化学选修4 第四章 第三节 第2课时电解原理的应用

1、2021-12-162021-12-16 1. 阴离子放电的顺序：阴离子放电的顺序： 2. 阳离子的放电顺序：阳离子的放电顺序： 电解质电解质溶液中离子溶液中离子阴极阴极产物产物阳极阳极产物产物电解过电解过程溶液程溶液PHPH值值HH2 2SOSO4 4HClHClNaOHNaOHNaClNaClKK2 2SOSO4 4CuClCuCl2 2CuSOCuSO4 4HH+ + OH OH- - SO SO4 42-2-HH+ + OH OH- - Cl Cl- -NaNa+ + H H+ + OH OH- -NaNa+ + Cl Cl- - H H+ + OH OH- -KK+ + SO SO4

2、 42-2- H H+ + OH OH- -CuCu2+2+ Cl Cl- - H H+ + OH OH- -CuCu2+2+ SO SO4 42-2- H H+ + OH OH- -HH2 2OO2 2HH2 2ClCl2 2HH2 2OO2 2HH2 2ClCl2 2HH2 2OO2 2CuCuClCl2 2CuCuOO2 2减小减小增大增大增大增大增大增大不变不变增大增大减小减小以惰性材料作电以惰性材料作电极极, ,电解滴有几滴酚酞的饱电解滴有几滴酚酞的饱和食盐水和食盐水, ,并以湿润的淀粉并以湿润的淀粉KIKI试纸检验阳极产物试纸检验阳极产物, ,观察观察实验现象。实验现象。观察到的现

3、象观察到的现象: :阳极阳极: :阴极阴极: :放出有刺激性气味的气体，放出有刺激性气味的气体，能使湿润的能使湿润的KIKI淀粉试纸变蓝淀粉试纸变蓝放出无色、无味气体，附放出无色、无味气体，附近溶液变红近溶液变红2Cl2e=Cl22H+2e=H22NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl2电解电解氯碱工业氯碱工业阳极阳极( (石墨石墨): ):2Cl2e=Cl2阴极阴极( (石墨石墨): ):2H+2e=H2 2NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl2电解电解(2)(2)避免生成物避免生成物HH2 2和和ClCl2 2混合混合, , 因为因为: : . .(1)(1)避免避免ClCl2

4、2接触接触NaOHNaOH溶液会反应溶液会反应, ,使产品不纯使产品不纯, , 反应方程式反应方程式: : . .ClCl2 2+2NaOH=NaCl+NaClO+H+2NaOH=NaCl+NaClO+H2 2OO混合遇火或遇强光爆炸混合遇火或遇强光爆炸解决方法解决方法: :提示提示: :精制食盐水精制食盐水 由于粗盐中含有泥沙由于粗盐中含有泥沙 CaCa2+2+ Mg Mg2+2+ FeFe3+ 3+ SOSO4 42-2-等杂质等杂质, ,会在碱液中形成沉淀从而损坏会在碱液中形成沉淀从而损坏离子交换膜离子交换膜, ,那么如何除去这些杂质呢那么如何除去这些杂质呢? ?3.3.所有试剂只有过量

5、才能除尽所有试剂只有过量才能除尽, ,你能设计一个你能设计一个合理的顺序逐一除杂吗合理的顺序逐一除杂吗? ?2.2.用什么试剂除去用什么试剂除去CaCa2+2+ Mg Mg2+2+ Fe Fe3+ 3+ SOSO4 42-2-? ?1.1.用什么方法除去泥沙用什么方法除去泥沙? ?略过量略过量NaNa2 2COCO3 3 溶液溶液NaNa+ + Cl Cl- - Mg Mg2+2+CaCa2+2+ Fe Fe3+3+ SO SO4 42-2-除除SOSO4 42-2-除除CaCa2+2+ BaBa2+2+ 略过量略过量NaOH NaOH 溶液溶液除除FeFe3+ 3+ MgMg2+2+ 略过量

6、略过量BaClBaCl2 2 溶液溶液适量适量HClHCl溶液溶液调节调节PH PH 除除COCO3 32- 2- OH OH- -泥沙泥沙 NaNa+ + Cl Cl- - MgMg2+2+ Ca Ca2+2+ FeFe3+ 3+ SO SO4 42-2-NaNa+ + Cl Cl- - Mg Mg2+2+ CaCa2+2+ Fe Fe3+3+ 引入引入BaBa2+2+ NaNa+ + Cl Cl- - Ca Ca2+ 2+ BaBa2+ 2+ 引入引入OHOH- -NaNa+ +、 ClCl- -、COCO3 32-2-、OHOH- -NaNa+ + Cl Cl- -沉降沉降除除泥沙泥沙

7、阳极阳极: :金属钛网金属钛网( (涂有涂有钛钌等氧化物钛钌等氧化物) ) 阴极阴极: :碳钢网碳钢网( (涂有镍涂有镍涂层涂层) ) 阳离子交换膜阳离子交换膜: :只允只允许阳离子通过，阻许阳离子通过，阻止阴离子和气体通止阴离子和气体通过。过。 阳极室产物阳极室产物: : ClCl2 2阴极室产物阴极室产物: : NaOHNaOH、 HH2 2+ -精制精制饱和食盐水饱和食盐水水水( (含少量含少量NaOH)NaOH)ClCl2 2 H H2 2NaOHNaOH溶液溶液淡盐水淡盐水NaNa+ +含氯漂白剂含氯漂白剂有机合成、造纸有机合成、造纸玻璃、肥皂玻璃、肥皂纺织、印染纺织、印染有机合成有

8、机合成氯化物合成氯化物合成农药农药金属冶炼金属冶炼有机合成有机合成HClHCl盐酸盐酸电解饱和食盐水电解饱和食盐水( (三三) )以氯碱工业为基础的化工生产以氯碱工业为基础的化工生产HH2 2NaOHNaOHClCl2 2阳极阳极( (粗铜粗铜): ): Cu - 2eCu - 2e- -=Cu=Cu2+2+阴极阴极( (纯铜纯铜): ): CuCu2+2+2e+2e- -=Cu=CuZnZn、FeFe、NiNi只溶解只溶解, ,不析出不析出; ; 比铜不活泼的金属比铜不活泼的金属: : AuAu、PtPt不溶解不溶解, ,而以单质而以单质 沉积形成阳极泥沉积形成阳极泥; ;电解质溶液中电解质

9、溶液中CuSOCuSO4 4的浓度基本不变。的浓度基本不变。 利用电解的原理在金属表面上镀上一层其它利用电解的原理在金属表面上镀上一层其它金属或合金的过程。金属或合金的过程。(1)(1)阳极阳极: :镀层金属。镀层金属。 阴极阴极: :待镀的金属制品。待镀的金属制品。 电镀液电镀液: :用含有镀层金属用含有镀层金属 离子的溶液。离子的溶液。 过程中电镀液的浓度保持不变过程中电镀液的浓度保持不变 阳极参加反应的电解。阳极参加反应的电解。 阴极必须可以导电阴极必须可以导电, ,且表面洁净、光滑。且表面洁净、光滑。 为了使镀层均匀、美观为了使镀层均匀、美观, ,电镀液中镀层离子的电镀液中镀层离子的浓

10、度时刻保持稳定浓度时刻保持稳定, ,常制成络离子。常制成络离子。两电极接直流电源两电极接直流电源电解质溶液电解质溶液形成闭合回路形成闭合回路镀层金属接电源正极镀层金属接电源正极, ,待镀金属接电源负极待镀金属接电源负极电镀液必须含有镀层电镀液必须含有镀层金属的离子金属的离子形成形成条件条件定义定义装置装置实例实例电解池电解池电镀池电镀池装置装置电源负极电源负极电解池阴极电解池阴极电解池阳极电解池阳极电源正极电源正极电子电子流向流向阳极阳极: :氧化反应氧化反应, ,溶液中溶液中的阴离子失电子或电极的阴离子失电子或电极金属失电子金属失电子阴极阴极: :还原反应还原反应, ,溶液中溶液中的阳离子得

11、的阳离子得电子电子阳极阳极: :氧化反应氧化反应, ,金属金属电电极失电子极失电子阴极阴极: :还原反应还原反应, ,溶液中溶液中的阳离子得电子的阳离子得电子电极电极反应反应阳极阳极: :与电源正极相连与电源正极相连阴极阴极: :与电源负极相连与电源负极相连名称同电解池名称同电解池, ,但有限制但有限制阳极阳极: :必须是镀层金属必须是镀层金属阴极阴极: :镀件镀件电极电极名称名称电解池电解池电镀池电镀池装置装置同电解池同电解池电解池的阳极电解池的阳极 原电池的负极原电池的负极 化学腐蚀化学腐蚀 原电池的正极原电池的正极 电解池的阴极电解池的阴极海水海水C CFeFe+ +下列各情况下列各情况

12、, ,在其中在其中FeFe片腐蚀由片腐蚀由快快到到慢慢的顺序是的顺序是(5)(5)(4)(4)(2)(2) (1)(1)(3)(3)比较金属腐蚀的快慢比较金属腐蚀的快慢 由于电解是最强有力的氧化还原手段由于电解是最强有力的氧化还原手段, ,所以电所以电 解法是冶炼金属的一种重要的方法。对于冶炼像解法是冶炼金属的一种重要的方法。对于冶炼像NaNa、CaCa、MgMg、AlAl这样活泼的金属这样活泼的金属, ,电解法几乎电解法几乎是唯一可行的工业方法。是唯一可行的工业方法。 电解熔融的电解熔融的NaClNaCl阳极阳极: : 2Cl2Cl- -2e2e- -=Cl=Cl2 2 阴极阴极: : 2N

13、a2Na+ +2e+2e- -=2Na=2Na总反应总反应: : 2NaCl(2NaCl(熔融熔融)=2Na+Cl)=2Na+Cl2 2 电解熔融氯化钠制钠电解熔融氯化钠制钠阴极阴极: : 4Al4Al3+3+12e+12e- -=4Al=4Al阳极阳极: : 6O6O2-2-12e-12e- -=3O=3O2 2 总反应总反应: : 2Al2Al2 2OO3 3( (熔融熔融)=4Al+3O)=4Al+3O2 2 电解熔融电解熔融AlAl2 2OO3 3烟罩烟罩阳极阳极C C电解质电解质熔融态铝熔融态铝钢壳钢壳钢导电棒钢导电棒耐火材料耐火材料阴极阴极C C为什么电解熔融氧化铝不用为什么电解熔

14、融氧化铝不用AlClAlCl3 3? ?阳极阳极C电解质电解质烟罩烟罩熔融熔融态铝态铝钢壳钢壳钢导电棒钢导电棒阴极阴极C C耐火耐火材料材料冰晶石冰晶石(Na(Na3 3AlFAlF6 6) )熔剂使熔剂使AlAl2 2OO3 3在较低温度下熔化在较低温度下熔化 1.1.分析下图分析下图,( ),( )是原电池是原电池,( ),( )是电解池是电解池【练习】【练习】（3 3）原电池的正极和电解池阳极均发生氧化反应）原电池的正极和电解池阳极均发生氧化反应 （ ）（2 2）电）电解质解质溶液导电过程就是电解过程（溶液导电过程就是电解过程（ ） 2.2.判断判断（1 1）电解、电离均需要通电才能实现

15、）电解、电离均需要通电才能实现 （ ） 3.3.右图是电解右图是电解CuClCuCl2 2溶液的装置溶液的装置, ,其中其中c,dc,d为石墨为石墨电极电极, ,则下列有关判断正确的是则下列有关判断正确的是 （ ） A.aA.a为负极为负极,b,b为正极为正极 B.aB.a为阳极为阳极, b, b为阴极为阴极 C.C.电解过程中电解过程中,d,d电极质量增加电极质量增加 D.D.电解过程中电解过程中, ,氯离子浓度不变氯离子浓度不变C C 4.4.在标准状况下在标准状况下, ,用铂电极电解用铂电极电解CuSOCuSO4 4溶液溶液, ,当阴当阴极产生极产生6.4g6.4g铜时铜时, ,阳极放出

16、的气体是阳极放出的气体是 （ ） A. 1.12L HA. 1.12L H2 2 B. 1.12L O B. 1.12L O2 2 C. 2.24L H C. 2.24L H2 2 D. 2.24L OD. 2.24L O2 2B B 5.5.在铜的精炼过程中在铜的精炼过程中, ,下列说法错误的是（下列说法错误的是（ ） A.A.阳极是粗铜阳极是粗铜, ,其中锌银等杂质均失电子被氧化其中锌银等杂质均失电子被氧化 B.B.阴极上首先析出铜阴极上首先析出铜 C.C.粗铜不断溶解粗铜不断溶解 D.D.电解溶液为硫酸铜溶液电解溶液为硫酸铜溶液A A 6. 6.用石墨作电极用石墨作电极, ,电解电解1m

17、ol/L1mol/L下列物质的溶液下列物质的溶液, ,溶溶液的液的pHpH值保持不变是值保持不变是 （ ） A.HCl B.NaOH C.NaA.HCl B.NaOH C.Na2 2SOSO4 4 D.NaCl D.NaClC C 7.7.如图所示如图所示, A B C, A B C三个装置中分别盛装足量的三个装置中分别盛装足量的CuClCuCl2 2溶液溶液 (1) ABC (1) ABC三个装置中属于原电池的是三个装置中属于原电池的是( (填标填标号号, ,下同下同), ),属于电解池的是属于电解池的是。 (2)A(2)A池中池中ZnZn是是极极, ,发生发生 反应反应( (填填“氧化氧化

18、”或或“还原还原”, ,下同下同), ),电极反应式为电极反应式为 ;Cu;Cu是是 极极, ,发生发生 反应反应, ,电极反应式电极反应式 ; ;A A池中总反应的化学方程式池中总反应的化学方程式 。A ABCBC负负氧化氧化Zn-2e-=ZnZn-2e-=Zn2+2+CuCu2+2+2e-=Cu+2e-=Cu正正还原还原CuCu2+2+Zn=Zn+Zn=Zn2+2+Cu+Cu (3)B(3)B池中池中C C是是极极, ,发生发生反应反应, ,电极反应电极反应为为; Pt; Pt是是极极, , 发生发生反反应应, , 电极反应为电极反应为; B; B池中总反应池中总反应的化学方程式的化学方程

19、式 。阴阴还原还原CuCu2+2+2e-=Cu+2e-=Cu2Cl2Cl- -2e-2e- -=Cl=Cl2 2 氧化氧化CuClCuCl2 2 Cu+ClCu+Cl2 2 阳阳 8.(20048.(2004年广东、广西化学年广东、广西化学) ) PH=a PH=a的某电解质的某电解质溶液中溶液中, ,插入两支惰性电极通直流电一段时间后插入两支惰性电极通直流电一段时间后, ,溶溶液的液的pHa, pHa, 则该电解质可能是则该电解质可能是 （ ） A.NaOHA.NaOH B.H B.H2 2SOSO4 4 C.AgNO C.AgNO3 3 D.NaD.Na2 2SOSO4 4A A 9.9.

20、用石墨作电极电解用石墨作电极电解CuClCuCl2 2 NaCl NaCl的混合溶液时的混合溶液时, ,阴极析出的物质是阴极析出的物质是_;_;阳极产物是阳极产物是_。 10.10.两极都用银片作电极电解两极都用银片作电极电解AgNOAgNO3 3时时, ,阳极的阳极的产物是产物是_,_,阴极的产物是阴极的产物是_。CuCuClCl2 2AgAgAgAg+ + 11.(200311.(2003广东广东) )用惰性电极实现电解用惰性电极实现电解, ,下列说法下列说法正确的是正确的是 （ ） A.A.电解稀硫酸溶液电解稀硫酸溶液, ,实质上是电解水实质上是电解水, ,故溶液故溶液pHpH不变不变

21、B.B.电解稀氢氧化钠溶液电解稀氢氧化钠溶液, ,要消耗要消耗OHOH- -, , 故溶液故溶液pHpH减小减小 C.C.电解硫酸钠溶液电解硫酸钠溶液, ,在阴极上和阳极上析出产物在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为的物质的量之比为1:21:2 D. D.电解氯化铜溶液电解氯化铜溶液, ,在阴极上和阳极上析出产物在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为的物质的量之比为1:1 1:1 D D12.12.下列说法或实验现象的描述不正确的是（下列说法或实验现象的描述不正确的是（ ）A.A.铜铁片紧靠一起浸入稀硫酸中铜片表面有气泡铜铁片紧靠一起浸入稀硫酸中铜片表面有气泡; ;B.B.铜片插入氯化铁

22、溶液中铜片插入氯化铁溶液中, ,铜片表面出现一层铁铜片表面出现一层铁; ;C.C.把锌粒放入盛有盐酸的试管中把锌粒放入盛有盐酸的试管中, ,加入几滴氯化铜加入几滴氯化铜 溶液溶液, ,气泡放出速度加快气泡放出速度加快; ;D.D.与电源负极相连的是电解槽的阴极。与电源负极相连的是电解槽的阴极。13.13.下列关于铜电极的叙述下列关于铜电极的叙述, ,不正确的是不正确的是 （ ）A.A.铜锌原电池中铜是正极铜锌原电池中铜是正极; ; B.B.电解法精炼粗铜时粗铜作阳极电解法精炼粗铜时粗铜作阳极; ;C.C.在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极; ;D.D.电解稀硫酸制

23、电解稀硫酸制HH2 2、OO2 2时时, ,铜作阳极铜作阳极 。B BD D 14.14.在外界提供相同电量的条件下在外界提供相同电量的条件下,Cu,Cu2+2+或或AgAg+ +分别按分别按CuCu2+2+2e+2e- -=Cu=Cu和和AgAg+ +e+e- -=Ag=Ag在电极上放在电极上放电电, ,其析出铜的的质量为其析出铜的的质量为1.92g,1.92g,则析出银的质量则析出银的质量为为 （ ）A. 1.62g B. 6.48g C. 3.24g D. 12.96gA. 1.62g B. 6.48g C. 3.24g D. 12.96gB B 15.15.将分别盛有熔融将分别盛有熔融

24、KClKCl、MgClMgCl2 2、AlAl2 2OO3 3的三的三个电解槽串联个电解槽串联, ,在一定条件下通电一段时间后在一定条件下通电一段时间后, ,析出析出KK、MgMg、AlAl的物质的量之比为的物质的量之比为 （ ） A.1:2:3 B.3:2:1 C.6:3:1 D.6:3:2A.1:2:3 B.3:2:1 C.6:3:1 D.6:3:2D D 16.16.某溶液中含有两种溶质某溶液中含有两种溶质NaClNaCl和和HH2 2SOSO4 4 , ,它们它们的物质的量之比为的物质的量之比为3:13:1。用石墨做电极电解该混合。用石墨做电极电解该混合溶液时溶液时, ,根据电极产物根

25、据电极产物, ,可明显分为三个阶段。下列可明显分为三个阶段。下列叙述不正确的是叙述不正确的是 （ ） A.A.阴极自始至终只析出阴极自始至终只析出HH2 2 B. B.阳极先析出阳极先析出ClCl2 2, ,后析出后析出OO2 2 C. C.电解最后阶段为电解水电解最后阶段为电解水 D.D.溶液溶液pHpH不断增大不断增大, ,最后为最后为7 7D D17.Cu+H2SO4 CuSO4+H21.1.写出电极反应式写出电极反应式Cu(Cu() ) 。Cu(Cu() ) 。2.2.写出直流电源的电极名称写出直流电源的电极名称a:a: , b:, b: 。2H2H+ +2e2e- - HH2 2 Cu-2eCu-2e- -CuCu2+2+电解电解负负 极极 正正 极极直流直流电源电源 Cu Cu( () ) Cu Cu ( () )a ab b稀硫酸溶液稀硫酸溶液 18.18.在在50mL0.2mol/L50mL0.2mol/L的硫酸铜溶液中插入两个的硫酸铜溶液中插入两个电极电极, ,通电电解通电电解( (不考虑水分蒸发不考虑水分蒸发), ),则则: : (1) (1)若两极均为铜片若两极均为铜片, ,试说明