電解原理及經(jīng)典應(yīng)用

1CuClCu＋ClCuClCu＋Cl↑一、電解原理1、根本概念使電流通過(guò)電解質(zhì)溶液而在陰、陽(yáng)兩極上引起氧化復(fù)原反響的過(guò)程叫做電解。把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置叫做電解池或電解槽。當(dāng)離子到達(dá)電極時(shí)，失去或獲得電子，發(fā)生氧化復(fù)原反響的過(guò)程2 2２、電解池的兩極陰極：與電源負(fù)極相連的電極?！舶l(fā)生復(fù)原反響〕 陽(yáng)極：與電源正極相連的電極?！舶l(fā)生氧化反響〕３、電解池中的電子的移動(dòng)方向電源負(fù)極→電解池陰極→電解液中的陽(yáng)離子〔被復(fù)原〕電解池中陰離子〔被氧化→電解池陽(yáng)極→電源正極4、電解的本質(zhì)：電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過(guò)程就是電解質(zhì)溶液的電解過(guò)程5、離子的放電挨次陽(yáng)離子：Ag+＞Hg2+＞Cu2+＞Fe2+＞Zn2+＞H+＞Al3+＞Na+＞K+陰離子：S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH－＞含氧酸根6、電極產(chǎn)物的推斷陽(yáng)極放電挨次：活潑陽(yáng)極(金屬)>無(wú)氧酸根離子>OH―>含氧酸根離子>F―陰極放電：溶液中的陽(yáng)離子放電7、電極反響式的書寫：列物質(zhì)，標(biāo)得失；選離子，配電荷；配個(gè)數(shù)，巧用水；兩式加，驗(yàn)總式。典型例題【例1】以下有關(guān)電解原理的說(shuō)法不正確的選項(xiàng)是〔 〕A．電解飽和食鹽水時(shí),一般用鐵作陽(yáng)極,碳作陰極B．電鍍時(shí),通常把待鍍的金屬制品作陰極,把鍍層金屬作陽(yáng)極C．對(duì)于冶煉像鈉、鈣、鎂、鋁等這樣活潑的金屬,電解法幾乎是唯一可行的工業(yè)方法D．電解精煉銅時(shí)，用純銅板作陰極，粗銅板作陽(yáng)極4【例2】將兩個(gè)鉑電極插入500mLCuSO溶液中進(jìn)展電解，通電肯定時(shí)間后，某一電極增重0.064g(設(shè)電解時(shí)該電極無(wú)氫氣析出，且不考慮水解和溶液體積變化)，此時(shí)溶液中氫離子濃度約為 .42 【3】某堿性蓄電池在充電和放電時(shí)發(fā)生的反響為:Fe+NiO+2H2 Fe(OH)2+Ni(OH)2,以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是:〔 〕離子，陰極反響為電解質(zhì)溶液中的陽(yáng)離子得到電子生成相應(yīng)的單質(zhì)。15min5質(zhì)量2.16g，試答復(fù)：離子，陰極反響為電解質(zhì)溶液中的陽(yáng)離子得到電子生成相應(yīng)的單質(zhì)。15min5質(zhì)量2.16g，試答復(fù)：〔1〕電源：aA池電極反響：C池電極反響：極C池池2〕假設(shè)B槽中共收集到L氣體〔標(biāo)況，且溶液體積為〔設(shè)電解過(guò)程中溶液體積不變，則通電前溶液中的Cu2+物AB C二.電解池中電極反響式的書寫1學(xué)問(wèn)梳理1、首先看陽(yáng)極材料，假設(shè)陽(yáng)極是活潑電極〔金屬活動(dòng)挨次表Ag以前溶解，溶液中的陰離子不能失電子。2、假設(shè)陽(yáng)極是惰性電極PtAu、石墨書寫電極反響式〔惰性電極S2-＞SO32-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH-2 2C、充電時(shí)，陰極反響是：Ni(OH)2-2e-+2OH-=NiO2+2H2O D、充電時(shí)，陽(yáng)極四周pH值減小.3學(xué)問(wèn)概括、方法總結(jié)與易錯(cuò)點(diǎn)分析3【例1甲乙兩個(gè)容器中分別參加0.1mol/LNaCl溶液與0.1mol/LAgNO溶液后以Pt為電極進(jìn)展電解時(shí)，在A、B、C、D各電極上生成物的物質(zhì)的量之比為: 3＞水電離的OH-＞含氧酸根離子＞F-。AgHg2＞Fe3Cu2〔酸電離出的H〕＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞〔水電離出的H+〕＞Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+。〔注：在水溶液中Al3+、Mg2+、Na+、Ca2+、K+這些活潑金屬陽(yáng)離子不被復(fù)原，這些活潑金屬的冶煉往往承受電解無(wú)水熔融態(tài)鹽或氧化物而制得。3、寫出用石墨作電極，電解飽和食鹽水的電極反響式。假設(shè)將上述石墨電極改成銅作電極，試寫出電解飽和食鹽水的電極反響式。電解池電極反響式的書寫〔一〕原則：〔〕陰極：得電子，發(fā)生復(fù)原反響〔一般是溶液中陽(yáng)離子在陰極上得電子〕〔二〕具體分類推斷陽(yáng)極為惰性電極〔CPt〕這類電解池的電極反響式的書寫只需考慮電解質(zhì)溶液中的全部陰陽(yáng)離子的放電，電極本身不參與放電。中學(xué)階段陰離子主要把握I－、Br－、Cl－、OH－的放電，陽(yáng)離子主要把握Ag+,Cu2+,H+的放電。陽(yáng)極為活性電極〔如Fe、Cu、Ag等〕這類電解池的陽(yáng)極反響為活性電極本身失去電子生成相應(yīng)的陽(yáng)質(zhì)的量濃度為 。〔3〕假設(shè)A池溶液體積為200mL，且電解過(guò)程中溶液體積不變，則電解后，溶液pH為 。三、電解原理的應(yīng)用1、電解飽和食鹽水制燒堿、氫氣和氯氣試驗(yàn)原理：陽(yáng)極(放電挨次：Cl->OH-)：2Cl―+2e-==Cl2↑(氧化反響)陰極(放電挨次：H＋>Na＋)：2H＋+2e==H2

↑(復(fù)原反響)總反響：2NaCl+2H2O2==NaOH+H2↑+ Cl2↑陰極 陽(yáng)極工業(yè)制備方法---離子交換膜法2、電解精煉銅CuSO4溶液作電解液。陽(yáng)極(粗銅)：Cu－2e－＝Cu2+ 陰極(精銅)：Cu2+＋2e－＝Cu比銅活潑的金屬雜質(zhì)——以陽(yáng)離子形式留于溶液中比銅不活潑的金屬雜質(zhì)——形成陽(yáng)極泥CuSO4溶液的濃度根本不變。3、電鍍銅電鍍是應(yīng)用電解原理在某些金屬外表鍍上一薄層其他金屬或合金的過(guò)程。電鍍的主要目的是使金屬增加抗腐蝕力量、增加美觀和外表硬度。鍍層金屬：通常是在空氣或溶液中不易起變化的金屬，如Cr、Zn、Ag、Cu等在鐵制品上鍍銅：陽(yáng)極——銅,陰極——鐵制品, 電鍍液——CuSO4溶液原理：陽(yáng)極(Zn) Zn-2e==Zn2+ 陰極(Fe) Zn2++2e==Zn4、電冶金本質(zhì)：利用電解使礦石中的金屬離子獲得電子，從它們的化合物中復(fù)原出來(lái)適用范圍：制取活潑金屬單質(zhì)，如電解NaCl、MgCl2、Al2O3制取Na、Mg、Al學(xué)問(wèn)概括、方法總結(jié)與易錯(cuò)點(diǎn)分析14．電極材料：鐵、銅、銀、石墨、鋅、鋁；電解質(zhì)溶液：CuCl溶液、Fe〔SO〕

溶液、鹽酸。接要求答復(fù)以下問(wèn)題：2 2 4 3①電工操作上規(guī)定：不能把銅導(dǎo)線和鋁導(dǎo)線連接在一起使用。請(qǐng)說(shuō)明緣由。②假設(shè)電極材料選銅和石墨，電解質(zhì)溶液選硫酸鐵溶液，用導(dǎo)線連接，能否構(gòu)成原電池？ ，假設(shè)能，請(qǐng)寫出電極反響式，負(fù)極 ，正極 。③假設(shè)電極反響為：Cu+2H+=Cu2++H↑，請(qǐng)?jiān)谟疫吙驁D內(nèi)畫出實(shí)2現(xiàn)該反響的裝置圖〔運(yùn)用題目所給材料和藥品。四．用惰性電極電解燒杯里的溶液PH學(xué)問(wèn)梳理1、電解含氧酸 H2SO4陽(yáng)極：4OH——4e—=2HO+O↑陰極：4H++4e—=2H2 2 2通電總的方程式：2HO=====2H+O2 2 2結(jié)論：用惰性電極電解含氧酸實(shí)質(zhì)是電解水。電解后，酸的濃度增大，即[H+]增大，故溶液的PH減小。2、電解無(wú)氧酸陽(yáng)極：2Cl—

—2e—=Cl↑陰極：2H++2e—=2H2 2通電

HCl總的方程式：2HCl=====H↑+Cl2 2結(jié)論：用惰性電極電解無(wú)氧酸(除HF)，溶質(zhì)消耗。電解的結(jié)果消耗了HCl，即[H+]減小，溶液的PH。3、電解可溶性堿陽(yáng)極：4OH——4e—=2HO+O4H++4e—=2H2 2 2通電總的方程式：2HO=====2H+O

NaOH2 2 2結(jié)論：用惰性電極電解強(qiáng)堿實(shí)質(zhì)是電解水。電解后，堿的濃度增大，即[OH-]增大，故溶液的PH增大。4、電解活潑金屬的含氧酸鹽陽(yáng)極：4OH——4e—=2HO+O4H++4e—=2H

Na2SO42 2 2通電總的方程式：2HO=====2H↑+O2 2 2結(jié)論：用惰性電極電解活潑金屬的含氧酸鹽實(shí)質(zhì)是電解水。電解后溶液的PH不變，等于7。5、電解不活潑金屬的無(wú)氧酸鹽陽(yáng)極：2Cl—

—2e—=Cl↑陰極：Cu2+2通電

+2e—=Cu

CuCl2總的方程式：CuCl2

=====2Cu+Cl↑2[Cu2+[H+]減小，溶液的PHCu2+

+2HO2

Cu(OH)+2H+26、電解活潑金屬的無(wú)氧酸鹽

NaCl陽(yáng)極：2Cl—

—2e—=Cl↑陰極：4H++4e—=2H2 2通電總的方程式：2NaCl+2HO====2NaOH+HCl2 2 2PH增大。7、電解不活潑金屬的含氧酸鹽陽(yáng)極：4OH——4e—=2HO+OCu2+2 2通電

+2e—=Cu總的方程式：2CuSO+2HO====2HSO+2Cu+O

CuSO44 2典型例題

2 4 2交換膜〔只允許陽(yáng)離子通過(guò)交換膜〔只允許陽(yáng)離子通過(guò)，其工作原理如下圖。①該電解槽的陽(yáng)極反響式為；41：51H2+NiO(OH)2Ni(OH)21H2+NiO(OH)2Ni(OH)2。依據(jù)此反響式推斷，以下表達(dá)中正確的選項(xiàng)是〔〕6．如下圖，a、b、c、d均為石墨電極，通電進(jìn)展電解。以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是〔〕AA．乙燒杯中d的電極反響為2Cl––2e–Cl↑2ab cdB．a(chǎn)、c兩極產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量相等反響：2Cu+HO==CuO+HO222。以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是〔〕A.石墨電極上產(chǎn)生氫氣B.銅電極發(fā)生復(fù)原反響C.銅電極接直流電源的負(fù)極D.0.1mol0.1molCuO生成。22.鎳氫電池是近年來(lái)開(kāi)發(fā)出來(lái)的可充電電池，它可以取代會(huì)產(chǎn)生鎘污染的鎳鎘電池。③除去雜質(zhì)后的氫氧化鉀溶液從液體出品 〔填寫A”或B〕導(dǎo)出。課后練習(xí)1.〔12〕CuO.CuO2 2A．電池放電時(shí)，電池負(fù)極四周溶液的pH不斷增 B．電池放電時(shí)，鎳元素被氧化C．電池充電時(shí)，氫元素被復(fù)原 D．電池放電時(shí)，氫氣是負(fù)極2 3福建省泉州市俊來(lái)中學(xué)高三年級(jí)月考化學(xué)〕以下表達(dá)正確的選項(xiàng)是 〔 A．在原電池的負(fù)極和電解池的陰極上都發(fā)生失電子的氧化反響B(tài)．用惰性電極電解NaSO溶液，陰陽(yáng)兩極產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1：2C．用惰性電極電解飽和NaCl溶液，假設(shè)有1mol電子轉(zhuǎn)移，則生成1molNaOHD2 4.以下表達(dá)中正確的選項(xiàng)是〔 〕A．構(gòu)成原電池正極和負(fù)極的材料必需是兩種金屬。B．由銅、鋅作電極與硫酸銅溶液組成的原電池中銅是負(fù)極。C．馬口鐵〔鍍錫鐵〕破損時(shí)與電解質(zhì)溶液接觸錫先被腐蝕。D．銅鋅原電池工作時(shí)，假設(shè)有13克鋅被溶解，電路中就有0.4mol電子通過(guò)。5 KOHZn+2OH-2 2 -2e＝ZnO+H2O AgO+HO+2e＝2Ag+2OH- 以下推斷正確的選項(xiàng)是〔 〕A．鋅為正極，AgO為負(fù)極。 B．鋅為負(fù)極，AgO為正極。C．原電池工作時(shí)，負(fù)極區(qū)溶液PH減小。D．原電池工作時(shí)，負(fù)極區(qū)溶液PH2 2 C．甲、乙兩燒杯中溶液的pH均保持不變 CuSO4溶飽和NaCl溶液 液乙2 2 22 .出土的錫青銅〔銅錫合金〕文物常有Cu(OH)Cl2 錫青銅的熔點(diǎn)比純銅高 B．在自然環(huán)境中，錫青銅中的錫對(duì)銅起保護(hù)作用C．錫青銅文物在潮濕環(huán)境中的腐蝕比枯燥環(huán)境中快2 DCu(OH)Cl2 2Fe+O+2HO=2Fe(OH)

；②4Fe(OH)+O+2HO=4Fe(OH) ；2 2 2③2Fe(OH)=FeO+3HO。以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是〔 〕

2 2 2 3A．0.1molA．0.1molB．0.2molC．0.3molD．0.4mol13.Pt0.10molM+0.10molN3+(M+、N3+均為金屬陽(yáng)離子)的溶液，陰極析出金屬單質(zhì)或氣體的總物質(zhì)的量(y)與導(dǎo)線中通過(guò)電子的物質(zhì)的量(x)的關(guān)系如D．乙燒杯中發(fā)生的反響為2NaCl+2HO電解2NaOH+H↑+Cl↑反響①、②中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等 B．反響①中氧化劑是氧氣和水C．與銅質(zhì)水龍頭連接處的鋼質(zhì)水管不易發(fā)生腐蝕D．鋼鐵在潮濕的空氣中不能發(fā)生電化學(xué)腐蝕9．電解100mL含c〔H+〕=0.30mol/L的以下溶液。當(dāng)電路中通過(guò)0.04mol電子時(shí)，理論上析出金屬質(zhì)量最大的是〔 〕A．0.10mol/LAg+ B．0.20mol/LZn2+ C．0.20mol/LCu2+ D．0.20mol/LPb2+10．可用于電動(dòng)汽車的鋁-空氣燃料電池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液，鋁合金為負(fù)極，空氣電極為正極。以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是〔 〕2 以l溶液或HOHe4OH2 3NaOH溶液為電解液時(shí)，負(fù)極反響為：Al＋3OH－3e-＝Al(OH)↓3NaOH溶液為電解液時(shí)，電池在工作過(guò)程中電解液的pH保持不變D．電池工作時(shí)，電子通過(guò)外電路從正極流向負(fù)極以下圖是某空間站能量轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的局部示意圖，其中燃料電池承受KOH為電解液，以下有關(guān)說(shuō)法中．光電轉(zhuǎn)向日面時(shí)水電解背日面時(shí)光電轉(zhuǎn)向日面時(shí)水電解背日面時(shí)系統(tǒng)氫氧儲(chǔ)罐燃料電池系統(tǒng)A．該能量轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中的水也是可以循環(huán)的B．燃料電池系統(tǒng)產(chǎn)生的能量實(shí)際上來(lái)自于水C．水電解系統(tǒng)中的陽(yáng)極反響：4OH--4e-=2H2O+O2↑D．燃料電池放電時(shí)的負(fù)極反響：H2－2e-＋2OH-=2H2O用惰性電極電解硫酸銅溶液，當(dāng)參加0.1molCuOH2pH時(shí)，電極上轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是 ( )右圖。對(duì)離子氧化力量的強(qiáng)弱推斷正確的選項(xiàng)是(選項(xiàng)中H+為氫離子)〔 〕A．M+>H+>N3+ B．M>N3+>H+ C．N3+>H>M+ D．條件缺乏，無(wú)法確定2 4 在25oC時(shí)，將兩根鉑電極插入肯定量的硫酸鈉飽和溶液中進(jìn)展電解，當(dāng)電路中有amol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，溶液中析出mgNaSO·10HO2 4 mm18a

m×100% 9a

71m 71m×100%C．161(m18a)×100%

×100%用酸性氫氧燃料電池電解苦鹵水(含Cl

、Na＋、Mg2＋)的裝置如下圖(a、b為石墨電極)。下2 C．電解時(shí)，電子流淌路徑是：負(fù)極→外電路→陰極→溶液→陽(yáng)極→正極D．無(wú)視能量損耗，當(dāng)電池中消耗0.02gH 時(shí)，b極四周會(huì)產(chǎn)生0.02g2 Cu(NO)AgNO(裝有瓊脂一KNO

U型管)構(gòu)成—個(gè)原電池(如列說(shuō)法中，正確的選項(xiàng)是〔〕A．電池工作時(shí)，正極反響式為：O列說(shuō)法中，正確的選項(xiàng)是〔〕A．電池工作時(shí)，正極反響式為：O+2HO+4e—=4OH―22B．電解時(shí)，aBr―而不是Cl―，說(shuō)明當(dāng)其它條件一樣時(shí)前者的復(fù)原性強(qiáng)于后者圖)。以下有關(guān)該原電池的表達(dá)正確的選項(xiàng)是〔〕①在外電路中，電流由銅電極流向銀電極②正極反響為：Ag++e-＝Ag③試驗(yàn)過(guò)程中取出鹽橋，原電池仍連續(xù)工作AgNO3溶液中發(fā)生的化學(xué)反響與該原電池反響一樣A．①② D．②③ C②④ D．③④進(jìn)展化學(xué)試驗(yàn)觀看試驗(yàn)現(xiàn)象，通過(guò)分析推理得出正確的結(jié)論是化學(xué)學(xué)習(xí)方法之一。以下對(duì)有關(guān)試驗(yàn)事實(shí)的解釋正確的選項(xiàng)是〔 〕2 SOSO2 用惰性電極電解一樣濃度的Cu(NO3)2和AgNO3混合溶液，陰極首先析出的是Ag，說(shuō)明Ag+的復(fù)原性Cu2+強(qiáng)常溫下，將鋁片放入濃硫酸中無(wú)明顯現(xiàn)象，說(shuō)明鋁不和冷的濃硫酸反響D．濃硝酸在光照條件下變黃，說(shuō)明濃硝酸易分解生成有色產(chǎn)物且溶于濃硝酸電池是人類生產(chǎn)和生活中的重要能量來(lái)源，各式各樣電池的進(jìn)展是化學(xué)對(duì)人類的一項(xiàng)重大奉獻(xiàn)。以下有關(guān)電池的表達(dá)正確的選項(xiàng)是〔 〕鋅錳干電池工作一段時(shí)間后碳棒變細(xì)B．氫氧燃料電池可將熱能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔蹸．氫氧燃料電池工作時(shí)氫氣在負(fù)極被氧化D．太陽(yáng)能電池的主要材料是高純度的二氧化硅ABCD甲池HSO(aq)2 4CuClABCD甲