选修四第四章第三节电解池.docx

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选修四第四章第三节电解池

第四章第三节电解池（第1课时）

实验导入

电解CuCl2溶液

通电前，CuCl2溶液中存在的阳离子有，阴离子有，

这些离子来自于和

通电后，阳离子移向，阴离子移向。

两支电极上发生的反应为：

阳极：

。

反应类型：

反应。

阴极：

。

反应类型：

反应。

总反应式：

。

知识点一：

一、电解原理

1、电解：

使电流通过溶液而在阴、阳两极引起的过程。

电解池：

的装置。

构成电解池的条件：

、。

、。

。

电解池的两极

阳极与相连，在阳极上发生反应。

阴极与相连，在阴极上发生反应。

电解质溶液导电的实质

电解质溶液导电的过程，就是的过程，就是在阴阳两极发生氧化还原反应的过程。

原电池和电解池有何区别？

装置类别

电解池

原电池

举例

电极名称

电极反应

能量转变

反应能否自发进行

练一练：

1、判断下列装置是否属于电解池：

2、原电池与电解池的比较

装置类别

原电池

电解池

举例（图）

电极名称

反应类型

能量转变

反应是否自发进行

知识点二、离子的放电

阴极上：

由于阴极上要电子，不管阴极材料是金属还是石墨，此时都不能得电子，因此只能是溶液中的得电子。

阳离子氧化性越强就越得电子。

因此阴极上氧化性强的离子得电子。

金属越不活泼，对应阳离子氧化性越，越得电子。

离子的放电顺序

阴极：

（阳离子在阴极上的放电顺序（得e-））

Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+（指酸电离的）>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+

、、、等活泼金属阳离子在水溶液中电解时不得电子。

小结：

质量增加，或有氢气产生的电极一定是极。

阳极上：

电解池中阳极上要电子，而与溶液中的都可失电子，因此阳极上的电极反应与有关。

由于一般的比阴离子更容易失去电子，因此如果用一般的金属材料做阳极，电解时阳极上是失去电子。

而阳极如果用石墨或金属铂（Pt）等难失电子的物质做惰性电极时，则是溶液中失去电子。

阴离子还原性越强就越失去电子。

根据非金属性的强弱，下列离子失电子能力的强弱：

S2->I->Br->Cl->OH->NO3->SO42-（等含氧酸根离子）>F-（SO32-/MnO4->OH-）

特别提醒：

如果用一般的金属材料做阳极，电解时阳极上是失去电子。

练一练：

讨论：

分别用惰性电极电解下列溶液时的电极反应式的书写

NaCl溶液CuCl2溶液

阳极阳极

阴极阴极

总反应方程式总反应方程式

CuSO4溶液Na2SO4溶液

阳极阳极

阴极阴极

总反应方程式总反应方程式

练习

1、在水中加入等物质的量的Ag+、Pb2+、Na+、SO42-、NO-3、Cl-,该溶液放在用惰

性材料作电极的电解槽中,通电片刻,则氧化产物和还原产物的质量比为（）

A、35.5:

108B、16:

207C、8:

1D、108:

35.5

2、某电解质溶液的PH=a，向其中插入两惰性电极，通电一段时间后，测知溶液

PH=b。

若b

a，则该电解质可能是（）

A、Na2SB、CuSO4C、NaClD、Na2SO4

3、从SO42-、Ag+、NO-3、Cl-、H+、Cu2+、Ba2+等离子中选出适当的离子组成

电解质，采用惰性电极对其溶液进行电解。

（1）两极分别放出H2和O2，电解质的化学式可能是

（2）若阴极析出金属，阳极放出O2，电解质的化学式可能是

（3）两极分别放出气体，且体积比为1:

1，电解质的化学式可能为

第四章第三节电解池（第2课时）

知识点一、电解原理的应用

1、电解饱和食盐水制烧碱、氯气和氢气

通电前，溶液中存在的阳离子有，阴离子有，

通电时移向阴极，放电；通电时移向阳极，放电；

电极反应方程式为：

阳极：

阴极

总反应方程式为：

实验现象

、两极均产生气体

、溶液先变红，说明有生成

极产生的气体能使湿的KI-淀粉试纸变蓝，说明有生成。

2、铜的精炼

.装置要求

阳极是，阴极是，电解质溶液是

.化学原理

阳极反应阴极反应

.电解特点

a.粗铜中的铜迁移到纯铜上b.CuSO4溶液的浓度

3、电镀

电镀的含义

电镀是应用在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。

电镀的目的：

主要是

电镀的原理

阳极：

镀层金属

阴极：

待镀金属（镀件）

电镀液：

含镀层金属离子的溶液的电解质。

3、电冶金

对于、、、这样活泼的金属，工业上用电解法冶炼。

工业上用电解的方法制取金属钠，方程式

工业上用电解的方法制取金属镁，方程式

工业上用电解的方法制取金属铝，方程式

电镀铜和电解氯化铜溶液实验进行比较

电镀铜

电解氯化铜溶液

能量转变

阳极材料

阴极材料

电镀时

阳极反应

阴极反应

电解质溶液及其变化

知识点二、电解规律

阳极上：

①活性材料作电极时：

金属在阳极电子被成离子进人溶液，离子

容易在电极上放电

②用惰性电极（Pt、Au、石墨、钛等）时：

溶液中阴离子的放电顺序（由难到易）是：

S2－I－Br－Cl－OH－（水或碱）最高价含氧酸根离子

实例

电极反应

PH变化

使电解质溶液复原

电解溶剂（水）型

含氧酸H2SO4

阴极：

阳极：

总反应：

强碱NaOH

活泼金属的含氧酸盐Na2SO4

电解溶质型

无氧酸HCl

阴极：

阳极：

总反应：

不活泼金属的无氧酸盐CuCl2

阴极：

阳极：

总反应：

溶剂和溶质均被电解型

活泼金属的无氧酸盐NaCl

阴极：

阳极：

总反应：

不活泼金属的含氧酸盐CuSO4

阴极：

阳极：

总反应：

练一练

1、分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池。

（）

2、下列说法或实验现象的描述不正确的是（）

A．把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡

B．把铜片插入氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁

C．把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速度加快

D．与电源负极相连的是电解槽的阴极

3、用惰性电极电解下列电解质溶液，请你分析下列问题（注意得失电子的顺序）

（1）CuCl2阴极：

阳极

总方程式：

电解质浓度，pH

电解对象：

，要把电解质溶液复原，加。

（2）HCl:

阴极：

阳极

总方程式：

电解质浓度，pH

电解对象：

，要把电解质溶液复原，加。

小结：

经过总方程式发现以上两个电解池反应的电解对象都是，这一类电解反应称

为电解电解质型

（3）NaCl阴极：

阳极

总方程式：

电解质浓度，pH

电解对象：

，要把电解质溶液复原，加。

小结：

经过总方程式发现该电解池反应的电解对象是，这一类电解反应称为放H2生碱型。

（4）CuSO4阴极：

阳极

总方程式：

电解质浓度

总方程式：

电解质浓度，pH

电解对象：

，要把电解质溶液复原，加。

小结：

经过总方程式发现该电解池反应的电解对象是，这一类电解反应称为放O2生酸型。

（5）NaOH:

阴极：

阳极

总方程式：

电解质浓度，pH

（6）H2SO4:

阴极：

阳极

总方程式：

电解质浓度，pH

（7）Na2SO4:

阴极：

阳极

总方程式：

电解质浓度，pH

小结：

经过总方程式发现以上三个电解池反应的电解对象都是，要把电解质溶液复原，加。

这一类电解反应称为电解水型。

。

4、能否设计一个装置，使反应：

Cu＋H2SO4＝CuSO4＋H2↑能够进行？

5、电解原理在化学工业中有广泛应用。

右图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。

请回答以下问题：

（1）若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则

①电解池中X极上的电极反应式为。

在X极附近观察到的现象是。

②Y电极上的电极反应式为，检验该电极反应产物的方法是。

（2）如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则

①X电极的材料是，电极反应式是。

②Y电极的材料是，电极反应式是。

（说明：

杂质发生的电极反应不必写出）

巩固提高:

1、用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，再加入一定质量的另一种物质溶液能与原来完全一样的是

A、氯化铜加硫酸铜B、氢氧化钠加氢氧化钠C、氯化钠加氯化氢D、硫酸铜加氢氧化铜

2．下列关于铜电极的叙述正确的是（）

A．铜锌原电池中铜是负极

B．用电解法精炼粗铜时粗铜作阴极

C．在镀件上电镀铜时用金属铜作阳极

D．电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极

3．用惰性电极实现电解，下列说法正确的是（）

A．电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变

B．电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH-，故溶液pH减小

C．电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2

D．电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1

4．若某电能与化学能的转化装置（电解池或原电池）中发生反应的总反应离子方程式是：

Cu+2H+＝Cu2++H2↑，则关于该装置的有关说法正确的是（）

A．该装置可能是原电池，也可能是电解池

B．该装置只能是原电池，且电解质溶液为硝酸

C．该装置只能是电解池，电解质溶液不可能是盐酸

D．该装置只能是电解池，且金属铜为该电解池的阳极

5．某学生欲完成2HCl＋2Ag＝2AgCl↓＋H2↑反应，设计了下列四个实验，你认为可行的是（）

6．有关右图装置中的叙述正确的是（）

A．这是电解NaOH溶液的装置

B．这是一个原电池装置，利用该装置可长时间的观察

Fe（OH）2沉淀的颜色

C．Pt为正极，其电极反应为：

O2＋2H2O＋4e－＝4OH－

D．Fe为阳极，其电极反应为：

Fe－2e－＋2OH－＝2Fe（OH）2

7．下列四种装置中，溶液的体积均为250mL，开始时电解质溶液的浓度均为0.10摩/升，工作一段时间后，测得导线上均通过0.02mol电子，若不考虑溶液体积的变化，则下列叙述正确的是（）

A．工作一段时间后溶液的浓度①＝②＝③＝④

B．工作一段时间后溶液的pH值：

④＞③＞①＞②

C．产生气体的总体积：

④＞③＞①＞②

D．电极上析出的固体的质量：

①＞②＞③＞④

8．如图所示，a、b、c、d均为石墨电极，通电进行电解。

下列说法正确的是（）

A．乙烧杯中d的电极反应为2Cl––2e–=Cl2↑

B．a、c两极产生气体的物质的量相等

电解

C．乙烧杯中发生的反应为

2NaCl+2H2O

2NaOH+H2↑+Cl2↑

D．甲、乙两烧杯中溶液的pH均保持不变

9．某溶液中含有两种溶质NaCl和H2SO4，它们的物质的量之比为3:

1。

用石墨作电极电解该混合溶液中，其电极产物可明显分为三个阶段。

下列叙述不正确的是（）

A．阴极自始至终只析出H2B．阳极先析出Cl2，后析出O2

C．电解最后阶段为电解水D．溶液pH不断增大，最后为7

10．据报道，最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电量可达现在使用的镍氢电池或锂电池的十倍，可连续使用一个月才充一次电。

其电池反应为：

2CH3OH+3O2+4OH－

2CO32－+6H2O，则下列说法正确的是（）

A．放电时CH3OH参与反应的电极为正极

B．放电时负极的电极反应为：

CH3OH－6e－+8OH－

CO32－+6H2O

C．标准状况下，通入5.6LO2，并完全反应后，有0.5mol电子转移

D．放电一段时间后，通入O2的电极附近溶液的pH降低

11．电瓶车所用电池一般为铅蓄电池，这是一种典型的可充电电池，电池总反应式为：

Pb+PbO2+4H++2SO42-

2PbSO4+2H2O，

则下列说法正确的是：

（）

A．放电时：

电子流动方向由B经导线流向A

B．放电时：

正极反应是Pb-2e-+SO42-

PbSO4

C．充电时：

铅蓄电池的负极应与充电器电源的正极相连

D．充电时：

阴极反应是PbSO4-2e-+2H2O

PbO2+SO42-+4H+

12．如右图所示的两个实验装置中，溶液的体积均为200mL，开始时电解质溶液的浓度均为0.1mol/L，工作一段时间后，测得导线中均通过0.02mol电子，若不考虑盐的水解和溶液体积的变化，则下列叙述中正确的是（）

A．产生气体的体积：

①>②

B．溶液的pH变化：

①增大，②不变

C．电极上析出物质的质量：

①>②

D．电极反应式：

①中阳极2Cl—－2e—Cl2↑

②中负极2H++2e—H2↑

13．关于如图所示装置的叙述中正确的是（）

A．若仅闭合K2，铁电极上发生氧化反应

B．若仅闭合K2，炭极附近溶液变红

C．若仅闭合K1，电流由炭极沿导线流向铁极

D．若仅闭合K1，铁为阴极，炭为阳极

14．用Pt电极电解含有各0.1molCu2+和X3+的溶液，阴极析出固体物质的质量m（g）与溶液中通过电子的物质的量n（mol）的关系见图示。

则离子的氧化能力由大到小排列正确的是（）

A．Cu2+＞X3+＞H+B．H+＞X3+＞Cu2+

C．X3+＞H+＞Cu2+D．Cu2+＞H+＞X3+

15．高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。

高铁电池的总反应为：

放电

充电

3Zn+2K2FeO4+8H2O===3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4KOH下列叙述不正确的是（）

A．放电时负极反应为：

3Zn—6e—+6OH—==3Zn（OH）2

B．放电时正极反应为：

2FeO42—+6e—+8H2O===2Fe（OH）3+10OH—

C．放电时每转移3mol电子，正极有1molK2FeO4被氧化

D．放电时正极附近溶液的碱性增强

16．观察下列几个装置示意图，有关叙述正确的是（）

A．装置①中阳极上析出红色固体B．装置②的待镀铁制品应与电源正极相连

C．装置③闭合电键后，外电路电子由a极流向b极

D．装置④的离子交换膜允许阳离子、阴离子、水分子自由通过

17

（1）1L1mol/L的AgNO3溶液在以Ag作阳极，Fe作阴极的电解槽中电解，当阴极增重1.08g时，阳极上产生的气体是在标准状况的体积为。

（2）用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得溶液加入0．2molCuO，恰好恢复到电解前的浓度和pH。

则电解过程中转移电子的物质的量为

18．（5分）

如图是可用于测量阿伏加德罗常数的装置示意图，其中A、B是两块纯铜片，插在CuSO4稀溶液中，铜片与引出导线相连，引出端分别为X、Y。

⑴当以I=0.21A的电流电解60min后，测得铜片A的质量增加了0.25g，则图装置中的X端应与直流电的极相连，它是电解池的极。

⑵电解后铜片B的质量（答“增加”、“减少”或“不变”）。

⑶列式计算实验测得的阿伏加德罗常数NA。

（已知电子电量e=1.60×10–19C）

19．（5分）将洁净的金属片A、B、C、D分别放置在浸有盐溶液的滤纸上面并压紧（如图所示）。

在每次实验时，记录电压表指针的移动方向和电压表的读数如下：

已知：

构成两电极的金属的金属活泼性相差越大，电压表的读数越大。

金属

电子流动方向

电压（V）

A

A→Cu

+0．78

B

Cu→B

—0．15

C

C→Cu

+1．35

D

D→Cu

+0．30

请依据表中数据判断：

（1）__________金属可能是最强的还原剂；________金属一定不能从硫酸铜溶液中置换出铜。

（2）若滤纸不用盐溶液浸润而改用NaOH溶液浸润，则在滤纸上看到析出蓝色沉淀的是____________（填字母）金属。

其对应的原电池的电极反应式为：

负极________，正极_____________。

20．（11分）电解原理在化学工业中有广泛应用。

右图表示一个电解池，

装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。

请回答以下问题：

（1）若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同

时在两边各滴入几滴酚酞试液，则

①电解池中X极上的电极反应为。

在X极附近观察到的现象是。

②Y电极上的电极反应为，

检验该电极反应产物的方法是。

（2）如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则

　①X电极的材料是，电极反应式是。

　②Y电极的材料是，电极反应式是。

　（说明：

杂质发生的电极反应不必写出）

（3）工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸杂质，可用离子交换膜法电解提纯。

电解槽内装有阳离子交换膜（只允许阳离子通过），其工作原理如图所示.

①该电解槽的阳极反应式是____________________________.

②通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________.

③除去杂质后的氢氧化钾溶液从溶液出口_________________（填写“A”或“B”）导出