高考復(fù)習(xí)《電解原理及其應(yīng)用》.ppt

高三化學(xué)復(fù)習(xí) （ 1） 掌握電解的原理 ， 能夠準(zhǔn)確判斷電池的陰 、 陽極； （ 2） 正確書寫兩極所發(fā)生的反應(yīng)及電解的總化 學(xué)方程式；會(huì)判斷兩極所發(fā)生的是氧化反應(yīng) ， 還是還原反應(yīng)； （ 3） 掌握惰性材料做電極時(shí) ， 離子的放電順序 。 復(fù)習(xí)目標(biāo) 電解原理及其應(yīng)用 （ 1）電解： （ 2）電解池（或電解槽）： 1. 基本概念 使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰陽兩極引起氧 化還原反應(yīng)的過程，叫電解。 把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置 2. 電解工作原理 CuCl2 = Cu2+ + 2Cl- 陽極： 2Cl- - 2e- = Cl2 （氧化反應(yīng)） 2. 電解工作原理 陰極 ： Cu2+ + 2e- = Cu （還原反應(yīng)） H2O H+ + OH- 總反應(yīng)式 ： CuCl2 Cu + Cl2 電解 電解池 得到電子 發(fā)生 還原反應(yīng) 失去電子 發(fā)生 氧化反應(yīng) 3.電解池中陰、陽極的判斷 (1)根據(jù)所接電源： (2)根據(jù)得失電子： (3)根據(jù)反應(yīng)類型： (4)根據(jù)離子移動(dòng)方向： 陽離子向陰極移動(dòng)；陰離子向陽極移動(dòng)。 連接電源負(fù)極的是陰極，連接正極的是陽極。 陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生還原反應(yīng) 陽極失去電子，陰極得到電子 (5)根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象： 電極質(zhì)量增加或放出 H2的是陰極。 （ 1）陽極上失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng) 4.陰、陽極得失電子的順序 （ 2）陰極上得到電子，發(fā)生還原反應(yīng) 金屬單質(zhì)的還原性越強(qiáng)，對應(yīng)金屬陽離子的氧化性越弱。 若陽極材料是 活性電極 （ Ag以前） ，則電極材料失 電子， 金屬電極被溶解，溶液中陰離子不能放電。 若陽極材料是 惰性電極 （如 Pt、 C） ，則溶液中陰 離子失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。其順序?yàn)椋?S2- I- Br- Cl- OH- 含氧酸 F- 溶液中金屬陽離子得電子的順序與金屬性順序恰好 相反 ， 其順序?yàn)椋?Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+ Na+Ca2+K+ 5.分析電解反應(yīng)的一般思路： 明確溶液中存在哪些離子 根據(jù)陽極氧化，陰極還原書寫電極反應(yīng)式 明確陰陽兩極附近有哪些離子 根據(jù)電極反應(yīng)式，進(jìn)行相關(guān)判斷和計(jì)算 【 練習(xí) 】 下列關(guān)于電解槽的說法不正確的是（ ） A. 與電源正極相連的是電解槽的陰極 B. 與電源負(fù)極相連的是電解槽的陰極 C. 在電解槽的陽極發(fā)生氧化反應(yīng) D. 電子從電源的負(fù)極沿導(dǎo)線流入電解槽的陰極 A 陰極： 陽極： 總反應(yīng)： Cu2+ + 2e- =Cu 2Cl- - 2e- = Cl2 2CuCl2 = Cu +Cl2 通電 6.電極反應(yīng)式的書寫 電解電解質(zhì)型 CuCl2溶液 CuCl2=Cu2+ + 2Cl- H2O H+ + OH- 6.電極反應(yīng)式的書寫 放氧生酸型 CuSO4= Cu2+ + SO42- H2O H+ + OH- 陽極： 陰極： 總反應(yīng)： 陽極： 陰極： 總反應(yīng)： 2Br- - 2e- =Br2 2H+2e- = H2 通電 2NaBr+2H 2O = 2NaOH+H2 +Br2 6.電極反應(yīng)式的書寫 放氫生堿型 NaBr=Na+ + Br- H2O H+ + OH- 陽極： 陰極： 總反應(yīng)： 2Cl- - 2e- =Cl2 2H+2e- = H2 2Cl- +2 H2O = H2 +Cl2 +2OH- 通電 6.電極反應(yīng)式的書寫 放氫生堿型 NaCl溶液 NaCl=Na+ + Cl- H2O H+ + OH- 陽極： 陰極 ： 4H + 4e = 2H2 總反應(yīng)： Na2SO4溶液 2H2O = 2H2 +O2 通電 4OH- - 4e- = 2H2O+O2 6.電極反應(yīng)式的書寫 電解水型 Na2SO4=2Na+ + SO42- H2O H+ + OH- H2SO4溶液 陽極： 陰極 ： 4H + 4e = 2H2 總反應(yīng)： 2H2O = 2H2 +O2 通電 4OH- - 4e- = 2H2O+O2 6.電極反應(yīng)式的書寫 電解水型 H2SO4=2H+ + SO42- H2O H+ + OH- NaOH溶液 陽極： 陰極 ： 4H + 4e = 2H2 總反應(yīng)： 2H2O = 2H2 +O2 通電 4OH- - 4e- = 2H2O+O2 6.電極反應(yīng)式的書寫 電解水型 NaOH=Na+ + OH- H2O H+ + OH- 電解規(guī)律（惰性電極）小結(jié) 陽極： S2- I- Br- Cl- OH- 含氧酸根 F- 與 區(qū)：電解本身型 如 CuCl2 、 HCl 與 區(qū)：放氫生堿型 如 NaCl、 KBr 與 區(qū)：放氧生酸型 如 CuSO4、 AgNO3 與 區(qū)：電解水型 如 Na2SO4、 H2SO4 、 NaOH 陰極： Ag+ Fe3+ Cu2+ H+ Fe2+ Zn2+ Al3+ Mg2+ Na+ 【 練習(xí) 1】 （ 2012年海南） 下列各組中，每種電 解質(zhì)溶液電解時(shí)只生成氫氣和氧氣的是 ( ) A.HCl、 CuCl2、 Ba(OH)2 B. NaOH、 CuSO4、 H2SO4 C. NaOH、 H2SO4、 Ba(OH)2 D. NaBr、 H2SO4、 Ba(OH)2 C 【 練習(xí) 2】 （ 08全國 卷） 下圖為直流電源電解稀 Na2SO4水溶液的裝置，通電后在石墨電極 a和 b附近分 別滴加石蕊溶液，下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象正確的是（ ） D A逸出氣體的體積： a電極的小于 b電極的 B一電極逸出無味氣體，另一電極逸出刺激性氣味氣體 C a電極附近呈紅色， b電極附近呈藍(lán)色 D a電極附近呈藍(lán)色， b電極附近呈紅色 【 練習(xí) 3】 右圖中 x、 y分別是 直流電源的兩極 ,通電后發(fā)現(xiàn) a極板質(zhì)量增加 ,b極板處有無 色無臭氣體放出 ,符合這一情 況的是 （ ） A 【 練習(xí) 4】 (2003江蘇 )用惰性電極實(shí)現(xiàn)電解，下列 說法正確的是（ ） A. 電解稀硫酸溶液，實(shí)質(zhì)上是電解水，故溶液 pH不變 B. 電解稀氫氧化鈉溶液，要消耗 OH ，故溶液 pH減小 C. 電解硫酸鈉溶液，在陰極上和陽極上析出產(chǎn)物 的物質(zhì)的量之比為 1:2 D. 電解氯化銅溶液，在陰極上和陽極上析出產(chǎn) 物的物質(zhì)的量之比為 1:1 D 【 練習(xí) 5】 （ 07年全國理綜 ） 以惰性電極電解 CuSO4溶液。若陽極上產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量為 0.0100mol，則陰極上析出 Cu的質(zhì)量為（ ） A 0.64g B 1.28g C 2.56g D 5.12g B 指出下列裝置的名稱、電極名稱，寫出電極 反應(yīng)式，并表示出電子移動(dòng)方向。 e-如何流向 ? e- ?池 ?池 ?極 ?極 ?極 ?極 7.串聯(lián)電路中的電極名稱、電極反應(yīng) 【 例 】 指出下圖裝置的名稱 ， 說出可能觀察到 的現(xiàn)象 ， 寫出電極名稱及電極反應(yīng)的化學(xué)方程 式 ， 標(biāo)出裝置中的電流方向 。 鐵棒 石墨棒 石墨棒 石墨棒 稀硫酸 CuCl2 溶液 a b c d 【 練習(xí) 1】 如圖所示裝置，指出 A、 B池的名稱、電極 名稱、電極反應(yīng)式、二池 pH值的變化情況。 【 練習(xí) 2】 (2007年重慶 )如圖所示， 下列敘述正確的是 ( ) ZnSO4 隔膜 (只允許 SO42 通過 ) CuSO4 濾紙 (滴加了 Na2SO4、酚酞溶液 ) 表面皿 Y Zn Cu 銅絲 X (A)Y為陰極，發(fā)生還原反應(yīng) (B)X為正極，發(fā)生氧化反應(yīng) (C)Y與濾紙接觸處有氧氣生成 (D)X與濾紙接觸處變紅 A 【 練習(xí) 3】 如下圖所示，通電后 A極上析出 Ag，對該裝置的有 關(guān)敘述中正確的是（ ） A、 P是電源的正極 B、 F極上發(fā)生的反應(yīng)為： 4OH- - 4e-=2H2O+O2 C、電解時(shí)，甲、乙、丙三池中，除 E、 F兩極外，其余電極均 參加了反應(yīng) D、通電后，甲池的 pH減小，而乙、丙兩池溶液的 pH不變 B 【 練習(xí) 4】 下圖所示裝置中 ， a、 b都是惰性電極 ， 通電 一段時(shí)間后 ， b極附近溶液呈紅色 。 下列說法正確的是 （ ） A X是正極 ， Y是負(fù)極 B X是負(fù)極 ， Y是正極 C CuSO4溶液的 pH值逐漸減小 D CuSO4溶液的 pH值不變 a X Y b Pt Cu CuSO4溶液 NaCl和酚酞溶液 AC 【練習(xí) 5】（ 2012年福建卷） 將如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置 的 K閉合，下列判斷正確的是（ ） A Cu電極上發(fā)生還原反應(yīng) B電子沿 ZnabCu路徑流動(dòng) C片刻后甲池中 c（ SO42-）增大 D片刻后可觀察到濾紙 b點(diǎn)變紅色 【練習(xí) 6】（ 09全國 ） 下圖所示裝置中，甲、乙、丙三個(gè)燒杯 依次分別盛 100g5.00%的 NaOH溶液、足量的 CuSO4溶液和 100g 10.00%的 K2SO4溶液，電極均為石墨電極。 （ 1）接通電源，經(jīng)過一段時(shí)間后， 測得丙中 K2SO4濃度為 10.47%， 乙中 c電極質(zhì)量增加。據(jù)此回答問題： 電源的 N端為 極； 電極 b上發(fā)生的電極反應(yīng)為 ； 列式計(jì)算電極 b上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積： L 電極 c的質(zhì)量變化是 g； 電解前后各溶液的酸、堿性大小是否發(fā)生變化，簡述其原因： 甲溶液 ； 乙溶液 ； 丙溶液 ； （ 2）如果電解過程中銅全部析出，此時(shí)電解能否繼續(xù)進(jìn)行， 為什么？ 。 正 4OH- - 4e -= O2+ 2H2O 16 堿性增大，水量減少、氫氧化鈉濃度增大 酸性增強(qiáng)，水電離出的 OH-放電生成氧氣和 H+ 酸堿性不變化，因?yàn)榱蛩徕浭菑?qiáng)酸強(qiáng)堿鹽，濃度增大不影響溶液的酸堿性 能繼續(xù)進(jìn)行，因?yàn)榱蛩徙~溶液已轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩崛芤?，反?yīng)也就變成水的電解反應(yīng) 2.8L 工業(yè)上利用這一反應(yīng)，制取燒堿、氯氣和氫氣。 1.氯堿工業(yè) (電解飽和食鹽水 ) 通電 2NaCl+2H 2O = 2NaOH + Cl2 + H2 電解原理的應(yīng)用 通電 2Cl-+2H 2O = 2OH- + Cl2 + H2 通電前： NaCl = Na+ + Cl- H2O H+ + OH- 通電后： 陽極： 2Cl- -2e- =Cl2 陰極： 2H+ +2e- =H2 【 例 】 如圖裝置 ， 用離子交換膜法電解飽和食鹽水制 燒堿 。 若 X電極材料為金屬鈦網(wǎng) （ 表面有氧化物涂 層 ） ， Y電極材料為碳鋼網(wǎng) 。 陽離子交換膜只允許陽 離子通過 ， 而阻止陰離子和氣體通過 。 分別收集兩極 產(chǎn)生的氣體并通入淀粉 KI溶液中 。 請回答下列問題： 能使淀粉 KI溶液變藍(lán)的是 （ 填 a或 b） 氣體； 其 X極的電極反應(yīng)式為 ， Y極的電極反應(yīng)式為： ； 總反應(yīng)的化學(xué)方程式為： 。 a 2Cl- -2e = Cl2 2H+2e = H2 2NaCl+2H2O = H2 +Cl2 +2NaOH 通電 2.電鍍 1、定義： 利用電解原理在某些金屬的表面鍍上一薄 層其它金屬或是合金的過程。 2、目的： 4、電鍍的特點(diǎn)： 3、電鍍材料的選擇： 陰極 鍍件 電鍍液 含有鍍層金屬離子的溶液 陽極 鍍層金屬 使金屬增強(qiáng)抗腐蝕 的能力，增加美觀和表面硬 度。 1） 陽極本身參加電極反應(yīng) 2） 電解質(zhì)溶液的濃度保持不變 2.（上海高考題）在鐵制品上鍍一定厚度的鋅層，以 下方案設(shè)計(jì)正確的是（ ） A、鋅為陽極，鍍件為陰極，溶液中含鋅離子 B、鉑為陰極，鍍件為陽極，溶液中含鋅離子 C、鐵為陽極，鍍件為陰極，溶液中含亞鐵離子 D、鋅為陰極，鍍件為陽極，溶液中含鋅離子 A 【 練習(xí) 2】 （ 08年天津） 下列敘述正確的是（ C ） A在原電池的負(fù)極和電解池的陰極上都是發(fā)生 失電子的氧化反應(yīng) B用惰性電極電解 Na2SO4溶液，陰陽兩極產(chǎn)物 的物質(zhì)的量之比為 1： 2 C用惰性電極電解飽和 NaCl溶液，若有 1 mol 電子轉(zhuǎn)移，則生成 1 molNaOH D鍍層破損后，鍍錫鐵板比鍍鋅鐵板更耐腐蝕 3.銅的電解精煉 陰極： Cu2+ +2e- = Cu 陽極： Cu - 2e- = Cu2+ 粗銅中除 銅 以外還 含有 Zn、 Fe、 Ag、 Au等雜質(zhì) Zn2+、 Fe2+等離子殘留在 溶液中； Ag、 Au等金屬殘留在陽 極泥中 CuSO4 溶液 【 練習(xí) 1】 （ 05天津高考） 金屬鎳有廣泛的用途。粗 鎳中含有少量 Fe、 Zn、 Cu、 Pt等雜質(zhì)，可用電解法制 備高純度的鎳，下列敘述正確的是（ ） （已知：氧化性 Fe2+ Ni2+ Cu2+） A陽極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式： Ni2+ + 2e = Ni B電解過程中，陽極質(zhì)量的減少與陰極質(zhì)量的增加 相等 C電解后，溶液中存在的金屬陽離子只有 Fe2+ 和 Zn2+ D電解后，電解槽底部的陽極泥中只有 Cu和 Pt D 【 練習(xí) 2】 （ 2010年海南） 利用電解法可將含有 Fe、 Zn、 Ag、 Pt等雜質(zhì)的粗銅提純。 下列敘述正確的是（ ） A. 電解時(shí)以精銅作陽極 B電解時(shí)陰極發(fā)生還原反應(yīng) C粗銅連接電源負(fù)極，其電極反應(yīng)是： Cu =Cu2+ + 2e- D電解后，電解槽底部會(huì)形成含少量 Ag、 Pt等金 屬的陽極泥 4.金屬的冶煉 熔融 NaCl 陰極 陽極 e- e- Na+ Cl- 2Cl-2e- = Cl2 2Na + 2e- = 2Na 氧化反應(yīng) 還原反應(yīng) 電解熔融氯化鈉 總方程式： 2NaCl(熔融 ) = 2Na + Cl2 電解