【高中化学】电解原理应用 课件 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

电解池学习目标1.能说出电解饱和食盐水、电镀、电解精炼铜以及电冶金等电解原理的应用。2.知道电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。3.会书写有关电解原理的应用的电极反应式及化学方程式。4.掌握有关电解原理的简单计算。1.电解饱和食盐水

阳极反应：阴极反应：总反应式：2Cl--2e-=Cl2↑2NaCl+2H2O

Cl2↑+H2↑+2NaOH电解2H2O+2e-=H2↑+2OH-1.电解前向溶液中滴加酚酞溶液，通电后现象是什么？阴极附近的溶液由无色变为红色。阳极：把湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极附近，产生气体可以使湿润碘化钾淀粉试纸变蓝色。2.两极极板上都有气体产生，如何检验两种气体？阴极：收集纯净气体，点燃并在上方罩一个干冷的烧杯，产生淡蓝色火焰且烧杯壁上有水珠出现。2NaCl+2H2O

Cl2↑+H2↑+2NaOH电解思考与交流（1）避免Cl2与NaOH溶液接触发生反应，使产品不纯。（2）避免生成物H2和Cl2混合，因两者混合遇火或遇强容易发生光爆炸。解决方法：使用离子交换膜3.在氯碱工业中需要注意哪些问题？思考与交流2NaCl+2H2O

Cl2↑+H2↑+2NaOH电解Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器,用石墨作电极电解氯化钠饱和溶液,通电时,为使Cl2被完全吸收,制得有较强杀菌能力的消毒液,设计了如图的装置。下列对电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是(

)A.a为正极,b为负极,NaClO和NaClB.a为负极,b为正极,NaClO和NaClC.c为阳极,d为阴极,HClO和NaClD.c为阴极,d为阳极,HClO和NaClB2.电镀(1)定义:电镀是应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法。(2)目的:使金属增强抗腐蚀能力,增加美观和表面硬度。(3)实例(在铁件上镀铜)。阴极——待镀金属制品阳极——镀层金属电镀液——含有镀层金属离子的溶液M－ne－=Mn+（进入溶液）Mn+＋ne－=M（在镀件上沉积）溶液的浓度不变阳极：Ag－e－=Ag+阴极：Ag++e－=Ag3.电解精炼铜

硫酸铜溶液精铜作阴极Cu2+＋2e－=Cu粗铜作阳极——较活泼金属失去电子Cu－2e－=Cu2+Fe－2e－=Fe2+电解质溶液：含纯金属离子的溶液电解液浓度变小不活泼金属沉积作阳极泥。火法炼铜得到的粗铜中含多种杂质(如锌、金、银等),其性能远不能达到电气工业的要求,工业上常使用电解精炼法将粗铜提纯。在电解精炼时(

)A.粗铜接电源负极B.纯铜作阳极C.杂质都将以单质形式沉淀到池底D.纯铜片增重2.56g,电路通过电子为0.08molD绝大多数金属以化合态形式存在，将金属从其化合物中还原出来用于生产和制造金属材料的过程，即金属冶炼。4、金属冶炼的涵义（本质）Mn++ne-=M电解法原料：熔融的金属氯化物或氧化物。阳极反应：2Cl－－2e－=Cl2↑

阴极反应：2Na+＋2e－=2Na判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)电解饱和食盐水时,两个电极均不能用金属材料。(

)(2)在镀件上电镀铜时,镀件与电源的正极连接。(

)(3)在镀件上电镀铜时,也可以用惰性材料作阳极,用硫酸铜溶液作电解液。(

)(4)电镀铜和电解精炼铜时,电解质溶液中c(Cu2+)均保持不变。(

)(5)电解精炼时,阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料。(

)(6)用Zn作阳极,Fe作阴极,ZnCl2溶液作电解质溶液,由于放电能力H+>Zn2+,不可能实现在铁上镀锌。(

)(7)电解冶炼镁、铝时,通常电解熔融的MgCl2和Al2O3。(

)(8)金属铜用热还原法冶炼,所以不能使用电解法冶炼。(

)××√×√×√×加碘食盐中的“碘”以碘酸钾(KIO3)形式存在。碘酸钾在工业上可用电解法制取。以石墨和不锈钢为电极,以KI溶液为电解液,在一定条件下电解,反应的总方程式为下列有关说法正确的是(

)A.电解时,石墨作阴极,不锈钢作阳极B.电解时,阳极反应为I-+3H2O-6e-=IO3-+6H+C.溶液调节至强酸性,对生产有利D.电解后溶液的pH增大溶液调节至强酸性,会对不锈钢电极有影响B如图中的A为直流电源,B为浸透氯化钠饱和溶液和酚酞溶液的滤纸,C为电镀槽,接通电路后,发现B上的c点显红色。请回答下列问题。(1)电源A的a为

极。(2)滤纸B上发生的总反应方程式为

。(3)欲在电镀槽中实现铁上镀锌,接通K点,使c、d两点短路,则电极e上发生的反应为

,电极f上发生的反应为

,槽中盛放的电镀液可以是

或

(只要求填两种电解质溶液)。正ZnSO4溶液Zn(NO3)2溶液特别提醒无论是原电池还是电解池,无论是一个“池”还是多个任意“池”串联,在电路和电极上,单位时间通过的电量相同。

电解池的有关计算1.计算的原则(1)阳极失去的电子数=阴极得到的电子数。(2)串联电路中通过各电解池的电子总数相等。(3)电源输出的电子总数和电解池中转移的电子总数相等。2.解题方法(1)根据守恒法计算:用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算,其依据是电路中转移的电子数相等。(2)根据总反应式计算:先写出电极反应式,再写出总反应式,最后根据总反应式计算。(3)根据关系式计算:根据得失电子守恒关系,在已知量与未知量之间,建立计算所需的关系式。

3.计算类型电解池中的有关计算主要包括:(1)根据直流电源提供的电量求产物的量(析出固体的质量、标准状况下产生气体的体积等);(2)计算溶液的pH;(3)求相对原子质量;(4)求某元素的化合价;(5)求化学式。-(双选)500mLKNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO3-)=0.6mol·L-1,用石墨作电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到2.24L气体(标准状况下),假定电解后溶液体积仍为500mL,下列说法错误的是(

)A.原混合溶液中c(K+)为0.2mol·L-1B.上述电解过程中共转移0.2mol电子C.电解得到的Cu的物质的量为0.05molD.电解后溶液中c(H+)为0.4mol·L-1BC用如图所示装置除去含CN-、Cl-废水中的CN-时,控制溶液pH为9~10,CN-与阳极产生的ClO-反应生成无污染的气体,下列说法不正确的是(

)A.用石墨作阳极,铁作阴极B.阳极的电极反应式为Cl-+2OH--2e-=ClO-+H2OC.阴极的电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-D.除去CN-的反应:2CN-+5ClO-+2H+=N2↑+2CO2↑+5Cl-+H2OD多池串联装置中电池类型的判断1.根据电池中的电极材料和电解质溶液判断原电池一般是两种不同的金属电极或一种金属电极和一个石墨棒作电极;电解池则一般都是两个惰性电极,如两个铂电极或两个石墨棒电极。原电池中的电极材料和电解质溶液之间能发生自发的氧化还原反应,电解池的电极材料一般不能和电解质溶液自发反应。原电池总反应必须是能自发进行的氧化还原反应,电解池总反应可以是能自发进行的氧化还原反应,也可以是不自发的氧化还原反应。2.根据电极反应现象判断在某些装置中根据电极反应或反应现象可判断电极,并由此判断电池类型。如图,若C极溶解,D极上析出Cu,B极附近溶液变红,A极上放出黄绿色气体,则可知如图为以惰性电极进行电解：(1)写出A、B、C、D各电极的名称及电极方程式：A为________极，________________________；B为________极，________________________；C为________极，________________________；D为________极，________________________。(2)在A、B、C、D各电极上析出生成物的物质的量之比为____。如图所示,甲烧杯中盛有100mL0.50mol·L-1AgNO3溶液,乙烧杯中盛有100mL0.25mol·L-1CuCl2溶液,A、B、C、D均为质量相同的石墨电极,如果电解一段时间后,发现A极比C极重1.9g。(1)电源E为

极。

(2)A极的电极反应式为

,析出物质

mol(3)B极的电极反应式为

,析出气体

mL(标准状况)。

(4)D极的电极反应式为

,析出气体

mL(标准状况)。

(5)甲烧杯中滴入石蕊溶液,

极附近变红。

下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100g5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100g10.00%的K2SO4溶液，电极均为石墨电极。(1)接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4浓度为10.47%，乙中c电极质量增加。①电源的N端为________极；②电极b上发生的电极反应为_____________________；③列式计算电极b上生成的气体在标准状况下的体积：______；

④电极c的质量变化是________g；正16下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100g5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100g10.00%的K2SO4溶液，电极均为石墨电极。⑤电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化，简述其原因：甲溶液________________________；乙溶液________________________；丙溶液________________________；(2)如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？碱性增大，因为电解后，水量减少，溶液中NaOH浓度增大酸性增大，因为阳极上OH－生成O2，溶液中H＋离子浓度增加酸碱性大小没有变化，因为K2SO4是强酸强碱盐，浓度增加不影响溶液的酸碱性能继续进行，因为CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液，反应也就变为水的电解反应.电子守恒原理在电化学计算中的应用

C

B原电池、电解池、电镀池的比较

比较项目原电池电解池电镀池定义装置举例

电极名称电子流向阴阳离子流向形成条件负极:失电子,发生氧化反应;正极:溶液中的阳离子或者溶解的氧气得电子,发生还原反应阳极:溶液中的阴离子或金属电极失电子,发生氧化反应;阴极:溶液中的阳离子得电子,发生还原反应阳极:金属电极失电子;阴极:电镀液中镀层金属离子得电子。在控制电镀的条件下,水电离产生的H+和OH-不放电由负极经导线流入正极由外接电源负极经导线流入电解池阴极;由电解池阳极经导线流入外接电源正极将化学能转变成电能的装置将电能转变成化学能的装置应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的装置阳离子向正极移动阴离子向负极移动阳离子向阴极移动阴离子向阳极移动