高中化学：5.2《电解与电镀》课件（1）（苏教版选修6）.ppt

电解与电镀 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 离子自由移动 阳离子 cu2 h 向阴极移动阴离子 cl oh 向阳极移动 离子定向移动 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 负极出电子电子回正极 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 zn2 h 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 h2so4 hno3 h3po4等 活泼金属含氧酸盐 如 na2so4 kno3等 强碱 如 naoh koh ca oh 2 ba 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 cuso4 agno3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 nacl kbr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 nacl h2o kcl h2o cuso4 h2o agno3 h2o 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b kno3溶液c cuso4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 a abcb bcdc bded 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 a cucl2 cuso4 b naoh naoh c nacl hcl d cuso4 cu 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 a zn 2e zn2 b zn2 2e znc br2 2e 2br d 2br 2e br2 哪么充电时的阳极反应和放电时的负极反应分别是 a dab bcc cad bd a 5 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naoh cl2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 bacl2 na2co3 naoh hcl 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zn fe ni ag au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 au ag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 e na n e 例题1 在下列两个电解池中 a b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 6 10 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 阳 4oh 4e 2h2o o2 b 阴 2cu2 4e 2cu ag 阳 4ag 4e 4ag pt 阴 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 e na n e 则 5 965 1 6 10 19 na 0 05 na 6 03 1023 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1 204 1022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 a 45mlb 50mlc 75mld 100ml d 例4 用惰性电极电解ph 6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 a 1b 3c 6d 9 b 例5 如图4 15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 a 4 10 3mol lb 2 10 3mol lc 1 10 3mol ld 1 10 7mol 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 a b c d 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 a 2molb 3molc 4mold 5mol 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4 17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4 17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 x nh2o 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4 18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b nacl溶液c naoh溶液d cucl2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