高三化学电解池原理及

二、电解池原理的应用 （一）电镀
1、定义： 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。 2、目的： 使金属增强抗腐蚀的 能力，增加美观和表面硬度。 3、电镀材料的选择： 阴极——镀件 阳极——镀层金属 电镀液——含有镀层金属离子的溶液 参加电极反应 4、电镀的特点：1）阳极本身 2）电解质溶液的浓度保持不变
考点一、金属的腐蚀 钢铁的腐蚀
2、吸氧腐蚀（中性或碱性水溶液）
负极：2Fe - 4e =2Fe2+ 正极：O2 + 2H2O + 4e = 4OH－ 总反应： 2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2 后续反应： 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
• 总化学方程 2 NaCl 2H O电解Cl H 2 NaOH 2 2 2 式： ; • 总离子方程式:
电解 2Cl 2H 2 O Cl2 H 2 2OH

.
• (3)电解前向溶液中滴加酚酞，通电后现象为： 阴极附近的溶液无色变为红色 ，两极极板上 • ___________ 都有气体产生，如何检验气体的种类？ 阳极: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KI淀粉试 纸变蓝色.
注意：反应过程中使用冰晶石(Na3AlF6)作为 熔剂，使Al2O3在较低的温度下熔化
综合训练：5．(2007年高考江苏卷，电解)某同 学按图所示的装置进行电解实验。下列说法正确 的是 ( BC ) (A)电解过程中，铜电极上有H2产生 (B)电解初期，主反应方程式为： 通电 Cu＋H2SO4＝CuSO4＋H2↑ (C)电解一定时间后，石墨电极上有铜析出 (D)整个电解过程中，H＋的浓度不断增大
高三化学第一轮复习
专题6 化学反应与能量变化 6－3 电解池原理及其应用
问题讨论：
如何使Cu+H2SO4===CuSO4+H2
设计成电解池且Cu作阳极
一、电解池原理
1.定义： 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
(1)两个电极（活性或惰性） (2)电解质溶液 (3)直流电源 （4）形成闭合回路
Cu
稀 H2SO4
石墨
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金属的腐蚀与防护
学科指导意见： 1.认识金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀 的意义。 2.知道化学腐蚀和电化学腐蚀的区别。 3.了解金属发生电化学腐蚀的原理, 理解 钢铁电化学腐蚀发生的条件。 4.了解防止金属腐蚀的措施和原理。
铁锈的主要成分： Fe2O3· 2O XH
钢铁因腐蚀而报废的数量约占钢铁当年产量的25%—30%。
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
电极的判断方法？
例1.判断下列装置的性质、现象、产物
4.电子、离子定向移动方向：
“负极出电子，电子回正极”
必发生 得电子 的 还原反应
电解池
必发生 失电子 的 氧化反应
思考
1. 通电前，溶液中有哪些离子？ 运动情况如何？ CuCl2 = Cu2+ + 2Cl无规则运动
通电后，在电场的作用下，
Cl-、OH-向阳极移动。 Cl在阳极，由于
Na+、H+向阴极移动，
Cl2
容易失去电子，被氧化生成
。
阳极方程式：
2Cl- - 2e- = Cl2
;
．
（2）在阴极，由于
H+ 容易得到电子被还原生成 H2
OH- 浓度增大 使H2O 电离向右移动，因此阴极 PH 。 增大 2H+ + 2e- = H2 • 阴极方程式： 。
（二）铜的电解精炼
阳极： Cu
→
Cu2++2e-
杂质比铜活泼的Zn、Fe等：
Zn
→ Zn2+ +2eFe → Fe2+ +2e-
活泼性在铜之后的银、金等： 还原性比铜差的，不能失去电子，它们以单质的形式 留在溶液中，成为阳极泥。 阴极： Cu2++ 2e- → Cu
电解质溶液硫酸铜的浓度略有减小。
2Cl-+2H
2O =
通电
2NaCl+2H2O =
通电
H2 ↑ +Cl2 ↑ +2NaOH H2 ↑ +Cl2 ↑ +2OH-
阳极： 4OH-= 2H2O+O2 ↑+ 4e-
4H ++ 4e —= 2H2 ↑ 阴极： 通电 总反应： 2H2O == 2H2 ↑+O2 ↑
Na2SO4溶液
阳极： 4OH-= 2H O+O ↑+ 4e2 2
（05天津高考12 ）金属镍有广泛的用途。粗镍中含 有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯 度的镍，下列叙述正确的是 （ D ） （已知：氧化性Fe2+＜Ni2+＜Cu2+） A．阳极发生还原反应，其电极反应式： Ni2+ + 2e— = Ni B．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加 相等 C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+ 和 Zn2+ D．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt
有何规律？
7.电解过程中溶液pH的变化规律 （1）电解时，只生成H2 而不生成O2 ， 则溶液的pH 增大 。 （2）电解时，只生成O2 而不生成H2 ， 则溶液的pH 减小 。 （3）电解时，既生成H2 又生成O2 ，则 实际为电解水。 ①若为酸性 pH 减小 ，
②若碱性溶液，则溶液的pH 增大 ， ③若为中性，则pH 不变 。
例 2、用两只惰性电极插入100mLCuSO4溶液 中，通电电解。当溶液的pH值由6．0下降到 2．0 (电解过程中溶液体积变化忽略不计)， 阴极析出铜的质量 （ Ｂ） • Ａ．16 Ｂ．32 Ｃ．64 Ｄ．128
例3、1LK2SO4、CuSO4的混合溶液中， c（SO42-）=2mol· －1，用石墨作电极电解此溶液， L 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 D A．0.5mol· －1 L B．1mol· －1 L C．1.5mol· －1 D．2mol· －1 L L
（四）电冶金
1、制取金属钠 阳极： 2Cl
+
电解熔融氯化钠 - 2e = Cl2↑
-
-
阴极： 2Na + 2e = 2Na 通电 总反应： 2NaCl === 2Na + Cl2↑
2、制取金属铝
电解熔融氧化铝
阳极： 6O2- - 12e- = 3O2↑
阴极： 4Al3+ + 12e- = 4Al 通电 总反应： 2Al2O3 ==== 4Al + 3O2↑
电离与电解的区别与联系
电 离 电 解 条件 电解质溶于水或 电解质电离后， 受热融化状态 再通直流电 过 电解质电离成为自 阴阳离子定向移动， 程 由移动的离子。 在两极上失得电子成 为原子或分子。 2++2ClCuCl2=Cu 通电 CuCl2==Cu+Cl2 ↑ 特 点
联系
只产生自由移动 的离子
金 属 的 腐 蚀
金属和其它物质直接接触 不纯金属或合金发生原电池 原理 发生氧化还原反应而引起 反应，使较活泼的金属失电 子被氧化而引起的腐蚀 的腐蚀 直接发生氧化还原反应 发生原电池反应
区别 腐蚀过程无电流产生
有电流产生 较活泼金属被腐蚀
金属直接被腐蚀
腐蚀 速度 联系
电化学腐蚀>化学腐蚀 往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍，危害更大
阴极： 4H+ + 4e— = 2H2 ↑
总反应：
通电 2H2O = 2H2 ↑+O2 ↑
H2SO4溶液
阳极：4OH-= 2H2O+O2 ↑+ 4e阴极： 4H + 4e = 2H2 ↑
+ —
总反应：
通电 2H2O = 2H2 ↑+O2 ↑
NaOH溶液
练习3：
从H+ 、Cu2+ 、Na+ 、Cl-、SO42-五种 离子中选出两种离子组成电解质，按下 列要求进行电解，用电解质的化学式填 空（使用惰性电极电解） （ 1 ） 电 解 过 程 中 溶 液 的 pH 增 大 的 有 NaCl HCl （2）电解过程中溶液的pH减 _______ 小 的有 CuSO4,H2SO4（3）电解过程中 溶液的pH不变的有 Na2SO4 。
通电 2NaCl+2H2O === 2NaOH + Cl2↑ + H2 ↑ 工业上利用这一反应，制取烧碱、氯气和氢气。
（三）氯碱工业
想一想：在左面的电解 饱和食盐水的实验中， 电解产物之间可能发生 哪些化学反应 ？
•
氯碱工业
（1）在NaCl溶液中,NaCl电离出 Na+、Cl- 2O电离出H+、OH- 。 ，H
发生氧化还原反应 生成了新物质
电解必须建立在电离的基础上
小结2
内容 电极 规定 电极 反应 电子移 动方向 能量 转变
原电池和电解池知识总结比较表
原电池 电解池
较活泼金属做负极
负极发生氧化反应 负极流向正极 化学能变为电能
阴极：连接电源负极 的一极 阳极氧化、阴极还原
阳极流向阴极 电能变为化学能
小结3
分析电解反应的一般思路：
明确溶液中存在哪些离子
阴阳两极附近有哪些离子
根据阳极氧化，阴极还原分析得出产物
想一想？
如果要在某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 电极反应方程式。
阴极——某铁制品 阳极——金属银 电镀液——含有硝酸银的溶液 阳极：Ag→ Ag+ +e阴极：Ag+＋e－ → Ag
H2O
H+
+ OH-
2.通电时，离子的运动情况有什么改变？
阳离子：Cu2+、H+ 移向阴极 定向运动 阴离子：SO42-、OH-移向阳极 3.当离子定向移动到电极表面时，发生的是 什么类型的反应？ 氧化还原反应
5.离子放电顺序及电解产物的判断
（1）阳极上（氧化反应）
活泼金属阳极>S ＞I ＞Br ＞Cl ＞OH ＞含氧酸根 (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：
练习4.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 )
交流研讨：
2、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 ?极
?池
e 如何流向?
e
-
-
?极 ?极
?池
Ⅰ
Ⅱ
8.有关电解的计算——电子守恒规律应用
2－
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。
6.电极反应书写
练习2：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： 2Cl-→Cl2 ↑ + 2e2H++2e- → H2 ↑ 阴极： 通电 总反应： 2HCl == H2 ↑ +Cl2 ↑
化学腐蚀和电化腐蚀的区别
化学腐蚀和电化腐蚀的本质区别 是有无电流，即是否能形成原电池。关 键一看是纯金属还是合金或有两种金属 相连，二看有无电解质溶液或水膜。
考点一、金属的腐蚀 钢铁的腐蚀
1、析氢腐蚀（酸性水溶液）
负极：Fe － 2e － = Fe2+ 正极：2H+ + 2e－ = H2↑ 总反应： Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑
通电
阳极： 4OH-= 2H O+O ↑+ 4e2 2 阴极： Cu 2++ 2e -= Cu 总反应： 通电 2CuSO4+2H2O == 2H2 SO4+O2 ↑+2Cu 通电 2+ 2Cu +2H2O == 4H++O2 ↑+2Cu 阳极： 2Cl-=Cl2 ↑+ 2e阴极： 2H++2e- = H2 ↑ 总反应：
练 习8．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 ( ) AC A．X是正极，Y是负极 B．X是负极，Y是正极 C．CuSO4溶液的PH值逐渐减小 D．CuSO4溶液的PH值不变
•X Y • Pt Cu a
b
CuSO4溶液
NaCl和酚酞溶液
小结1
铜器表面生成铜 绿,主要成分： Cu2(OH)2CO3
考点一、金属的腐蚀 知识回顾： 1、什么是金属的腐蚀？ 2、金属的腐蚀可分为哪几类？ 3、金属的电化学腐蚀和化学腐蚀的本 质是什么？
金属的化学腐蚀与电化学腐蚀比较
金属腐蚀 的实质 种类
金属原子失去电子被氧化而消耗的过程： M-ne-=Mn+ 化学腐蚀 电化学腐蚀
++2Cl-通电 H 2H == 2 ↑ +Cl2 ↑
阳极： 4OH-=O2 ↑ +2H2O +4eAg+ + e- = Ag 阴极： 总反应： 通 电 4AgNO3+2H2O == 4Ag+O2 ↑ +4HNO3
4Ag+
+ 2H2O == 4Ag +O2 ↑ +4H+
通电
阳极： 2Br-=Br2 +2e阴极： 2H++2e- = H2 ↑ 总反应： 通电 2NaBr+2H2O == 2NaOH+H2 ↑ +Br2 2Br-+2H2O == 2OH-+H2 ↑ +Br2