四讲电解池.ppt

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1、第四讲 电解池 G Zn Cu 写出右图原电池的电极反应、电池总反应。 负极：Zn 2e- = Zn2+ 正极： Cu2+ 2e- = Cu 电池总反应：Zn + CuCl2 = ZnCl2 + Cu CC 问题：如果把两根石墨棒作电极插入CuCl2 溶液中，外接直流电源，这还是原 电池装置吗？ 原电池是把化学能转变成电能的装置。 Cu2+ oooo oooo oooo oooo oooo 阴极阳极 Cu Cl2 oooooooooooo ooooooooooo 电解氯化铜溶液实验装置 e- e- 电解池中离子和电子的移动方向 【实验42】 实验现象及结论 ： 与电源负极相连的碳棒有一层红色的

2、铜生成。 发生还原反应 阴极。 与电源正极相连的碳棒上有气泡产生，经检验，是氯气。 发生氧化反应 阳极。 反应式：CuCl2 Cu + Cl2 CC CuCl2溶液 CuCl2 阳极阴极 整个装置就是电解池。 一、电解原理： 通电前：CuCl2 = Cu2+ + 2Cl， Cu2+、Cl为自由移动的离子； 通电后：Cu2+移向阴极得到电子， Cl移向阳极失去电子； 电极反应： 阳极：2Cl 2e = Cl2（氧化反应） 阴极：Cu2+ 2e = Cu（还原反应） 总反应式：CuCl2 Cu + Cl2 电解 阴极 阳极 通电后 使直流电通过电解质溶液而在阴、阳两极引起 氧化还原反应的过程，叫做

3、电解。 构成电解池的条件： 直流电源； 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 阴、阳电极 电解质溶液或熔融电解质； 电解池：电能转变为化学能的装置。 CC 电解： 考点一 电电极产产物的判断及有关反应应式的书书写考点师说师说 1电电解时时的离子放电顺电顺 序 (1)首先判断阴、阳极，分析电电极材料，判断是电电极材料 放电还电还 是溶液中的离子放电电。阳极为为金属活性电电极时时，电电 极材料放电电。 (2)再分析溶液中的离子种类类，根据离子放电顺电顺 序，分析 电电极反应应，并判断电电极产产物，写出电电极反应应式。 阳极放电顺电顺 序：活泼电泼电 极S2IBrClOH含 氧酸根

4、离子。 阴极放电顺电顺 序：AgFe3Cu2H(酸)Fe2Zn2 H(水)Al3Mg2NaCa2K。 2电电解化学方程式的书书写 (1)必须须在连连接号上标标明通电电或电电解。 3注意事项项 (1)书书写电电解池中电电极反应应式时时，要以实际实际 放电电的 离子表示，但书书写总电总电 解反应应方程式时时，弱电电解质质要写 成分子式。 (2)要确保两极电电子转转移数目相同。 (3)电电解水溶液时时，应应注意放电顺电顺 序中H、OH之 后的离子一般不参与放电电。 巩固练习： 1、用惰性电极电解 饱和食盐水 2、用惰性电极电解 CuSO4溶液 3、用惰性电极电解 硫酸钠溶液 4、用惰性电极电解 氢氧

5、化钠溶液 5、用惰性电极电电解 CuCl2溶液 CC 氯化钠 HNO3(aq)、MgCl2(aq) 考点师说师说 分析电电解过过程中电电解质质溶液变变化的关键键是牢记记离子的放电电 顺顺序。熟练练解答电电解计计算的关键键是灵活应应用电电子得失守恒，建 立计计算所需要的关系式。 1以惰性电电极电电解电电解质质溶液的类类型 类 型 电极反应特点电解质溶液 电解 对象 电解质 浓度 pH 电解质溶 液复原 电 解 水 型 阴：4H4e =2H2 阳：4OH 4e=2H2O O2 强碱 (NaOH) 水增大增大加水 含氧酸 (H2SO4) 水增大减小加水 活泼金属的 含氧酸盐 (Na2SO4) 水增大

6、不变加水 考点二 电解规律及相关计算 类型电极反应特点电解质溶液 电解 对象 电解质 浓度 pH 电解质溶 液复原 电解电 解质型 电解质电离出 的阴、阳离子 分别在两极放 电 无氧酸(HCl) 电解 质 减小 增 大 通氯化氢 不活泼金属 的无氧酸盐 (CuCl2) 电解 质 减小加氯化铜 放H2生 碱型 阴极：H2O放 H2生成碱 阳极：电解质 阴离子放电 活泼金属的 无氧酸盐 (NaCl) 电解 质和 水 生成新 电解质 增 大 通氯化氢 放O2 生酸型 阴极：电解质 阳离子放电 阳极：H2O放 O2生成酸 不活泼金属 的含氧酸盐 (CuSO4) 电解 质和 水 生成新 电解质 减 小

7、加氧化铜 2电电解池中有关量的计计算或判断 主要包括以下几方面：根据直流电电源提供的电电量求 产产物的量(析出固体的质质量、产产生气体的体积积等)、溶液的 pH、相对对原子质质量或某元素的化合价、化学式等。 解题题方法： Cl2 NaOH 2Cl2e=Cl2 2H2e=H2 原 理 3.电解的应用 知识点一 (2)电镀电镀 ： 电镀时电镀时 ，用 作阳极， 作阴极， 用含 的溶液作电电解质质溶液。理论论上讲讲， 电镀时电镀时 ，电电解质质溶液的成分及浓浓度是不变变的。 镀层镀层 金属待镀镀金属 镀层镀层 金属离子 右图为图为 金属钥钥匙表面镀银镀银 的工作示意 图图，据此回答下列问题问题 ：

8、镀镀件作 极，镀层镀层 金属银银作 极。 电电解质质溶液是 。 电电极反应应： 阳极： ；阴极： 。 特点： 极溶解， 极沉积积，电镀电镀 液的浓浓度 。 阴阳 AgNO3溶液 Age=AgAge=Ag 阳阴不变变 (3)铜铜的精炼炼(粗铜铜中通常含有Zn、Fe、Ni、Ag、Au 等杂质杂质 )： 电电极 名称 电电极 材料 电电极反应应 电电解质质 溶液 阳极粗铜铜 Zn2e=Zn2，Fe2e =Fe2， Ni2e=Ni2，_ _ CuSO4 溶液 阴极纯铜纯铜_ Cu2e=Cu2 Cu22e=Cu 粗铜铜中比较较活泼泼的金属杂质杂质 形成 进进入溶液，金属活 动动性弱于铜铜的金属(Ag和A

9、u)沉淀在电电解槽底部，形成 。 (4)电电冶金： 由于 是最强有力的氧化还还原手段，因此，冶炼钠炼钠 、钙钙 、镁镁、铝铝等活泼泼金属时时，只能采用电电解法，而且上述金属元素的 化合物必须须是 状态态。 钠钠的冶炼炼：总总反应应： ； 阴极： ；阳极：2Cl2e=Cl2。 阳离子 阳极泥 电电解 熔融 2Na2e=2Na Mg的冶炼炼：总总反应应： 。 Al的冶炼炼：总总反应应： 。 认认知无盲区 (1)电电解质质溶液导电导电 的过过程，就是电电解的过过程，即电电 流通过电过电 解质质溶液，必然会引起氧化还还原反应应。 (2)判断原电电池和电电解池的关键键是看是否有外加电电源。 (3)电镀铜

10、时电镀铜时 ，电电解质质溶液中c(Cu2)不变变；电电解精炼炼 铜时铜时 ，电电解质质溶液中c(Cu2)减小。 (4)电电解精炼铜时炼铜时 ，粗铜铜中的Ag、Au等不反应应，沉在 电电解池底部形成阳极泥。 (5)电电解MgCl2冶炼镁炼镁 ，而不能电电解MgO冶炼镁炼镁 ，因 MgO的熔点很高，电电解Al2O3冶炼铝炼铝 ，而不能电电解AlCl3冶 炼铝炼铝 ，因AlCl3是共价化合物，其在熔融态态不导电导电 。 (6)电电解池与原电电池的比较较： 电解池原电池 电极名称 阴极 (与电源 负极相连) 阳极 (与电源 正极相连) 负极 (电子流 出的电极) 正极 (电子流 入的电极) 电极反应

11、(氧化、还 原) 还原反应氧化反应氧化反应还原反应 能量转变电能转化为化学能化学能转化为电能 练习练习 点点清 1下列关于电电解的叙述中，正确的是 ( ) 电电解是把电电能转变转变 成化学能 电电解是把化学能 转变转变 成电电能 电电解质质溶液导电导电 是化学变变化，金属 导电导电 是物理变变化 某些不能自发进发进 行的氧化还还原 反应应，通过电过电 解可以实现实现 任何水溶液电电解时时， 必将导导致氧化还还原反应应 A B C D 解析：把化学能转变转变 成电电能的装置是原电电池；只要电电 解，必将发发生氧化还还原反应应，即一定发发生化学变变化； 一些不能自发进发进 行的反应应，可以借助电电

12、解来实现实现 ，故 选选D项项。 答案：D A电电解池的阳极发发生氧化反应应，阴极发发生还还原反应应 B原电电池跟电电解池连连接后，电电子从原电电池负负极流向电电 解池阳极 C电镀时电镀时 ，电镀电镀 池里的阳极材料发发生氧化反应应 D电电解饱饱和食盐盐水时时，阴极得到氢氢氧化钠钠溶液和氢氢 气 解析：原电电池与电电解池相连时连时 ，原电电池的正极与电电解 池的阳极相连连，负负极与电电解池的阴极相连连，因此电电子 从原电电池的负负极流向电电解池的阴极，B错错。 答案：B 基础础全扫扫描 金属的腐蚀与防护 1化学腐蚀蚀和电电化学腐蚀蚀的比较较 类类型化学腐蚀蚀电电化学腐蚀蚀 条件 金属与接触到的

13、物质质 直接反应应 不纯纯金属接触到电电解质质溶液发发 生 反应应 本质质 Mne=Mn 现现象金属被腐蚀蚀较较活泼泼金属被腐蚀蚀 区别别 电电流产产生 电电流产产生 原电电池 无有 2电电化学腐蚀蚀的分类类(以钢铁钢铁 腐蚀为蚀为 例) 类类型析氢氢腐蚀蚀吸氧腐蚀蚀 水膜性质质_ 负负极反应应_ 正极反应应_ _ 总总反应应 其他反应应 4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(3x)H2O 酸性 弱酸性、中性或碱性 2H2e=H2 2H2OO24e= 4OH Fe2H= Fe2H2 2FeO22H2O= 2Fe(OH)2 Fe2e=Fe2 3金属

14、的防护护 (1)电电化学防护护： 牺牺牲阳极的阴极保护护法利用 原理， 是作保护护材料的金属， 是被保护护 的金属设备设备 。 外加电电流的阴极保护护法利用 原理，_ 是被保护护的金属设备设备 ， 是惰性电电极。 (2)其他方法： 改变变金属内部结结构，如制成合金； 使金属与空气、水等物质质隔离，如电镀电镀 、喷喷油漆等 。 原电电池 负负极(阳极)正极(阴极) 电电解 阴极 阳极 认认知无盲区 (1)钢铁发钢铁发 生电电化学腐蚀时蚀时 ，负负极铁铁失去电电子生成Fe2 ，而不是生成Fe3。 (2)金属腐蚀时蚀时 ，电电化学腐蚀蚀与化学腐蚀蚀往往同时时存在， 但前者更普遍，危害也更严严重。 (

15、3)吸氧腐蚀蚀比析氢氢腐蚀蚀更普遍。 (4)金属腐蚀蚀快慢的规规律为为：电电解池原理引起的腐蚀蚀原 电电池原理引起的腐蚀蚀化学腐蚀蚀有防护护措施的腐蚀蚀。 考点师说师说 金属腐蚀蚀快慢的规规律 (1)电电解原理引起的阳极腐蚀蚀原电电池原理引起的负负极 腐蚀蚀化学腐蚀蚀有防护护措施的腐蚀蚀。 (2)对对同一种金属，腐蚀蚀的快慢：强电电解质质溶液弱电电 解质质溶液非电电解质质溶液。 活泼泼性不同的两金属，活泼泼性差别别越大，腐蚀蚀越快。 (3)对对同一种电电解质质溶液，电电解质质溶液浓浓度越大，腐蚀蚀 越快。 考点三 金属的腐蚀蚀和保护护 (4)由于金属表面一般不会遇到酸性较较强的溶液，故吸氧 腐

16、蚀蚀是金属腐蚀蚀的主要形式；另外，只有在金属活动动性顺顺序表 中位于氢氢前面的金属才可能发发生析氢氢腐蚀蚀，而位于氢氢之后的 金属腐蚀时蚀时 只能是吸氧腐蚀蚀。如铜绿铜绿 Cu2(OH)2CO3的形成就 是吸氧腐蚀蚀。 铜绿铜绿 形成的原理是：负负极(Cu)：2Cu4e=2Cu2； 正极(杂质杂质 )：O22H2O4e=4OH 总总反应应：O22H2O2Cu=2Cu(OH)2；2Cu(OH)2 CO2=Cu2(OH)2CO3H2O 例3 (2012山东高考)下列与金属腐蚀蚀有关的说说 法正确的是( ) A图图a中，插入海水中的铁铁棒，越靠近底端腐蚀蚀越严严重 B图图b中，开关由M改置于N时时，

17、CuZn 合金的腐蚀蚀速率减 小 C图图c中，接通开关时时Zn腐蚀蚀速率增大，Zn上放出气体 的速率也增大 D图图d中，ZnMnO 2干电 电池自放电电腐蚀蚀主要是由MnO2的 氧化作用引起的 解析 图图a中，铁铁棒发发生化学腐蚀蚀，靠近底端的部分与氧 气接触少，腐蚀蚀程度较轻较轻 ，A项错误项错误 ；图图b中开关由M置于N， CuZn 合金作正极，腐蚀蚀速率减小，B对对；图图c中接通开关时时Zn 作负负极，腐蚀蚀速率增大，但氢氢气在Pt上放出，C项错误项错误 ；图图d 中干电电池放电时电时 MnO2发发生还还原反应应，体现还现还 原性，D项错误项错误 。 答案 B 演练练冲关 5(2012海

18、南高考)下列叙述错误错误 的是 ( ) A生铁铁中含有碳，抗腐蚀蚀能力比纯铁纯铁 弱 B用锡焊锡焊 接的铁铁制器件，焊焊接处处易生锈锈 C在铁铁制品上镀铜时镀铜时 ，镀镀件为为阳极，铜盐为电镀铜盐为电镀 液 D铁铁管上镶镶嵌锌块锌块 ，铁铁管不易被腐蚀蚀 解析：生铁铁中含有碳，构成原电电池加快了腐蚀蚀速率， 故A选项选项 正确；用锡焊锡焊 接的铁质铁质 器件，焊焊接处处易生锈锈 ，是因为为构成的原电电池中Fe作负负极，加快了腐蚀蚀速率 ，故B选项选项 正确；在铁铁制品上镀铜时镀铜时 ，镀镀件应为应为 阴极 ，故C选项错选项错 ；铁铁管上镶镶嵌锌块锌块 ，构成的原电电池中Fe 作正极，受到保护护

19、，故D选项选项 正确。答案：C 6下面各容器中盛有海水，铁铁在其中被腐蚀时蚀时 由快到慢 的顺顺序是 ( ) A B C D 解析：钢铁钢铁 在海水中的腐蚀蚀属于电电化学腐蚀蚀，当钢铁钢铁 与 比它活泼泼性差的Sn相连时连时 ，Fe被腐蚀蚀的速率比大，与 活泼泼性强的锌连锌连 接，锌锌作负负极，锌锌被腐蚀蚀，铁铁被保护护， 其腐蚀蚀的速率要比小；装置为电为电 解装置，Fe为为阳极 ，发发生电电极反应应，铁铁腐蚀蚀的速率最快。 答案：A 练习练习 点点清 A钢铁钢铁 在弱碱性条件下发发生电电化学腐蚀蚀的正极反应应 是：O22H2O4e=4OH B当镀锡铁镀锡铁 制品的镀层镀层 破损时损时 ，镀层

20、镀层 仍能对铁对铁 制 品 起保护护作用 C在海轮轮外壳连连接锌块锌块 保护护外壳不受腐蚀蚀是采用了 牺牺牲阳极的阴极保护护法 D可将地下输输油钢钢管与外加直流电电源的负负极相连连以 保护护它不受腐蚀蚀 答案：B 解析：弱碱性条件下，钢铁发钢铁发 生吸氧腐蚀蚀，A正确；当 镀层镀层 破损时损时 ，锡锡、铁铁可形成原电电池，铁铁作负负极，加快了 铁铁的腐蚀蚀，B错误错误 ；铁铁、锌锌、海水形成原电电池，锌锌失去 电电子作负负极，从而保护护了铁铁，C正确；采用外加电电流的 阴极保护护法时时，被保护护金属与直流电电源的负负极相连连，D 正确。 4镀锌铁镀锌铁 在发发生析氢氢腐蚀时蚀时 ，若有0.2

21、mol 电电子发发生转转移 ， 则则 (1)有_金属被腐蚀蚀。 (2)标标准状况下有_气体放出。 解析：镀锌铁发镀锌铁发 生电电化学腐蚀蚀，锌锌作负负极：Zn2e =Zn2，当有0.2 mol电电子转转移时时，有0.1 mol Zn溶解。 在正极上：2H2e=H2，生成0.1 mol H2。 答案：(1)6.5 (2)2.24 1.把握电电解池中2个电电极的判断： (1)阳极：与电电源正极相连连、发发生氧化反应应、阴离子移 向的一极。 (2)阴极：与电电源负负极相连连、发发生还还原反应应、阳离子 移向的一极。 2.牢记电记电 解过过程中两极离子的放电顺电顺 序： (2)阴极：AgFe3Cu2H

22、Fe2Zn2。 3.正确书书写2种电电化学腐蚀蚀中的正极反应应： (1)析氢氢腐蚀蚀(强酸性条件)：2H2e=H2。 (2)吸氧腐蚀蚀(弱酸性或中性条件)：O22H2O4e =4OH。 A(2012广东高考)自行车钢车钢 架生锈锈主要是电电化学腐蚀蚀所致 B(2012江苏高考)镀铜铁镀铜铁 制品镀层镀层 受损损后，铁铁制品比受损损 前更容易生锈锈 C(2012海南高考)锌锌与稀硫酸反应时应时 ，要加大反应应速率可 滴加少量硫酸铜铜 D(2011新课标全国卷)电电解58.5 g熔融的NaCl，能产产生标标 准 状况下22.4 L氯氯气，23.0 g金属钠钠 解析：钢钢含有铁铁、碳，铁铁、碳和潮湿

23、的空气组组成原电电池 ，铁发铁发 生电电化学腐蚀蚀，A正确；铁铁比铜铜活泼泼，镀层镀层 受损损 后，形成原电电池铁铁作负负极，更易腐蚀蚀，B正确；锌锌与硫酸 铜铜反应应生成铜铜，锌锌、铜铜与稀硫酸形成原电电池，可使反应应 速率加快，C正确；根据氯氯元素守恒，电电解1 mol熔融的 NaCl，产产生0.5 mol氯氯气，即11.2 L，D不正确。答案：D 2下列有关电电化学的示意图图中正确的是 ( ) 答案：D 解析：A中Zn为负为负 极；B中左池应为应为 ZnSO4溶液，右池 应为应为 CuSO4溶液；C中粗铜应铜应 作阳极，精铜应铜应 作阴极 。 3.(2012上海高考)右图图装置中发发生反

24、应应的离子 方程式为为：Zn2HZn2H2，下列 说说法错误错误 的是 ( ) Aa、b不可能是同种材料的电电极 B该该装置可能是电电解池，电电解质质溶液为为稀盐盐酸 C该该装置可能是原电电池，电电解质质溶液为为稀盐盐酸 D该该装置可看作是铜铜锌锌原电电池，电电解质质溶液是稀硫 酸 解析：图图示装置既可以是电电解池，阳极的电电极材料为为Zn 、阴极的电电极材料为为Zn或其他可导电导电 的材料，如Cu、石 墨等，电电解质质溶液为盐为盐 酸或硫酸等，故A项错项错 、B项项正 确；该该装置也可是原电电池，此时电时电 池负负极材料为为Zn、正 极材料为为比Zn活泼泼性差的可导电导电 的材料，如Cu、石

25、墨等 ，电电解质质溶液为盐为盐 酸或硫酸等，故C、D项项正确。 答案：A 4如图图所示是探究铁发铁发 生腐蚀蚀的装 置图图。发现发现 开始时时U形管左端红红 墨水水柱下降，一段时间时间 后U形 管左端红红墨水水柱又上升。下列说说法中不正确的是 ( ) A开始时发时发 生的是析氢氢腐蚀蚀 B一段时间时间 后发发生的是吸氧腐蚀蚀 C两种腐蚀负蚀负 极的电电极反应应式均为为Fe2e=Fe2 D析氢氢腐蚀蚀的总总反应应式为为2FeO2 2H2O=2Fe(OH)2 . 课下作业见“课时跟 踪检测（二十二）” 解析：pH3的雨水浸泡过过的铁钉铁钉 ，开始时时水膜酸性较较 强，发发生析氢氢腐蚀蚀，总总反应应式为为Fe2H=Fe2 H2，随着H的消耗，pH逐渐渐升高，一段时间时间 后发发生 吸氧腐蚀蚀。铁钉铁钉 腐蚀蚀的负负极反应应式为为Fe2e=Fe2 。 答案：D 章末高考题组检测 见章末高考题组（ 六）”