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1、电解原理及其应用,高三化学第一轮复习,考点一、电解池的定义、构成条件,1.定义：,(1)两个电极（活性或惰性） (2)电解质溶液 (3)直流电源,电能转化为化学能的装置为电解池， 它是一个非自发的氧化还原反应。,2.构成条件,3.电极名称：,与电源负极相连的电极为阴极 与电源正极相连的电极为阳极,4.定向移动方向：电子、离子,“负极出电子，电子回正极”,电解池,必发生 得电子 的 还原反应,必发生 失电子 的 氧化反应,通电前，溶液中有哪些离子？,3.当离子定向移动到电极表面时，发生,2.通电时，离子的运动情况有什么改变？,CuCl2 = Cu2+ + 2Cl- H2O H+ + OH-,阳离
2、子：Cu2+、H+ 移向阴极 阴离子：SO42-、OH-移向阳极,无规则运动,定向运动,氧化还原反应,考点二：离子放电顺序,活泼金属阳极S2-I-Br-Cl-OH含氧酸根,（1）阳极上（氧化反应）,(2)阴极上（还原反应） 无论是惰性电极还是金属电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。阳离子在阴极上放电顺序是：,上述顺序基本上是金属活动性顺序，越活泼的金属，其阳离子越难得到电子，但Fe3+氧化性较Cu2+强。,说出下列装置中电解池的阴阳极，写出电极反应式及总反应的化学方程式、离子方程式。,阳极： 阴极： 总反应：,2Cl- - 2e- =Cl2 ,2H+2e- = H2 ,考点三：电
3、极反应书写,阳极： 阴极： 总反应：,阳极： 阴极： 总反应：,4OH - 4e- -=O2 +2H2O,Ag+ + e- = Ag,2Br- - 2e- =Br2,2H+ + 2e- = H2 ,阳极：,4OH- - 4e- = 2H2O+O2 ,Cu 2+ 2e- = Cu,总反应：,阳极： 阴极： 总反应：,2Cl- - 2e- =Cl2 ,2H+ + 2e- = H2 ,4H + 4e -= 2H2 ,NaOH溶液,阳极：,阴极：,总反应：,4OH- - 4e- = 2H2O+O2 ,电解的基本规律,阳极：4OH-4e=O2+2H2O,阴极：4H+4e=2H2,阳极2Cl-2e =Cl
4、2,阴极：4H+4e=2H2,阳极2Cl-2e- =Cl2,阴极：Cu2+2e=Cu,阳极2Cl-2e = Cl2,阴极：2H2O+2e=H2+2OH-,阳极：4OH-4e=O2+2H2O,阴极：2Cu2+4e=2Cu,减小,增大,不变,增大,增大,减小,H2O,HCl,CuCl2,HCl,CuO,电解水型！,电解电解质型！,放氧生酸型！,放氢生碱型！,（1）电解时，只生成H2而不生成O2，则溶液的pH 。 （2）电解时，只生成O2而不生成H2，则溶液的pH 。 （3）电解时，既生成H2又生成O2，则实际为电解水。 若为酸性 pH ， 若碱性溶液，则溶液的pH ， 若为中性，则pH 。,增大,
5、减小,减小,增大,不变,考点四：电解过程中溶液pH的变化规律,3.右图中x、y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板处有无色无臭气体放出,符合这一情况的,A,练 习,考点五：电子守恒规律应用,1、1LK2SO4、CuSO4的混合溶液中， c（SO42-）=2molL1，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（标准状况下）22.4L气体，则原溶液中 c（K）为 ( ) A0.5molL1 B1molL1 C1.5molL1 D2molL1,指出下列装置的名称、电极名称，写出电极反应式，并表示出电子移动方向。,思考与训练, ,e-如何流向?,e-,?池,?池,?极,
6、?极,?极,?极,4为下图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b极附近溶液呈红色。下列说法正确的是 ( ) AX是正极，Y是负极 BX是负极，Y是正极 CCuSO4溶液的PH值逐渐减小 DCuSO4溶液的PH值不变,AC,练 习,原电池和电解池知识总结比较表,较活泼金属做负极,阴极：连接电源负极的一极,负极发生氧化反应,阳极氧化、阴极还原,负极流向正极,阳极流向阴极,化学能变为电能,电能变为化学能,小结,电解原理的应用,电解某些活泼金属的熔融盐，制取活泼金属单质 （如Na、Mg、Al等）,Na：,Mg：,Al：,电解原理的应用,写出对应的电极反应和总反应,(2)避免生成物H2和Cl
7、2混合, 因为: .,(1)避免Cl2接触NaOH溶液会反应,使产品不纯, 反应方程式: .,第一个问题:,Cl2 +2 NaOH =NaCl + NaClO + H2O,混合遇火或遇强光爆炸,解决方法:使用离子交换膜,电解饱和食盐水必须解决两个主要问题:,(1)生产设备名称：阳离子交换膜电解槽 阳离子交换膜：只允许阳离子通过，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Cl2和H2混合而引起爆炸 b、避免Cl2与NaOH反应生成NaClO影响 NaOH的产量。,阳离子交换膜电解槽,探究与实践,下图是一个简易家庭用次氯酸钠消毒液发生器，请根据电解饱和食盐水的反应原理，画出
8、外加电源与导线(标出电源的正、负极)，简单分析发生器的工作原理,+,阳,阴,Cl2+2OH = Cl +ClO +H2O,探究与实践,下图是一个简易家庭用次氯酸钠消毒液发生器，请根据电解饱和食盐水的反应原理，画出外加电源与导线(标出电源的正、负极)，简单分析发生器的工作原理,+,阳,阴,Cl2+2OH = Cl +ClO +H2O,拓展与延伸,电解法制备Fe(OH)2,Fe,由于Fe(OH)2极易被氧化，所以实验室很难用亚铁盐溶液与烧碱溶液反应制得Fe(OH)2白色沉淀。若用右图所示实验装置，则可制得纯净的Fe(OH)2，并可较长时间观察到白色沉淀。,（1）a极材料为 ，电极反应式为_,Fe2
9、e=Fe2+,石墨,Fe,已知两极材料分别为石墨和铁：,拓展与延伸,电解法制备Fe(OH)2,由于Fe(OH)2极易被氧化，所以实验室很难用亚铁盐溶液与烧碱溶液反应制得Fe(OH)2白色沉淀。若用右图所示实验装置，则可制得纯净的Fe(OH)2，并可较长时间观察到白色沉淀。 已知两极材料分别为石墨和铁：,（1）a极材料为 ，电极反应式为_,Fe,石墨,（2）如果实验后看到有白色沉淀生成，则电解液c可以是_ A纯水 BNaCl溶液 CNaOH溶液 DCuCl2溶液,Fe2e=Fe2+,Fe,拓展与延伸,电解法制备Fe(OH)2,由于Fe(OH)2极易被氧化，所以实验室很难用亚铁盐溶液与烧碱溶液反应
10、制得Fe(OH)2白色沉淀。若用右图所示实验装置，则可制得纯净的Fe(OH)2，并可较长时间观察到白色沉淀。 已知两极材料分别为石墨和铁：,（1）a极材料为 ，电极反应式为_,隔绝空气，防止生成的Fe(OH)2被空气中的氧气氧化,排净溶液中溶解的氧气，防止生成的Fe(OH)2在溶液中被氧化,Fe,石墨,（2）如果实验后看到有白色沉淀生成，则电解液c可以是_ A纯水 BNaCl溶液 CNaOH溶液 DCuCl2溶液,（3）苯或汽油,（3）液体d可为 ，其作用是 ，在加d之前对c 溶液进行加热煮沸处理，目的是 。,Fe2e=Fe2+,Fe,拓展与延伸,电解法制备Fe(OH)2,由于Fe(OH)2极
11、易被氧化，所以实验室很难用亚铁盐溶液与烧碱溶液反应制得Fe(OH)2白色沉淀。若用右图所示实验装置，则可制得纯净的Fe(OH)2，并可较长时间观察到白色沉淀。 已知两极材料分别为石墨和铁：,（4）若c改为Na2SO4溶液，当电解一段时间，看到白色沉淀后，再反接 电源继续电解，除了电极上看到的气泡外，另一明显的现象为：_,（1）a极材料为 ，电极反应式为_,Fe,石墨,（3）液体d可为 ，其作用是 ，在加d之前对c 溶液进行加热煮沸处理，目的是 。,（2）如果实验后看到有白色沉淀生成，则电解液c可以是_ A纯水 BNaCl溶液 CNaOH溶液 DCuCl2溶液,Fe2e=Fe2+,Fe,拓展与延
12、伸,电解法制备Fe(OH)2,由于Fe(OH)2极易被氧化，所以实验室很难用亚铁盐溶液与烧碱溶液反应制得Fe(OH)2白色沉淀。若用右图所示实验装置，则可制得纯净的Fe(OH)2，并可较长时间观察到白色沉淀。 已知两极材料分别为石墨和铁：,（4）若c改为Na2SO4溶液，当电解一段时间，看到白色沉淀后，再反接 电源继续电解，除了电极上看到的气泡外，另一明显的现象为：_,（4）白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色,电解水,思考1：如果阳极碳棒用Cu作电极，能达到实验目的吗？,思考2：如果阳极和阴极都为铜棒，则实验现象如何呢？,电解精炼铜,电镀,思考与讨论,图中的铁棒上析出铜，而铁的质量不变,电
13、解精炼铜,电镀,电解原理的应用,电镀,电解原理的应用,电解精炼铜,电镀,电解原理的应用,电解精炼铜,铜的电解精炼,纯铜,粗铜,小结,电解原理的应用,应用一：电解冶炼某些活泼金属(如Na、Mg、Al等）,应用二：电解饱和食盐水（氯碱工业的基础）,应用三：电镀、电解精炼铜,1、,2、,金属阳离子,失e-,氧化反应,金属腐蚀的类型,化学腐蚀,电化腐蚀,析氢腐蚀,吸氧腐蚀,（常见普遍）,金属原子,金属腐蚀的本质：,3、,金属腐蚀：,金属（或合金）跟周围接触到的气体（或液体）反应而腐蚀损耗的过程。,金属的腐蚀及防护,金属的化学腐蚀：金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。,特点：反应简单、金属与
14、氧化剂之间的氧化还原反应。,电化学腐蚀 ：不纯的金属或合金与电解质溶液接触，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子被氧化的腐蚀。,钢铁表面形成的微小原电池示意图,钢铁的析氢腐蚀示意图,钢铁的吸氧腐蚀示意图,4.钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较,Fe2O3 nH2O,（铁锈）,通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。,析氢腐蚀,吸氧腐蚀,条件,水膜呈酸性。,水膜呈中性或酸性很弱。,电极反应,负极Fe(- ),Fe-2e=Fe2+,2Fe-4e=2Fe2+,正极C(+),2H2O + 2e = H2+2OH,O2+2H2O+4e=4OH-,总反应:,Fe + 2 H2O = Fe(OH)2+ H2,2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2,4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,联系,原理 ：,形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不反应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。,1、牺牲阳极保护法,二、金属的电化学保护,相互关系：往往同时发生，电化腐蚀要比化学腐蚀普遍得多。,牺牲阳极的阴极保护法示意图,2、外加电源的阴极保护法 将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护的金属作为阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。,例：,下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是,(5),(2),(1),(3),(4),
