高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) （基礎(chǔ)探究+精要解讀+實(shí)驗(yàn)探究） 43 電解池課件 新人教版選修4

1電解水的化學(xué)方程式如何書寫？2根據(jù)金屬活動性順序，你能排列出常見陽離子的氧化性強(qiáng)弱順序嗎？陰離子呢？提示AgFe3Cu2HPb2Sn2Fe2Zn2Al3Mg2NaCa2K陰離子還原性順序：S2IBrCl 第三節(jié)電解池第三節(jié)電解池 1理解電解池的工作原理，能寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。 2了解電解飽和食鹽水、電鍍、電解精煉銅以及電冶金等電解原理的應(yīng)用。 3掌握電解原理的有關(guān)計(jì)算。 篤學(xué)一電解原理1.電解使電流通過而在陰、陽兩極引起的過程。2實(shí)驗(yàn)：CuCl2溶液的電解電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液氧化還原氧化還原反應(yīng)反應(yīng)CuCl2溶液的電解溶液的電解3.電解池把 能轉(zhuǎn)變?yōu)?能的裝置，叫電解池。實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟在在U形管中注入形管中注入CuCl2溶液，插入兩根石墨棒作溶液，插入兩根石墨棒作電極，把濕潤的碘化鉀淀粉試紙放在與直流電電極，把濕潤的碘化鉀淀粉試紙放在與直流電源正極相連的電極源正極相連的電極(陽極陽極)附近。接通直流電源附近。接通直流電源實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象陰極石墨棒上逐漸覆蓋了一層陰極石墨棒上逐漸覆蓋了一層 ；在陽極石墨棒上有在陽極石墨棒上有 產(chǎn)生，產(chǎn)生，且使?jié)駶櫟牡饣浀矸墼嚰堊兂汕沂節(jié)駶櫟牡饣浀矸墼嚰堊兂?色色原原理理分分析析CuCl2電離電離CuCl2=Cu22Cl電極反應(yīng)電極反應(yīng)陽極：陽極： ；陰極：陰極： .總反應(yīng)總反應(yīng)Cu22ClCuCl2結(jié)論結(jié)論電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程，就是電解質(zhì)溶液的電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程，就是電解質(zhì)溶液的 過程過程紅色的銅紅色的銅 刺激性氣味氣體刺激性氣味氣體 藍(lán)藍(lán) 2Cl2e=Cl2 Cu22e=Cu 電解電解 電電化學(xué)化學(xué)篤學(xué)二電解原理的應(yīng)用1.電解飽和食鹽水(氯堿工業(yè))(1)電極反應(yīng)式陽極： ；陰極：。(2)總反應(yīng)化學(xué)方程式： 。2Cl2e=Cl22H2e=H22電鍍及金屬精煉(1)概念：應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的方法。(2)主要目的是使金屬增強(qiáng)抗腐蝕能力，增加美觀和表面硬度。(3)電鍍時， 作陰極， 作陽極，用含有 的溶液作電鍍液。(4)應(yīng)用：電解精煉銅時，用 作陰極， 作陽極， 作電解液。待鍍的金屬制品待鍍的金屬制品鍍層金屬鍍層金屬鍍層金屬離子鍍層金屬離子純銅板純銅板粗銅板粗銅板CuSO4溶液溶液3電冶金由于電解是最強(qiáng)有力的氧化還原手段，所以電解法是冶煉像鈉、鈣、鎂、鋁這些活潑金屬的重要方法。如：電解熔融NaCl制備金屬鈉，電極反應(yīng)：陰極：2Na2e=2Na，陽極：，總反應(yīng)：。 2Cl2e=Cl2 【慎思1】 電解質(zhì)溶液導(dǎo)電與金屬導(dǎo)電過程一樣嗎？提示不一樣，金屬導(dǎo)電是因?yàn)榻饘僦写嬖谧杂呻娮?，是自由電子的定向移動形成電流，是物理過程，而電解質(zhì)溶液是靠溶液中的自由離子定向移動形成電流，并在兩極發(fā)生氧化還原反應(yīng)?！旧魉?】 思考并討論，如何確定電解池的陰、陽極？提示(1)通過與直流電源的連接：陽極連接電源正極；陰極連接電源負(fù)極(2)通過發(fā)生的反應(yīng)：陽極發(fā)生氧化反應(yīng)；陰極發(fā)生還原反應(yīng)(3)通過電子流向及反應(yīng)中電子得失：陽極電子流出，反應(yīng)中失電子陰極電子流入，反應(yīng)中得電子【慎思3】 根據(jù)所列出條件，選出組裝一電解池的物質(zhì)(用短線連接)電源a干電池b照明線路中插座c乙醇電解液dKCl溶液e硅酸電極f石英g石墨提示電源a.干電池電解液d.KCl溶液電極g.石墨【慎思4】 電解飽和食鹽水時陰極區(qū)溶液為什么呈堿性？提示電解飽和食鹽水過程中，因離子放電順序?yàn)镠Na，所以H在陰極上得電子而生成H2，破壞了水的電離平衡，促進(jìn)了水的電離；使陰極區(qū)溶液中c(OH)c(H)，所以陰極區(qū)溶液呈堿性?！旧魉?】 電鍍和電解精煉過程中電解質(zhì)溶液的變化有何不同？提示(1)電鍍時，以鍍層金屬作陽極時，陽極消耗的金屬離子與陰極析出的金屬陽離子完全相等，因此電鍍液的濃度不變。(2)電解精煉銅時，以粗銅為材料做陽極屬于活性電極，粗銅有雜質(zhì)(鋅、鐵、鎳、銀、金等)，當(dāng)銅不斷溶解時，位于金屬活動性順序銅之前的金屬如Zn、Fe、Ni等，也會失去電子，如Zn2e=Zn2。但它們的陽離子氧化性比銅弱，并不在陰極析出，而只是留在電解液里。故Cu2的濃度減小。1電解產(chǎn)物的判斷(1)陽極產(chǎn)物的判斷：首先看電極材料，若為活性電極(除Au、Pt、石墨以外的金屬材料)，則電極材料失電子，電極溶解生成相應(yīng)的金屬陽離子。若為惰性電極(Au、Pt、石墨)，而依據(jù)溶液中陰離子的失電子能力加以判斷。離子放電順序：S2IBrClOHNO3SO42(等含氧酸根離子)F。 (2)陰極產(chǎn)物的判斷： 直接根據(jù)陽離子放電順序判斷，生成相應(yīng)的金屬單質(zhì)(或氫氣) AgHg2Fe3Cu2HPb2Sn2Fe2Zn2H(水電離)Al3Mg2NaCa2K。2電極反應(yīng)式書寫書寫電極反應(yīng)式，判斷是關(guān)鍵，“四步法”可幫你確定電極反應(yīng)式的書寫。第一步：判斷陰、陽極。第二步：判斷陰、陽離子的移動，陽離子移向陰極，陰離子移向陽極。第三步：判斷離子(或電極材料)的放電順序。在第二步中將離子按陰、陽離子分開判斷，誰強(qiáng)誰先放電。第四步：根據(jù)得失電子守恒，判斷并書寫電極反應(yīng)式?！纠?】如下圖所示裝置中，甲、乙、丙三個燒杯依次分別盛放100 g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100 g 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)狀態(tài)下的體積：_； 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，此時電解能否繼續(xù)進(jìn)行？為什么？解析(1)乙中c電極質(zhì)量增加，則c處發(fā)生的反應(yīng)為Cu22e=Cu，即c為陰極，由此可推出b為陽極，a為陰極，M為負(fù)極，N為正極。丙中為K2SO4溶液，相當(dāng)于電解水，設(shè)電解的水的質(zhì)量為x，由電解前后溶質(zhì)質(zhì)量相等有：判斷電解后溶液pH的變化，其方法如下：(1)若電解產(chǎn)物只有H2而無O2，則pH變大；(2)若電解產(chǎn)物只有O2而無H2，原溶液呈酸性，則pH變?。?3)若電解產(chǎn)物既有O2又有H2，原溶液呈酸性，則pH變小，原溶液呈堿性，則pH變大，原溶液呈中性，則pH不變。【體驗(yàn)1】右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附近分別滴加一滴紫色石蕊溶液。下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中正確的是()。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Ca電極附近呈紅色，b電極附近呈藍(lán)色Da電極附近呈藍(lán)色，b電極附近呈紅色解析用惰性電極電解Na2SO4水溶液時，陰、陽兩極發(fā)生的電極反應(yīng)分別為：陰極(a)：4H4e=2H2陽極(b)：4OH4e=2H2OO2由于H和OH都來自H2O的電離，因此在陰極有OH生成。在陽極有H生成，故遇到紫色石蕊溶液，a極顯堿性呈藍(lán)色，而b極附近顯酸性，呈紅色。答案D1惰性電極電解電解質(zhì)溶液規(guī)律放放H2生堿型生堿型陰極：放出陰極：放出H2生生成堿成堿陽極：電解質(zhì)陰陽極：電解質(zhì)陰離子放電離子放電NaCl電解電解質(zhì)和水質(zhì)和水生成新電生成新電解質(zhì)解質(zhì)氯化氫氯化氫放放O2生酸型生酸型陰極：電解質(zhì)陰極：電解質(zhì)陽離子放電陽離子放電陽極：陽極：OH放電放電生成生成O2和酸和酸CuSO4電解質(zhì)電解質(zhì)和水和水生成新生成新電解質(zhì)電解質(zhì)氧化銅氧化銅2.電化學(xué)計(jì)算的基本方法電化學(xué)的計(jì)算方法可歸納為下列三種：(1)根據(jù)電子守恒法計(jì)算：用于串聯(lián)電路，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)相等。(2)根據(jù)總反應(yīng)式計(jì)算：先寫出電極反應(yīng)式，再寫出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式計(jì)算。(3)根據(jù)關(guān)系式計(jì)算：依據(jù)得失電子守恒關(guān)系建立已知量與未知量之間的橋梁，建立計(jì)算所需的關(guān)系式。3電解飽和食鹽水、電解精煉銅和電鍍銅的比較見下表【例2】電解原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛的應(yīng)用。右圖表示一個電解池，裝有電解液a。X、Y是兩塊電極板，通過導(dǎo)線與直流電源相連，請回答以下問題：(1)若X、Y都是惰性電極，a是飽和NaCl溶液，實(shí)驗(yàn)開始時，同時在兩邊各滴入幾滴酚酞試液，則：電解池中X極上的電極反應(yīng)為_，在X極附近觀察到的現(xiàn)象是_。Y電極上的電極反應(yīng)為_，檢驗(yàn)該電極反應(yīng)產(chǎn)物的方法是_。 (2)如果用電解法精煉銅，電解液a選用CuSO4溶液，則： X電極的材料是_，電極反應(yīng)為_。 Y電極的材料是_，電極反應(yīng)為_。 (說明：雜質(zhì)發(fā)生的電極反應(yīng)不必寫出)解析(1)用惰性電極電解飽和食鹽水時，陽極反應(yīng)：2Cl2e=Cl2；陰極反應(yīng)：2H2e=H2，與電源正極相連的為陽極，反之為陰極，所以X為陰極，Y為陽極，X極在反應(yīng)過程中消耗了H2O電離出來的H，使OH濃度增大，溶液呈堿性，加入酚酞試液，溶液變成紅色；Y極產(chǎn)生Cl2，能使?jié)駶櫟腒I淀粉試紙變?yōu)樗{(lán)色。(2)用電解法精煉銅時，用含雜質(zhì)的Cu做陽極，精Cu做陰極，反應(yīng)過程中陽極上的Cu以及比Cu活潑的金屬失去電子，成為離子，進(jìn)入溶液，活潑性比Cu差的金屬形成陽極泥；在陰極只有Cu2能得電子成為單質(zhì)，其他較活潑的金屬對應(yīng)的離子不能得電子。根據(jù)裝置圖，X為陰極，Y為陽極，所以，X電極的材料是精銅，電極反應(yīng)為Cu22e=Cu；Y電極的材料是粗銅，電極反應(yīng)為Cu2e=Cu2。答案(1)2H2e=H2有氣泡冒出，溶液變紅2Cl2e=Cl2把濕潤的碘化鉀淀粉試紙放在Y電極附近，試紙變藍(lán)色(2)精銅Cu22e=Cu粗銅Cu2e=Cu2以惰性電極電解電解質(zhì)水溶液，分析電解反應(yīng)的一般方法步驟(1)分析電解質(zhì)水溶液的組成，找全離子并分為陰、陽兩組；(2)分別對陰、陽離子排出放電順序，寫出兩極上的電極反應(yīng)式；(3)合并兩個電極反應(yīng)式得出電解反應(yīng)的總化學(xué)方程式或離子方程式?！倔w驗(yàn)2】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，故溶液中氫離子濃度不變B電解稀氫氧化鈉溶液，要消耗OH，故溶液中OH濃度減小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 2D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解析電解稀H2SO4溶液，實(shí)質(zhì)是電解水，因溶劑減少，H2SO4濃度將增大，故溶液的pH變??；電解稀NaOH溶液，雖然OH在陽極放電，但H同時也在陰極放電，其實(shí)質(zhì)同樣是電解水，溶液的濃度也將變大，故溶液的pH變大；電解Na2SO4溶液，其實(shí)質(zhì)也是電解水，在陰極和陽極分別放出H2和O2，二者的物質(zhì)的量之比為2 1，而非1 2；電解CuCl2溶液，在陰、陽兩極上分別析出Cu和Cl2，二者的物質(zhì)的量之比為1 1。答案D 某學(xué)生試圖用電解法根據(jù)電極上析出物質(zhì)的質(zhì)量來驗(yàn)證阿伏加德羅常數(shù)值，其實(shí)驗(yàn)方案的要點(diǎn)為： 用電流電解氯化銅溶液，反應(yīng)儀器如上圖 在電流為I A，通電時間為t s后，精確測得某電極上析出的銅的質(zhì)量為m g。請回答：實(shí)驗(yàn)探究十七利用電解原理進(jìn)行定量測定的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究十七利用電解原理進(jìn)行定量測定的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)【案例【案例】 (1)這些儀器的正確連接順序?yàn)?用圖中標(biāo)注儀器接線柱的英文字母表示。下同) E接_，C接_，_接F。實(shí)驗(yàn)線路中的電流方向?yàn)開。 (2)寫出B電極上發(fā)生反應(yīng)的離子方程式_， G試管中淀粉KI溶液變化的現(xiàn)象為_，相應(yīng)的離子方程式是_。 (3)為精確測定電極上析出銅的質(zhì)量，所必需的實(shí)驗(yàn)步驟的先后順序是_。 稱量電解前電極質(zhì)量刮下電解后電極上的銅并清洗 用蒸餾水清洗電解后電極低溫烘干電極后稱量低溫烘干刮下的銅并稱量再次低溫烘干刮下的銅并稱量再次低溫烘干后稱量至恒重 (4)已知電子的電量為1.61019庫侖。試列出阿伏加德羅常數(shù)計(jì)算表達(dá)式：NA_。解析(1)G為Cl2的吸收裝置，所以B為陽極，A為陰極，則儀器的連接順序?yàn)镋接D，C接A，B接F。實(shí)驗(yàn)線路中的電流方向與電子流向正好相反，為FBACDE。(2)B電極產(chǎn)生Cl2，電極反應(yīng)的離子方程式為：2Cl2e=Cl2，它使淀粉KI溶液變藍(lán)，離子方程式為Cl22I=2ClI2。(3)測定電極上析出的Cu的質(zhì)量的先后順序應(yīng)為，而無需刮下電極上析出的銅再稱量。另外，之所以烘干稱量兩次的原因在于減少稱量誤差。