360教育网电解原理及应用

1、360 教育网电解原理及应用电解原理及应用二 . 教学目标理解电解原理，掌握电极反应式的书写及电解原理的应用三. 教学重点、难点电解原理教学过程一、电解原理：电解是电流通过电解质溶液而在阴、阳两极发生氧化还原反应的过程； 电解池是将电能转化为化学能的装置；构成条件为：必须连接有直流电源，要有电极（阴、阳极），以及电解质溶液或熔融电解质。在电解过程中与电源正极相连的极称为阳极，在阳极上发生氧化反应；与电源负极相 连的极称为阴极，在阴极上发生还原反应；电解质溶液中的阴离子移向阳极，阳离子移向 阴极。说明：1 、电解质溶液的导电过程实质上就是其电解过程。在电解池中电子流向：电子由电 源的负极f电解池

2、的阴极，再由电解质溶液f电解池的阳极f电源正极。溶液中离子的移 动方向：溶液中阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。2 、电解与电离的比较：电离电解条件电解质溶于水或熔化状态下电解质电离后 , 再通直流电过程阴、阳离子定向移动 , 在两极上失、得电子成为原子或分子 , 如CuCI2 = Cu （阴极）+ CI2-（阳极）特点只产生自由移动的离子发生氧化还原反应 , 生成新物质联系电解必须建立在电离的基础上3 、电解池与原电池的判断： 有外加电源的装置一定是电解池，无外加电源的装置一定是原电池 , 多池组合时 , 般是含有活泼金属的池为原电池，其余都是在原电池带动下工作的电解池；若最活泼的电 极相

3、同时，则两极间活泼性差别较大的是原电池，其余为电解池。4 、电解池的反应原理：放电：阳离子得到电子或阴离子失去电子。离子放电的顺序取决于离子的本性，也与 离子浓度和电极材料有关。（ 1）阳极产物的判断先看电极，若是活泼电极（金属活动顺序表Ag以前，包含Ag）,电极放电，溶液中的阴离子不放电；若是惰性电极（如铂、石墨等），则看溶液中阴离子的失电子能力。在惰性电极上,阴离子放电顺序为：（ 2）阴极产物的判断：直接根据阳离子放电顺序进行判断,阳离子放电顺序为： 注意：高价含氧酸根离子一般不放电5 、分析电解问题的基本思路：通电前：电解质溶液中含有哪些阴、阳离子（包括水电离出的H+和0出）。通电时：阴

4、离子移向阳极,阳离子移向阴极,结合放电顺序分析谁优先放电。写电极反应式,并结合题目要求分析电解结果,如两极现象、水的电离平衡移动、离 子浓度的变化、pH变化等。分析讨论按要求填写下表（用惰性电极电解下列物质的溶液）电解质（溶液）阳极反应阴极反应总反应方程式溶液 pH变化CuCl22CI 2e = CI2 TCu2 H- 2e = CuCuCI2 = Cu+ CI2 T稍变大HCI2CI 2e = CI2 T2H HH 2e=H2T2HCI = H2TH CI2T变大Na2SO440 4e= 2H23 02T2H HH 2e=H2T2H20 = 2H2TH 02T不变H2S0440H4e= 2H

5、20H 02T2H HH 2e=H2T2H2O = 2H2T+ O2减小NaOH4OH4e= 2H23 O2T2H + 2e = H2T2H2O = 2H2T+ O2T增大NaCl2Cl 2e = Cl2 T2H + 2e = H2T2NaCI +2H2O =2NaOH + H2t + Cl2 T增大CuSO44OH4e= 2H23 O2TCu2 HP 2e = Cu2 CuSO4 + 2H2O= 2 Cu+ 2H2SO4H O2f减小规律总结：用惰性电极电解不同的电解质溶液时：电解质的组成无氧酸（除HF）、不活泼金属的无氧酸盐（F除外）不活泼金属的含氧酸盐、活泼金属的无氧酸盐含氧酸、可溶性碱

6、、活泼金属的含氧酸盐被电解的物质电解质本身电解质和水都发生变化电解水实例CuCl2 、HBr、 HClNaCl 、CuSO4、 AgNO3H2SO4 、NaOH、 KNO3二、电解原理的应用：1 、电解精炼铜原理： 粗铜的溶解与纯铜的生成：阳极（粗铜）：Cu 2e= Cu2 +阴极（纯铜）： Cu2 + + 2e = Cu 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； 电解质溶液中CuS04勺浓度基本不变；2 、电镀：镀件作阴极，镀层金属作阳极，含镀层金属离子勺电解质配成电镀液；电镀铜勺原理：阳极（镀层金属）：Cu 2e=

7、 Cu2 +阴极（镀件）：Cu2 + + 2e= Cu电镀液浓度不变；3 、氯碱工业：电解饱和食盐水制氢氧化钠和氯气：电极反应及总反应：阳极反应：2Cl 2e = Cl2 T （氧化反应）阴极反应：2H+ 2e = H2T（还原反应）总反应离子方程式：2Cl 2H2O= 2OH H2TCl2T总反应：阴极区 阳极区4 、电冶金：通过电解熔融的氯化钠制取金属钠，电解熔融的氧化铝冰晶石的混合物制取金属铝：制取金属钠：阳极反应：2CI 2e = CI2 T阴极反应：2Na+ + 2e= 2Na制取金属铝：阳极反应： 612e = 3O2T阴极反应：4AI3 + + 12e= 4AI说明：1 、原电池

8、、电解池和电镀池的比较：原电池电解池电镀池定义（装置特点）将化学能转变成电能的装置将电能转变成化学能的装置应用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属的装置反应特征自发反应非自发反应非自发反应装置特征无电源，两极不同有电源 , 两极可同可不同有电源形成条件1. 活泼性不同的两极（连接）2. 电解质溶液（电极插入其中并与电极自发反应）3. 形成闭合回路1. 两电极连接直流电源2. 两电极插入电解质溶液3. 形成闭合回路1. 镀层金属接电源正极 , 待镀金属接电源负极2. 电镀液必须含有镀层金属的离子电极名称（电极构成）负极 : 较活泼金属（电子流出的极）正极 : 较不活泼的金属 （或能导电的非金属

9、）（电子流入的极）阳极：与电源正极相连的极阴极：与电源负极相连的极名称同电解 , 但有限制条件阳极: 必须是镀层金属；阴极 : 镀件电极反应负极 : 氧化反应 , 一般是金属失电子正极: 还原反应 , 溶液中的阳离子得电子或者氧气得电子（吸氧腐蚀）阳极 : 氧化反应 , 溶液中的阴离子失电子 , 或电极金属失电子阴极 : 还原反应 , 溶液中的阳离子得电子阳极 : 金属电极失电子阴极 : 电镀液中阳离子得电子电子流向正极阴极同电解池溶液中带电粒子移动阳离子向正极移动阴离子向负极移动阳离子向阴极移动阴离子向阳极移动同电解池联系在两极上都发生氧化和还原反应2 、氯碱工业：离子交换膜法制烧碱（1）：

10、阳离子交换膜的作用：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 、OHk）和气体通过。可防止 H2、CI2混合爆炸，也可防 止CI2与NaOH反应。（ 2）：食盐的精制： 粗盐的成份：泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-杂质，会与碱性物质反应产生沉淀，损坏离子交换膜； 杂质的除去过程：（3） 、在精制食盐时，所加除杂试剂均为过量，因此，所加试剂的顺序必须是碳酸 钠在氯化钡后面加入，以除去过量的Ba2。3 、电冶金主要用于冶炼活泼性很强的金属。在电解熔融的氧化铝时，加入冰晶石的 目的是为了降低氧化铝的熔点，使氧化铝能够在较低的温度下熔化，而不能用电解

11、无水氯 化铝的方法冶炼金属铝。因为氯化铝为共价化合物，熔融状态时不导电。【典型例题】例1. 1L0.1mol/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 X 1022个D. 反应中有O.OImol的Ag被氧化解析：本题所给的信息是：Ag作阳极，AgNO3溶液作电解液符合电镀的条件，是一种电镀装置。则电极反应式为：阳极：Ag e = Ag+，阴极：Ag+ + e = Ag,阳极减少的银的质量等

12、于阴极析出 的银的质量，电解质溶液的浓度保持不变。由于在阴极析出2.16gAg即为0.02mol，则阳极减少0.02mol的Ag,转移的电子数为 0.02NA，即为1.204 X 1022个。综上所述，本题 的答案为 C答案： C例2.在5OOgCuSO4溶液中，一极为铁，一极为含杂质锌均匀的粗铜；通电一段时间 后切断电源，取出电极，此时铁极析出7.04g铜，电解质溶液增重0.02g，求粗铜中含锌的质量分数。解析：电解精炼时电极反应为：阳极(粗铜)：Cu 2e= Cu2 + , Zn 2e= Zn2 +阴极(铁)：Cu2+ 2e = CuCu2+Zn2+m1mol1mol1gxx0.02g Z

13、n 溶解为 0.02mol x 65g - mol 1= 1.3g溶液中 Cu2+ 析出 0.02mol x 64g - mol 1 = 1.28g锌的质量分数为：答案：粗铜中锌的质量分数为 18.4%例3. 500 mL KN03和Cu ( N03 2的混合溶液中c (N03-)= 6mol L 1,用石墨作 电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22 4 L 气体(标准状况)，下列说法正确的是(假设电解前后溶液的体积不变)A. 原混合溶液中 c (K+)为2 mol L 1B. 上述电解过程中共转移 4 mol 电子C. 电解得到的 Cu 的物质的量为 0.5molD. 电解后溶液

14、中c (H+)为2 mol L 1解析：本题的信息是用惰性电极电解KNO3和Cu (NO3 2混合溶液，电解后阴、阳两极分别产生22.4L气体，即1mol气体。溶液中的阳离子有：Cu2+、H+;阴离子有 OH-、NO3-。根据阴、阳离子的放电顺序可得：阳极：4O 4e= 2H2OO2T ;阴极：Cu2+ 2e = Cu、2H+ + 2e = H2T 4mol1mol2mol 1mol2mol 1mol则原溶液中含有Cu2+ 1mol，转移的电子数为4mol，电解后溶液中增加的 H+的物质的量为 2mol，即 c ( H + )= 2mol/0.5L = 4mol/L。K+的物质的再根据溶液中阳

15、离子所带正电荷总数等于阴离子所带负电荷总数，可得 量为1mol，其浓度为 2mol/L。综上所述，本题的答案为 AB答案： AB例4.以铁为阳极、铜为阴极，对足量的NaOH容液进行电解，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解析：本题的信息为：铁为阳极、铜为阴极，电解NaOH容液，得到2molFe (OH 3。则根据信息，写出电极反应：阳极：Fe 2e= Fe2 +,阴极：2H+ + 2e = H2T总的电极反应为：Fe+ 2H2O= Fe (OH 2J+ H2T,而 Fe (OH 2在空气中易被氧化， 反应方

16、程式为：4 Fe (OH 2+ 2H23 O2= 4Fe (OH 3,则根据相互之间量的关系可得， 每生成 2molFe (OH 3 沉淀，所消耗水的物质的量为 5mol。答案： D例5.某硝酸盐晶体的化学式是 M( NO3 xn H2O相对分子质量为 242，将1.21g该 晶体溶于水配制成100mL溶液，用惰性电极进行电解，当有O.OImol电子转移时，溶液中金属离子全部析出，此时阴极增重0.32g。求：(1) 金属M的相对原子质量及x、n的值。(2) 电解后溶液的pH (假设电解前后溶液的体积不变)。解析：本题的信息为：用惰性电极电解1.21gM (NO3 xnH2O的溶液，当有0.01

17、mol电子转移时,溶液中金属离子全部析出,此时阴极增重 0.32g。则电极反应式为：阳极：4O4e= 2H23O2T ;阴极：M净+ xe= M4 4x10.01mol 0.01mol0.01mol1.21/242 = 0.32/M解得 x = 2, M= 64g/mol，溶液中 c ( H + ) = 0.01mol/0.1L = 0.1mol/L , pH= 1答案：M的相对原子质量及x、n的值分别为：64、2、3,电解后溶液的PH为1例6.工业上用Mn02为原料制取KMn04主要生产过程分为两步进行：第一步将MnO2和K0H粉碎，混匀，在空气中加热至熔化，并连续搅拌，制取K2MnO4第二

18、步将K2MnO4的浓溶液用惰性电极进行电解,在阳极上得到KMn0,4 在阴极上得到 K0H。(1)制取K2MnO4勺反应方程式,连续搅拌的目的是(2)电解K2Mn04勺浓溶液时，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解析：本题的信息为：工业上以 Mn02为原料制取KMn04Mn02和K0H粉碎，混匀，在空气中加热至熔化，制取K2Mn04说明是与空气中的氧气发生氧化还原反应，其中 0原子得到电子，而 Mn02转变为K2Mn04反应方程式为：2Mn02F 4K0出02= 2 K2Mn0知2H2Q而连续搅拌的目的则是为了让 反应物充分接触,使反应顺利进行。用惰性电极电解K2Mn0

19、4的浓溶液，在阳极上得到 KMn04说明阳极是 Mn04放电发 生氧化反应；阴极是 H+放电，产生H2,从而使溶液的pH升高，生成K0H具体的电极反应式为：阴极：2H+ + 2e = H2T;阳极：Mn04 e= Mn04总反应式：2K2Mn0牛 2H20= 2KMn0牛 2K0HH H2T答案：(1) 2Mn02F 4K0HH 02= 2 K2Mn04 2H20让反应物充分接触，使反应顺利进(2)阴极：2H+ + 2e = H2T ;阳极：Mn04 e= Mn0总反应式：2K2Mn0牛 2H20= 2KMn0牛 2K0HH H2T【模拟试题】1. 用惰性电极电解下列溶液，电解一段时间后，阴极

20、质量增加，电解液的pH下降的B.C.D. H2S04A. CuCl2AgN03BaCl22. 1LNa2SO4 和CuS04勺混合液中，c （SO42-） =2mol -L -1 ,用石墨做电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4L （标准状况）气体，则原溶液中c （Na+）为A. 0.5mol -L -1B. 1 mol -L -1C. 1.5 mol -L -1D. 2mol -L -13. 用惰性电极电解 M（NO3 x的水溶液，当阴极上增重 ag时，在阳极上同时产生 bL 氧气（标况），从而可知 M的相对原子质量为A.B.C.D.4. 下图中能验证氯化钠溶液（含酚酞）电解

21、产物的装置是A. 27mg 54mg 108mg5. 用惰电极电解 AgNO3溶液500mL当电解液的pH值从6.0变为3.0 （设电解时无 氢气逸出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略），电极上析出银的质量为B.C.B. 216mg6. 根据下列事实：（1） X+ Y2+ = X2+ + Y;（ 2） Z+ 2H2O= Z （OH 2+ H2f（3）Z2+氧化性比X2+弱；（4）由Y、W电极组成的原电池，电极反应为：W2 + 2e = W Y2e = Y2+,可知X、Y、Z、W的还原性由强到弱的顺序是A. X> Z> Y> W> Y> WB. Z >W&g

22、t;X>YD. Z > Y> X> WC. Z > X7. 将500mL pH=5的CuSO4溶液用惰性电极电解一段时间，溶液的 液的浓度、pH与电解前相同，可采取的方法是pH变为2,若使溶A. 向溶液中加入 0.245g Cu(OH) 2 加入 0.31g CuCO3B. 向溶液中C. 向溶液中加入 0.0025mol H2SO4 中加入 0.2g CuOD. 向溶液8. 用Pt作电极，电解串联电路中分装在甲、乙两个烧杯中的200mL 0.3mol L 1的NaCI溶液和300mL 0.2mol L 1的AgN03容液，当产生 0.56L （标况）CI2时，停止

23、 电解，取出电极，将两杯溶液混合，混合液的 pH为（混合后溶液体积为 500mL）。A. 1.45.67B.C.B. 12.69. 通以相等的电量，分别电解等浓度的硝酸银和硝酸亚汞（亚汞的化合价为-1 ）溶液，若被还原的硝酸银和硝酸亚汞的物质的量之比n （硝酸银）：n （硝酸亚汞）=2:1，则下列表述正确的是A.在两个阴极上得到的银和汞的物质的量之比n （银）：n （汞）=2:1B.在两个阳极上得到的产物的物质的量不相等C.硝酸亚汞的分子式为 HgNO3D.硝酸亚汞的分子式为 Hg2（ NO3） 210.甲、乙两个电解池均以 Pt 为电极且互相串联。甲池盛有AgNO3溶液，乙池盛有一定量的某盐

24、溶液，通电一段时间后，测得甲池阴极质量增加2.16g，乙池电极析出0.64g 金属，则乙池中溶质可能是（相对原子质量： Cu64Mg24Al 27Na23）A. CuS04MgS043B.B. Al ( N03)C. Na2S0411. 在水中加入等物质的量的 Ag+、 Na+、 Pb2+、 N03、 Cl 、 S042 , 该溶液用惰 性电极电解片刻 , 氧化产物与还原产物的质量比为A. 8 ：12 : 2735.5 : 108B.C.D. 108 : 35.512. 在常温下，用惰性电极电解饱和Na2CO3S液，下列说法中不正确的是A. 溶液的 pH 不变B. 溶液中Na2CO3的物质的量

25、不变C. Na2CO3 溶液的浓度不D. Na2CO3 的水解程度不变13. 高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳 定的放电电压。高铁电池的总反应为：A.放电时负极反应为： Zn 2e + 2OH = Zn ( OH) 2B.充电时阳极反应为： Fe( OH) 3 3e + 5OH = FeO42 + 4H2OC.放电时每转移3moL电子，正极有1 mol K2FeO4 被氧化D.放电时正极附近溶液的碱性增强14.按图示装置进行实验： A 极是铜锌合金，B 极为纯铜，电解质中含有足量的铜离列叙述不正确的是B极质量增加7.68g，溶液质量增加子。通电一段时间后，若0.03g，贝V A合金中CuA 极恰好全部溶解，此时Zn 原子个数比为A. 4 : 13 : 1B.C.D. 任意比15.图装置中：1)当 A 键断开，B、C闭合时，甲为池，乙为池；2)当 A、 C