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1、 高三化学第一轮复习高三化学第一轮复习 电解池原理及其应用电解池原理及其应用 如何使图中的铁棒上析出铜，而铁的质量如何使图中的铁棒上析出铜，而铁的质量不变？不变？问题讨论：问题讨论：设计成电解池且设计成电解池且铁作阴极或做原铁作阴极或做原电池的正极电池的正极一、电解池原理一、电解池原理1.定义：定义：(1)直流电源直流电源(2)两个电极（活性或惰性）两个电极（活性或惰性）(3)电解质溶液电解质溶液 （4）形成闭合回路）形成闭合回路电电能能转转化化为为化化学学能能的的装装置置为为电电解解池池，它它是一个是一个非自发非自发的氧化还原反应。的氧化还原反应。2.构成条件构成条件3.电极名称：电极名称：
2、与电源负极相连的电极为与电源负极相连的电极为阴极阴极与电源正极相连的电极为与电源正极相连的电极为阳极阳极电极的判断方法电极的判断方法例例1.1.判断下列装置是原电还是电解池判断下列装置是原电还是电解池4.电子、离子电子、离子定向移动方向定向移动方向：“负极出电子，电子回正极负极出电子，电子回正极”电解池电解池必发生必发生得电子得电子的的还原反应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1.通电前，溶液中有哪些离子通电前，溶液中有哪些离子？运动情况如何？运动情况如何？思考2.2.通电时，离子的运动情况有什么改变？通电时，离子的运动情况有什么改变？CuCl2=Cu2+2Cl-H2OH+O
3、H-阳离子：阳离子：Cu2+、H+ 移向阴极移向阴极阴离子：阴离子：Cl-、OH-移向阳极移向阳极 无规则运动无规则运动定向运动定向运动5.离子放电顺序及电解产物的判断离子放电顺序及电解产物的判断活泼金属阳极活泼金属阳极S2-I-Br-Cl-OH含氧酸根含氧酸根F-（1）阳极上（氧化反应）阳极上（氧化反应）首先看电极，如果是活性电极（金属活动性顺序表Ag以前），则电极材料失电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不能失电子；如果是惰性电极（Pt、石墨等），则要看溶液中离子的失电子能力。根据阴离子放电顺序加以判断，阴离子放电顺序v (2)阴极上（还原反应）阴极上（还原反应）v 无论是惰性电极还是金属电极
4、都不参与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。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：阳离子在阴极上放电顺序是：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+H2O（H+）Al3+Mg2+Na+ 上述顺序基本上是金属活动性顺序，越活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，但泼的金属，其阳离子越难得到电子，但Fe3+氧氧化性较化性较Cu2+强。强。阴极1 1、指出下列装置的名称、电极名称，写出电、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。极反应式，并表示出电子移动方向。 交流研讨：交流研讨
5、： e-如何流向如何流向?e-? ?池池?池池? ?极极? ?极极? ?极极? ?极极练习练习2 2：说出下列装置中电解池的阴阳极，写：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、离子方出电极反应式及总反应的化学方程式、离子方程式。程式。阳极：阳极：阴极：阴极：总反应：总反应：2Cl-2e-=Cl22H+2e-=H22HCl = H2HCl = H2+Cl+Cl2通电通电2H2H+2Cl+2Cl- = H = H2+Cl+Cl2通电通电6.电极反应书写电极反应书写阳极：阳极：阴极：阴极：总反应：总反应：阳极：阳极：阴极：阴极：总反应：总反应：4OH-4e-=O2+2H2O
6、4Ag+4e-=4Ag通通电电4AgNO3+2H2O=4Ag+O2+4HNO32Br-2e-=Br22H+2e-=H2通电通电2NaBr+2H2O=2NaOH+H2+Br2通电通电4Ag+2H2O=4Ag+O2+4H+通电通电2Br-+2H2O=2OH-+H2+Br2阳极：阳极：4OH- 4e-=2H2O+O2 阴极阴极：Cu2+2e-=Cu2CuSO4+2H2O=2H2SO4+O2+2Cu通电通电总反应：总反应：2Cu2+2H2O=4H+O2+2Cu通电通电阳极：阳极：阴极：阴极：总反应：总反应：2Cl- -2e-=Cl22H+2e-=H22NaCl+2H2O=H2+Cl2+2NaOH通电通
7、电2Cl-+2H2O=H2+Cl2+2OH-通电通电练习练习3:3:某学生设计了一个某学生设计了一个“黑笔写红字黑笔写红字”的趣味的趣味实验。滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿，实验。滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿，然后平铺在一块铂片上，接通电源后，用铅笔在然后平铺在一块铂片上，接通电源后，用铅笔在滤纸上写字，会出现红色字迹。据此，下列叙述滤纸上写字，会出现红色字迹。据此，下列叙述正确的是正确的是 ( )( )A.A.铅笔端作阳极，发生还原反应铅笔端作阳极，发生还原反应B.B.铂片端作阴极，发生氧化反应铂片端作阴极，发生氧化反应C.C.铅笔端有少量的氯气产生铅笔端有少量的氯气产生D.a
8、D.a点是负极，点是负极，b b点是正极点是正极D（1）电电解解时时，只只生生成成H2而而不不生生成成O2，则溶液的则溶液的pH。（2）电电解解时时，只只生生成成O2而而不不生生成成H2，则溶液的则溶液的pH。（3）电电解解时时，既既生生成成H2又又生生成成O2，则则实际为电解水。实际为电解水。若为酸性若为酸性pH，若碱性溶液，则溶液的若碱性溶液，则溶液的pH，若为中性，则若为中性，则pH。增大增大减小减小减小减小增大增大不变不变7.电解过程中溶液pH的变化规律从从H+、Cu2+、Na+、Cl-、SO42-五五种种离离子子中中选选出出两两种种离离子子组组成成电电解解质质，按按下下列列要要求求进
9、进行行电电解解，用用电电解解质质的的化化学学式式填填空（使用惰性电极电解）空（使用惰性电极电解）（1）电解过程中溶液的电解过程中溶液的pHpH增大的有增大的有（2）电解过程中溶液的）电解过程中溶液的pH减小减小的有的有（3）电解过程中溶液的电解过程中溶液的pHpH不变的有不变的有NaCl HClCuSO4H2SO4Na2SO4练习练习4：用惰性电极实现电解，下列说法正确的是用惰性电极实现电解，下列说法正确的是A.电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变不变B.电解稀氢氧化钠溶液，要消耗电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH，故溶，故溶液液pH减小减小C.电解
10、硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为物的物质的量之比为1:2D.电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为物的物质的量之比为1:1【跟踪训练跟踪训练】D练练习习4 4. .右右图图中中x x、y y分分别别是是直直流流电电源源的的两两极极, ,通通电电后后发发现现a a极极板板质质量量增增加加,b,b极极板板处处有有无无色色无无臭臭气气体体放放出出, ,符符合这一情况的合这一情况的 ( )( )A 练练习习5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
11、后，通电一段时间后，b极附近溶液呈红色。下列说极附近溶液呈红色。下列说法正确的是法正确的是()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 XY bPtCuCuSO4溶液溶液NaCl和酚酞溶液和酚酞溶液AC电离电离 电解电解 条件条件过过程程 特特点点 联系联系 电解质溶于水或电解质溶于水或受热融化状态受热融化状态电电解解质质电电离离后后，再通直流电再通直流电电解质电离成为自电解质电离成为自由移动的离子。由移动的离子。CuClCuCl2 2=Cu=Cu2+2+2Cl+2Cl- -通
12、电通电阴阳离子定向移动，阴阳离子定向移动，在两极上失得电子成在两极上失得电子成为原子或分子。为原子或分子。CuClCuCl2 2=Cu+Cl=Cu+Cl2 2 只产生自由移动只产生自由移动的离子的离子 发生氧化还原反应发生氧化还原反应生成了新物质生成了新物质 电解必须建立在电离的基础上电解必须建立在电离的基础上 小结小结1电离与电解的区别与联系电离与电解的区别与联系原电池和电解池知识总结比较表原电池和电解池知识总结比较表内容内容原电池原电池电解池电解池电极电极规定规定电极电极反应反应电子移电子移动方向动方向能量能量转变转变较活泼金属做负极较活泼金属做负极阴极：连接电源负极阴极：连接电源负极的一
13、极的一极负极氧化、正极还原负极氧化、正极还原阳极氧化、阴极还原阳极氧化、阴极还原负极流向正极负极流向正极负极流出、流入正极负极流出、流入正极化学能变为电能化学能变为电能电能变为化学能电能变为化学能小结小结2分析电解反应的一般思路：分析电解反应的一般思路：明确溶液中存在哪些离子明确溶液中存在哪些离子根据阳极氧化，阴极还原分析得出产物根据阳极氧化，阴极还原分析得出产物阴阳两极附近有哪些离子阴阳两极附近有哪些离子小结小结3电解电解类型类型 举举 例例 电极反应电极反应 溶液溶液pHpH变化变化 溶液复溶液复原方法原方法 物质类别物质类别 实例实例 水水电电解解含氧酸含氧酸H H2 2SOSO4 4
14、强碱强碱NaOHNaOH 活泼金属的活泼金属的含氧酸盐含氧酸盐 NaNa2 2SOSO4 4 溶溶质质电电解解无氧酸无氧酸 HClHCl 不活泼金属不活泼金属的无氧酸盐的无氧酸盐 CuClCuCl2 2 _ _溶质和溶质和水同时水同时电解电解活泼金属的活泼金属的无氧酸盐无氧酸盐 NaClNaCl 不活泼金属不活泼金属的含氧酸盐的含氧酸盐 CuSOCuSO4 4 电解的基本规律电解的基本规律阳极：阳极：4OH4OH-4e-4e=O=O2 2+2H+2H2 2O O阴极：阴极：4H4H+ +4e+4e=2H=2H2 2阳极阳极2Cl2Cl-2e-2e =Cl=Cl2 2阴极：阴极：4H4H+ +4
15、e+4e =2H=2H2 2阳极阳极2Cl2Cl-2e-2e- = Cl= Cl2 2阴极：阴极：CuCu2+2+2e+2e = Cu= Cu阳极阳极2Cl2Cl-2e-2e = Cl = Cl2 2阴极：阴极：2H2H2 2O+2eO+2e=H=H2 2+2OH+2OH- - 阳极：阳极：4OH4OH-4e-4e=O=O2 2+2H+2H2 2O O阴极：阴极：2Cu2Cu2+2+4e+4e=2Cu=2Cu减小减小增大增大不变不变增大增大增大增大减小减小H H2 2O OHClHClCuClCuCl2 2 HClHClCuOCuO想一想？想一想？ 如果要在某铁制品表面镀上一层银，请如果要在某
16、铁制品表面镀上一层银，请你选择合适的电极材料和电镀液，并写出你选择合适的电极材料和电镀液，并写出电极反应方程式。电极反应方程式。 阴极阴极某铁制品某铁制品 阳极阳极金属银金属银 电镀液电镀液含有硝酸银的溶液含有硝酸银的溶液阳极：阳极：Ag- -e-=Ag+阴极：阴极：Ag+e-=Ag（一）电镀（一）电镀1 1、定义：、定义：利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其它金属或是合金的过程。层其它金属或是合金的过程。2 2、目的：、目的：4、电镀的特点：、电镀的特点：3 3、电镀材料的选择：、电镀材料的选择：阴极阴极镀件镀件电镀液电镀液含有镀层金属离子的溶液含有镀
17、层金属离子的溶液阳极阳极镀层金属镀层金属 使金属增强抗腐蚀的使金属增强抗腐蚀的能力，增加美观和表面硬度。能力，增加美观和表面硬度。1 1）阳极本身参加电极反应阳极本身参加电极反应2 2）电解质溶液的浓度保持不变电解质溶液的浓度保持不变二、电解池原理的应用二、电解池原理的应用（二）铜的电解精炼（二）铜的电解精炼阳极：阳极：Cu=Cu2+2e-阴极：阴极： CuCu2+2+ 2e+ 2e- - = Cu Cu 杂质比铜活泼的杂质比铜活泼的ZnZn、FeFe等：等：Zn-2e-=Zn2+Fe-2e-=Fe2+活泼性在铜之后的银、金等：活泼性在铜之后的银、金等：还原性比铜差的，不能失去电子，它们以单质
18、的形式还原性比铜差的，不能失去电子，它们以单质的形式留在溶液中，成为阳极泥。留在溶液中，成为阳极泥。电解质溶液硫酸铜的浓度略有减小。电解质溶液硫酸铜的浓度略有减小。（05天津高考天津高考12 ）金属镍有广泛的用途。粗镍中含金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是度的镍，下列叙述正确的是 （ ） （已知：氧化性（已知：氧化性Fe2+Ni2+Cu2+）A阳极发生还原反应，其电极反应式：阳极发生还原反应，其电极反应式： Ni2+2e-=NiB电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加电解过程中，阳极质量
19、的减少与阴极质量的增加 相等相等C电解后，溶液中存在的金属阳离子只有电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+和和Zn2+D电解后，电解槽底部的阳极泥中只有电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和和PtD工业上利用这一反应，制取烧碱、氯气和氢气。工业上利用这一反应，制取烧碱、氯气和氢气。 （三）氯碱工业（三）氯碱工业通电2NaCl+2H2O = 2NaOH + Cl2 + H2 v （1 1）在在NaClNaCl溶液中溶液中, ,NaClNaCl电离出电离出 ，H H2 2O O电离出电离出 。 通电后，在电场的作用下，通电后，在电场的作用下， 向阴极移动，向阴极移动， 向阳极移动。向阳极移动。
20、 在阳极，由于在阳极，由于 容易失去电子，被氧化生成容易失去电子，被氧化生成 。 阳极方程式：阳极方程式： ; ; （2 2）在阴极，由于）在阴极，由于 容易得到电子被还原生成容易得到电子被还原生成 使使H H2 2O O 电离向右移动，因此阴极电离向右移动，因此阴极 浓度增大浓度增大PHPH 。v 阴极方程式：阴极方程式： 。2Cl- - 2e- = Cl22H+ + 2e- = H2Na+、Cl-H+、OH-Cl-、OH-Cl-Cl2H+H2OH-增大增大Na+、H+氯碱工业氯碱工业v总化学方程式：总化学方程式： v总离子方程式总离子方程式: v(3)(3)电解前向溶液中滴加酚酞，通电后现
21、象为：电解前向溶液中滴加酚酞，通电后现象为：v _ ，两极极板上，两极极板上都有气体产生，如何检验气体的种类？都有气体产生，如何检验气体的种类？ 阴极附近的溶液无色变为红色阴极附近的溶液无色变为红色阳极阳极:把湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极附近把湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极附近,产生气体可以使湿润产生气体可以使湿润KI淀粉试纸变蓝色。淀粉试纸变蓝色。(2)避免生成物H2和Cl2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混合遇火或遇强光爆炸解决解决方法:使用离子交
22、换膜使用离子交换膜(1)(1)生产设备名称：阳离子交换膜电解槽生产设备名称：阳离子交换膜电解槽 阳离子交换膜：阳离子交换膜：只允许阳离子通过，把电只允许阳离子通过，把电 解槽隔成阴极室和阳极室。解槽隔成阴极室和阳极室。 (2)(2)离子交换膜的作用：离子交换膜的作用： a a、防止、防止Cl2和和H2混合而引起爆炸混合而引起爆炸 b b、避免、避免Cl2与与NaOH反应生成反应生成NaClO影响影响 NaOH的产量。的产量。提示：提示：第二个问题：精第二个问题：精制制食盐水食盐水由于粗盐中含有泥沙、由于粗盐中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42等杂质，会在碱液中形成沉淀从而损坏离子
23、等杂质，会在碱液中形成沉淀从而损坏离子交换膜，那么如何除去这些杂质呢？交换膜，那么如何除去这些杂质呢？3、所有试剂只有过量才能除尽，你能设计一个、所有试剂只有过量才能除尽，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、用什么试剂除去、用什么试剂除去Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO421、用什么方法除去泥沙？、用什么方法除去泥沙？（四）电冶金（四）电冶金 1 1、制取金属钠、制取金属钠电解熔融氯化钠电解熔融氯化钠阳极：阳极：2Cl - - 2e- = Cl2阴极：阴极：2Na+ + 2e- = 2Na总反应：总反应：通电2NaCl = 2Na + Cl2 2 2、制取金属铝、制取
24、金属铝电解熔融氧化铝电解熔融氧化铝阳极：阳极：6O2- - 12e- = 3O2阴极：阴极：4Al3+ + 12e- = 4Al总反应：总反应： 通电2Al2O3 = 4Al + 3O2注意：注意：反应过程中使用冰晶石反应过程中使用冰晶石(Na3AlF6)作为作为 熔剂，使熔剂，使Al2O3在较低的温度下熔化在较低的温度下熔化例例 1、用两只惰性电极插入、用两只惰性电极插入100mLCuSO4溶液中，溶液中，通电电解。当溶液的通电电解。当溶液的pH值由值由6.0下降到下降到2.0(电电解过程中溶液体积变化忽略不计解过程中溶液体积变化忽略不计)，阴极析出，阴极析出铜的质量铜的质量（）v16mg3
25、2mg64mg128mg有关电解的计算有关电解的计算电子守恒规律应用电子守恒规律应用2Ag Cu H2 2H+ Cl2 1/2O2 2OH-例例 2、用惰性电极电解、用惰性电极电解M(NO3)的水溶液，当阴极上增重的水溶液，当阴极上增重ag时，时，在阳极上同时产生在阳极上同时产生b L氧气氧气(标准状标准状况况)，从而可知，从而可知M的相对原子质量的相对原子质量是是A. B. C. D. 例例3 3、1LK2SO4、CuSO4的混合溶液中，的混合溶液中，c（SO42-）=2molL1，用石墨作电极电解此溶，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（标准液，当通电一段时间后，两极均
26、收集到（标准状况下）状况下）22.4L气体，则原溶液中气体，则原溶液中c（K）为）为 A0.5molL1B1molL1 C1.5molL1 D2molL1D 练习练习4、下图为、下图为A直流电源，直流电源，B为浸透饱和氯化为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸，钠溶液和酚酞试液的滤纸，C为电镀槽。接通为电镀槽。接通电路后发现电路后发现B上的上的c点显红色。为实现铁上镀锌，点显红色。为实现铁上镀锌，接通接通K后，使后，使c、d两点短路下列叙述正确的两点短路下列叙述正确的是是 （ ）Aa为直流电源的负极为直流电源的负极Bc极发生的反应为极发生的反应为2H2eH2 Cf电极为锌板电极为锌板De极发生氧
27、化反应极发生氧化反应BD 练习练习5 5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，对该装置的有对该装置的有关叙述正确的是关叙述正确的是 （ ）A A、P P是电源的正极是电源的正极B B、F 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、丙两池溶液的PHPH不变不变B阴极：阴极：Ag+e-
28、=Ag阳极：阳极：2Cl-+ +2e-=Cl26、如图：通电、如图：通电5min后，电极后，电极5质量质量增加增加2.16g，试回答：，试回答：（1）电源：）电源：a为为极极C池池电极电极2反应：反应：电极电极5反应：反应：（2）若）若B槽中共收集到槽中共收集到224mL气体（标况），气体（标况），且溶液体积为且溶液体积为200mL（设电解过程中溶液体积不（设电解过程中溶液体积不变），则通电前溶液中的变），则通电前溶液中的Cu2+物质的量浓度为物质的量浓度为（3）若）若A池溶液体积为池溶液体积为200mL，且电解过程中，且电解过程中溶液体积不变，则电解后，溶液溶液体积不变，则电解后，溶液pH为
29、为。负负电解电解0.025molL-113ABCABACBA7 7、用、用图图所示的装置所示的装置进进行行电电解。通解。通电电一会儿，一会儿，发现发现湿湿润润的淀粉的淀粉KIKI试纸试纸的的C C端端变为蓝变为蓝色。色。(1)A(1)A中发生反应的化学方程式为中发生反应的化学方程式为_。(2)(2)在在B B中观察到的现象是中观察到的现象是_。(3)(3)室室温温下下，若若从从电电解解开开始始到到时时间间t t s s，A A、B B装装置置中中共共收收集集到到气气体体0.168 0.168 L L，若若电电解解过过程程中中无无其其他他副副反反应应发发生生，经经测测定定电电解解后后A A中中溶溶液液体体积积恰恰为为1000 1000 mLmL，则则A A溶溶液液的的pHpH为为_。AB4AgNO3+2H2O=4Ag+O2+4HNO+4HNO3 3通电通电铜片溶解，有气体、蓝色沉淀生成铜片溶解，有气体、蓝色沉淀生成2
