年高考化学 第5单元第19讲 电解及其应用课件 苏教

1、第19讲 电解及其应用2021/8/8 星期日1一、电解的原理1概念：使电流通过电解质溶液(或熔化的电解质)而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。几个层面理解：是电解质(熔融或溶液)的导电过程；是一个发生氧化还原反应的过程；是一个阴阳离子定向移动的过程；是一个电能转化为化学能的过程。2电解池构成的条件(1)与电源相连的两个电极。(2)电解质溶液(或熔化的电解质)。(3)形成闭合回路。2021/8/8 星期日23电解原理：电解的电路工作原理：导线上(外电路)电子从电源的负极流出经导线流向电解池的阴极，电解池的阳极上产生电子经导线流入电源的正极。溶液中(内电路)阴离子移向阳极，失去电子，阳离子移向

2、阴极，得到电子。2021/8/8 星期日34电解反应中反应物的判断放电顺序(1)阴极阴极材料(金属或石墨)总是受到保护。(2)阳离子得电子顺序：KCa2NaMg2Al3Zn2Fe2Sn2Pb2(H)Cu2Hg2Ag(阳离子放电顺序与浓度有关，并不绝对)。(3)阳极阳极材料是惰性电极(C、Pt、Au、Ti等)时：阴离子失电子：S2IBrClOHNO3等含氧酸根离子F。(4)阳极是活泼电极时：电极本身被氧化，溶液中的离子不放电。2021/8/8 星期日45电解反应方程式的书写步骤：分析电解质溶液中存在的离子；分析离子的放电顺序；确定电极、写出电极反应式；写出电解方程式。如：(1)电解NaCl溶液：

3、 2NaCl2H2O H2Cl22NaOH，溶质、溶剂均发生电解反应，pH增大。(2)电解CuSO4溶液： 2CuSO42H2O 2CuO22H2SO4， 溶质、溶剂均发生电解反应，pH减小。电解电解2021/8/8 星期日5(3)电解CuCl2溶液：CuCl2 CuCl2 电解盐酸：2HCl H2Cl2，溶剂不变，实际上是电解溶质，pH增大。(4)电解稀H2SO4、NaOH溶液、Na2SO4溶液： 2H2O 2H2O2， 溶质不变，实际上是电解水，pH分别减小、增大、不变。酸、碱、盐的加入增加了溶液导电性，从而加快电解速率(不是起催化作用)。(5)用铜电极电解Na2SO4溶液： Cu2H2O

4、 Cu(OH)2H2 (注意：不是电解水)。电解电解电解电解2021/8/8 星期日6二、电解原理的运用1氯碱工业(1)装置：立体隔膜电解槽2021/8/8 星期日7(2)电解前食盐水的精制粗盐中含有Ca2、Mg2、SO42 、Fe2、Fe3、Ca2、Mg2，在电解过程中生成Fe(OH)3、Ca(OH)2、Mg(OH)2，而堵塞石棉隔膜空隙， SO42影响产品的纯度，所以这些杂质离子必须除去。除去杂质离子的操作及加入试剂的顺序是：BaCl2NaOHNa2CO3过滤HCl或NaOHBaCl2Na2CO3过滤HCl。2021/8/8 星期日8(3)电极反应阴极：2H2e=H2 (或2H2O2e=H

5、22OH)阳极：2Cl=Cl22e (或2Cl2e=Cl2)(4)电解方程式： 2NaCl2H2O 2NaOHH2Cl2通电2021/8/8 星期日92电解法精炼铜(1)粗铜的成分：铜(锌、铁、镍、银、金、铂等)。(2)电极的连接：粗铜作阳极，和外加电源的正极相连；纯铜作阴极，和外加电源的负极相连。(3)电解液：硫酸铜或硝酸铜溶液。(4)电极反应阳极：Cu=Cu22e， Zn=Zn22e， Ni=Ni22e；阴极：Cu22e=Cu。(5)Ag、Au、Pt不发生反应，沉积到阳极底部，叫做阳极泥。2021/8/8 星期日103电镀利用电解原理，在金属表面上镀上一层其他金属或合金的过程叫电镀。(1)

6、电极的连接：镀层金属或惰性电极作阳极，和外加电源的正极相连；镀件金属作阴极，和外加电源的负极相连。如铁上镀铜，铜(或石墨)作阳极，铁作阴极。(2)电镀液的选择：选择含有镀层金属离子的溶液作电镀液，如铁上镀铜，选择硫酸铜溶液作电镀液。 2021/8/8 星期日11(3)电极反应：阳极：Cu=Cu22e 或 4OH4e=O22H2O， 阴极：Cu22e=Cu。 (4)电镀的特点：若镀层金属作阳极，电镀过程中溶液中阳离子浓度不变；若用惰性电极作阳极，电镀过程中溶液中阳离子浓度减小。 2021/8/8 星期日12三、原电池和电解池的比较 原电池 电解池 化学原理自发的氧化还原反应 非自发的氧化还原反应

7、 本质化学能转化为电能 电能转化为化学能 装置判断无外接电源 有外接电源 电极判断 负极：还原性较强的极或电子流出的极正极：还原性较弱的极或电子流入的极阳极：与直流电源正极相连的极阴极：与直流电源负极相连的极 2021/8/8 星期日13原电池电解池电极上的反应负极：负极材料本身或还原剂失去电子发生氧化反应正极：溶液中某些阳离子或氧化剂得到电子发生还原反应阳极：发生氧化反应即阳极金属或溶液中阴离子失去电子的反应阴极：溶液中的阳离子得到电子发生还原反应电子流向负极外电路正极电源负极阴极，阳极电源正极电流方向正极外电路负极电源正极阳极阴极电源负极应用制化学电源氯碱工业、电镀、电解精炼和电冶金联系二

8、次电池的放电过程为原电池原理，而充电过程即电解过程2021/8/8 星期日14【典例1】如图所示，A、B为石墨电极，烧杯中的电解质溶液只含一种溶质。接通直流电源后，观察到A电极有黄绿色气体产生，B电极有无色气体生成。下列判断正确的是()A电解一段时间后溶液的pH会增大BA电极是正极，通电后阴离子 往A极移动C向溶液中滴加无色酚酞试液， A电极附近先出现红色 D总反应的离子方程式为 2Cl2H H2Cl2 通电2021/8/8 星期日15【解析】本题主要考查电解知识，结合现象确定电解质等。A为阳极，移向阳极的是Cl等阴离子，并放出Cl2；B为阴极，阴极只能是H放电，故电解质溶液可能为盐酸或NaC

9、l、KCl等。随着不断电解，盐酸的浓度减小或有碱生成，溶液pH增大；若是电解NaCl、KCl等盐溶液，B极有碱生成遇酚酞变红色；总反应离子方程式可能是 2Cl2H H2Cl2或 2Cl2H2O 2OHH2Cl2。故本题正确答案为A。 通电通电【参考答案】A2021/8/8 星期日162021/8/8 星期日17【迁移训练1】(2010张家港中学模拟)某溶液中含有两种溶质NaCl与H2SO4，它们的物质的量之比为31。用石墨作电极电解该混合溶液时，根据电极产物，可明显分为三个阶段。下列叙述不正确的是( )A阴极自始至终只有H2B阳极先析出Cl2后析出O2C电解最后阶段为电解水D溶液pH不断增大，

10、最后为72021/8/8 星期日18【解析】电解所分三个阶段可认为是(1)电解盐酸，(2)电解氯化钠溶液，(3)电解硫酸钠溶液，电解盐酸为分解型，电解氯化钠溶液生成碱，电解硫酸钠溶液为电解水型，所以最终溶液呈碱性。 【参考答案】D2021/8/8 星期日19【典例2】将两个铂电极插入500 mL CuSO4溶液中进行电解，通电一定时间后，某一电极增重0.064 g(设电解时该电极无氢气析出，且不考虑水解和溶液体积变化)，此时溶液中氢离子浓度约为() A4103 mol/L B2103 mol/L C1103 mol/L D1107 mol/L2021/8/8 星期日20【解析】根据电解规律可知

11、阴极反应： Cu22e=Cu，增重0.064 g，应是Cu的质量，根据总反应方程式： 2CuSO42H2O 2CuO22H2SO4 264 g 2 0.064 g xx0.001 moln(H)0.002 molc(H)4103 mol/L电解【参考答案】A2021/8/8 星期日21【点拨】原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数测定的计算、根据电荷量求产物的量与根据产物的量求电荷量等的计算。不论哪类计算，均可概括为下列三种方法：(1)根据电子守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电荷量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子

12、数相等。(2)根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算。(3)根据关系式计算：借得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。 2021/8/8 星期日22【迁移训练2】(温州二模)在100 mL H2SO4与CuSO4的混合液中，用石墨作电极电解一段时间，两极上均收集到2.24 L气体(标准状况)，则原溶液中Cu2物质的量浓度为( ) A1 molL1 B2 molL1 C3 molL1 D4 molL1 2021/8/8 星期日23【解析】阳极电极反应式为： 4OH4e=2H2OO2；阴极电极反应式为： (开始)Cu22e=Cu

13、， (最后)2H2e=H2。根据电子得失守恒： 2c(Cu2 )0.1 L2 c(Cu2)1 molL1。所以选项为A。 【参考答案】A2021/8/8 星期日24【典例3】氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如下： 2021/8/8 星期日25完成下列填空：(1)在电解过程中，与电源正极相连的电极上的电极反应式为_。与电源负极相连的电极附近溶液pH_(填“不变”、“升高”或“下降”)。 【解析】第(1)问要熟练运用电解原理，与电源正极相连的电极是电解池的阳极，应是溶液中的Cl发生氧化反应，而电解池的阴极反应为 2H2e=H2，阴极附近c(H)减小，导致水的电离平衡破坏，使周围c(

14、OH)增大。 2Cl2e=Cl2 升高 2021/8/8 星期日26(2)工业食盐含Ca2、Mg2等杂质。精制过程发生反应的离子方程式为_。【解析】第(2)问中如何除Ca2、Mg2，由题中信息，这步加入了NaOH、Na2CO3溶液，根据Ca2、Mg2的特性，加NaOH是与Mg2生成Mg(OH)2沉淀，加Na2CO3是与Ca2生成CaCO3沉淀。 Ca2CO32 =CaCO3、Mg22OH=Mg(OH)2 2021/8/8 星期日27(3)如果粗盐中SO42含量较高，必须添加钡试剂除去SO42 ，该钡试剂可以是_(选填“A”、“B”或“C”)。ABa(OH)2 BBa(NO3)2 CBaCl2【

15、解析】第(3)问要遵循除杂质不能带进新的杂质的原则，因此Ba(NO3)2不能加入，而题中BaCl2、Ba(OH)2两种试剂皆可。AC 2021/8/8 星期日28(4)为有效除去Ca2、Mg2、 SO42 ，加入试剂的合理顺序为_(选填“A”、“B”或“C”)。A先加NaOH，后加Na2CO3，再加钡试剂B先加NaOH，后加钡试剂，再加Na2CO3C先加钡试剂，后加NaOH，再加Na2CO3【解析】第(4)问考虑问题的出发点是为使杂质离子“除净”，所加试剂均应“稍过量”，为使后加试剂有利于除去先加试剂的过量离子，应把加入Na2CO3放在加入钡试剂之后，而钡试剂与NaOH加入的先后顺序可以颠倒。

16、BC 2021/8/8 星期日29(5)脱盐工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异，通过_、冷却、_(填写操作名称)除去NaCl。【解析】第(5)问的实验操作是什么，分析题中信息，脱盐前为10% NaOH、16% NaCl溶液，脱盐后为50% NaOH溶液和NaCl晶体，显然需要蒸发、过滤。蒸发过滤2021/8/8 星期日30(6)在隔膜法电解食盐水时，电解槽分隔为阳极区和阴极区，防止Cl2与NaOH反应；采用无隔膜电解冷的食盐水时，Cl2与NaOH充分接触，产物仅是NaClO和H2，无隔膜电解食盐水的总的化学方程式为_。【解析】第(6)问，因电解得到的Cl2与NaOH反应，可将NaCl

17、电解方程式与Cl2和NaOH反应的方程式合并。NaClH2O NaClOH2 电解2021/8/8 星期日31【迁移训练3】(2010海安中学模拟)某地有软锰矿和闪锌矿两座矿山，它们的组成如下：软锰矿：MnO2含量65%, SiO2含量约20%，Al2O3含量约4%，其余为水分；闪锌矿：ZnS含量80%，FeS、CuS、SiO2含量约7%，其余为水分。科研人员开发了综合利用这两种资源的同槽酸浸工艺，工艺流程如下图所示。 2021/8/8 星期日32请回答下列问题：(1)反应后过滤所得滤液中含有MnSO4、ZnSO4、CuSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3等。试写出反应中生成CuSO4的化学方程式_。【解析】(1)由题意可知：CuSO4来自于CuS，CuS中的硫被氧化为单质硫，作为氧化剂的只能是MnO2，它被还原为MnSO4，据此可写出方程式。 MnO2 CuS 2H2SO4=S MnSO4 CuSO4 2H2O2021/8/8 星期日33(2)反应加入适量锌的作用是将溶液中的硫酸铜转化为铜。如果锌过量，还会进一步发生反应的离子方程式为_。【解析】(2)根据流程中反应的反应物和生成物，加入适量锌的作