《【2017年整理】5讲电化学—电解池》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【2017年整理】5讲电化学—电解池（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1第 5 讲 电化学电解池考纲要求 1.了解电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。 2.理解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施。一电解的原理1电解定义：在电流作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。2能量转化形式：电能转化为化学能。3电解池(1)构成条件：有与电源相连的两个电极。电解质溶液 (或熔融盐)。形成闭合回路。(2)电极名称及电极反应式(如图 )(3)电子和离子移动方向电子：从电源负极流向电解池的阴极；从电解池的阳极流向电源的正极。离子：阳离子移向电解池的阴极；阴离子移向电解池的阳极。4电解过程的分析(1)首先判断阴、阳极，分析
2、阳极材料是惰性电极还是活泼电极。(2)再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴、阳两组( 不要忘记水溶液中的 H 和 OH )。(3)然后排出阴、阳两极的放电顺 序阴极：阳离子放电顺序：Ag Fe3 Cu2 H (酸)Fe 2 Zn2 H (水)Al 3 Mg2 Na Ca2 K 。阳极：活泼电极S 2 I Br Cl OH 含氧酸根离子。注意：阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。最常用、最重要的放电顺序是：阳极，Cl OH ；阴极：Ag Cu2 H 。电解水溶液时，K Al 3不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到 K、Ca、Na、Mg、
3、Al 等金属。(4)分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒和电荷守恒。(5)最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。注意： 书写电解池中电极反应式时，以实际放电的离子表示，但书写总电解反应方程式时，弱电解质要写成分子式。5小结：用惰性电极电解酸、碱、盐的水溶液的规律电解质(水溶液 ) 电极方程式被电解的物质总化学方程式或离子方程式电解质浓度溶液pH电解质溶液复原含氧酸(如H2SO4)阳极：4OH 4e = O22H 2O阴极：4H 4e =2H2水2H2O O2= = = = =电 解 2H2 增大减小 加 H2O强碱(如NaOH)阳极：4OH 4e =O22H 2
4、O阴极：4H 4e =2H2水2H2O O2= = = = =电 解 2H2 增大增大 加 H2O活泼金属的含氧酸盐(如KNO3、Na2SO4)阳极：4OH 4e =O22H 2O阴极：4H 4e =2H2水2H2O O2= = = = =电 解 2H2 增大 不变 加 H2O2无氧酸(如HCl) ，除HF 外阳极：2Cl 2e =Cl2阴极：2H 2e =H2 酸2HCl Cl2= = = = =电 解 H2 减小增大通入 HCl气体不活泼金属的无氧酸盐(如 CuCl2)，除氟化物外阳极：2Cl 2e =Cl2阴极：Cu 2 2e =Cu 盐CuCl2 CuCl= = = = =电 解 2
5、减小 加 CuCl2活泼金属的无氧酸盐(如NaCl)阳极：2Cl 2e =Cl2阴极：2H 2e =H2水和盐2Cl 2H 2OCl2H 2= = = = =电 解 2OH 生成新电解质增大通入 HCl气体不活泼金属的含氧酸盐(如 CuSO4)阳极：4OH 4e =O22H 2O阴极：2Cu 2 4e =2Cu水和盐2Cu2 2H2O2CuO 2= = = = =电 解 4H 生成新电解质减小加 CuO 或CuCO3思考 1：（1）上表中要使电解后的 NaCl 溶液复原，滴加盐酸可以吗？（2）上表中要使电解后的 CuSO4溶液复原，加入 Cu(OH)2固体可以吗？二电解原理的应用1电解饱和食盐
6、水(1) 电极反应：阳极反应式：2Cl 2e =Cl2( 氧化反应) 阴极反应式：2H 2e =H2(还原反应)(2) 总反应方程式：2NaCl2H 2O 2NaOHH 2Cl 2= = = = =电 解 离子反应方程式：2Cl 2H 2O 2OH H 2Cl 2= = = = =电 解 (3) 应用：氯碱工业制烧碱、氯气和氢气。思考 2： (1)电解氯化钠溶液时，如何用简便的方法检验产物？(2)氯碱工业在生产过程中必须把阳极室和阴极室用离子交换膜隔开，原因是什么？2电镀：右图为金属表面镀银的工作示意图，据此回答下列问题：(1) 镀件作_极，镀层金属银作_极。(2) 电解质溶液是_(3) 电极
7、反应：阳极：_； 阴极： _。(4) 特点：_极溶解，_极沉积，电镀液的浓度 _。3电解精炼铜(1) 电极材料：阳极为_；阴极为_ 。(2) 电解质溶液：_。(3) 电极反应：阳极：Zn2e =Zn2 、Fe2e =Fe2 、Ni2e =Ni2 、Cu2e =Cu2 ；阴极：Cu 2 2e =Cu。4电冶金：利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属 Na、 Ca、Mg、Al 等。(1) 冶炼钠：2NaCl(熔融) 2NaCl 2= = = = =电 解 3电极反应： 阳极：_；阴极：_(2) 冶炼铝：2Al 2O3(熔融) 4Al3O 2= = = = =电 解 电极反应：阳极：_；阴极：_。三、金
8、属的腐蚀和防护1金属腐蚀的本质：金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。2金属腐蚀的类型(1)化学腐蚀与电化学腐蚀类型 化学腐蚀 电化学腐蚀条件 金属跟非金属单质直接接触 不纯金属或合金跟电解质溶液接触现象 无电流产生 有微弱电流产生本质 金属被氧化 较活泼金属被氧化联系 两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀：以钢铁的腐蚀为例进行分析：类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀条件 水膜酸性较强(pH4.3) 水膜酸性很弱或呈中性负极 Fe2e =Fe2 来源:学科网 ZXXK电极反应来源:学.科.网正极 2H 2e =H2 O22H 2O4e =4OH总反应式 Fe 2H =F
9、e2 H 2 2FeO 22H 2O=2Fe(OH)2联系 吸氧腐蚀更普遍铁锈的形成：4Fe(OH) 2O 22H 2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH) 3=Fe2O3xH2O(铁锈)(3 x)H 2O。3金属的防护(1)电化学防护牺牲阳极的阴极保护法原电池原理a负极：比被保护金属活泼的金属； b正极：被保护的金属设备。外加电流的阴极保护法电解原理a阴极：被保护的金属设备； b阳极：惰性金属。(2)改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。(3)加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。思考 3： 下列对几种常见的金属防腐方法的描述错误的是 ()选项 方法 对相应方法
10、的描述A 改变金属内部的组成结构 此法实际上是将金属制成合金，增强抗腐蚀能力B 在金属表面覆盖保护层 保护层破损后，就完全失去了对金属的保护作用C 外加电流的阴极保护法接外加直流电源构成电解池，被保护的金属作阴极D 牺牲阳极的阴极保护法 构成原电池，被保护的金属作正极四、电化学中的计算1、根据电子守恒计算：串联电路中阴阳两极电路中转移的电子数相等。2、根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。3、根据关系式计算：根据得失电子守恒关系建立起已知量与未知量之间进行计算所需的关系式。如以通过 4 mol e 为桥梁可构建如下关系式：4(式中 M 为金属，n
11、为其离子的化合价数值 ) 针对训练：1用惰性电极电解下列溶液，电解一段时间后，阴极质量增加，电解液的 pH 下降的是 ()ACuSO 4 BNaOH CBaCl 2 DH 2SO42用铂电极电解一定浓度的下列物质的水溶液，在电解后的电解液中加适量水，能使溶液浓度恢复到电解前浓度的是 ()ANaCl BNa 2CO3 CCuSO 4 DK 2S3右图为直流电源电解稀 Na2SO4 水溶液的装置。通电后在石墨电极 a 和 b 附近分别滴加几滴石蕊溶液。下列实验现象描述正确的是 ()A逸出气体的体积，a 电极的小于 b 电极的B一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气体Ca 电极附近呈红色，b 电极
12、附近呈蓝色Da 电极附近呈蓝色，b 电极附近呈红色4按要求书写有关的电极反应式及总方程式。(1)用惰性电极电解 AgNO3 溶液：阳极反应式_；阴极反应式_；总反应离子方程式_。(2)用惰性电极电解 MgCl2 溶液阳极反应式_；阴极反应式_；总反应离子方程式_。(3)用铁作电极电解 NaCl 溶液阳极反应式_；阴极反应式_；总化学方程式_。(4)用铜作电极电解盐酸溶液阳极反应式_；阴极反应式_；总反应离子方程式_。5.以铝材为阳极，在 H2SO4 溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为_ .用 Al 单质作阳极，石墨作阴极，NaHCO 3 溶液作电解液进行电解，生成难溶物 R，R 受热分解生成化合物 Q。写出阳极生成 R 的电极反应式：_。6CuI 是一种不溶于水的白色固体，可以由反应：2Cu 2 4I =2CuII 2 得到。现以石墨为阴极，以 Cu 为阳极电解 KI 溶液，通电前向电解液中加入少量酚酞和淀粉溶液。回答下列问题：(1)阳极区的现象_ 。(2)阳极电极反应式_
