第八单元 电解池

使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 1 电解 2 电解池 与电源相连的两个电极 电解质溶液 或熔化的电解质 形成闭合回路 三 电解池 1 定义 工作原理 电能转化为化学能 构成电解池的条件 电极 阳极 与电源的正极相连 阴极 与电源的负极相连 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 3 电解原理 电子流向 离子流向 电极反应 阳极 电极材料或溶液中的阴离子失去电子 阴极 电解质溶液中的阳离子得到电子 发生氧化反应 发生还原反应 若为活性电极 Ag以前 则是电极本身失电子变成离子进入溶液 阴离子在阳极上的放电顺序 失e S2 I Br Cl OH 等含氧酸根离子 NO3 SO42 F 若为惰性电极 则是溶液中的阴离子 争 先放电 无论是活性或惰性电极都是溶液的阳离子 争 先放电 阳离子在阴极上的放电顺序 得e 4 放电顺序 阳极 阴极 Ag Hg2 Fe3 Cu2 H 酸 Pb2 Sn2 Fe2 Zn2 H 水 Al3 Mg2 Na Ca K 练习 写出用惰性电极电解下列物质的电极反应式和总反应式 试分析电解后溶液的PH的如何变化 1 Na2SO4NaOHH2SO4 2 CuSO4AgNO3 3 HClCuCl2 4 NaClMgBr2 电极区域 电解质溶液中 B 电解过程中 只产生O2 pH C 电解过程中 既产生H2 又产生O2 原溶液呈酸性的则pH 原溶液呈碱性的则pH 原溶液呈中性的则pH D 电解过程中 无H2和O2产生 pH几乎 变大 变小 变大 变小 不变 不变 变小 变大 6 电解中电极附近溶液pH值的变化 A 电解过程中 只产生H2 pH A 阴极 H 放电产生H2 阴极区域pH B 阳极 OH 放电产生O2 阳极区域pH 1 04广东11 pH a某电解质溶液中 插入两支惰性电极通直流电一段时间后 溶液的pH a 则该电解质可能是 A NaOHB H2SO4C AgNO3D Na2SO4 A 练习 2 2003广东16 用惰性电极实现电解 下列说法正确的是 A 电解稀硫酸溶液 实质上是电解水 故溶液pH不变B 电解稀氢氧化钠溶液 要消耗OH 故溶液pH减小C 电解硫酸钠溶液 在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1 2D 电解氯化铜溶液 在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1 1 D 3 用铂电极电解CuSO4溶液 当铜离子浓度降到一半时 停止通电 若使CuSO4溶液恢复到原浓度 原体积 应加入适当物质是 A CuSO4B CuSO4 5H2OC CuOD Cu OH 2 C 4 一种新型的燃料电池 它以多孔镍板为电极插入KOH溶液中 然后分别向两极通入乙烷和氧气 其总反应为 2C2H6 7O2 8KOH 4K2CO3 10H2O 有关此电池的推断正确的是 A 负极反应为14H2O 7O2 28e 28OH B 放电一段时间后 负极周围的pH减低C 每消耗1molC2H6 则电路上转移的电子为14molD 放电过程中KOH的物质的量浓度不变 BC 原电池 电解池 正极 负极 阴极 阳极 负极 Zn 2e Zn2 正极 2H 2e H2 阴极 Cu2 2e Cu阳极 2Cl 2e Cl2 Zn 2H Zn2 H2 锌电极不断溶解 铜电极上有气体放出 阴极上有红色物质析出 阳极上有气泡逸出 电子由负极经导线流入正极 电子从阳极流入电源正极 再由电源负极流入阴极 化学能转变为电能 电解转变为化学能 实质 2 原电池和电解池的比较 负氧正还 阳氧阴还 1 02广东 在原电池和电解池的电极上所发生的反应 同属氧化反应或同属还原反应的是 A 原电池正极和电解池阳极所发生的反应B 原电池正极和电解池阴极所发生的反应C 原电池负极和电解池阳极所发生的反应D 原电池负极和电解池阴极所发生的反应 BC 练习 2 右图是电解CuCl2溶液的装置 其中c d为石墨电极 则下列的判断正确的是 A a为负极 b为正极B a为阳极 b为阴极C 电解过程中 d电极质量增加D 电解过中 Cl 的浓度不变 C 1 铜的电解精炼 装置要求 化学原理 电解特点 粗铜 杂质 Zn Fe Ni Au Pt 纯铜 CuSO4溶液 Cu2 2e Cu 基本保持不变 比铜活泼的金属 Zn Fe Ni只溶解 不析出 比铜不活泼的金属 Au Pt不溶解 而以单质沉积形成阳极泥 3 电解原理的应用 阳极 阴极 电解质溶液是 阳极反应 阴极反应 粗铜中的铜 迁移 到纯铜上 CuSO4溶液的浓度 Zn 2e Zn2 Fe 2e Fe2 Ni 2e Ni2 Cu 2e Cu2 概念 电镀池形成条件 镀件作阴极 镀层金属作阳极 含镀层金属阳离子的盐溶液作电解液 电镀的特点 电镀液的组成及酸碱性保持不变 2 电镀 应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属或合金的过程 3 现代氯碱工业 电解饱和食盐水制氯气和烧碱 生产设备名称 阳离子交换膜 将电解槽隔成阴极室和阳极室 它只允许阳离子 Na 通过 而阻止阴离子 Cl OH 和气体通过 防止氯气和氢气混合而引起爆炸 避免氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠影响氢氧化钠的产量 离子交换膜的作用 只允许阳离子 Na 通过 把电解槽隔成阴极室和阳极室 离子交换膜电解槽 产物的检验 反应原理 阳极 2Cl 2e Cl2 阴极 2H 2e H2 总反应 2NaCl 2H2O 2NaOH H2 Cl2 概念 使矿石中的金属离子获得电子 从它们的化合物中还原出来 还原反应 Mn ne M 电解是一种最强有力的氧化还原手段 所以电解法是冶炼金属的一种重要的方法 对于钠 钙 镁 铝等活泼的金属电解法几乎是唯一可行的工业方法 如 高温下NaCl Na Cl 通直流电后 阴极 阳极 2Na 2e 2Na 2Cl 2e Cl2 总反应式 2NaCl 熔融 2Na Cl2 4 电冶金 2 高考热点 1 池型的判断 2 电极的判断 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 3 电极产物的判断 熟悉离子放电顺序 5 判断溶液的pH变化 先分析原溶液的酸碱性 再看电极产物 4 金属性强弱的比较 原电池 金属性 负极 正极 电解 在阴极上先放电的金属离子对应金属的金属性弱 6 原电池 电解池的应用 放电 原电池 充电 电解池 充电电池 新型燃料电池 7 电极反应式的书写 原电池 负氧正还电解 阳氧阴还 8 有关电解的计算 电子守恒 例 用质量均为100g的铜作电极 电解AgNO3溶液 电解一段时间后 两极质量相差28g 此时阳极质量为 A 121 6gB 86gC 93 6gD 89 6g C 例 以Pt作电极 用电源串联电解分别装在两个烧杯里的200mL0 3mL LNaCl溶液和300mL0 1mol L的AgNO3溶液 过一段时间取出电极 将两杯溶液混合 则对混合液pH值判断正确的是 A 7C 7D 7 D 根据反应式列关系式求解 例 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的体积变化 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 水电离出的H 和OH 物质的量相等 B 2 在外界提供相同电量的条件 Cu2 或Ag 分别按Cu2 2e Cu或Ag e Ag在电极上放电 若析出铜的质量为1 92g 则析出银的质量为 A 1 62gB 6 48gC 3 24gD 12 96g 1 向水中加入等物质的量的Ag Pb2 Na Cl SO42 NO3 将该溶液倒入惰性材料作电极的电解槽中 通电片刻 氧化产物与还原产物的质量比为 35 5 108B 16 207C 8 1D 108 35 5 C 练习 3 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 A X是正极 Y是负极B X是负极 Y是正极C CuSO4溶液的PH值逐渐减小D CuSO4溶液的PH值不变 AC 4 在50mL0 2mol L的硫酸铜溶液中插入两个电极 通电电解 不考虑水分蒸发 则 若两极均为铜片 试说明电解过程中溶液溶质浓度将怎样变化 若阳极为纯锌 阴极为铜片 阳极反应式是 如果两极均为铜片且不考虑H 在阴极上放电 当电路中有0 04mol电子通过时 阴极增重 g 阴极上的电极反应式是 不变 Zn 2e Zn2 1 28 Cu2 2e Cu 5 如上图所示 通电后A极上析出Ag 对该装置的有关叙述正确的是 A P是电源的正极B F极上发生的反应为 4OH 4e 2H2O O2 C 电解时 甲 乙 丙三池中 除E F两极外 其余电极均参加了反应D 通电后 甲池的PH减小 而乙 丙两池溶液的PH不变 B 5 从NO3 SO42 Cl H Cu2 Ba2 Ag 等离子中选出适当的离子组成电解质 采用惰性电极对其进行电解 填写化学式 1 两极分别放出H2和O2 电解质可能是 2 若阴极析出金属 阳极放出氧气 电解质可能是 3 两极分别放出气体