电解池修改.讲义.ppt

1理解电解池的工作原理，能正确书写电极反应。2能进行有关电解产物的判断和计算。3了解电镀池、电解精炼池及应用。4了解金属发生电化学腐蚀的原因和防止金属腐蚀的措施。,第三讲电解池金属的腐蚀与保护,上述装置中，属于原电池的是；属于电解池的是；,NaCl,一、回顾知识，夯实基础,（一）、电解池1电解使_通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在_引起_反应的过程。2电解池(1)装置特点：_转化为_。(2)形成条件两个电极，_，_，形成_，,电流,阴阳两极,氧化还原,电能,电解质溶液,闭合回路,直流电源,化学能,一、回顾知识，夯实基础,(3)电极名称及电极反应(如图),总反应：,1.如何判断电解池的阴阳极？,二、归纳总结，拓展提高,2.电极反应书写的步骤及离子放电顺序？,要求：先独立思考后，再同桌交流，然后找同学展示、补充。,1.如何判断电解池的阴阳极？,二、归纳总结，拓展提高,正,出,入,负,阳,阴,氧化,还原,阳极,与电源极相连,发生反应,电子流。,离子流向,电流流。,出,入,2.电极反应书写的步骤及离子放电顺序？(1)阳极(2)阴极溶液中阳离子得电子被还原。阳离子放电顺序：Ag+Fe3+Cu2+H+(酸)Fe2+Zn2+H+(水)Al3+Mg2+Na+,先看电极材料,活性电极(Ag及其以前的金属),电极材料本身失电子,被氧化,惰性电极(Pt、石墨),溶液中的阴离子失电子被氧化，阴离子放电顺序为：S2-I-Br-Cl-OH-(H2O)含氧酸根,二、归纳总结，拓展提高,阴极：阳极：,阴极：阳极：总反应：,CuSO4溶液,Cu,Fe,Cu2+2e-=CuCu-2e-=Cu2+,Cu,Fe,NaCl溶液,2H+2e-=H2Cu-2e-=Cu2+Cu+2H2O=H2+Cu(OH)2,通电,写出下列装置的电极反应,写出下列装置的电极反应和总反应,AgNO3溶液,CuSO4溶液,阴极：阳极：总反应：,4Ag+4e-=4Ag+4OH-4e-=O2+H2O4Ag+2H2O=4Ag+O2+4H+,阴极：阳极：总反应：,2Cu2+4e-=2Cu4OH-4e-=O2+H2O2Cu2+2H2O=2Cu+O2+4H+,通电,通电,NaCl溶液,Na2SO4溶液,阴极：阳极：总反应：,阴极：阳极：总反应：,2Cl-2e=Cl2,2H+2e-=H2,2NaCl+2H2O=Cl2+H2+2NaOH,通电,通电,4H+4e-=2H24OH-4e-=O2+H2O2H2O=O2+2H2,写出下列装置的电极反应和总反应,（二）、电解原理应用1氯碱工业（电解饱和食盐水）阳极(石墨)：_，阴极(铁)：_，总反应：_。,2Cl-2e=Cl2,2H+2e-=H2,2NaCl+2H2O=Cl2+H2+2NaOH,通电,三、迁移应用，提升能力,产生气体通入淀粉碘化钾溶液，溶液变蓝，说明是氯气。,阴极：,阳极：,产生的气体验纯后点燃，产生淡蓝色火焰，倒扣在上方的干燥烧杯内壁有水珠生成，说明是氢气。向溶液中滴入几滴酚酞试液，溶液变红，说明生成了氢氧化钠；,阴极产物,阳极产物,2铜的电解精炼(含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等)电极反应：阳极(_)：_。阴极(_)：_。,粗铜,精铜,Cu2e=Cu2,Cu2+2e=Cu,在阳极粗铜中Zn、Fe、Ni比铜活泼，所以失电子被氧化，Zn2e=Zn2，Fe-2e=Fe2，Ni-2e=Ni2；而金、银等因活泼性比铜弱，不能被氧化，而以单质的形式沉积下来，形成阳极泥。在阴极Cu2+得电子能力比Zn2、Fe2、Ni2强，所以只有铜单质生成。,思考：根据金属活动性判断，反应后粗铜中的杂质金属以什么形式存在，为什么？,粗铜中Zn、Fe、Ni以Zn2、Fe2、Ni2存在溶液中，而金、银以单质形式存在阳极泥中。,3电镀电镀时，阳极是_，阴极是_，一般用含有_的电解质溶液作电镀液；电镀池工作时，阳极质量_，阴极质量_，电解质溶液浓度_。,镀层金属,待镀件,镀层金属阳离子,减少,增加,不变,如:铁件镀锌电镀液：，阳极()：，阴极()：。,ZnSO4或ZnCl2溶液,Zn,铁件,Zn2e=Zn2,Zn22e=Zn,1.金属腐蚀的比较,现象,条件,本质,区别,无电流产生,金属被腐蚀,金属与接触到的物质直接反应,不纯金属接触到电解质溶液发生原电池反应,M-ne-=Mn+,较活泼金属被腐蚀,有电流产生,注：通常两种腐蚀同时存在，但主要以电化学腐蚀，危害也更严重。,三、金属的腐蚀,钢铁的析氢腐蚀示意图,钢铁的吸氧腐蚀示意图,电化学腐蚀,2.电化学腐蚀的分类(钢铁腐蚀),水膜性质,Fe+2H+=Fe2+H2,Fe-2e-=Fe2+,2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2,弱酸性或中性或碱性,酸性,负极反应,正极反应,2H+2e-=H2,2H2O+O2+4e-=4OH-,总反应,注：吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍,1.牺牲阳极的阴极保护法需保护的金属作正极，不反应，被保护；而连接的较活泼金属作负极，被腐蚀。,四、金属的防护方法,原电池原理,2、外加电流保护法将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两极，需保护的金属作为阴极，在外加直流电的作用下被保护。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。,电解池原理,3、改变金属内部结构如制成不锈钢。4、加保护层如电镀、喷漆、覆膜等。,原电池、电解池、电镀池的比较,1能够使反应Cu2H2O=Cu(OH)2H2发生的是()A用铜片作阴、阳电极，电解氯化铜溶液B用铜片作阴、阳电极，电解硫酸钾溶液C铜锌合金在潮湿空气中发生电化学腐蚀D铜片作原电池的负极，碳棒作原电池的正极，氯化钠作电解质溶液,B,2.如图所示，a、b是两根石墨棒，下列叙述正确的是()A.a是阴极，发生还原反应，b是阳极，发生氧化反应B.装置工作时，稀硫酸溶液中c(H+)变小、c(Cu2+)变大C.往滤纸上滴加酚酞试液，a极附近颜色变红D.稀硫酸中硫酸根离子的物质的量不变,D,3.如图所示装置中，X是铁，Y是石墨电极，a是硫酸钠溶液，实验开始前，在U形管的两边各滴入几滴酚酞试液，下列叙述正确的是()A.闭合K1，断开K2，X极放出H2B.闭合K1，断开K2，Y极为阳极C.闭合K2，断开K1，Y极的电极反应式为：O22H2O4e-=4OH-D.闭合K2，断开K1，工作一段时间后，X电极附近显红色,D,4.（2013大纲卷9）电解法处理酸性含铬废水（主要含有Cr2O72）时，以铁板作阴、阳极，处理过程中存在反应Cr2O72-+6Fe2+14H+=2Cr3+6Fe3+7H2O，最后Cr3以Cr(OH)3形式除去，下列说法不正确的是（）A.阳极反应为：Fe2e-=Fe2B.电解过程中溶液pH不会变化C.过程中有Fe(OH)3沉淀生成D.电路中每转移12mol电子，最多有1molCr2O72被还原,B,5.（2013上海卷8）糕点包装中常见的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等，其脱氧原理与钢铁的吸氧腐蚀相同。下列分析正确的是（）A.脱氧过程是吸热反应，可降低温度，延长糕点保质期B.脱氧过程中铁作原电池正极，电极反应为：Fe-3e-=Fe3+C.脱氧过程中碳做原电池负极，电极反应为：2H2O+O2+4e-=4OH-D.含有1.12g铁粉的脱氧剂，理论上最多能吸收氧气336mL（标准状况）,D,6.（2013浙江卷11）电解装置如图所示，电解槽内装有KI及淀粉溶液，中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。已知:3I2+6OH-=IO3-+5I-+3H2O下列说法不正确的是()A.右侧发生的电极方程式：2H2O+2e-=H2+2OH-B.电解结束时，右侧溶液中含有IO3-C.电解槽内总化学方程式KI+3H2OKIO3+3H2D.如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，电解槽内发生的总化学方程式不变,D,电解,7.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12的是（）,D,甲,乙,8.如图两个装置中，溶液体积均为200mL，开始时，电解质溶液的浓度均为0.1mol/L，工作一段时间后，测得导线上都通过了0.02mol电子，若不考虑溶液体积的变化，则下列叙述正确的是(),A.在中Cu棒为阳极；在中Cu棒为负极B.电极上析出物质的质量：C.电极反应式：中阳极：4OH-4e=2H2OO2；中负极：2H2e=H2D.c(Cu2)：中不变；中减小,D,9.在如图所示的装置中，若通入直流电5min时，铜电极质量增加2.16g，试回答：(1)电源电极X名称为_(2)pH变化：A_，B_，C_.(填“增大”“减小”或“不变”)(3)通电5min时，B中共收集224mL气体(标准状况)，溶液体积为200mL.则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为_(忽略体积变化)(4)若A中KCl溶液的体积也是200mL，电解后，溶液的pH为_(设电解前后溶液体积无变化),负极,增大,减小,不变,0.025mol/L,13,10.如右图为相互串连的甲乙两个电解池，X、Y为直流电源的两个电极。电解过程中，发现石墨电极附近先变红。请回答：,(1)电源X极为_极(填“正”或“负”)，乙池中Pt电极上的电极反应式为。(2)甲池若为电解精炼铜的装置，其阴极增重12.8g，则乙池中阴极上放出的气体在标准状况下的体积为_，电路中通过的电子为_mol。(3)若乙池剩余溶液的体积仍为400mL，则电解后所得溶液c(OH)_。,正,2Cl-2e=Cl2,4.48L,0.4,1.0mol/L,11.按照下图接通线路，反应一段时间后，回答下列问题：（1）U型管内出现什么现象?写出有关反应的化学方程式（2）在ab烧杯中发生什么现象（3）如果小烧杯中有0.508g碘析出，问大烧杯中，负极减轻多少g?,(1)U型管右侧溶液逐渐变红，2KCl+2H2O=Cl2+H2+2KOH,(2)a烧杯中溶液变蓝,(3)n(I2)=0.004mol,m(Zn)=0.004mol65g/mol=0.26g,电解,12.（2013天津卷6）为增强铝的耐腐蚀性，现以铅蓄电池为外电源，以Al作阳极、Pb作阴极，电解稀硫酸，使铝表面的氧化膜增厚。其反应原理如下：电池:Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4(s)+2H2O电解池：2Al+3H2O=Al2O3+3H2电解过程中，以下判断正确的是(),D,电解,13.如下图装置，A、B中的电极为多孔的惰性电极；c、d为夹在湿的淀粉KI试纸条上的铂夹；D电极为2价金属单质X制成，电解质溶液为XSO4溶液；电源有a、b两极。若在A、B充满KOH溶液后倒立于盛有KOH溶液的水槽中，切断S1，闭合S2、S3，通直流电，金属X沉积于C极，则：,(1)在湿的淀粉KI试纸上，有什么现象？，理由是。(2)标出电源的正、负极，a为_极、b为_极。,d端淀粉KI试纸变蓝,d端有I2生成,负,正,(3)c极的电极方程式是_。(4)在电解过程中，测得了A、B两极上产生的气体的实验数据如下：,仔细分析以上实验数据，请说出可能的原因是_,(5)当反应一段时间后，C、D两极附近溶液的pH_(填“增大”、“减小”或“不变”)。(6)当电路中通过0.004mol电子时，C电极上沉积金属X为0.128g，则此金属的摩尔质量为_。,2H2e=H2,因为开始时部分O2被溶解,不变,64g/mol,14.在如下的装置中进行电解，当铁极的质量减小11.2g。(1)A是电源的极；(2)电解过程中，电路中通过电子mol；(3)Ag极的电极反应是；析出物质是g(4)Cu(a)的电极反应是；(5)Cu(b)的电极反应是。,负,0.4,0.4,2H+2e-=H2,Cu2e=Cu2,Cu2+2e=Cu,15.常温下电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO4混合溶液，理论上两极所得气体的体积随时间变化的关系如右图所示（气体体积已换算成标准状况下的体积），根据下图中信息回答下列问题。,（1）原混合溶液中NaCl和CuSO4的物质的量浓度分别为、。（2）t2时所得溶液的pH=。,0.1mol/L,0.1mol/L,1,钢铁的析氢腐蚀示意图,钢铁的吸氧腐蚀示意图,钢铁在潮湿的空气中发生的电化学腐蚀的原理：负极（Fe）：Fe-2e-=Fe2+正极（C）：2H+2e-=H2析氢腐蚀或2H2O+O2+4e=4OH吸氧腐蚀,电化学腐蚀,（3）析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较,Fe2O3nH2O,（铁锈）,水膜呈酸性,水膜呈中性或酸性很弱,Fe-2e-=Fe2+,2Fe-4e-=2Fe2+,2H2O+2e-=H2+2OH-,O2+2H2O+4e-=4OH-,Fe+2H2O=Fe(OH)2+H2,2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2,4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,金属的腐蚀以电化腐蚀为主，电化腐蚀又以吸氧腐蚀为主(pH5.6时)若pH5.6时则为析氢腐蚀。,3电极反应规律(1)阴极与电源_极相连，_电子发生_反应。溶液中的阳离子放电，放电顺序为：AgFe3Cu2H（酸）Fe2Zn2H（水）Al3Mg2Na。(2)阳极与电源_极相连，