化学-电化学(第六讲)

考试说明,1、理解原电池和电解池的工作原理。2、能写出常见的简单电极反应和电池反应方程式。 3、认识化学在解决能源危机中的重要作用。,想一想？,如果要在某铁制品表面镀上一层银，请你选择合适的电极材料和电镀液，并写出电极反应方程式。,阴极某铁制品 阳极金属银 电镀液含有硝酸银的溶液,阳极：Ag Ag+ +e- 阴极：Ag+e Ag,一、电镀,1、定义：,利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其它金属或是合金的过程。,2、目的：,4、电镀的特点：,3、电镀材料的选择：,阴极镀件,电镀液含有镀层金属离子的溶液,阳极镀层金属,使金属增强抗腐蚀的能力，增加美观和表面硬度。,1）阳极本身参加电极反应2）电解质溶液的浓度保持不变,二、铜的电解精炼,阳极：,Cu +2e- =Cu2,阴极：,Cu2+ 2e- Cu,杂质比铜活泼的Zn、Fe等：,Zn = Zn2+ +2e-,Fe = Fe2+ +2e-,活泼性在铜之后的银、金等：,还原性比铜差的，不能失去电子，它们以单质的形式留在溶液中，成为阳极泥。,电解质溶液硫酸铜的浓度略有减小。,（08天津高考）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Pt,D,高考典例感悟,工业上利用这一反应，制取烧碱、氯气和氢气。,三、氯碱工业,想一想：在左面的电解饱和食盐水的实验中，电解产物之间可能发生哪些化学反应 ？,（1）在NaCl溶液中,NaCl电离出 ，H2O电离出 。 通电后，在电场的作用下， 向阴极移动， 向阳极移动。 在阳极，由于 容易失去电子，被氧化生成 。 阳极方程式： ; （2）在阴极，由于 容易得到电子被还原生成 使H2O 电离向右移动，因此阴极 浓度增大PH 。 阴极方程式： 。,2Cl- - 2e- = Cl2,2H+ + 2e- = H2,Na+、Cl-,H+、OH-,Cl-、OH-,Cl-,Cl2,H+,H2,OH-,增大,Na+、H+,氯碱工业,总化学方程式： ;总离子方程式: .(3)电解前向溶液中滴加酚酞，通电后现象为： _ ，两极极板上都有气体产生，如何检验气体的种类？,阴极附近的溶液无色变为红色,阳极:把湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极附近,产生气体可以使湿润KI淀粉试纸变蓝色.,(2)避免生成物H2和Cl2混合,因为: .,(1)避免Cl2接触NaOH溶液会反应,使产品不纯,反应方程式: .,第一个问题:,Cl2 +2 NaOH =NaCl + NaClO + H2O,混合遇火或遇强光爆炸,解决方法:使用离子交换膜,电解饱和食盐水必须解决两个主要问题:,(1)生产设备名称：阳离子交换膜电解槽 阳离子交换膜：只允许阳离子通过，把电 解槽隔成阴极室和阳极室。 (2)离子交换膜的作用： a、防止Cl2和H2混合而引起爆炸 b、避免Cl2与NaOH反应生成NaClO影响 NaOH的产量。,提示：,第二个问题：精制食盐水,电解饱和食盐水必须解决两个主要问题:,泥沙、Na+、 Cl-、Mg2+、 Ca2+、 Fe3+ 、SO42-,Na+、 Cl-、 .Mg2+、 Ca2+、 Fe3+ 、 SO42-,Na+、 Cl-、 Mg2+、 Ca2+、 Fe3+ 、引入Ba2+,Na+、 Cl-、 Ca2+ 、 Ba2+ 、引入OH-,Na+、 Cl-、CO32-、OH-,Na+、 Cl-,沉降,除泥沙,略过量BaCl2 溶液,除SO42-,略过量Na2CO3 溶液,除Ca2+. Ba2+,略过量NaOH 溶液,除Fe3+ , Mg2+,适量HCl溶液,调节PH 除CO32- 、OH-,四、电冶金,（1）制取金属钠,电解熔融氯化钠,阳极：,2Cl - - 2e- = Cl2,阴极：,2Na+ + 2e- = 2Na,总反应：,（2）制取金属铝,电解熔融氧化铝,阳极：,6O2- - 12e- = 3O2,阴极：,4Al3+ + 12e- = 4Al,总反应：,注意：反应过程中使用冰晶石(Na3AlF6)作为 熔剂，使Al2O3在较低的温度下熔化,例1（2007 上海）某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿，然后平铺在一块铂片上，接通电源后，用铅笔在滤纸上写字，会出现红色字迹。据此，下列叙述正确的是A.铅笔端作阳极，发生还原反应B.铂片端作阴极，发生氧化反应C.铅笔端有少量的氯气产生D.a点是负极，b点是正极,D,祝你成功,例2. 如图装置，用离子交换膜法电解饱和食盐水制烧碱。若X电极材料为金属钛网（表面有氧化物涂层），Y电极材料为碳钢网。阳离子交换膜只允许阳离子通过，而阻止阴离子和气体通过。分别收集两极产生的气体并通入淀粉KI溶液中。请回答下列问题：能使淀粉KI溶液变蓝的是 （填“a”或“b”）气体；其X极的电极反应式为 ，Y极的电极反应式为 ；总反应的化学方程式为 。,a,2Cl-Cl2+ 2e,2H+2eH2,例3 (2007年高考全国理综卷)以惰性电极电解CuSO4溶液。若阳极上产生气体的物质的量为0.0100 mol，则阴极上析出Cu的质量为( )(A)0.64 g (B)1.28 g (C)2.56 g (D)5.12 g,B,例4 工业上采用Fe、C为电极电解K2MnO4溶液制KMnO4。1.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 .,Fe,增大,MnO42-MnO4- + e-,2K2MnO4+2H2O=2KMnO4+2KOH+H2,通电,2007高考回放及综合训练,（2）写出电极反应：A中：_B中：_ C中：_ D中：_,（1）标出电源的正、负极，X为 _，Y为_.,综合训练：,由电极产物判断电源电极,：4H42H,：4OH 2HOO 4,C：2H2 H,D：2Cl2 Cl,1、如图装置中,E为一只盛有AlCl3溶液的烧杯，C为铂棒、D为铁棒，X与Y为电源的电极，A、B中插入多孔的惰性电极。切断开关K1，闭合开关K2，通直流电一端时间后，A、B中液面如图所示，请回答 ：,正极,负极,(3)电解AlCl3溶液时,下图所示的电解变化曲线合理的是( )(忽略烧杯中阳极产生气体与溶液的反应),A BCD,A,1、如图装置中,E为一只盛有AlCl3溶液的烧杯，C为铂棒、D为铁棒，X与Y为电源的电极，A、B中插入多孔的惰性电极。切断开关K1，闭合开关K2，通直流电一端时间后，A、B中液面如图所示，请回答 ：,综合训练：,依据阴阳两极得失电子守恒，以及铝元素的性质特点，结合图表分析,Al3+3Cl-3e-3OH-Al(OH)3,1、如图装置中,E为一只盛有AlCl3溶液的烧杯，C为铂棒、D为铁棒，X与Y为电源的电极，A、B中插入多孔的惰性电极。切断开关K1，闭合开关K2，通直流电一端时间后，A、B中液面如图所示，请回答 ：,(4)电解AlCl3溶液时,若产生沉淀1.56g时, 将A极产生的气体在常温下燃烧,生成液态水,放出8.574KJ热量,写出其燃烧热的热化学方程式.,依据电路中转移电子相等,Al3+3Cl-3e-3OH-Al(OH)3,：22,3H2 6e- 2Al(OH)3 热量,3mol 278g QKJ 1.56g 8.54KJ,H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l);H=-285.8KJ/mol,综合训练：,（5）若电解一段时间后，A、B中均有气体包围，此时切断开关K2，闭合开关K1，则电流指针是否偏转？ .若偏转写出电极反应和总反应：,负极（A）：2H24OH4H2O 4e- 正极（B）：O22H2O + 4e- 4OH- 总反应： 2H2 O2 =2H2O,1、如图装置中,E为一只盛有AlCl3溶液的烧杯，C为铂棒、D为铁棒，X与Y为电源的电极，A、B中插入多孔的惰性电极。切断开关K1，闭合开关K2，通直流电一端时间后，A、B中液面如图所示，请回答 ：,综合训练：,偏转,综合训练：,（6）若把A气体换为甲醇，此时切断开关K2，闭合开关K1，则电流指针也偏转.写出电极反应：A中：_ B中：_ .,2CH3OH3O22CO24H2O,2CH3OH3O2OH2CO326H2O,总反应式,正极: 3O26H2O12e12OH,负极: 2CH3OH- 16OH 2CO3212H2O +12e-,先写出难度较小的总反应式,根据题给条件的正极电极反应式或简单的电极反应式,用减法写出复杂的负极反应式,注意三守恒,2、用图所示的装置进行电解。通电一会儿，发现湿润的淀粉KI试纸的C端变为蓝色。,(1)A中发生反应的化学方程式为_。(2)在B中观察到的现象是_。(3)室温下，若从电解开始到时间t s，A、B装置中共收集到气体0.168 L(SPT)，若电解过程中无其他副反应发生，经测定电解后A中溶液体积恰为1000 mL，则A溶液的pH为_。,A,B,4AgNO3 + 2H2O = 4Ag + O2+4HNO3,通电,铜片溶解，有气体、蓝色沉淀生成,2,阴极：Ag+e-Ag,阳极：2Cl-Cl2+2e-,3、如图：通电5min后，电极5质量增加2.16g，试回答：（1）电源：a 为 极 C池 池电极2反应： 电极5反应： （2）若B槽中共收集到224mL气体（标况），且溶液体积为200mL（设电解过程中溶液体积不变），则通电前溶液中的Cu2+物质的量浓度为 。（3）若A池溶液体积为200mL，且电解过程中溶液体积不变，则电解后，溶液pH为 。,负,电解,0.025molL-1,13,1(2007年高考广东化学卷，电化学)三氧化二镍(Ni2O3)可用于制造高能电池，其电解法制备过程如下：用NaOH调NiCl2溶液pH至7.5，加放适量硫酸钠后进行电解。电解过程中产生的Cl2在弱碱性条件下生成ClO，把二价镍氧化为三价镍。以下说法正确的是( )(A)可用铁作阳极材料(B)电解过程中阳极附近溶液的pH升高(C)阳极反应方程式为：2ClCl2 2e(D)1 mol二价镍全部转化为三价镍时，外电路中通过了1 mol电子。,CD,2(2007年高考上海化学卷，电解)某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿，然后平铺在一块铂片上，接通电源后，用铅笔在滤纸上写字，会出现红色字迹。据此，下列叙述正确的是( ),(A)铅笔端作阳极，发生还原反应 (B)铂片端作阴极，发生氧化反应(C)