化学电解池笔记.doc

电解池、电解精炼池、电镀池的比较电解池电解精炼池电镀池定义将电能转变成化学能的装置。应用电解原理将不纯的金属提纯的装置。应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属的装置。形成条件两电极接直流电源电极插人电解质溶液形成闭合回路不纯金属接电源正极纯的金属接电源负极电解质溶液须待提纯金属的离子镀层金属接电源正极待镀金属接电源负极电镀液须含有镀层金属的离子电极名称阳极：电源正极相连阴极：电源负极相连阳极：不纯金属；阴极：纯金属阳极：镀层金属；阴极：镀件电极反应阳极：氧化反应阴极：还原反应阳极：氧化反应阴极：还原反应阳极：氧化反应阴极：还原反应金属性强弱的判断 已知M+N2+=M2+N Pt极电解相同浓度P和M的硫酸盐，阴极先析出M N与E有导线相连放入E的硫酸盐溶液,电极反应：E2+2e-=E，N-2e-=N2+，则四种金属活泼性由强到弱为 答案：PMNE工业上采用Fe、C为电极电解K2MnO4溶液制KMnO41.电解时,应以 作阴极，电解过程中阴极附近溶液pH将会 , 2.阳极反应式为 , 3.总电解反应式为 . 答案:Fe 增大 MnO42_e- =MnO4 2K2MnO4+2H2O=2KMnO4+2KOH+H2电解计算电子守恒法例一 ： 铂电极电解1LCu(NO3)2和KNO3混合溶液,通电一段时间,两极均产生11.2L(S.T.P)气体.求电解后溶液的pH,并确定析出铜的物质的量.解析：阳极 4OH-4e-=2H2O+O2 阴极 Cu2+2e- =Cu 2H+2e- =H2阳极转移电子的物质的量为: 0.54 = 2mol,消耗4OH- 2mol,即产生H+ 2mol.阴极生成0.5molH2,消耗H+ 1mol;所以溶液中C(H+)=1mol/L pH=0生成H2转移的电子:0.5 2=1mol,故还有1mole- 用于还原Cu2+,可析出铜为0.5mol. 计算关系式：O22Cu4Ag4H2H22Cl24OH例二 ： 用石墨电极电解100mL H2SO4与CuSO4的混合液，通电一段时间后，两极均收集到2.24L（标况）气体，则原混合液中Cu2+的物质的量浓度为（ A ） A.1mol/L B.2mol/L C.3mol/L D.4mol/L阳极O2为0.1mol，电子为0.4mol则H2为0.1mol，所以Cu为0.1mol，浓度为A某硝酸盐晶体化学式为M(NO3)xnH2O，式量为242，将1.21g该晶体溶于水配成100mL溶液，用惰性电极进行电解。当有0.01 mol 电子转移时，溶液中金属离子全部析出，此时阴极增重0.32g。求：金属M的相对原子质量及 x、n 值；电解溶液的pH（溶液体积仍为100mL）。Mx+ + xe- = M0.005mol 0.01mol 0.32g所以：x = 2 ；M = 64 ；n = 3产生H+为0.01mol，pH=1练 习1.右图中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极板处有无色无臭气体放出,符合这一情况的2. 根据金属活动顺序表，Cu不能发生如下反应： Cu + 2H2O=Cu(OH)2+ H2。但选择恰当电极材料 和电解液进行电解，这个反应就能变为现实。下列四 种电极材料和电解液中，能实现该反应最为恰当的是ABCD阳极石墨CuCuCu阴极石墨石墨FePt电解液CuSO4溶液Na2SO4溶液H2SO4溶液H2O3.德国人哈伯发明了合成氨技术而获得1918年诺贝尔化学奖，但该方法须在高温高压催化剂，否则难以自发进行。2000年希腊化学家斯佳在科学杂志上公布了他的新发明在常压下把氢气与氮气通入一加热到570的电解池（如图）氢氮在电极上合成氨，而且转化率高于哈伯法的五倍，达到80%.该电解池采用了能传导某种离子（ H+、 Li+、F-、 O2- ）的固体复合氧化物为电解质（简称SCY），吸附在SCY内外侧表面的金属钯多孔多晶薄膜为电极。固体复合氧化物写出上文中电解池的阴阳极反应式和电解池总反应式。答案：电解反应 ：N2+3H2 通电 2NH3阳极：3H26H+6e阴极：N2+6H+6e2NH34.在如下的装置中进行电解，并已知铁极的质量减小11.2克。（1）A是电源的 极（2）电解过程中，电路中通过 摩电子（3）Ag极的电极反应是 ；析出物质是 克（4）Cu(a)的电极反应是 ；（5）Cu(b)的电极反应是 。5.按照下图接通线路，反应一段时间后，回答下列问题（假设所提供的电能可以保证电解反应的顺利进行）：（1）U型管内发生什么现象?写出有关反应的化学方程式（2）在A b烧杯中发生什么现象（3）如果小烧杯中有0.508克碘析出，问大烧杯中，负极减轻多少克?6.按下图的装置进行电解实验：A极是铜锌合金，B极为纯铜，电解质中含有足量的铜离子。通电一段时间后，若A极恰好全部溶解，此时B极质量增加7.68克，溶液质量增加0.03克，则A合金中Cu、Zn原子个数比为A 41 B 31 C 21 D 任意比练 习1、写出下列装置的电极反应，并标明氧化反应还原反应C氯化铜溶液CuCAFeCu氯化铜溶液FeCu氯化钠溶液B氯化铜溶液CuCD小结：一、原电池与电解池的比较及判断：1、池型的判断有外加电源一定为电解池，无外加电源一定为原电池；多池组合时，一般含活泼金属的池为原电池，其余都是在原电池带动下的电解池。2、电极的判断原电池，看电极材料，电解池看电源的正负极。3、电解池放电顺序的判断阳极放电： 1）惰性电极：则溶液中阴离子放电。 2）非惰性电极：电极材料首先失电子。阴极放电：电极材料受保护，溶液中阳离子放电。4、判断溶液的pH变化：先分析原溶液的酸碱性，再看电极产物。（1）如果只产生氢气而没有氧气，只pH变大； （2）如果只产生氧气而没有氢气，只pH变小；（3）如果既产生氢气又产生氧气 若原溶液呈酸性则pH减小；若原溶液呈碱性pH增大；若原溶液呈中性pH不变。小结：二、电解池的应用-电镀及氯碱工业待镀制品铜片硫酸铜溶液1、电镀电极： 阳极镀层金属 阴极待镀金属制品 电镀液：含有镀层金属离子的电解质溶液。电解质溶液：溶液中CuSO4的浓度保持不变。氯碱工业原理拓展练习氯碱工业（离子膜法）+精制饱和NaCl淡盐水Cl2H2NaOH溶液H2O含少量NaOHClCl2H+OHNa+Na+交换膜举例：1、a 极变细，b 极变粗：2、a 极变细，b 极有气泡：3、a 极变粗， b 极有气泡：4、a 极有气泡, b 极有气泡，且气体体积比为2 ：15、a 极有气泡, b 极有气泡;阴极加酚酞变红练 习4、下列图一、图二是铁钉在水中被腐蚀的实验 数天后数天后图一图二（1）上述两装置中铁钉发生变化的共性是：（2）图一说明原溶液呈 性，铁钉发生 腐蚀，电极反应为： （3）图二说明原溶液呈 性，铁钉发生 腐蚀，电极反应为： 发生了原电池 反应中性或弱碱吸氧负极：Fe -2e = Fe2+ ； 正极：2H2O +O2 +2e=4OH-负极：Fe -2e = Fe2+ ；正极：2H+ +2e = H2小结：三、电解池及原电池的应用-金属的防护1）金属腐蚀快慢的判断电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀 化学腐蚀 有防腐蚀措施的腐蚀同一种金属的腐蚀：强电解质弱电解质非电解质2）金属的防护方法改变金属内部结构覆盖保护层电化学保护法 外加电源的阴极保护法牺牲负极的正极保护法练 习6、汽车上用的铅蓄电池是以一组充满海绵状灰铅的铅板和另一组结构相似的充满二氧化铅的铅板组成，用H2SO4作电解液。总反应式为：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O（1）试写出放电时的正、负极反应式正极:_ PbO2+4H+SO42- +2e- =PbSO4+2H2O_负极:_ Pb+ SO42-2e- =PbSO4_（2）试写出充电时的阳、阴极反应式阳极:_ PbSO4+2H2O-2e- =PbO2 + 4H+SO42- _阴极:_ PbSO4 +2e- =Pb + SO42-_小结：四、原电池电解池的应用-可充电电池放电：原电池负极：氧化反应极失电子极电子流出极正极：还原反应极得电子极电子流入极充电：电解池 阳极：氧化反应极失电子极电子流出极阴极：还原反应极得电子极电子流入极拓展练习7银锌电池广泛用于电子仪器的电源，它的充电和放电过程可表示为：2Ag + Zn(OH)2 Ag2O + Zn + H2O此电池放电时，负极发生反应的物质为DAAg BZn(OH)2 CAg2O DZn2如图为一种钮扣微型电池，其电极分别为Ag2O和Zn电解质溶液是KOH溶液，俗称银锌电池，该电池的电极反应式为：Zn +Ag2O= ZnO+2Ag根据以上提供的资料，判断下列说法正确的是 AB A、锌为负极，Ag2O为 正极； B、放电时正极附近溶液的PH值升高； C、放电时负极附近溶液的PH值升高；D、溶液中阴离子向正极方向移动，阳离子向负极方向移动。 10为下图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b极附近溶液呈红色。下列说法正确的是AC AX是正极，Y是负极BX是负极，Y是正极CCuSO4溶液的PH值逐渐减小DCuSO4溶液的PH值不变a X Y bPtCuCuSO4溶液NaCl和酚酞溶液11、下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是Aa电极是负极Bb电极的电极反应为：4OH4e 2H2O+O2C氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源D氢氧燃料电池是一种只能将氧化剂和燃