C电解原理学习教案

1、会计学1C电解原理电解原理第一页，编辑于星期六：三点 五十八分。有序解决电解过程的有关问题：有序解决电解过程的有关问题： 1.电解质溶液中存在的离子电解质溶液中存在的离子 2.阴、阳离子在外电场作用下的定向迁移阴、阳离子在外电场作用下的定向迁移 3.电极方程式电极方程式 4.溶液的溶液的pH变化变化 5.消耗的物质及定量关系消耗的物质及定量关系第1页/共30页第二页，编辑于星期六：三点 五十八分。电能转化为化学能的装置电能转化为化学能的装置1.1.电离：阳离子电离：阳离子阴离子阴离子2.迁移：迁移： 阴极阴极 阳极阳极3.竞争放电：竞争放电：阴极阴极上（上（还原还原反应）反应）Cu2+ H+

2、Na+ Cu2+2e-=Cu 2 H+2e-=H2阳极阳极上（上（氧化氧化反应）反应）Cl-OH- SO42- 2Cl-2e-=Cl2 4OH-4e-=2H2O+O2 第2页/共30页第三页，编辑于星期六：三点 五十八分。问题问题1 1：观察电解饱和食盐水的装置（如下图）思考，根据：观察电解饱和食盐水的装置（如下图）思考，根据什么现象可以推断电解饱和食盐水的产物是什么？分别什么现象可以推断电解饱和食盐水的产物是什么？分别写出电极反应式和总反应式。写出电极反应式和总反应式。问题问题2 2： 如果电解一段时间后，切断电源，溶液中存在如果电解一段时间后，切断电源，溶液中存在哪些离子？哪些离子？第3页

3、/共30页第四页，编辑于星期六：三点 五十八分。问题问题 3：若要增加溶液中的：若要增加溶液中的 ClO-浓度，在其他条件（电浓度，在其他条件（电解原料、电源和电极）不变的情况下，只改变装置即解原料、电源和电极）不变的情况下，只改变装置即可达到目的，你能否设计一个装置，并画出装置图，可达到目的，你能否设计一个装置，并画出装置图，说明其原理。说明其原理。问题问题 4：若要杜绝：若要杜绝 ClO- 的产生的产生，有什么办法？，有什么办法？第4页/共30页第五页，编辑于星期六：三点 五十八分。阳离子交换膜阳离子交换膜第5页/共30页第六页，编辑于星期六：三点 五十八分。问题问题5：将：将 1L 物质

4、的量浓度均为物质的量浓度均为 0.1 molL-1的的CuSO4 和和NaCl 的混合溶液用下图装置进行电解，写出阴阳两极的电的混合溶液用下图装置进行电解，写出阴阳两极的电极反应式和电池总反应式。极反应式和电池总反应式。问题问题6：若将上图装置中的左边石墨电极更换为铁，：若将上图装置中的左边石墨电极更换为铁，写出两极反应式，并描述电解池中可能发生的现象写出两极反应式，并描述电解池中可能发生的现象，写出有关的化学反应式。，写出有关的化学反应式。第6页/共30页第七页，编辑于星期六：三点 五十八分。阴、阳离子的放电顺序阴、阳离子的放电顺序阴极阴极上上阳离子阳离子放电，发生放电，发生还原还原反应反应

5、Ag+Cu2+H+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+阳极阳极上上阴离子阴离子放电，发生放电，发生氧化氧化反应反应 S2-SO32-IBrClOH族价含氧酸根族价含氧酸根F（惰性电极时（惰性电极时）电极溶解，电极溶解，阴离子阴离子不放电（不放电（Au、Pt除外）除外） （活性电极时）（活性电极时）第7页/共30页第八页，编辑于星期六：三点 五十八分。问题问题7：如图，画出电解过程中溶液：如图，画出电解过程中溶液 pH 随时间随时间 t 变化的变化的大致曲线图（不考虑电极产物的溶解）。电解一段时间大致曲线图（不考虑电极产物的溶解）。电解一段时间后在两极收集到的气体在相同条件下体积相同，计算电后

6、在两极收集到的气体在相同条件下体积相同，计算电路中共转移多少路中共转移多少mol 电子。电子。第8页/共30页第九页，编辑于星期六：三点 五十八分。NaCl溶液溶液CuCl2溶液溶液CuSO4溶液溶液Na2SO4溶液溶液熔融熔融NaCl阳极阳极出氧卤，出氧卤，阴极阴极氢金属氢金属盐的离子都放电，离子浓度急速减盐的离子都放电，离子浓度急速减盐的离子不放电，水耗离子浓度添盐的离子不放电，水耗离子浓度添酸根离子单放电，产物必得卤、氢、碱酸根离子单放电，产物必得卤、氢、碱金属离子单放电，产物必得金、氧、酸金属离子单放电，产物必得金、氧、酸第9页/共30页第十页，编辑于星期六：三点 五十八分。练习：如右

7、图所示，练习：如右图所示，x、y分别是直流电源的两极，分别是直流电源的两极，Z溶液可溶液可能为：能为：稀硫酸；稀硫酸；NaOH溶液；溶液；Na2SO4溶液；溶液；CuCl2溶液；溶液；NaCl溶液；溶液；稀盐酸溶液；稀盐酸溶液；CuSO4溶溶液。液。若通电后发现若通电后发现a、b两电极上均有两电极上均有气体产生，且气体产生，且V(a) V(b)=2 1，则电极则电极a为为 极，发生的电极反应极，发生的电极反应式为式为 ，电极，电极b为为 极，发生的电极反应式为极，发生的电极反应式为 ，Z溶液可能为溶液可能为 。 若产生的气体体积比为若产生的气体体积比为1 1 ，则阳极的电极反应式为，则阳极的电

8、极反应式为 ，Z溶液可能为溶液可能为 。若通电后出现若通电后出现a电极的质量增加，电极的质量增加，b电极上有无色无味气体产生，则电电极上有无色无味气体产生，则电极极a为为 极，发生的电极反应式极，发生的电极反应式为为 ，Z溶液可能溶液可能为为 。若通电后出现若通电后出现a a电极的质量减少，电极的质量减少，b b电极质量增加，电极质量增加，且质量相等。则该装置可能为且质量相等。则该装置可能为 装置，装置，Z Z溶液可溶液可能为能为 ，a a电极反应式为电极反应式为 。第10页/共30页第十一页，编辑于星期六：三点 五十八分。例：用惰性电极电解下列各组物质中前一种物质的溶液，一例：用惰性电极电解

9、下列各组物质中前一种物质的溶液，一段时间后，加入适量的后一物质，能使前一种物质溶液复原段时间后，加入适量的后一物质，能使前一种物质溶液复原的是的是 A.CuCl2、CuCl2 B.NaOH、NaOH C.NaCl、HCl D.CuSO4、Cu(OH)2 第11页/共30页第十二页，编辑于星期六：三点 五十八分。问题问题8 8：人工肾脏可用间接电化学方法除去代谢产物中的：人工肾脏可用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如下图，写出阳极室和阴极室中的电极反应尿素，原理如下图，写出阳极室和阴极室中的电极反应式和总反应式。式和总反应式。问题问题9 9：上图中质子交换膜的功能是什么？电解结束后，阴：

10、上图中质子交换膜的功能是什么？电解结束后，阴极室溶液的极室溶液的 pH pH 与电解前相比与电解前相比 （填（填“增大增大”、“减减小小”或或“不变不变”）。）。第12页/共30页第十三页，编辑于星期六：三点 五十八分。问题问题1010：利用本节课复习，请设计一个海水淡化装置。：利用本节课复习，请设计一个海水淡化装置。如果有人设计了下图装置来进行海水淡化，你认为其原如果有人设计了下图装置来进行海水淡化，你认为其原理是什么？理是什么？第13页/共30页第十四页，编辑于星期六：三点 五十八分。练习：练习：(2012京京)利用钠碱循环法可脱除烟气中的利用钠碱循环法可脱除烟气中的SO2。 (1)在钠碱

11、循环法中，在钠碱循环法中，Na2SO3溶液作为吸收液，可由溶液作为吸收液，可由NaOH溶液吸收溶液吸收SO2制得，该反应的离子方程式是制得，该反应的离子方程式是 。 (2)吸收液吸收吸收液吸收SO2的过程中，的过程中，pH随随n(SO32)，n(HSO3)变化关系如下表变化关系如下表 ： 上表判断上表判断Na2SO3溶液显溶液显性，用化学平衡原性，用化学平衡原理解释：理解释： 。n(SO32)：n(HSO3)91：91：11：91pH8.27.26.2第14页/共30页第十五页，编辑于星期六：三点 五十八分。(3)当吸收液的当吸收液的pH降至约为降至约为6时，即送至电解槽再时，即送至电解槽再生

12、。再生示意图如下生。再生示意图如下: HSO3在阳极放电的电极反应式是在阳极放电的电极反应式是。当阴极室中溶液当阴极室中溶液pH升至升至8以上时，吸收液再生并循以上时，吸收液再生并循环利用。简述再生原理。环利用。简述再生原理。第15页/共30页第十六页，编辑于星期六：三点 五十八分。电解计算电解计算例例1：用两支惰性电极插入：用两支惰性电极插入500mL AgNO3溶液中溶液中，通电电解。当电解液的，通电电解。当电解液的pH从从6.0变为变为3.0时（电解时（电解时阴极没有氢气放出，且电解液在前后体积变化可时阴极没有氢气放出，且电解液在前后体积变化可以忽略），阴极上析出的质量大约是以忽略），阴

13、极上析出的质量大约是 A27mg B54 mg C108 mg D216 mg第16页/共30页第十七页，编辑于星期六：三点 五十八分。与电解的计算：与电解的计算： 可以利用可以利用总反应式或电极反应式总反应式或电极反应式，找出各物质，找出各物质的化学计量关系进行计算；的化学计量关系进行计算； 也可以依据也可以依据电子得失守恒电子得失守恒，建立已知量和未知，建立已知量和未知量之间的定量关系进行计算，一般而言，量之间的定量关系进行计算，一般而言， 在在阳极阳极：4e 2Cl2(Br2、I2) O2 4H 在在阴极阴极：4e 2H2 2Cu 4Ag 4OH第17页/共30页第十八页，编辑于星期六：

14、三点 五十八分。例例2：常温下电解：常温下电解200mL一定浓度的一定浓度的 NaCl和和CuSO4混混合溶液，理论上两极所得气体的体积体积随时间变化的关系合溶液，理论上两极所得气体的体积体积随时间变化的关系如图所示如图所示(气体体积已换算成标准状况下的体积气体体积已换算成标准状况下的体积)。根据图。根据图中信息回答下列问题：中信息回答下列问题：通过计算推测：通过计算推测：原混合溶液原混合溶液NaCl和和CuSO4的物质的量浓度。的物质的量浓度。t2时所得溶液的时所得溶液的pH。实验中发现，阳极产生的气体体积与阴极相比，明显实验中发现，阳极产生的气体体积与阴极相比，明显小于对应时间段的理论值。

15、试简要分析其可能原因。小于对应时间段的理论值。试简要分析其可能原因。 第18页/共30页第十九页，编辑于星期六：三点 五十八分。例例3：按如图所示装置进行实验，并回答下列问题：按如图所示装置进行实验，并回答下列问题：（1）判断装置的名称：）判断装置的名称：A池为池为_，B池为池为_。（2）锌极为）锌极为_极，电极反极，电极反应式为应式为_；铜极为；铜极为_极，电极反应式为极，电极反应式为_；石墨棒；石墨棒C1为为_极，电极反应式极，电极反应式为为_；石墨棒；石墨棒C2附近发生的实验现象为附近发生的实验现象为_。（3）当）当C2极析出极析出224mL气体（标准状况下），锌的质量气体（标准状况下）

16、，锌的质量变化为（增加或减少）变化为（增加或减少）_g，CuSO4溶液的质量变化溶液的质量变化为（增加或减少）为（增加或减少）_g。 第19页/共30页第二十页，编辑于星期六：三点 五十八分。原电池和电解池的区分、判定，可从以下几原电池和电解池的区分、判定，可从以下几个方面入手：个方面入手： 1.若无外接电源，可能是原电池，然后根据若无外接电源，可能是原电池，然后根据原电池的形成条件判定。原电池的形成条件判定。 2.若有外接电源，两极插入电解质溶液中，若有外接电源，两极插入电解质溶液中，则可能是电解池。则可能是电解池。 3.若为无明显外接电源的串联电路，则应若为无明显外接电源的串联电路，则应利

17、用题中信息找出能自发发生氧化还原反应的利用题中信息找出能自发发生氧化还原反应的装置，即为原电池。装置，即为原电池。第20页/共30页第二十一页，编辑于星期六：三点 五十八分。 解答串联电解池问题的重要依据是解答串联电解池问题的重要依据是电子守恒电子守恒，即串联电路中通过各电极的电子总数是相等，即串联电路中通过各电极的电子总数是相等的，各电极上的产物及其物质的量可以不同，的，各电极上的产物及其物质的量可以不同，但各电极上发生氧化与还原反应时得失电子的但各电极上发生氧化与还原反应时得失电子的总数必须相等。总数必须相等。第21页/共30页第二十二页，编辑于星期六：三点 五十八分。练习：图中电极练习：

18、图中电极a、b分别为分别为Ag电极和电极和Pt电极，电极电极，电极c、d都是石墨电极。通电一段时间后，在都是石墨电极。通电一段时间后，在c、d两极上共收集两极上共收集到到336 mL（STP）气体。回答：）气体。回答： （1）直流电源中，）直流电源中，M为为_极。极。（2）Pt电极上生成的物质是电极上生成的物质是_，其质量为，其质量为_g。（3）电源输出的电子与电极）电源输出的电子与电极b、c、d生成的物质的物质生成的物质的物质的量之比为的量之比为2 _ _ _。（4）AgNO3溶液的浓度溶液的浓度_（填增大、减小或不变，下（填增大、减小或不变，下同），同），AgNO3溶液的溶液的pH_，H2

19、SO4溶液的浓度溶液的浓度_，H2SO4溶液的溶液的pH_。（5）若）若H2SO4溶液的质量分数由溶液的质量分数由5.00%变为变为5.02%，则，则原有原有5.00%的的H2SO4溶液为溶液为_g。第22页/共30页第二十三页，编辑于星期六：三点 五十八分。 进行有关电化学计算时，如电极产物的质量或质量之比进行有关电化学计算时，如电极产物的质量或质量之比，溶液的，溶液的pH或金属的相对原子质量等，一定要紧紧抓住阴、或金属的相对原子质量等，一定要紧紧抓住阴、阳极或正、负极的电极反应中得失电子数相等这一规律。阳极或正、负极的电极反应中得失电子数相等这一规律。第23页/共30页第二十四页，编辑于星

20、期六：三点 五十八分。KOH溶液溶液放 电充 电Cd+2NiOOH+2H2O Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2第24页/共30页第二十五页，编辑于星期六：三点 五十八分。总结：电解池阴、阳极的确定方法总结：电解池阴、阳极的确定方法第25页/共30页第二十六页，编辑于星期六：三点 五十八分。练习：从练习：从H+、Na+、Cu2+、Ba2+、Cl-、SO42-离子中，选离子中，选出恰当的离子组成一种电解质，将电解质溶液按下列要出恰当的离子组成一种电解质，将电解质溶液按下列要求进行电解求进行电解(均是惰性电极均是惰性电极)： (1)电解时电解质含量减小，水量不变，则所采用的电解时电解质含量减小，水量不变，则所采用的电解质是电解质是 ； (2)电解时电解质的质量保持不变，水量减小，则所采电解时电解质的质量保持不变，水量减小，则所采用的电解质是用的电解质是 ； (3)电解时电解质和水的质量都发生变化，则所采电解时电解质和水的质量都发生变化，则所采用的电解质是用的电解质是 ； 第26页/共30页第二十七页，编