四讲电解池.ppt

第四讲 电解池,写出右图原电池的电极反应、电池总反应。,负极：Zn 2e-=Zn2+,正极：Cu2+2e-=Cu,电池总反应：Zn+CuCl2=ZnCl2+Cu,问题：如果把两根石墨棒作电极插入CuCl2 溶液中，外接直流电源，这还是原 电池装置吗？,原电池是把化学能转变成电能的装置。,Cu2+,oooooooooooooooooooo,阴极,阳极,Cu,Cl2,电解氯化铜溶液实验装置,e-,e-,电解池中离子和电子的移动方向,【实验42】,实验现象及结论：,与电源负极相连的碳棒有一层红色的铜生成。发生还原反应 阴极。与电源正极相连的碳棒上有气泡产生，经检验，是氯气。发生氧化反应 阳极。,反应式：CuCl2 Cu+Cl2,CuCl2溶液,Cu,Cl2,阳极,阴极,整个装置就是电解池。,一、电解原理：,通电前：CuCl2=Cu2+2Cl，Cu2+、Cl为自由移动的离子；,通电后：Cu2+移向阴极得到电子，Cl移向阳极失去电子；,电极反应：,阳极：2Cl 2e=Cl2（氧化反应）,阴极：Cu2+2e=Cu（还原反应）,使直流电通过电解质溶液而在阴、阳两极引起 氧化还原反应的过程，叫做电解。,构成电解池的条件：,直流电源；,与电源负极相连的电极为阴极,与电源正极相连的电极为阳极,阴、阳电极,电解质溶液或熔融电解质；,电解池：,电能转变为化学能的装置。,电解：,考点一电极产物的判断及有关反应式的书写考点师说,1电解时的离子放电顺序(1)首先判断阴、阳极，分析电极材料，判断是电极材料放电还是溶液中的离子放电。阳极为金属活性电极时，电极材料放电。(2)再分析溶液中的离子种类，根据离子放电顺序，分析电极反应，并判断电极产物，写出电极反应式。阳极放电顺序：活泼电极S2IBrClOH含氧酸根离子。阴极放电顺序：AgFe3Cu2H(酸)Fe2Zn2H(水)Al3Mg2NaCa2K。,2电解化学方程式的书写(1)必须在连接号上标明通电或电解。,3注意事项(1)书写电解池中电极反应式时，要以实际放电的离子表示，但书写总电解反应方程式时，弱电解质要写成分子式。(2)要确保两极电子转移数目相同。(3)电解水溶液时，应注意放电顺序中H、OH之后的离子一般不参与放电。,巩固练习：1、用惰性电极电解饱和食盐水2、用惰性电极电解CuSO4溶液3、用惰性电极电解硫酸钠溶液4、用惰性电极电解氢氧化钠溶液5、用惰性电极电解CuCl2溶液,氯化钠,HNO3(aq)、MgCl2(aq),考点师说,分析电解过程中电解质溶液变化的关键是牢记离子的放电顺序。熟练解答电解计算的关键是灵活应用电子得失守恒，建立计算所需要的关系式。,1以惰性电极电解电解质溶液的类型,类型,电极反应特点,电解质溶液,电解对象,电解质浓度,pH,电解质溶液复原,电解水型,阴：4H4e=2H2阳：4OH4e=2H2OO2,强碱(NaOH),水,增大,增大,加水,含氧酸(H2SO4),水,增大,减小,加水,活泼金属的含氧酸盐(Na2SO4),水,增大,不变,加水,考点二电解规律及相关计算,类型,电极反应特点,电解质溶液,电解对象,电解质浓度,pH,电解质溶液复原,电解电解质型,电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电,无氧酸(HCl),电解质,减小,增大,通氯化氢,不活泼金属的无氧酸盐(CuCl2),电解质,减小,加氯化铜,放H2生碱型,阴极：H2O放H2生成碱阳极：电解质阴离子放电,活泼金属的无氧酸盐(NaCl),电解质和水,生成新电解质,增大,通氯化氢,放O2生酸型,阴极：电解质阳离子放电阳极：H2O放O2生成酸,不活泼金属的含氧酸盐(CuSO4),电解质和水,生成新电解质,减小,加氧化铜,2电解池中有关量的计算或判断 主要包括以下几方面：根据直流电源提供的电量求产物的量(析出固体的质量、产生气体的体积等)、溶液的pH、相对原子质量或某元素的化合价、化学式等。解题方法：,Cl2,NaOH,2Cl2e=Cl2,2H2e=H2,原理,3.电解的应用,知识点一,(2)电镀：电镀时，用 作阳极，作阴极，用含 的溶液作电解质溶液。理论上讲，电镀时，电解质溶液的成分及浓度是不变的。,镀层金属,待镀金属,镀层金属离子,右图为金属钥匙表面镀银的工作示意图，据此回答下列问题：镀件作 极，镀层金属银作 极。电解质溶液是。电极反应：阳极：；阴极：。特点：极溶解，极沉积，电镀液的浓度。,阴,阳,AgNO3溶液,Age=Ag,Age=Ag,阳,阴,不变,(3)铜的精炼(粗铜中通常含有Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质)：,Cu2e,=Cu2,Cu22e=Cu,粗铜中比较活泼的金属杂质形成 进入溶液，金属活动性弱于铜的金属(Ag和Au)沉淀在电解槽底部，形成。(4)电冶金：由于 是最强有力的氧化还原手段，因此，冶炼钠、钙、镁、铝等活泼金属时，只能采用电解法，而且上述金属元素的化合物必须是 状态。钠的冶炼：总反应：；阴极：；阳极：2Cl2e=Cl2。,阳离子,阳极泥,电解,熔融,2Na2e=2Na,Mg的冶炼：总反应：。,Al的冶炼：总反应：。,认知无盲区,(1)电解质溶液导电的过程，就是电解的过程，即电流通过电解质溶液，必然会引起氧化还原反应。(2)判断原电池和电解池的关键是看是否有外加电源。(3)电镀铜时，电解质溶液中c(Cu2)不变；电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2)减小。(4)电解精炼铜时，粗铜中的Ag、Au等不反应，沉在电解池底部形成阳极泥。(5)电解MgCl2冶炼镁，而不能电解MgO冶炼镁，因MgO的熔点很高，电解Al2O3冶炼铝，而不能电解AlCl3冶炼铝，因AlCl3是共价化合物，其在熔融态不导电。,(6)电解池与原电池的比较：,电解池,原电池,电极名称,阴极(与电源负极相连),阳极(与电源正极相连),负极(电子流出的电极),正极(电子流入的电极),电极反应(氧化、还原),还原反应,氧化反应,氧化反应,还原反应,能量转变,电能转化为化学能,化学能转化为电能,练习点点清1下列关于电解的叙述中，正确的是()电解是把电能转变成化学能电解是把化学能转变成电能电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现 任何水溶液电解时，必将导致氧化还原反应ABC D,解析：把化学能转变成电能的装置是原电池；只要电解，必将发生氧化还原反应，即一定发生化学变化；一些不能自发进行的反应，可以借助电解来实现，故选D项。,答案：D,A电解池的阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应B原电池跟电解池连接后，电子从原电池负极流向电解池阳极C电镀时，电镀池里的阳极材料发生氧化反应D电解饱和食盐水时，阴极得到氢氧化钠溶液和氢气解析：原电池与电解池相连时，原电池的正极与电解池的阳极相连，负极与电解池的阴极相连，因此电子从原电池的负极流向电解池的阴极，B错。,答案：B,基础全扫描,金属的腐蚀与防护,1化学腐蚀和电化学腐蚀的比较,原电池,无,有,2电化学腐蚀的分类(以钢铁腐蚀为例),酸性,弱酸性、中性或碱性,2H2e=H2,2H2OO24e=,4OH,Fe2H=,Fe2H2,2FeO22H2O=,2Fe(OH)2,Fe2e=Fe2,3金属的防护(1)电化学防护：牺牲阳极的阴极保护法利用 原理，是作保护材料的金属，是被保护的金属设备。外加电流的阴极保护法利用 原理，_是被保护的金属设备，是惰性电极。(2)其他方法：改变金属内部结构，如制成合金；使金属与空气、水等物质隔离，如电镀、喷油漆等。,原电池,负极(阳极),正极(阴极),电解,阴极,阳极,认知无盲区,(1)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe2，而不是生成Fe3。(2)金属腐蚀时，电化学腐蚀与化学腐蚀往往同时存在，但前者更普遍，危害也更严重。(3)吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍。(4)金属腐蚀快慢的规律为：电解池原理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。,考点师说,金属腐蚀快慢的规律(1)电解原理引起的阳极腐蚀原电池原理引起的负极腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀。(2)对同一种金属，腐蚀的快慢：强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液。活泼性不同的两金属，活泼性差别越大，腐蚀越快。(3)对同一种电解质溶液，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。,考点三金属的腐蚀和保护,(4)由于金属表面一般不会遇到酸性较强的溶液，故吸氧腐蚀是金属腐蚀的主要形式；另外，只有在金属活动性顺序表中位于氢前面的金属才可能发生析氢腐蚀，而位于氢之后的金属腐蚀时只能是吸氧腐蚀。如铜绿Cu2(OH)2CO3的形成就是吸氧腐蚀。铜绿形成的原理是：负极(Cu)：2Cu4e=2Cu2；正极(杂质)：O22H2O4e=4OH 总反应：O22H2O2Cu=2Cu(OH)2；2Cu(OH)2CO2=Cu2(OH)2CO3H2O,例3(2012山东高考)下列与金属腐蚀有关的说法正确的是(),A图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重 B图b中，开关由M改置于N时，CuZn合金的腐蚀速率减小 C图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大 D图d中，ZnMnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的 解析图a中，铁棒发生化学腐蚀，靠近底端的部分与氧气接触少，腐蚀程度较轻，A项错误；图b中开关由M置于N，CuZn合金作正极，腐蚀速率减小，B对；图c中接通开关时Zn作负极，腐蚀速率增大，但氢气在Pt上放出，C项错误；图d中干电池放电时MnO2发生还原反应，体现还原性，D项错误。答案B,演练冲关5(2012海南高考)下列叙述错误的是()A生铁中含有碳，抗腐蚀能力比纯铁弱B用锡焊接的铁制器件，焊接处易生锈C在铁制品上镀铜时，镀件为阳极，铜盐为电镀液D铁管上镶嵌锌块，铁管不易被腐蚀解析：生铁中含有碳，构成原电池加快了腐蚀速率，故A选项正确；用锡焊接的铁质器件，焊接处易生锈，是因为构成的原电池中Fe作负极，加快了腐蚀速率，故B选项正确；在铁制品上镀铜时，镀件应为阴极，故C选项错；铁管上镶嵌锌块，构成的原电池中Fe作正极，受到保护，故D选项正确。,答案：C,6下面各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是(),ABC D,解析：钢铁在海水中的腐蚀属于电化学腐蚀，当钢铁与比它活泼性差的Sn相连时，Fe被腐蚀的速率比大，与活泼性强的锌连接，锌作负极，锌被腐蚀，铁被保护，其腐蚀的速率要比小；装置为电解装置，Fe为阳极，发生电极反应，铁腐蚀的速率最快。,答案：A,练习点点清,A钢铁在弱碱性条件下发生电化学腐蚀的正极反应是：O22H2O4e=4OHB当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用C在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法D可将地下输油钢管与外加直流电源的负极相连以保护它不受腐蚀,答案：B,解析：弱碱性条件下，钢铁发生吸氧腐蚀，A正确；当镀层破损时，锡、铁可形成原电池，铁作负极，加快了铁的腐蚀，B错误；铁、锌、海水形成原电池，锌失去电子作负极，从而保护了铁，C正确；采用外加电流的阴极保护法时，被保护金属与直流电源的负极相连，D正确。,4镀锌铁在发生析氢腐蚀时，若有0.2 mol 电子发生转移，则(1)有_金属被腐蚀。(2)标准状况下有_气体放出。解析：镀锌铁发生电化学腐蚀，锌作负极：Zn2e=Zn2，当有0.2 mol电子转移时，有0.1 mol Zn溶解。在正极上：2H2e=H2，生成0.1 mol H2。答案：(1)6.5(2)2.24,1.把握电解池中2个电极的判断：(1)阳极：与电源正极相连、发生氧化反应、阴离子移向的一极。(2)阴极：与电源负极相连、发生还原反应、阳离子移向的一极。2.牢记电解过程中两极离子的放电顺序：,(2)阴极：AgFe3Cu2HFe2Zn2。3.正确书写2种电化学腐蚀中的正极反应：(1)析氢腐蚀(强酸性条件)：2H2e=H2。(2)吸氧腐蚀(弱酸性或中性条件)：O22H2O4e=4OH。,A(2012广东高考)自行车钢架生锈主要是电化学腐蚀所致B(2012江苏高考)镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比受损前更容易生锈C(2012海南高考)锌与稀硫酸反应时，要加大反应速率可滴加少量硫酸铜D(2011新课标全国卷)电解58.5 g熔融的NaCl，能产生标准状况下22.4 L氯气，23.0 g金属钠,解析：钢含有铁、碳，铁、碳和潮湿的空气组成原电池，铁发生电化学腐蚀，A正确；铁比铜活泼，镀层受损后，形成原电池铁作负极，更易腐蚀，B正确；锌与硫酸铜反应生成铜，锌、铜与稀硫酸形成原电池，可使反应速率加快，C正确；根据氯元素守恒，电解1 mol熔融的NaCl，产生0.5 mol氯气，即11.2 L，D不正确。,答案：D,2下列有关电化学的示意图中正确的是(),答案：D,解析：A中Zn为负极；B中左池应为ZnSO4溶液，右池应为CuSO4溶液；C中粗铜应作阳极，精铜应作阴极。,3.(2012上海高考)右图装置中发生反应的离子 方程式为：Zn2HZn2H2，下列 说法错误的是()Aa、b不可能是同种材料的电极 B该装置可能是电解池，电解质溶液为稀盐酸 C该装置可能是原电池，电解质溶液为稀盐酸 D该装置可看作是铜锌原电池，电解质溶液是稀硫酸,解析：图示装置既可以是电解池，阳极的电极材料为Zn、阴极的电极材料为Zn或其他可导电的材料，如Cu、石墨等，电解质溶液为盐酸或硫酸等，故A项错、B项正确；该装置也可是原电池，此时电池负极材料为Zn、正极材料为比Zn活泼性差的可导电的材料，如Cu、石墨等，电解质溶液为盐酸或硫酸等，故C、D项正确。,答案：A,4如图所示是探究铁发生腐蚀的装置图。发现开始时U形管左端红墨水水柱下降，一段时间后U形管左端红墨水水柱又上升。下列说法中不正确的是()A开始时发生的是析氢腐蚀B一段时间后发生的是吸氧腐蚀C两种腐蚀负极的电极反应式均为Fe2e=Fe2D析氢腐蚀的总反应式为2FeO22H2O=2Fe(OH)2,.,课下作业见“课时跟踪检测（二十二）”,解析：pH3的雨水浸泡过的铁钉，开始时水膜酸性较强，发生析氢腐蚀，总反应式为Fe2H=Fe2H2，随着H的消耗，pH逐渐升高，一段时间后发生吸氧腐蚀。铁钉腐蚀的负极反应式为Fe2e=Fe2。,答案：D,章末高考题组检测见章末高考题组（六）”,