名，阴负阳正相对应；看电极，阳为活性先腐蚀；找离子，先强后弱写反应；总反应，两极相加就可以。,练习,1用Pt作电极电解某种溶液,通电一段时间后,溶液的PH值变小,并且在阳极得到0.56L气体,阴极得到1.12L气体(两气体均在相同条件下测定).由此可知溶液可能是()A稀盐酸BKNO3溶液CCuSO4溶液D稀硫酸,D,2下例过程需要通电后才可进行的是(),a电离b电解c电镀d电泳e电化腐蚀,AabcBbcdCbdeD全部,B,3用惰性电极电解下例溶液一段时间后,再加入一定量的另一种物质(方括号内),溶液能与原溶液完全一样的是()ACuCl2CuSO4BNaOHNaOHCNaClHClDCuSO4Cu(OH)2,C,4国外新近研制的溴-锌蓄电池的基本构造是用碳棒作电极,溴化锌作电解液.有四个电极反应:aZn-2e-=Zn2+bZn2+2e-=ZnCBr2+2e-=2Br-d2Br-2e-=Br2,哪么充电时的阳极反应和放电时的负极反应分别是(),AdaBbcCcaDbd,A,5图中xy分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板有无色无臭的气体放出,符合这一情况的是(),A,a,b,Z溶液,xy,.,电解原理应用,氯碱工业,1反应原理:,阳极:2Cl-2e-=Cl2,阴极:2H+2e-=H2,总反应:2NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl2,通电,工业上用电解饱和食盐水的方法来制取NaOHCl2和H2,并以它们为原料生产一系列化工产品,称为氯碱工业.,2设备:离子交换膜电解槽-由阳极阴极离子交换膜电解槽框和导电铜棒等组成,每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成.电解槽的阳极用金属钛网制成,为了延长电极使用寿命和提高电解效率,钛阳极网上涂有钛钌等氧化物涂层;阴极由碳钢网制成,上面涂有镍涂层;阳离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室.阳离子交换膜有一种特殊的性质,即它只允许阳离子通过,而阻止阴离子和气体通过.这样即能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起烛爆炸,又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量和产量.,3原料精制:,精制的目的是除去粗盐水中的泥沙Ca2+Mg2+Fe3+SO42-杂质,以免成品混入杂质,同时也可以避免电解过程中产生Mg(OH)2之类的不溶性杂质堵塞隔膜孔隙.最后通过阳离子交换树脂除去少量的Ca2+Mg2+.,精制时加入的试剂顺序为:,BaCl2Na2CO3NaOHHCl,除SO42-,除Ca2+过量的Ba2+,除Mg2+Fe3+,除CO32-,并调节溶液PH值,有关离子方程式:,Ca2+CO32-=CaCO3,Ba2+SO42-=BaSO4,Mg2+2OH-=Mg(OH)2,Fe3+3OH-=Fe(OH)3,H+OH-=H2O,(NaOH),(Na2CO3),电解精炼铜,阳极:粗铜(含少量ZnFeNiAgAu等),阴极:纯铜,电解液:CuSO4溶液(加入一定量的硫酸),阳极:,Cu-2e-=Cu2+,Zn-2e-=Zn2+,Fe-2e-=Fe2+,Ni-2e-=Ni2+,(AuAg沉积下来,形成阳极泥),阴极:,Cu2+2e-=Cu,CuSO4溶液浓度基本保持不变-因阳极上铜溶解的速率与阴极上铜沉积的速率相同.,电镀铜,电镀:利用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属或合金的过程.,阳极:Cu(镀层金属)Cu-2e-=Cu2+,阴极:待镀金属Cu2+2e-=Cu,电解液:含镀层金属离子的电解质溶液,电解炼铜要记清，粗铜阳极纯铜阴，铜盐溶液电解质，银铂金成阳极泥。,电镀原理记周详，镀件阴极镀层阳，镀层离子电解液，工业实际更优良。,电解计算,依据：所有电极上转移电子的物质的量相等电极产物变化量溶液中离子浓度的改变量多池串联时各电极上产物的量阿佛加德罗常数的求算Q=It=eNAn(e-),例题1,在下列两个电解池中，ab两极都是石墨电极。将电源接通，通电16分5秒，电流强度为5安培，Pt电极质量增加5.40g。试回答下列问题(已知一个电子的电量为1.610-19库仑)（1）在a、b极上析出质量各为多少g？（2）Ag电极溶解多少g？根据该池给出的实验数据，计算阿伏加德罗常数是多少？,分析:,电极反应:,a极板:4OH-4e-=2H2O+O2,b极板:2Cu2+4e-=2Cu,Ag极板:4Ag-4e-=4Ag+,Pt极板:4Ag+4e-=4Ag,关系式:O2(a极板)2Cu(b极板)4Ag(Ag极板)4Ag(Pt极板),0.05mol,0.05mol,0.025mol,0.0125mol,0.4g,1.6g,5.4g,Q=It=eNAn(e-),则:5965=1.610-19NA0.05,NA=6.031023,例题21L0.1mol/LAgNO3溶液在以Ag作阳极，Fe作阴极的电解槽中电解，当阴极增重2.16g时。下列判断(设电解按理论进行，溶液不蒸发)正确的是()A溶液的浓度变为0.08mol/LB阳极上产生112mLO2(标准状况)C转移的电子数是1.2041022个D反应中有0.01mol的Ag被氧化,C,例3、电解硫酸溶液时，放出25mL(标况)O2，若以等量的电量在同样条件下电解盐酸溶液，所放出的气体的体积最接近下列数据中的()A45mLB50mLC75mLD100mL,D,例4、用惰性电极电解pH6的CuSO4溶液500mL，当电极上有16mg铜析出时，溶液(设电解前后溶液体积变化可忽略，阴极上无H2析出)的pH约为()A1B3C6D9,B,例5、如图415所示，四种装置工作一段时间后，测得导线上均通过了0.002mol电子，此时溶液的pH由小到大的排列顺序为(不考虑水解和溶液的体积变化)(),例6、将两个铂电极插入500mLCuSO4溶液中进行电解，通电一定时间后，某一电极增重0.064g(设电解时该电极无氢气析出，且不考虑水解和溶液体积的变化)。此时溶液中氢离子浓度约为()A4103mol/LB2103mol/LC1103mol/LD1107mol/L,A,例7、用惰性电极电解VL某二价金属的硫酸盐溶液一段时间后，阴极有Wg金属析出，溶液的pH从6.5变为2.0(体积变化可以忽略不计)。析出金属的相对原子质量为()ABCD,B,例8、以铁为阳极、铜为阴极，对足量的NaOH溶液进行电解，一段时间后得到2molFe(OH)3沉淀，此时消耗水的物质的量共为()A2molB3molC4molD5mol,D,1、工业上处理含Cr2O72的酸性工业废水用以下方法：往工业废水中加入适量的NaCl，搅拌均匀；用Fe为电极进行电解，经过一段时间有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀产生；过滤回收沉淀，废水达到排放标准。试回答：,练习,(1)电解时的电极反应：阳极_，阴极_。(2)Cr2O72转变成Cr3+的离子反应方程式：_。(3)电解过程Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀是怎样产生的?(4)能否用Cu电极来代替Fe电极?_(填“能”或“不能”)，简述理由。,Fe-2e-=Fe2+,2H+2e-=H2,Cr2O72-+6Fe2+14H+=2Cr3+6Fe3+7H2O,Cr2O72-与Fe2+反应消耗H+、电解过程中产生了OH,使溶液酸性逐渐减弱、碱性逐渐增强，从而使Cr3+、Fe3+沉淀。,不能。用Cu电极代替Fe,不能产生还原性的Fe2+,Cr2O72不能被还原为Cr3+,2、图417为持续电解饱和CaCl2水溶液(含酚酞)的装置(以铂为电极，A为电流表)，电解一段时间后，在左图中从1小时起将CO2连续通入电解液中，请在图417右图中完成实验中电流对时间的变化关系图，并回答有关问题。,(1)电解时F极发生_反应，电极反应式为_；E极发生_反应，电极反应式为_；电解总方程式为_；(2)电解池中产生的现象：，。,氧化,2Cl-2e-=Cl2,还原,2H+2e-=H2,E极先变红,两极均有气泡产生,溶液中产生沉淀而后溶解,3、工业上用MnO2和KOH为原料制取KMnO4，主要生产过程分为两步进行：第一步将MnO2和KOH粉碎，混匀，在空气中加热至熔化，并连续搅拌，制取K2MnO4；第二步将K2MnO4的浓溶液用惰性电极进行电解，在阳极上得到KMnO4，在阴极上得到KOH。(1)制取K2MnO4的反应方程式是_，连续搅拌的目的是_。(2)电解K2MnO4的浓溶液时，两极发生的电极反应式，阴极是_，阳极是_；电解的总反应方程式是_。,让反应物充分接触，使反应顺利进行,2MnO2+4KOH+O2=2K2MnO4+2H2O,MnO42-e-=MnO4,2H+2e-=H2,4、某硝酸盐晶体的化学式为M(NO3)xnH2O，其式量为242。将1.21g该晶体溶于水制成100mL溶液，用惰性电极进行电解，当有0.01mol电子转移后，可使金属离子还原，析出0.32g金属。求：(1)金属的相对原子质量及x、n的值。(2)电解后溶液的pH。,64，x=2,n=3,pH=1,5、由于Fe(OH)2极易被氧化所以实验室很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。应用如图418所示电解实验可制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。两电极的材料分别为石墨和铁。,(1)a电极材料应为_，电极反应式为_。(2)电解液C可以是_(填编号)。A纯水BNaCl溶液CNaOH溶液DCuCl2溶液(3)d为苯，其作用为_，在加入苯之前对C应做何简单处理?_。(4)为了在较短时间内看到白色沉淀，可采取的措施是(填编号)_。A改用稀硫酸作电解液B适当增大电源电压C适当减小两电极