电解原理的应用

1、 例例1 ： 铂电极电解铂电极电解1LCu(NO3)2和和KNO3混合溶混合溶液液,通电一段时间通电一段时间,两极均产生两极均产生11.2L(标况标况)气体气体.求电解后溶液的求电解后溶液的pH,并确定析出铜的物质的量并确定析出铜的物质的量.解析：阳极解析：阳极 4OH-4e-2H2O+O2 阴极阴极 Cu2+2e- Cu 2H+2e- H2 阳极转移电子的物质的量为阳极转移电子的物质的量为: 0.54= 2mol,消耗消耗OH- 2mol,即产生即产生H+ 2mol. 阴极生成阴极生成0.5molH2,消耗消耗H+ 1mol;所以溶液中所以溶液中C(H+)=1mol/L pH=0 生成生成H

2、2转移的电子转移的电子:0.5 2=1mol,故还有故还有1mole- 用于还原用于还原Cu2+,可析出铜为可析出铜为0.5mol. 电解计算电解计算电子守恒法电子守恒法O22Cu4Ag4H2H22Cl24OH计算计算关系式：关系式：例例2 ： 用石墨电极电解用石墨电极电解100mL H2SO4与与CuSO4的混合液，的混合液，通电一段时间后，两极均收集到通电一段时间后，两极均收集到2.24L（标况）气体，（标况）气体，则原混合液中则原混合液中Cu2+的物质的量浓度为（的物质的量浓度为（ ） A.1mol/L B.2mol/L C.3mol/L D.4mol/LA阳极阳极O2为为0.1mol，

3、电子为，电子为0.4mol则则H2为为0.1mol，所以，所以Cu为为0.1mol，浓度为，浓度为A例例3 ： 某硝酸盐晶体化学式为某硝酸盐晶体化学式为M(NO3)xnH2O，相对分，相对分子质量为子质量为242，将，将1.21g该晶体溶于水配成该晶体溶于水配成100mL溶液，溶液，用惰性电极进行电解。当有用惰性电极进行电解。当有0.01 mol 电子转移时，溶液电子转移时，溶液中金属离子全部析出，此时阴极增重中金属离子全部析出，此时阴极增重0.32g。求：。求：金属金属M的相对原子质量及的相对原子质量及 x、n 值；值；电解溶液的电解溶液的pH（溶液体积仍为（溶液体积仍为100mL）。）。

4、Mx+ + xe- M0.005mol 0.01mol 0.32g所以：所以：x = 2 ；M = 64 ；n = 3产生产生H+为为0.01mol，pH=1练习：练习：用两支惰性电极插入用两支惰性电极插入50mLAgNO3溶液中，溶液中，通电电解。当电解液的通电电解。当电解液的PH值从值从6.0变为变为3.0时时(设电设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略积变化可以忽略)，电极上析出银的质量大约是：，电极上析出银的质量大约是： A、27mg B、54mg C、108mg D、216mgB阴极阴极： 得得电子，发生电子，发生还原还

5、原反应，离子反应，离子氧化性氧化性越强，越强，反应越容易。反应越容易。常见阳离子放电顺序：常见阳离子放电顺序：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+ Al3+Mg2+Na+阳极阳极：失失电子，发生电子，发生氧化氧化反应，离子反应，离子还原性还原性越强，越强，反应越容易。反应越容易。当阳极为惰性电极当阳极为惰性电极(石墨、铂、金石墨、铂、金)时时,常见阴离子常见阴离子放电顺序：放电顺序：S2- I- Br - Cl- OH- 含氧酸根含氧酸根 F-当阳极为金属电极当阳极为金属电极(除铂、金除铂、金)时，时，金属电极金属电极优先放电。优先放电。用惰性电极电解电解质溶液规律用惰性电极电解电解质溶

6、液规律 分析电解分析电解NaNa2 2SOSO4 4溶液的本质，书写溶液的本质，书写电极反应式和总反应式电极反应式和总反应式? ? 阳极区和阴极区的阳极区和阴极区的PHPH是如何变化？整个溶液的是如何变化？整个溶液的PHPH如何变化？如如何变化？如何复原？何复原？如果用铜连正极，铁连负极？如果用铜连正极，铁连负极？PHPH加水可复原加水可复原阳极：阳极：4OH- -4e- 2H2O + O2 阴极阴极： 4H + 4e- 2H2 总的方程式：总的方程式：2H2O 2H2 +O2 通电通电复原规律：复原规律：少什么加什么少什么加什么思考？思考？PH不变不变电解规律电解规律阴极阴极阳极阳极氯氯气气

7、铜铜实例实例电极反应电极反应 浓度浓度PH值值复原复原CuCl2 阳极：阳极：2Cl-2 e- Cl2阴极：阴极：Cu2+ 2e-2Cu减小减小增大增大CuCl2CuCl2溶液溶液CuCl2 Cu+Cl2 电解阳极阳极阴极阴极氧氧气气氢氢气气实例实例电极反应电极反应 浓度浓度PH值值复原复原Na2SO4 实例实例电极反应电极反应 浓度浓度PH值值复原复原Na2SO4 阳极阳极: 4OH- - 4e- 2H2O+O2 阴极阴极:4H + 4e- 2H2 变大变大不不变变加加H2ONa2SO4溶液溶液2H2O 2H2 + O2 电解阳极阳极阴极阴极氯氯气气氢氢气气实例实例电极反应电极反应 浓度浓度

8、PH值值复原复原NaCl 阳极阳极: 2Cl- - 2e- Cl 2阴极阴极:2H + 2e- H2 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2 + Cl2 电解减小减小增增大大 加加HClNaCl溶液溶液实例实例电极反应电极反应浓度浓度PH值值复原复原CuSO4阳极阳极阴极阴极氧氧气气铜铜阳极阳极: 4OH- - 4e- 2H2O+O2 阴极：阴极：Cu2+ 2e- Cu减小减小减小减小 加加CuOCuSO4溶液溶液2CuSO4+ 2H2O 2Cu +O2 + 2H2SO4电解电解规律（惰性电极）小结电解规律（惰性电极）小结 阳极：阳极：S2- I- Br- Cl- OH- 含氧酸根含氧酸根 F

9、- 与与区：电解本身型区：电解本身型 如如CuClCuCl2 2 、HClHCl与与区：放氢生碱型区：放氢生碱型 如如NaCl与与区：放氧生酸型区：放氧生酸型 如如CuSO4、AgNO3与与区：电解水型区：电解水型 如如NaNa2 2SO4、H2 2SO4 、NaOH阴极：阴极：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+（H+）Al3+Mg2+Na+电解质溶液用惰性电极电解的示例电解质溶液用惰性电极电解的示例：电解电解类型类型举举 例例电极反应电极反应溶液溶液PH变化变化溶液溶液复原复原方法方法物质类别物质类别实例实例仅溶仅溶剂水剂水电解电解 仅溶仅溶质电质电 解解 含氧酸含氧酸H2SO4强碱

10、强碱NaOH活泼金属的活泼金属的含氧酸盐含氧酸盐Na2SO4无氧酸无氧酸HCl阴极阴极:4H+ + 4e- 2H2阳极阳极:4OH-4e-O2+2H2O减小减小增大增大不变不变H2O阳极阳极:2Cl- 2e-Cl2阴极阴极:2H+2e- H2增大增大HCl不活泼金属不活泼金属的无氧酸盐的无氧酸盐CuCl2阳极阳极:2Cl- 2e- Cl2阴极阴极:Cu2+2e- Cu增大增大 CuCl2活泼金属的活泼金属的无氧酸盐无氧酸盐NaCl阳极阳极:2Cl-2e- Cl2阴极阴极:2H+2e- H2增大增大 HCl不活泼金属不活泼金属的含氧酸盐的含氧酸盐CuSO4阳极阳极:4OH-4e-O2+2H2O阴

11、极阴极:2Cu2+4e- 2Cu减小减小CuO放氢生碱放氧生酸三、非惰性电极电解情况：三、非惰性电极电解情况：例：在例：在50mL 0.2mol/L50mL 0.2mol/L的硫酸铜溶液中插入两个的硫酸铜溶液中插入两个电极，通电电解电极，通电电解( (不考虑水分蒸发不考虑水分蒸发) )，则：，则：1 1）若两极均为铜片，试说明电解过程中溶液溶）若两极均为铜片，试说明电解过程中溶液溶质浓度将怎样变化质浓度将怎样变化 。2)2)若阳极为纯锌，阴极为铜片，阳极反应式若阳极为纯锌，阴极为铜片，阳极反应式是是 。3)3)如果两极均为铜片且不考虑如果两极均为铜片且不考虑H H+ +在阴极上放电当在阴极上放

12、电当电路中有电路中有0.01mol0.01mol电子通过时，阴极增重电子通过时，阴极增重 g g，阴极上的电极反应式是阴极上的电极反应式是 。不变不变1.281.28Zn Zn 2e2eZnZn2+2+CuCu2+2+ +2e +2eCuCu阳极为非惰性电极时：阳极为非惰性电极时：一般电极失电子，参加反应。一般电极失电子，参加反应。M - neM - ne- - M Mn+n+1、活泼金属的冶炼、活泼金属的冶炼（1）钠的制取）钠的制取（2）镁的制取）镁的制取（3）铝的制取）铝的制取 2NaCl 2Na+Cl2通电 MgCl2 Mg+Cl2通电 2Al2O3 2Al+3O2通电2、氯碱工业、氯碱

13、工业电解饱和食盐水电解饱和食盐水总反应：总反应：2NaCl+2H2O2NaOH+ Cl2 + H2 电解电解为什么不电解钠、镁、铝的盐溶液？为什么不电解钠、镁、铝的盐溶液？AlClAlCl3 3？MgOMgO？ 电解应用电解应用2 2、氯碱工业、氯碱工业+ +-精制饱和精制饱和NaClNaCl淡盐水淡盐水ClCl2 2H H2 2NaOHNaOH溶液溶液H H2 2O O含少量含少量NaOHNaOHClCl- -ClCl2 2H H2 2OHOH- -NaNa+ +Na+Na+交换膜交换膜2H2H+ +2e+2e- -HH2 22Cl2Cl- -2e-2e- -ClCl2 2阳阳 阴阴H H+

14、 +从何来？从何来？总反应：总反应：2NaCl+2H2O2NaOH+ Cl2 + H2 电解电解3.铜的电解精炼铜的电解精炼纯铜为纯铜为阴极阴极， 以以CuSOCuSO4 4溶液溶液为电解液为电解液阴极：阴极： Cu2+ +2eCu其特点是电解质溶液的浓度基本上不变。其特点是电解质溶液的浓度基本上不变。 牺牲阳极！牺牲阳极！粗铜粗铜纯铜纯铜粗铜为粗铜为阳极：阳极：含杂质含杂质(Zn(Zn、FeFe、NiNi、AgAg、Au Au 等等) )- 2e- 2e- - Zn Zn2+2+- 2e- 2e- - Fe Fe2+2+- 2e- 2e- - Ni Ni2+2+- 2e- 2e- - Cu

15、Cu2+2+ Zn Zn Fe Fe Ni Ni CuCuAg Ag Au Au 阳极泥阳极泥问：电解完后，问：电解完后，CuSOCuSO4 4溶液的浓度有何变化？溶液的浓度有何变化？4 4、电镀电镀1 1）定义：）定义： 利用电解原理在某些金属的表面镀上利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其它一薄层其它金属金属或是或是合金合金的过程。的过程。2 2）装置）装置硫酸铜溶液硫酸铜溶液阳极：阳极： Cu2eCu2e- - Cu Cu2+2+阴极：阴极： CuCu2+2+ 2e+ 2e- - Cu Cu 3）电镀材料的选择：）电镀材料的选择：阴极阴极镀件镀件 阳极阳极镀层金属镀层金属 电镀液电镀液

16、含有含有镀层金属离子镀层金属离子的溶液的溶液4 4）电镀的结果，电镀液的浓度保持不变）电镀的结果，电镀液的浓度保持不变铜铜镀镀件件电离电离电解电解完成的完成的条件条件过程及过程及特点特点以氯化以氯化铜为例铜为例相互联相互联系系电离与电解的比较电离与电解的比较电解质溶于水电解质溶于水或熔化状态下或熔化状态下电解质电离后电解质电离后, ,再通以直流电再通以直流电电解质电离成为电解质电离成为自由移动的离子自由移动的离子阴阳离子定向移动阴阳离子定向移动, ,在两极上放电在两极上放电CuClCuCl2 2 CuCu2+2+2Cl+2Cl- - CuClCuCl2 2 Cu+Cl Cu+Cl2 2电解电解

17、电解必须建立在电离的基础上电解必须建立在电离的基础上内容内容原电池原电池电解池电解池电极名称电极名称电极反应电极反应电子移动电子移动方向方向能量转变能量转变正极正极 负极负极还原还原反应反应氧化氧化反应反应还原还原反应反应氧化氧化反应反应先从负极先从负极导线导线正极正极 负极负极导线导线阴极阴极 阳极阳极导线导线正极正极阴极阴极阳极阳极将化学能转将化学能转化为电能化为电能将电能转化将电能转化为化学能为化学能原电池与电解池的比较原电池与电解池的比较原电池、电解池、电镀池判定规律原电池、电解池、电镀池判定规律1 1、无外接电源，、无外接电源， 可能是原电池：可能是原电池：依据原电依据原电池的形成条

18、件判定，池的形成条件判定， “ “三看三看” 电极：电极：两极为导体且活泼性不同两极为导体且活泼性不同 电解液：电解液：两极插入电解液中两极插入电解液中 回路：回路：形成闭合回路或两极接触形成闭合回路或两极接触2 2、有外接电源，两极插入电解质溶液中，、有外接电源，两极插入电解质溶液中，可能是电解池或电镀池：可能是电解池或电镀池：当阳极金属与电解当阳极金属与电解质溶液中的金属阳离子相同，为电镀池，其质溶液中的金属阳离子相同，为电镀池，其余情况为电解池。余情况为电解池。2.2.用惰性电极电解饱和用惰性电极电解饱和NaNa2 2COCO3 3溶液，若保持溶液，若保持温度不变，则一段时间后温度不变，

19、则一段时间后 （ ）A.A.溶液的溶液的pHpH变大变大B.B.c c(Na(Na+ +) )与与c c (CO (CO3 32-2-) )的比值变大的比值变大C.C.溶液浓度变大，有晶体析出溶液浓度变大，有晶体析出D.D.溶液浓度不变，有晶体析出溶液浓度不变，有晶体析出巩固练习：巩固练习：1.1.在电解水时在电解水时, ,常加入一些稀硫酸常加入一些稀硫酸, ,其目的是其目的是A.A.使溶液酸性增强使溶液酸性增强 B.B.使溶液中离子浓度增大使溶液中离子浓度增大C.C.加快电解的速率加快电解的速率 D.D.使溶液的氧化性增强使溶液的氧化性增强C CD D3. 3. 铂电极电解铂电极电解1LCu

20、(NO1LCu(NO3 3) )2 2和和KNOKNO3 3混合溶液混合溶液, ,通电一段时间通电一段时间, ,两极均产生两极均产生11.2L(S.T.P)11.2L(S.T.P)气气体体. .求电解后溶液的求电解后溶液的C(HC(H+ +) )。CuCu2+2+得电子数得电子数+ H+ H+ +得电子数得电子数= OH= OH- -失电子总数失电子总数解析：阳极解析：阳极 4OH4OH- -4e-4e- - 2H2H2 2O+OO+O2 2 阴极阴极 CuCu2+2+2e+2e- -Cu 2HCu 2H+ +2eH+2eH2 2n(Cun(Cu2+2+) )2+0.52+0.52=0.52=

21、0.54 4n(Cun(Cu2+2+)=0.5mol)=0.5molCuCu2+2+2H2H+ + C(HC(H+ +)=1mol/L)=1mol/L2 2：如图所示，如图所示，x,yx,y为直流电源的两极，为直流电源的两极，z z溶液溶液通电后，通电后，a a极质量增加，极质量增加，b b极有无色无味气体极有无色无味气体放出，则符合的有放出，则符合的有 ( )( )a ab bx xz zA A锌锌石墨石墨 负极负极 CuSOCuSO4 4B B石墨石墨 石墨石墨 负极负极 NaOHNaOHC C银银铁铁正极正极 AgNOAgNO3 3D D铜铜石墨石墨 负极负极 CuClCuCl2 2A

22、z z溶液溶液 x yx ya b a b 3 3：用阳极用阳极X,X,阴极阴极Y Y电解电解Z Z的水溶液，通电一段的水溶液，通电一段时间后，加入时间后，加入W W，能使溶液恢复的有（，能使溶液恢复的有（ ) )X XY YZ ZW WA A石墨石墨 铁铁NaClNaClH H2 2O OB B铂铂铜铜CuSOCuSO4 4CuSOCuSO4 4 溶液溶液C C石墨石墨 石墨石墨 H H2 2SOSO4 4H H2 2O OD D银银铁铁AgNOAgNO3 3AgNOAgNO3 3C4.在如下的装置中进行电解，并已知铁极的质量减在如下的装置中进行电解，并已知铁极的质量减小小11.2克。克。（

23、1）A是电源的是电源的 极极（2）电解过程中，电路中通过）电解过程中，电路中通过 摩电子摩电子（3）Ag极的电极反应是极的电极反应是 ；析出物质是；析出物质是 克克（4）Cu(a)的电极反应是的电极反应是 ；（5）Cu(b)的电极反应是的电极反应是 。（2 2）对该装置的有关叙述正确的是）对该装置的有关叙述正确的是A. PA. P是电源的正极是电源的正极B. FB. F极上发生的反应为：极上发生的反应为：4OH4OH- - - 4e- 4e- -2H2H2 2O+OO+O2 2C.C.电解时，甲、乙、丙三池中，除电解时，甲、乙、丙三池中，除E E、F F两极外，两极外， 其余电极均参其余电极均

24、参 加了反应加了反应D.D.通电后，甲池的通电后，甲池的PHPH减小，而乙、丙两池溶液的减小，而乙、丙两池溶液的PHPH不变不变B 巩固练习巩固练习1如图所示：如图所示：通电后通电后A极上析出极上析出Ag (1) 判断电源以及甲、判断电源以及甲、乙、丙三池中的电乙、丙三池中的电极名称，并分别书极名称，并分别书写电极反应式写电极反应式1.1.右图中右图中x x、y y分别是直分别是直流电源的两极流电源的两极, ,通电后发通电后发现现a a极板质量增加极板质量增加,b,b极板极板处有无色无臭气体放出处有无色无臭气体放出, ,符合这一情况的符合这一情况的A 练练 习习2. 根据金属活动顺序表，根据金

25、属活动顺序表，Cu不能发生如下反应：不能发生如下反应： Cu + 2H2OCu(OH)2+ H2。但选择恰当电极材料但选择恰当电极材料 和电解液进行电解，这个反应就能变为现实。下列四和电解液进行电解，这个反应就能变为现实。下列四 种电极材料和电解液中，能实现该反应最为恰当的是种电极材料和电解液中，能实现该反应最为恰当的是ABCD阳极阳极石墨石墨CuCuCu阴极阴极石墨石墨石墨石墨FePt电解液电解液CuSO4溶液溶液Na2SO4溶液溶液H2SO4溶液溶液H2OB 电解计算电解计算电子守恒法电子守恒法例一例一 ： 铂电极电解铂电极电解1LCu(NO3)2和和KNO3混合混合溶液溶液,通电一段时间

26、通电一段时间,两极均产生两极均产生11.2L(S.T.P)气体气体.求电解后溶液的求电解后溶液的pH,并确定析出铜的物并确定析出铜的物质的量质的量.解析：阳极解析：阳极 4OH-4e-2H2O+O2 阴极阴极 Cu2+2e- Cu 2H+2e- H2 阳极转移电子的物质的量为阳极转移电子的物质的量为: 0.54 = 2mol,消耗消耗4OH- 2mol,即产生即产生H+ 2mol. 阴极生成阴极生成0.5molH2,消耗消耗H+ 1mol;所以溶液中所以溶液中C(H+)=1mol/L pH=0 生成生成H2转移的电子转移的电子:0.5 2=1mol,故还有故还有1mole- 用于还原用于还原C

27、u2+,可析出铜为可析出铜为0.5mol. O22Cu4Ag4H2H22Cl24OH计算计算关系式：关系式：例二例二 ： 用石墨电极电解用石墨电极电解100mL H2SO4与与CuSO4的混合的混合液，通电一段时间后，两极均收集到液，通电一段时间后，两极均收集到2.24L（标况）气（标况）气体，则原混合液中体，则原混合液中Cu2+的物质的量浓度为（的物质的量浓度为（ ） A.1mol/L B.2mol/L C.3mol/L D.4mol/LA阳极O2为0.1mol，电子为0.4mol则H2为0.1mol，所以Cu为0.1mol，浓度为A电解池、电解精炼池、电镀池的比较电解池、电解精炼池、电镀池的比较电解池电解池电解精炼池电解精炼池电镀池电镀池定义定义形成形成条