电解池一轮课件

1、电电 解解 池池l 3.电解原理及其应用考法7 电解池阴、阳极的判断考法8 电解产物的判断考法9 惰性电极的电解规律考法10 电极反应式的书写(3)电极及电极及电极反应电极反应u1.电解池(1)电解池：电解池： 把电能转化为化学能的装置。把电能转化为化学能的装置。(2)构成条件构成条件有与直流电源相连的两个电极；有与直流电源相连的两个电极；电解质溶液电解质溶液(或熔融盐或熔融盐)；形成闭合回路。形成闭合回路。电子：电子：从电源负极流出后，流向电解池阴极；从电源负极流出后，流向电解池阴极； 从电解池的阳极流出，流向电源的正极。从电解池的阳极流出，流向电源的正极。离子：离子：阳离子移向电解池的阴极

2、，阴离子移向电解池阳离子移向电解池的阴极，阴离子移向电解池的阳极。的阳极。u1.电解池(4)电子和离子的移动方向电子和离子的移动方向【说明】电解时，在外电【说明】电解时，在外电路中有电子通过，而在溶路中有电子通过，而在溶液中是依靠离子定向移动液中是依靠离子定向移动形成电流，即电子本身不形成电流，即电子本身不通过电解质溶液。通过电解质溶液。原理：电镀是一种特殊的电解，用含镀层金属离子的电原理：电镀是一种特殊的电解，用含镀层金属离子的电解质溶液作电镀液，用待镀的金属制品作阴极，镀层金属解质溶液作电镀液，用待镀的金属制品作阴极，镀层金属作阳极。作阳极。特点：一增特点：一增(阴极阴极)，一减，一减(阳

3、极阳极)，一不变，一不变(电镀液的浓度电镀液的浓度)，且阴极与阳极质量变化相等。且阴极与阳极质量变化相等。u2电解原理的应用(1)氯碱工业氯碱工业(2)电镀电镀u2电解原理的应用(3)电解精炼铜电解精炼铜电极材料：电极材料：阳极为粗铜，阴极为纯铜阳极为粗铜，阴极为纯铜。电解质溶液：含电解质溶液：含Cu2的盐溶液。的盐溶液。电极反应式电极反应式u2电解原理的应用(3)电解精炼铜电解精炼铜阳极泥的形成阳极泥的形成 在电解过程中，活动性位于铜之后的银、金等杂质，在电解过程中，活动性位于铜之后的银、金等杂质，难以在阳极失去电子变成阳离子而溶解，所以当阳极的铜难以在阳极失去电子变成阳离子而溶解，所以当阳

4、极的铜等金属失去电子变成阳离子溶解之后，金、银等以金属单等金属失去电子变成阳离子溶解之后，金、银等以金属单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥。质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥。电解精炼必备条件电解精炼必备条件 a两极材料：两极材料：含杂质的金属作阳极，纯金属作阴极。含杂质的金属作阳极，纯金属作阴极。 b电解质溶液的选取：电解质溶液的选取：含有相应金属离子的盐溶液。含有相应金属离子的盐溶液。(4)电冶金电冶金利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。等。u2电解原理的应用u3.电解和电离的区别与联系电解电解电离电离发生条件发生条件受直流电

5、的作用，阴、阳离子在两极上失、得电子电解质受热或受水分子的作用（无需通电）特性特性电解质溶液的导电过程，就是该溶液的电解过程；温度升高，电解质溶液的导电能力增强，电解速率加快电解质电离时，发生了物理变化 课标课标理综理综201611，6分分三室式电渗析法处理含三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na和和SO42可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确

6、的是隔室。下列叙述正确的是()例13A通电后中间隔室的离子向正极迁移，正极区溶液pH增大B该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品C负极反应为2H2O-4e-= O2+4H+，负极区溶液pH降低D当电路中通过1mol电子时，会有0.5mol的O2生成例13【解析】由题意可知，正极接电源的正极，发生氧化反应，则正极区发生的反应为2H2O-4e = = O2+4H，由于生成H，正极区溶液的pH减小，中间隔室的向正极区迁移，A错误。负极区发生的反应为2H2O+2e- = = 2OH-+H2，中间隔室的Na+向负极区迁移，故负极区产生NaOH，正极区产生H2SO4，B正确。由B项

7、分析可知，负极区产生OH，负极区溶液的pH升高，C错误。正极区发生的反应为2H2O-4e- = = O2+4H，电路中通过1mol电子时，生成0.25molO2，D错误。B考法7电解池阴、阳极的判断1阳极的判断阳极的判断2阴极的判断阴极的判断 课标课标理综理综201711,6分用电解氧化法可以在铝制分用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4-H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是（混合溶液。下列叙述错误的是（ ）A.待加工铝质工件为阳极 C.阴极的电极反应式为Al3+3e- = Al B.可选用不锈钢网作为

8、阴极 D.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动例10【解析】由信息可知，用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，则该氧化膜为氧化铝，所以在电解过程中，铝失电子转化为氧化铝，所以待加工铝质工件为阳极，A正确；在电解池中，阴极的金属电极不放电，被保护，所以可选用不锈钢网作为阴极，B正确；在该电解池中，阴极为氢离子放电生成氢气，电极反应式为2H+2e- = H2C错误；在电解池中，阴离子向阳极移动，所以硫酸根离子在电解过程中向阳极移动，D正确。C考法8电解产物的判断(1)如果是活性电极如果是活性电极(除除Au、Pt以外的金属材料作电极以外的金属材料作电极)，电，电极材料失电子，生成金属阳离

9、子。极材料失电子，生成金属阳离子。(2)如果是惰性电极如果是惰性电极(Pt、Au、石墨、石墨)，要依据阴离子放电顺，要依据阴离子放电顺序加以判断。序加以判断。 阴离子的放电顺序：阴离子的放电顺序：1.阳极产物的判断阳极产物的判断考法8电解产物的判断直接根据阳离子放电顺序进行判断。直接根据阳离子放电顺序进行判断。阳离子放电顺序：阳离子放电顺序：2.阴极产物的判断阴极产物的判断考法9惰性电极的电解规律考法9惰性电极的电解规律（续表） 北京理综北京理综201612,6分分 用石墨电极完成下列电解实用石墨电极完成下列电解实验。验。例11【解析】实验一可以看作两个电解池串联，a为阴极，c为阳极，d为阴极

10、，b为阳极。a、d均为阴极，溶液中的阳离子即水中的H+放电生成H2和OH-，试纸变蓝，A正确；b为阳极，b处变红，说明有H生成，即水中的OH-放电生成O2和H2O，局部褪色，说明Cl-放电生成Cl2，溶于水中生成HCl和HClO，HClO使试纸局部褪色，即b处溶液中的OH-与Cl-同时放电，B错误；c处铁作阳极，活性电极作阳极，优先失电子：Fe-2e- = = Fe2+，C正确；由实验一原理，可知实验二中形成3个电解池(1个球的两面分别为阴、阳两极)，m处为阴极，相当于电镀铜原理，m处有铜析出。例13B考法10电极反应式的书写1.两种常用书写方法两种常用书写方法(1)根据装置书写根据装置书写根

11、据电源正、负极确定阴、阳两极确定阳极是否是活性金属电极根据电极类型及电解质溶液中阴、阳离子的放电顺序写出电极反应式。在确保阴、阳两极转移电子数目相同的条件下，将两极电极反应式合并，即得总反应式。找出发生氧化反应和还原反应的物质两电极名称和反应物利用得失电子守恒分别写出两电极反应式。若写出一电极反应式，而另一电极反应式不好写，可用总反应式减去已写出的电极反应式即得另一电极反应式。考法10电极反应式的书写1.两种常用书写方法两种常用书写方法(2)由氧化还原反应方程式书写电极反应式由氧化还原反应方程式书写电极反应式(1)书写电解池中电极反应式时，要以实际放电的离子表书写电解池中电极反应式时，要以实际

12、放电的离子表示，但书写电解池总反应式时，弱电解质要写成分子式。示，但书写电解池总反应式时，弱电解质要写成分子式。(2)书写总反应式时，要确保阴、阳两极书写总反应式时，要确保阴、阳两极电子转移数目相电子转移数目相等等，且注明条件，且注明条件“通电通电”。(3)电解水溶液时，应注意放电顺序，位于电解水溶液时，应注意放电顺序，位于H+、OH-之后的之后的离子一般不参与放电。离子一般不参与放电。考法10电极反应式的书写2. 三个易失分点三个易失分点 课标理综201427题节选铅及其化合物可用于蓄电池、耐酸设备及X-射线防护材料等。回答下列问题：(1)PbO2与浓盐酸共热生成黄绿色气体，反应的化学方程式

13、为 。(2)PbO2可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得，反应的离子方程式为 _ _ ；PbO2也可以通过石墨为电极，Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液为电解液电解制取。阳极发生的电极反应式为 ，阴极上观察到的现象是 ；若电解液中不加入Cu(NO3)2，阴极发生的电极反应式为 ，这样做的主要缺点是 。例12【解析】(1)从题给信息“生成黄绿色气体”可确定有Cl2产生，再根据Cl元素化合价升高，判断Pb元素化合价降低，从而得出反应的化学方程式为PbO2+4HCl(浓) PbCl2+Cl2+2H2O。(2)从题中信息知：PbO与ClO-反应生成PbO2，由得失电子守恒可知，氯元素化合价降低，

14、在碱性条件下，氯元素不可能以Cl2形式存在，所以只能为-1价的Cl-，从而得出离子方程式为PbO+ClO-= PbO2+Cl-；从所给信息知：阳极Pb2+失电子，生成PbO2，再用原子守恒、电荷守恒可写出其电极反应式为Pb2+2H2O-2e-= PbO2+4H+；阴极上离子得电子的能力是Cu2+Pb2+H+(水)，所以阴极反应式为Cu2+2e-= Cu；若没有Cu2+，阴极反应式为Pb2+2e-= Pb，Pb2+不能被充分利用。例14例14 课标理综201427题节选铅及其化合物可用于蓄电池、耐酸设备及X-射线防护材料等。回答下列问题：(1)PbO2与浓盐酸共热生成黄绿色气体，反应的化学方程式

15、为 。(2)PbO2可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得，反应的离子方程式为 _ _ ；PbO2也可以通过石墨为电极，Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液为电解液电解制取。阳极发生的电极反应式为 ，阴极上观察到的现象是 ；若电解液中不加入Cu(NO3)2，阴极发生的电极反应式为 ，这样做的主要缺点是 。PbO2+4HCl(浓) PbCl2+Cl2+2H2OPbO+ClO-= = PbO2+ClPb2+2H2O-2e-= = PbO2+4H+ Pb2+2e-= = Pb 不能有效利用Pb2l考点 4.金属的腐蚀和防护考法11 金属腐蚀的一般规律考法12 金属腐蚀的防护措施(1)化学腐蚀与电化

16、学腐蚀化学腐蚀与电化学腐蚀化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀条件条件金属与接金属与接触到的物质触到的物质直接反应直接反应不纯金属接触到电解质溶液发不纯金属接触到电解质溶液发生原电池反应生原电池反应本质本质Mn ne e= = M Mn nM Mn ne e= = M Mn n现象现象金属被腐蚀金属被腐蚀较活泼金属被腐蚀较活泼金属被腐蚀区别区别无电流产生无电流产生有微弱电流产生有微弱电流产生联系联系普遍性：普遍性：Mn ne e= = M Mn n，电化学腐，电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多，蚀比化学腐蚀普遍得多，腐蚀速率更快，危害也更严重腐蚀速率更快，危害也更严重u金属的腐蚀和防护金属原子失去电

17、子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。2金属腐蚀的类型金属腐蚀的类型1金属腐蚀的性质吸氧腐蚀吸氧腐蚀析氢腐蚀析氢腐蚀条件条件水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性较强水膜酸性较强负极反应负极反应Fe2e- = = Fe2正极反应正极反应O22H2O4e- = = 4OH-2H+2e- = = H2总反应总反应2FeO22H2O= = 2Fe(OH)24Fe(OH)2O22H2O= = 4Fe(OH)3Fe2H+= = Fe2+H2u金属的腐蚀和防护(2)吸氧腐蚀与析氢腐蚀吸氧腐蚀与析氢腐蚀(以钢铁为例分析以钢铁为例分析)u金属的腐蚀和防

18、护(3)金属腐蚀的防护金属腐蚀的防护金属腐蚀的防护可通过改变腐蚀过程本身实现，也可通金属腐蚀的防护可通过改变腐蚀过程本身实现，也可通过表面形成保护层防止金属材料直接接触腐蚀介质实现。过表面形成保护层防止金属材料直接接触腐蚀介质实现。(3)对由同一正、负极构成的原电池对由同一正、负极构成的原电池(如如Fe-Cu原电池原电池)：电解质的氧化能力越强，负极金属越易被腐蚀。电解质的氧化能力越强，负极金属越易被腐蚀。电解质中起氧化作用的离子相同时，该离子浓度越大，电解质中起氧化作用的离子相同时，该离子浓度越大，负极金属腐蚀速率越快。负极金属腐蚀速率越快。溶液的导电能力越强，负极金属越易被腐蚀。溶液的导电

19、能力越强，负极金属越易被腐蚀。考法11 金属腐蚀的一般规律(1)对同一电解质溶液对同一电解质溶液，金属腐蚀速率快慢：，金属腐蚀速率快慢：电解引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀电解引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀。有防护措施的腐蚀。(2)在原电池中，电解质在原电池中，电解质溶液相同时，两极的活泼性差别越溶液相同时，两极的活泼性差别越大，负极金属越易被腐蚀。大，负极金属越易被腐蚀。考法11 金属腐蚀的一般规律(4)纯度越高的金属，腐蚀的速率越慢纯度越高的金属，腐蚀的速率越慢(纯金属几乎不被腐蚀纯金属几乎不被腐蚀)。(5)一般情况下不纯的金属或合金在潮湿的空气中腐蚀的速一般

20、情况下不纯的金属或合金在潮湿的空气中腐蚀的速率远大于在干燥、隔绝空气条件下腐蚀的速率。率远大于在干燥、隔绝空气条件下腐蚀的速率。(6) 吸氧腐蚀是金属腐蚀的主要形式。吸氧腐蚀是金属腐蚀的主要形式。 浙江选考化学浙江选考化学2016年年10月月17,2分在一块表面无锈的铁片上滴食盐水，分在一块表面无锈的铁片上滴食盐水，放置一段时间后看到铁片上有铁锈出现。铁片腐蚀过程中发生的总反应的化学方程式：放置一段时间后看到铁片上有铁锈出现。铁片腐蚀过程中发生的总反应的化学方程式：2Fe+2H2O+O2 = 2Fe(OH)2，Fe(OH)2进一步被氧气氧化为进一步被氧气氧化为Fe(OH)3，再在一，再在一定条

21、件下脱水生成铁锈，其原理如图。下列说法正确的是定条件下脱水生成铁锈，其原理如图。下列说法正确的是( )例14A.铁片发生还原反应而被腐蚀B.铁片腐蚀最严重区域应该是生锈最多的区域C.铁片腐蚀中负极发生的电极反应：2H2O+O2+4e-= 4OH-D.铁片里的铁和碳与食盐水形成无数微小原电池，发生了电化学腐蚀【解析】金属腐蚀是金属被氧化的过程，A项错误；铁锈主要在正极附近生成，而铁被腐蚀最严重的区域则是在负极附近，B项错误；铁片腐蚀过程中负极发生氧化反应，电极反应式为Fe-2e-= Fe2+，C项错误；铁片发生电化学腐蚀的原因是铁片里的铁和碳与食盐水形成无数微小原电池，D项正确。D1.改变金属的

22、内部结构改变金属的内部结构(1)牺牲阳极的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法原电池原理原电池原理(2)外加电流的阴极保护法外加电流的阴极保护法电解原理电解原理考法12 金属腐蚀的防护措施如可根据不同的用途选用不同的金属或非金属制成合金。如可根据不同的用途选用不同的金属或非金属制成合金。2.覆盖保护层覆盖保护层如可以采用喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化如可以采用喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法使金属与介质隔离。等方法使金属与介质隔离。3.使用电化学保护法使用电化学保护法 课标课标理综理综201711,6分支撑海港码头基础的钢管桩，分支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行

23、防腐，工作原理如图所示，其常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是（中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是（ ）例15A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整【解析】由题干可知，高硅铸铁为惰性辅助阳极，与直流电源的正极相连，钢管桩作电解池的阴极，与直流电源的负极相连，通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零，钢管桩得到保护，A正确；通电后，外电路中电子由高硅铸铁经导线流向正极，再由电

24、源的负极经导线流向钢管桩，故通电后外电路中电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩，B正确；高硅铸铁为惰性辅助阳极，只起到传递电流的作用，不会被损耗，C错误；通入的保护电流要根据海水中电解质的浓度、温度等环境条件变化进行调整，从而有效保护钢管桩，D正确。例15 课标课标理综理综201711,6分支撑海港码头基础的钢管桩，分支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是（中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是（ ）例16A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于

25、零B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整Cl考点5 电化学综合考法13 电化学装置的判断技巧和应用考法14 电化学的综合计算u原电池、电解池和电镀池的比较原电池原电池电解池电解池电镀池电镀池定义定义将化学能转化成电能的装置将化学能转化成电能的装置将电能转化成化学能的装置将电能转化成化学能的装置应用电解原理在某些金属表面镀一应用电解原理在某些金属表面镀一层其他金属层其他金属(或合金或合金)的装置的装置装置举例装置举例形成条件形成条件活泼性不同的两电极；活泼性不同的两电极；电解质电解质溶液溶液(电极

26、插入其中，并能与电极发电极插入其中，并能与电极发生自发的氧化还原反应生自发的氧化还原反应)；形成闭形成闭合回路合回路两电极接直流电源；两电极接直流电源；两电极两电极插入电解质溶液中；插入电解质溶液中；形成闭合形成闭合回路回路镀层金属接电源正极，待镀金属镀层金属接电源正极，待镀金属接电源负极；接电源负极；电镀液必须含有镀电镀液必须含有镀层金属的离子层金属的离子(电镀过程浓度不变电镀过程浓度不变)电极名称电极名称负极：氧化反应，金属或氢气等还负极：氧化反应，金属或氢气等还原性物质失电子；正极：发生还原原性物质失电子；正极：发生还原反应，溶液中的阳离子或氧气等氧反应，溶液中的阳离子或氧气等氧化学物质

27、得电子化学物质得电子阳极：发生氧化反应，溶液中的阳极：发生氧化反应，溶液中的阴离子或金属电极失电子；阴极：阴离子或金属电极失电子；阴极：发生还原反应，溶液中的阳离子发生还原反应，溶液中的阳离子得电子得电子阳极：金属失电子；阴极：电镀液阳极：金属失电子；阴极：电镀液中镀层金属阳离子得电子中镀层金属阳离子得电子(水电离水电离产生的产生的H及及OH一般不放电一般不放电)电子流向电子流向考法13电化学装置的判断和应用1电化学装置的判断电化学装置的判断(1)有电源的装置为电解池，其余的是原电池；有电源的装置为电解池，其余的是原电池；(2)有多个电化学装置直接连接时，其中有多个电化学装置直接连接时，其中金

28、属活动性相差最金属活动性相差最大的装置作原电池大的装置作原电池，其余装置作电解池。，其余装置作电解池。(1)在原电池中在原电池中负极金属活动性强于正极金属负极金属活动性强于正极金属活动性。活动性。(2)在电解池的阳极上在电解池的阳极上先放电的阴离子的还原性强于后放电先放电的阴离子的还原性强于后放电的的阴离子的还原性。阴离子的还原性。(3)在电解池的在电解池的阴极上先放电的阳离子的氧化性强于后放电阴极上先放电的阳离子的氧化性强于后放电的的阳离子的氧化性。阳离子的氧化性。考法13电化学装置的判断和应用2根据装置判断金属或阴、阳离子的活动性根据装置判断金属或阴、阳离子的活动性 海南化学海南化学201710,4分一种电化学制备的装置如图所示，分一种电化学制备的装置如图所示，图中陶瓷在高温时可以传输图中陶瓷在高温时可以传输H+。下列叙述错误的是。下列叙述错误的是( )例16【解析】根据题意可知，该电解池反应的实质是氮气和氢气反应生成氨气，故氢气为还原剂，发生氧化反应，通入氢气的Pd电极b为阳极，A错误；阴极发生还原反应，其反应式为N2+6H+6e- 2NH3，B正确；电解池中，H+由阳极向阴极迁移，C正确；观察装置图可知，陶瓷可以传