电解原理及其应用

1、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电化学知识专题复习邵阳县石齐学校化学教研组刘荣松一一.电解原理电解原理 1.概念概念：使电流通过电解质溶液而在阴阳：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两极引起氧化还原反应的过程叫电解叫电解 2.电解池电解池(电解槽电解槽)： （1）装置特点装置特点：电能转化为化学能电能转化为化学能 （2）形成条件：形成条件： a、电极：与直流电源正极相连的为阳极，、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与直流源负极相连的为阴极 b、电解质溶液、电解质溶液(或熔化的电解质或熔化的电解质) c、形成闭合电路、形成闭合电路 （

2、3）反应原理：）反应原理： 阳极氧化阳极氧化 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。溶液的导电过程实际上电解的过程。电解反应原理图示电解反应原理图示阳极阳极阴极阴极ee4OH-4e-=2H2O+O2Ag+e-=Ag阴离子移向阴离子移向阳离子移向阳离子移向电子流向电子流向AgNO3溶液溶液氧化反应氧化反应还原反应还原反应4AgNO3+2H2O 4Ag+O2+4HNO3 电解电解电解结果电解结果:强调强调1.电解池的电极电解池的电极 (1)阴

3、极：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：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+强调强调2.电解过程电解过程（电解三步骤）电解三步骤） 通电前的电离通电前的电离 通电时溶液中离子的定向移动通电时溶液中离子的定向移动 电极上的放电电极上的放电（电极反应及电极产物的判断）（电极反应及电极产物的判断）强调强调3离子的放电顺序离

4、子的放电顺序 (1)阴极上，阳离子放电顺序阴极上，阳离子放电顺序 Ag+Hg2+ F e3+ 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，阴离子的放电顺在惰性电极的阳极上，阴离子的放电顺序序 S2-I Br Cl-OH-含氧酸根含氧酸根F 强调强调4.电解时电解产物的判断电解时电解产物的判断（1）阳极产物判断：）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，

5、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）阴极产物的判断：直接根据阳离子放电顺序进行判断。强调强调5.判断溶液的判断溶液的pH变化：变化：先分析原溶液的酸碱性，再看电极产物。先分析原溶液的酸碱性，再看电极产物。（1 1）如果只产生氢气而没有氧气，只）如果只产生氢气而没有氧气，只pH变大；变大； （2 2）如果只产生氧气而没有氢气，只）如果只产生氧气而没有氢气，只pH变小；变小；（3 3）如果既产生氢气又产生氧气）如果既产生氢气又产生氧气 若原溶液呈酸性则若原溶液呈酸性则pH减小

6、；减小；若原溶液呈碱性若原溶液呈碱性pH增大；增大；若原溶液呈中性若原溶液呈中性pH不变。不变。强调6.原电池与电 解池的区别原电池原电池负极负极（阳极）（阳极）：失电子的氧化反应：失电子的氧化反应正极正极（阴极）（阴极）：得电子的还原反应：得电子的还原反应电解池电解池阳极：失电子的氧化反应阳极：失电子的氧化反应阴极：得电子的还原反应阴极：得电子的还原反应反应有先后，强的先反应反应有先后，强的先反应定向移动方向定向移动方向：电子、离子电子、离子原电池原电池“负极出电子，电子回正极负极出电子，电子回正极”必发生必发生失电子失电子的的氧化反应氧化反应电解池电解池必发生必发生得电子得电子的的还原反应

7、还原反应必发生必发生失电子失电子的的氧化反应氧化反应例例3.为下图所示装置中，为下图所示装置中，a、b都是惰性电极，都是惰性电极，通电一段时间后，通电一段时间后，b极附近溶液呈红色。下极附近溶液呈红色。下列说法正确的是列说法正确的是AX是正极，是正极，Y是负极是负极BX是负极，是负极，Y是正极是正极CCuSO4溶液的溶液的PH值逐渐减小值逐渐减小DCuSO4溶液的溶液的PH值不变值不变a X Y bPtCuCuSO4溶液溶液NaCl和酚酞溶液和酚酞溶液AC 强调强调7.可充电电池可充电电池-原电池和电解池原电池和电解池 的综合应用的综合应用阴极：阴极：正极：正极：还原反应极还原反应极得电子极得

8、电子极电子流入极电子流入极放电：原电池放电：原电池充电：电解池充电：电解池 负极：负极：阳极：阳极：氧化反应极氧化反应极电子流出极电子流出极失电子极失电子极氧化反应极氧化反应极失电子极失电子极电子流出极电子流出极还原反应极还原反应极得电子极得电子极电子流入极电子流入极例例4.4.汽车上用的铅蓄电池是以一组充满海绵状灰铅的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，用铅板和另一组结构相似的充满二氧化铅的铅板组成，用H H2 2SOSO4 4作电解液。总作电解液。总反应式为：反应式为：Pb+PbOPb+PbO2 2+2H+2H2 2SOSO4 4 2Pb

9、SO 2PbSO4 4+2H+2H2 2O O(1)(1)试写出放电时的正、负极反应式试写出放电时的正、负极反应式正极正极:_:_负极负极:_ :_ (2)(2)试写出充电时的阳、阴极反应式试写出充电时的阳、阴极反应式阳极阳极:_:_阴极阴极: _: _PbOPbO2 2+4H+4H+ +SO+SO4 42- 2- +2e+2e- - =PbSO=PbSO4 4+2H+2H2 2O OPb+Pb+ SOSO4 42-2-2e2e- - =PbSO=PbSO4 4PbSOPbSO4 4+2H+2H2 2O-2eO-2e- - =PbO=PbO2 2 + + 4H4H+ +SO+SO4 42- 2

10、- PbSOPbSO4 4 +2e+2e- - =Pb + SO=Pb + SO4 42-2-如上图所示，通电后如上图所示，通电后A A极上析出极上析出AgAg，对该装置的有关叙，对该装置的有关叙述正确的是述正确的是A.PA.P是电源的正极是电源的正极B.FB.F极上发生的反应为：极上发生的反应为：4OH4OH- - - 4e- 4e- -=2H=2H2 2O+OO+O2 2C.C.电解时，甲、乙、丙三池中，除电解时，甲、乙、丙三池中，除E E、F F两极外，其余电两极外，其余电极均参加了反应极均参加了反应D.D.通电后，甲池的通电后，甲池的PHPH减小，而乙、丙两池溶液的减小，而乙、丙两池溶

11、液的PHPH不变不变B 巩固巩固练习练习1.2.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12的是 甲 乙 A B C D 甲 KOH H2SO4 Na2SO4 CuSO4 乙 CuSO4 AgNO3 HCl HNO3 4.图中图中p、q为电源两极，为电源两极，A为为2价金属价金属X制成，制成，B、C、D为铂电极，接通电源，金属为铂电极，接通电源，金属X沉积于沉积于B，同时，同时C、D产生气泡。试回答：产生气泡。试回答： （1）p为为 极；极； （2）A极发生了极发生了 ；C为为 极，试管里收集极，试管里收集到到

12、；D为为 极，试管里收集到极，试管里收集到 ； （3）C极的电极反应式极的电极反应式 ； （4）当电路中通过）当电路中通过0.004摩电子时，摩电子时，B电极上沉积金电极上沉积金属属X为为0.128克，则此金属的相对原子质量量克，则此金属的相对原子质量量为为 。二二.电解原理的应用电解原理的应用 （一）氯碱工业（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

13、。思考思考2: 生产过程中，为什么强调是电解“饱和食盐水”? 2离子交换膜法制烧碱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。 （3）生产流程： （4）精制食盐水）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

14、+ 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。（二）电镀电镀池的组成电镀池的组成 （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。 结果结果：阳极质量减小，阴极质量增加，溶液的阳极质量减小，阴极质量增加，溶液的成分和浓度不变。成分和浓度不变。 例如，铁上镀锌 阳极：Zn一2e-=Zn2+ 阴极：Zn2+2e-=ZnZn（三）铜的电解精炼（三）铜的电解精炼 粗铜作阳极：粗铜作阳极： Zn一2e-=Zn2+ Fe2e-=Fe2+ Ni一2e-=Ni2+ Cu一2e-=Cu2+ 纯铜作阴极纯铜作阴极： Cu2+2e= Cu 电解质溶液电解质溶液：含有的可溶性盐结果结果：粗粗Cu的质量不断减少，纯铜的质量逐渐增多，阳的质量不断减少，纯铜的质量逐渐增多，阳极泥中含银极泥中含银(Ag、等、等)，电解液的成分和浓度，电解液的成分和浓度发生变化，故不属于电镀。发生变化，故不属于电镀。粗铜粗铜精铜精铜硫酸铜溶液硫酸铜溶液例6.粗铜中常含有锌、镍、银、金