电解原理及其应用

电解原理及其应用 电化学知识专题复习 邵阳县石齐学校化学教研组刘荣松 1 一 电解原理 1 概念 使电流通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化还原反应的过程叫电解2 电解池 电解槽 1 装置特点 电能转化为化学能 2 形成条件 a 电极 与直流电源正极相连的为阳极 与直流源负极相连的为阴极b 电解质溶液 或熔化的电解质 c 形成闭合电路 2 3 反应原理 阳极 氧化a 当电极为惰性电极 溶液中的阴离子失去电子 b 当电极为活性电极 电极材料本身失去电子变成阳离子进入溶液 阴极 还原阳离子在阴极上得到电子被还原 溶液的导电过程实际上电解的过程 3 电解反应原理图示 4 强调1 电解池的电极 1 阴极 连接电源的负极 发生还原反应的电极 溶液中的阳离子移向阴极 氧化能力强的离子优先发生得电子的还原反应 2 阳极 连接电源的正极 发生氧化反应的电极 用惰性电极 石墨 Pt等 作阳极 溶液中的阴离子移向阳极 还原性强的离子优先发生氧化反应 用活泼金属 如Fe Cu等 作阳极 电极本身发生氧化反应变成离子进入溶液 M一ne Mn 5 强调2 电解过程 电解三步骤 通电前的电离通电时溶液中离子的定向移动电极上的放电 电极反应及电极产物的判断 6 强调3 离子的放电顺序 1 阴极上 阳离子放电顺序Ag Hg2 Fe3 Cu2 H Pb2 Fe2 Zn2 H Al3 Na 说明 Pb2 Zn2 Fe2 的氧化性比H 稍弱 电解时 当它们的离子浓度远远超过H 时 放电能力表现比H 强 具体运用在工业电镀过程中 2 在惰性电极的阳极上 阴离子的放电顺序S2 I Br Cl OH 含氧酸根 F 7 强调4 电解时电解产物的判断 1 阳极产物判断 首先看电极 如果是活性电极 金属活动顺序表Ag以前 则电极材料失去电子 电极被溶解 溶液中的阴离子不能失去电子 如果是惰性电极 Pt Au 石墨 则要再看溶液中的离子的失电子能力 此时根据阴离子放电顺序加以 2 阴极产物的判断 直接根据阳离子放电顺序进行判断 8 强调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 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 9 10 强调6 原电池与电解池的区别 原电池 负极 阳极 失电子的氧化反应正极 阴极 得电子的还原反应 电解池 阳极 失电子的氧化反应阴极 得电子的还原反应 反应有先后 强的先反应 11 定向移动方向 电子 离子 原电池 负极出电子 电子回正极 必发生失电子的氧化反应 电解池 必发生得电子的还原反应 必发生失电子的氧化反应 12 13 例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 14 强调7 可充电电池 原电池和电解池的综合应用 阴极 正极 放电 原电池 充电 电解池 负极 阳极 15 例4 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 2H2SO42PbSO4 2H2O 1 试写出放电时的正 负极反应式正极 负极 2 试写出充电时的阳 阴极反应式阳极 阴极 PbO2 4H SO42 2e PbSO4 2H2O Pb SO42 2e PbSO4 PbSO4 2H2O 2e PbO2 4H SO42 PbSO4 2e Pb SO42 16 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 巩固练习1 17 2 用铂电极电解下表中各组物质的水溶液 电解一段时间以后 甲 乙两池中溶液的pH值均减小 而在 和 两极 电极产物的物质的量之比为1 2的是甲乙ABCD甲KOHH2SO4Na2SO4CuSO4乙CuSO4AgNO3HClHNO3 18 19 4 图中p q为电源两极 A为2价金属X制成 B C D为铂电极 接通电源 金属X沉积于B 同时C D产生气泡 试回答 1 p为极 2 A极发生了 C为极 试管里收集到 D为极 试管里收集到 3 C极的电极反应式 4 当电路中通过0 004摩电子时 B电极上沉积金属X为0 128克 则此金属的相对原子质量量为 20 二 电解原理的应用 一 氯碱工业1 电解饱和食盐水反应原理在U型管里装入饱和食盐水 用一根碳棒作阳极 一根铁棒作阴极 接通直流电源 思考1 1 电解池的两极各产生什么现象 若在两极附近均滴加酚酞试液 会有什么现象 2 可以怎样初步检验两极产物的生成 3 结合教材 分析产生这种现象的原因 思考2 生产过程中 为什么强调是电解 饱和食盐水 21 2 离子交换膜法制烧碱 1 生产设备名称 离子交换膜电解槽阴极 碳钢阳极 钛阳离子交换膜 只允许阳离子通过 Cl OH 离子和气体不能通过 把电解槽隔成阴极室和阳极室 2 离子交换膜的作用 a 防止氢气和氯气混合而引起爆炸 b 避免氯气和氢氧化钠反应生成 而影响氢氧化钠的产量 22 3 生产流程 23 4 精制食盐水a 过滤以除去泥沙 b 加入稍过量的BaCl2溶液以除去SO42 c 加入稍过量的NaOH溶液以除去Mg2 Fe3 d 加入稍过量的Na2CO3溶液以除去Ca2 Ba2 e 过滤以除去上述产生的沉淀 f 加入盐酸 以除去过量的Na2CO3 g 这样处理后的盐水中仍含有少量Ca2 Mg2 等金属离子 必须用离子交换树脂除去 24 25 二 电镀 电镀池的组成 1 镀层金属接电源正极作阳极 2 镀件金属接电源负极作阴极 3 含镀层金属离子的盐溶液作电镀液 结果 阳极质量减小 阴极质量增加 溶液的成分和浓度不变 例如 铁上镀锌阳极 Zn一2e Zn2 阴极 Zn2 2e Zn Zn 26 三 铜的电解精炼 粗铜作阳极 Zn一2e Zn2 Fe 2e Fe2 Ni一2e Ni2 Cu一2e Cu2 纯铜作阴极 Cu2 2e Cu电解质溶液 含有 的可溶性盐结果 粗Cu的质量不断减少 纯铜的质量逐渐增多 阳极泥中含银 Ag 等 电解液的成分和浓度发生变化 故不属于电镀 27 例6 粗铜中常含有锌 镍 银 金等杂质 工业上常用电解的方法精炼粗铜 1 电解时作阳极 电极反应式 作阴极 电极反应式 2 电解前CuS04溶液的浓度为lmol L 电解时如有 5mol电子发生