化学专题复习课件：电化学及应用

除Mg2+、Fe3+ 除SO42阳离子交换树脂 少量Ca2+、Mg2+ 精盐水
除Ca2+及过 滤去泥沙 及沉淀 量Ba2+
1、Na2CO3必须在BaCl2之后
2、加入盐酸在过滤之后
电解法测定阿伏加德罗常数
【例题】某学生试
图用电解法根据电极 上析出物质的质量来 测定阿伏加德罗常数 值，其实验方案的要 点为：①用直流电电 解氯化铜溶液，所用 仪器如右图：②在电 流强度为I安培，通 电时间为t秒钟后， 精确测得某电极上析 出的铜的质量为m克。
试回答： (1)连接这些仪器的正确顺序为（用图中标注仪器接线 柱的英文字母表示。下同） E接 D ，C接 A ， B 接F。 实验线路中的电流方向为 F → B → A →C→ D → E 。 (2)写出B电极上发生反应的离子方程式 ； G试管中淀粉KI溶液变化的现象为 ；相应 2Cl－－2e－=Cl2↑ 变蓝色 的离子方程式是 。 Cl2+2I－=2Cl－+I2
判断金属腐蚀快慢的规律
不纯的金属或合金，在潮湿空气中形成微电池发生电化腐蚀，活泼 金属因被腐蚀而损耗，金属腐蚀的快慢与下列二种因素有关：
1）与构成微电池的材料有关，两极材料的活动性差别越大，
电动势越大，氧化还原反应的速度越快，活泼金属被腐蚀的速度就 越快；
2）与金属所接触的电解质强弱有关，活泼金属在电解质溶液
电子流出
Rn－ – ne－= R M – ne－= Mn+ (氧化反应) 减小或不变
电极质量变化
增大或不变
离子移动方向 阳离子移向该极 阴离子移向该极
电解池的工作原理
e－＋
氧化反应 Rn－－ne－＝R
阳 极
－
e－
阴 极
阴离子 阳离子
还原反应 Nm++me-=N
4OH－－4e－＝2H2O＋O2↑
非惰性电极：M-ne-=Mn+（电极本身溶解）
Fe2++
吸氧腐蚀比析氢腐蚀普遍得多
金属的防护
方 法：
1.改变金属的内部组织结构（如制不锈钢） 2.在金属表面覆盖保护层： （1）在表面刷一层油漆； （2）在表面涂上机油； （3）在表面镀一层其他耐腐蚀金属； （4）在表面烧制搪瓷 ； （5）使金属表面形成致密的氧化膜 。 3.电化学保护法 ： （1）牺牲阳极的阴极保护法 （2）外加电流的阴极保护法
将电解槽隔成阴极室和阳极室。
阳极室放出Cl2； 阴极室放出H2并生成NaOH
食盐水的精制。 泥沙 Ca2+、Mg2+、Fe3+ 粗盐 SO42－等杂质 如何除去粗盐水中的杂质？
NaOH BaCl2 Na2CO3
①混入产品，导致产品 不纯
②生成Mg(OH)2、Fe(OH)3 等沉淀，堵塞膜孔。
试剂：BaCl2 溶液、Na2CO3 溶液、NaOH 溶液、HCl 溶液 粗盐水 过滤 适量HCl 除过量的 OH－、 CO32－
电解池
e氧 化 反 应 e还 原 反 应
组成电解池的条件：
(1)．外接直流电源 (2)．电极(金属或惰性电极) (3)．电解质溶液或熔融的电解质 (4)．形成闭合回路
阳 极
阴 极
电解池阴阳极的比较
比较项目 与电源连接 阴极 接电源负极 阳极 接电源正极
电子流动方向
电极反应
电子流入
Nm+ + me－ = N (还原反应)
(3)为精确测定电极上析出铜的质量，所必需的实验 ①③④⑥ 步骤的先后顺序应是 。 （选填下列操作步骤的编号） ①称量电解前电极质量 ②刮下电解后电极上的铜并清洗 ③用蒸馏水清洗电解后电极 ④低温烘干电极后称量 ⑤低温烘干刮下的铜后称量 ⑥再次低温烘干后称量至恒重 (4)已知电子的电量为1.6×10-19库仑。试列出阿伏 加德罗常数的计算表达式： NA
电子流 动方向
电源负极 电源正极
电解池阴极
电解质溶液
电解池阳极
在惰性电极上离子放电顺序：
阴极(与电极材料无关)：
Ag+>Fe3+ >Cu2+ >H+>Pb2+ >Fe2+ >Zn2+ >Al3+ >Mg2+ >Na+ >Ca2+ > K+ 得到电子 由易到难
阳极(与电极材料有关)：
金属> S2-﹥I- ﹥ Br- ﹥ Cl- ﹥ OH- ﹥ NO3- ﹥ SO42- ﹥ F失去电子由易到难
化学腐蚀 电化学腐蚀 不纯金属跟接触的电解 质溶液发生原电池反应
金属跟接触到的物质 发生条件 直接发生化学反应
共同点
是否构成原电池
金属原子失去电子变成阳离子而损耗 无原电池
构成无数微小原电池
有无电流
无电流
金属被腐蚀
有弱电流
较活泼金属被腐蚀
实
质
电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多
钢铁的电化学腐蚀
比较项目 发生条件 电 极 反 应 负极 正极
电解
+ 2H2O
总反应：2CuSO4 + 2H2O
2Cu + O2 + 2H2SO4
电解原理的应用 铜的电解精炼
阳极： 粗铜
粗铜 纯铜
Cu－2e－= Cu2+
CuSO4溶液
比铜活泼的杂质也会同时失去电 子而溶解： Zn－2e－= Zn2+ Fe－2e－= Fe2+ Ni－2e－= Ni2+
比铜不活泼的杂质（Au、Ag）不会溶解 而从阳极上脱落下来而形成阳极泥。 提炼金、银等贵重金属。
在水溶液中SO42-，NO3-等不会放电。
电解时电极产物的判断
活泼金属作电极 由电极本身失电子
阳极
电极反应 惰性电极 （Pt、Au、石墨） 阴极
R - ne = Rn+ 溶液中较易失电子的
阴离子优先放电 Rn- - ne = R
一定是溶液中易得电子的阳离子优先放电
Rn+ + ne = R
用惰性电极电解电解质溶液的规律
思考
用Al、Cu作电极，如何使Cu作负极，Al作正极？ 浓硝酸作电解液
用Mg、Al作电极，如何使Al作负极，Mg作正极？
NaOH作电解液
原电池原理的应用
(1)制做化学电源； (2)比较金属的活泼性；
构建原电池，测出正负极，负极金属活泼性 > 正极
(3)加快某些化学反应的反应速率；
(4)金属腐蚀的原理及金属腐蚀的防护。
Cu + Cl2
（3）放氢生碱型
阴极：4H+ + 4e-
（NaCl、MgBr2）溶液的电解
2H2
阳极：2Cl- - 2e2NaCl + 2H2O
电解
Cl2
2NaOH +H2 +Cl2
（4）放氧生酸型
（CuSO4、AgNO3等）溶液的电解
阴极；2Cu2+ + 4e阳极：4OH- - 4e-
2Cu
O2
铅蓄电池: 电极：Pb为负极, PbO2为正极. 电解液: 30%的H2SO4溶液 电极反应式: 放电时：为原电池 负极(Pb) ： Pb＋SO42-－2e-＝PbSO4 正极(PbO2) PbO2＋4H＋＋SO42－＋2e-＝PbSO4＋2H2O 总电池反应: PbO2＋Pb＋2H2SO4＝2PbSO4↓＋2H2O 充电时：为电解池 阴极(Pb)： PbSO4 ＋2e- ＝ Pb＋SO42阳极(PbO2) PbSO4＋2H2O－2e-＝PbO2＋4H＋＋SO42－ 总电解反应: 通电 2PbSO ＋2H O ＝ PbO ＋Pb＋2H SO
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。
有关电解的计算
原则: 电化学的反应是氧化一还原反应,各电
极上转移电子的物质的量相等,无论是单一电 池还是串联电解池,均可抓住电子守恒计算.
关键:
① 电极名称要区分清楚. ② 电极产物要判断准确. ③ 各产物间量的关系遵循电子得失守恒.
例1 用下图装置进行电解实验(a、b、c、d均为铂电极),供选择 的有4组电解液,要满足下列要求:
析氢腐蚀
钢铁表面吸附的水膜酸 性较強时
吸氧腐蚀
钢铁表面吸附的水膜酸 性较弱或呈中性时
Fe - 2e- = Fe2+
2H+ + 2e- = H2↑
Fe - 2e- = Fe2+
O2＋2H2O＋4e-=4OH-
总反应
Fe+
2H+
Fe2++2OH-=Fe(OH)2 = H2↑ 4Fe(OH)2 +O2+2H2O=4Fe(OH)3 4Fe(OH)3＝Fe2O3· 2O(铁锈)+(3-x)H2O xH
（1）电解水型
阴极：4H+ + 4e阳极：4OH- - 4e-
（NaOH、H2SO4、K2SO4等）的电解
2H2
O2
电解
+ 2H2O
总反应式： 2H2O
2H2 + O2
（2）分解电解质型 阴极：Cu2+ + 2e阳极：2Cl- - 2e-
（HCl、CuCl2等）溶液的电解 Cu Cl2
电解
总反应式： CuCl2
(4)反应原理: 正极: 2H2+4OH － －4e-＝4H2O 负极: O2＋2H2O ＋ 4e-＝4OH － 总反应：2H2＋O2＝2H2O
以甲烷作燃料的燃料电池
电极为金属铂，电解质为KOH，在两极分别通入甲烷和氧气。
电极反应：负极：CH4 + 10OH- －8e = CO32- + 7H2O 正极： O2 + 2H2O + 4e = 4OH总反应式： CH4 + 2O2 + 2KOH = K2CO3 + 3H2O