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(2)总反应方程式:
2NaCl+2H2O====2NaOH+Cl2↑+H2↑
(3)应用:
氯碱工业制烧碱、氯气、氢气。
(2).电镀铜或电解精炼铜
电镀(Fe上镀Cu)
电解精炼铜
阳极
电极材料
铜
粗通(含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质)
电极反应
Cu-2e-====Cu2+
Cu-2e-====Cu2+
Zn-2e-====Zn2+
Fe-2e-====Fe2+
Ni-2e-====Ni2+
阴极
铁
纯铜
Cu2++2e-====Cu
电解质溶液
CuSO4溶液
注:
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。
(3).电解冶炼钠(电解熔融NaCl)
⑴电极反应:
阳极:
2Cl-—2e-==Cl2↑阴极:
2Na++2e-==2Na
⑵总反应方程式:
2NaCl====2Na+Cl2↑
⑶应用:
冶炼Na、Mg、Al等活泼金属
二、金属的腐
蚀与防护
1.化学腐蚀和电化学腐
蚀的比较
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
金属与干燥气体或非电解质直接接触
不纯金属或合金跟电解质溶液接触
特点
无电流产生
有电流产生
本质
金属失电子变成金属阳离子而被氧化(M—ne-==Mn+)
金属被氧化的过程
较活泼的金属被氧化的过程
相互关系
两种腐蚀往往同时发生,但电化学腐蚀更普遍,危害更严重
2.析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
金属在较强的酸性溶液中
金属在中性或酸性很弱的溶液中
负极(Fe):
正极(C):
发生情况
相对较少,腐蚀速率一般较快
非常普遍,腐蚀速率一般较慢
联系
两种腐蚀常相继发生,吸氧腐蚀为主
3.金属的防护
(1)加防护层,如在金属表面加上耐腐蚀的油漆、搪瓷、陶瓷、沥青、塑料、橡胶及电镀、喷镀或表面钝化等方法。
(2)电化学防护
①牺牲负极的正极保护——原电池原理
正极:
被保护的金属设备。
负极:
比被保护的金属活泼的金属。
②外加电流的阴极保护——电解原理
阴极:
惰性电极
(3)添加缓蚀剂。
2、展示新知:
3、讨论质疑:
电极放电顺序Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+
4、教师精讲:
1.电极产物的判断
阴极与电源负极相连,得电子发生还原反应。
其规律有两个:
一是电极本身不参加反应;
二是电解质溶液中氧化性强的阳离子先得电子,如Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+,要注意到金属活动性顺序表中Al及Al前面的金属离子在溶液中不放电。
阳极与电源正极相连,失去电子发生氧化反应。
一是若阳极为非惰性电极(除Pt、Au之外的金属作电极),电极本身失去电子被氧化,电解质溶液中的阴离子不参与电极反应;
二是若阳极为惰性电极(Pt、Au或非金属作电极),电解质溶液中还原性强的阴离子失去电子被氧化,如S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根。
【典例1】
(2012·
潍坊模拟)有关下列装置的叙述不正确的是()
A.图①铝片发生的电极反应式是:
Al+4OH--3e-====AlO2-+2H2O
B.图②发生析氢腐蚀,离子方程式为:
Fe+2H+====Fe2++H2↑
C.图③溶液中发生的变化:
4Fe(OH)2+O2+2H2O====4Fe(OH)3
D.图④充电时,阳极反应是:
PbSO4+2H2O-2e-====PbO2+SO42-+4H+
【解析】选B。
图①中铝片作负极,镁片作正极,铝被氧化;
图②发生析氢腐蚀,但醋酸为弱电解质,不能拆分;
图③发生吸氧腐蚀,空气中的氧气又把氢氧化亚铁氧化;
图④是铅蓄电池,放电时,PbO2被还原为PbSO4,充电时,硫酸铅被氧化为二氧化铅。
※考点二电解规律及电解的相关计算
解题依据是得失电子守恒,其解题方法有守恒法、总反应式法、关系式法。
(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。
【典例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,向所得的溶液中加入0.1mol碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]后恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑CO2的溶解)。
则电解过程中共转移电子的物质的量是()
A.0.8molB.0.6mol
C.0.5molD.0.4mol
加入0.1mol碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]恢复原状,可将0.1mol[Cu2(OH)2CO3]分解成0.2molCuO、0.1molH2O、0.1molCO2(因它可从溶液中跑掉,可忽略),由此说明有0.2mol硫酸铜电解完成后,又有0.1molH2O发生电解,故电子转移的物质的量应为电解CuSO4和电解水电子
转移的量之和:
0.4mol+0.2mol=0.6mol。
5、训练巩固:
1、(2012·
浙江高考·
10)以铬酸钾为原料,电化学法制备重铬酸钾的实验装置示意图如下:
下列说法不正确的是()
A.在阴极式,发生的电极反应为:
2H2O+2e-
2OH―+H2↑
B.在阳极室,通电后溶液逐渐由黄色变为橙色,是因为阳极区H+浓度增大,
平衡2
+2H+
+H2O向右移动
C.该制备过程总反应的化学方程式为:
4K2CrO4+4H2O
2K2Cr2O7+4KOH+2H2↑+2O2↑
D.测定阳极液中K和Cr的含量,若K与Cr的物质的量之比(nK/nCr)为d,则此时铬酸钾的转化率为α=1-0.5d
【解题指南】解答本题时应注意以下两点:
(1)看清阴阳极的电极材料;
(2)阴阳极上放电的离子分析。
【解析】选D。
有反应的装置分析,惰性电极为阳极,则电解该溶液的实质是电解水,所以阳极是溶液中的氢氧根离子失电子,而阴极是氢离子得电子,故在阴极发生的电极反应为2H2O+2e-
2OH―+H2↑,A对;
由于阳极氢氧根放电所以剩余大量的氢离子会使氢离子的浓度变大,故使平衡2
+H2O向右移动,B对;
根据阴阳极放电的离子可以得知总反应为4K2CrO4+4H2O
2K2Cr2O7+4KOH+2H2↑+2O2↑,C对;
根据B选项中的转化关系,阳极4K2CrO4~2K2Cr2O7,设共有4molK2CrO4,则在阳极每转化xmolK2CrO4,就减少xmol钾离子,即nK/nCr=(8-x):
4=d,解得铬酸钾的转化率为α=x/4=(8-4d)/4=2-d,D不正确。
2、(2012·
海南高考·
3)下列各组中,每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是()
A.HCl、CuCl2、Ba(OH)2B.NaOH、CuSO4、H2SO4
C.NaOH、H2SO4、Ba(OH)2D.NaBr、H2SO4、Ba(OH)2
【解析】考查基本电解原理。
电解时只生成氧气和氢气,则电解质所含阳离子在金属活动顺序表位于铜之前,阴离子不是简单离子。
【答案】C
3、(2012·
4)下列实验操作正确的是
A.可用氨水除去试管内壁上的银镜
B.硅酸钠溶液应保存在带玻璃塞的试剂瓶中
C.将三氯化铁溶液蒸干,可制得无水三氯化铁
D.锌与稀硫酸反应时,要加大反应速率可滴加少量硫酸铜
【解析】银镜用稀硝酸除去;
硅酸钠是一种矿物胶不能用玻璃塞的瓶;
蒸干三氯化铁时FeCl3水解,得不到晶体。
【答案】D
6、小结提升:
7、达标检测:
4、(2012·
广东高考·
7)化学与生活息息相关,下列说法不正确的是
A用食醋可除去热水壶内壁的水垢
B淀粉,油脂和蛋白质都是高分子化合物
C自行车钢架生锈主要是电化学腐蚀所致
D新型复合材料使手机、电脑等电子产品更轻巧、实用和新潮
【解题指南】解答本题时应从化学与生活的角度考虑
【解析】选B。
因为在有机高分子化合物中,它们的相对分子质量可以从几万直到几百万或更大,通过分析油脂的相对分子质量得知油脂不属于高分子化合物,由此判断B不正确,符合题意;
A项中水垢的成分是碳酸钙和氢氧化镁,可以和食醋中乙酸反应而溶解,所以A项正确;
C项中铁与碳、潮湿的空气组成原电池,铁发生电化学腐蚀,所以C项正确;
D项符合新型复合材料的用途。
5、(2012·
福建高考·
9)将右图所示实验装置的K闭合,下列判断正确的是
A.
电极上发生还原反应
B.电子沿Zn
a
b
Cu路径流动
C.片刻后甲池中c(SO42—)增大
D.片刻后可观察到滤纸b点变红色
【解题指南】解答本题时应明确如下四点:
(1)甲和乙装置形成原电池做电源电解饱和硫酸钠溶液
(2)原电池的负极和电解池的阳极发生氧化反应
(3)阴离子分别移向原电池的负极和电解池的阳极
(4)电子在原电池中由负极移向正极,在电解池中由阳极移向阴极,但是不经过电解质溶液
【解析】选A。
K闭合后,甲和乙装置通过盐桥形成原电池,Zn是负极,发生氧化反应,Cu是正极,发生还原反应,A选项正确;
B选项貌似正确,迷惑学生。
电子流向是负极到正极,但a→b这一环节是在
溶液中导电,是离子导电,电子并没沿此路径流动,电子不经过溶液,B选项错误;
在原电池中阴离子由正极移向负极,盐桥中的Cl-向甲池移动,K+向乙池移动,两池中的c(SO42-)均不变,C选项错误;
D选项中是滤纸a点是电解池的阴极,电极反应是:
2H++2e-
H2↑,由于
H+来自于水的电离,所以H+放电的同时溶液中产生了OH-,所以滤纸的a点变红,D选项错误。
6、(2012·
安徽高考·
11)某兴趣小组设计如下微型实验装置。
实验时,先断开K2,闭合K1,两极均有气泡产生;
一段时间后,断开K1,闭合K2,发现电流表A指针偏转。
下列有关描述正确的是
通电
A.断开K2,闭合K1时,总反应的离子方程式为:
2H++2Cl—
Cl2↑+H2↑
B.断开K2,闭合K1时,石墨电极附近溶液变红
C.断开K1,闭合K2时,铜电极上的电极反应为:
Cl2+2e—=2Cl—
D.断开K1,闭合K2时,石墨电极作正极
【解题指南】解答本题时要注意做得“三看”,一看电源,断开K2,闭合K1时,有电源装置为电解池,断开K1、闭合K2时,无电源为原电池。
二看电极,电极材料为石墨和铜,判断阴阳极和正负极。
三看电解质溶液。
断开K2,闭合K1时,装置为电解池,两极均有气泡产生,则反应为2Cl-+2H2O
H2↑+2OH-+Cl2↑,石墨为阳极,铜为阴极,因此石墨电极处产生Cl2,在铜电极处产生H2,附近产生OH-,溶液变红,故A、B两项均错误;
断开K1、闭合K2时,为原电池反应,铜电极反应为H2-2e-+2OH-===2H2O,为负极,而石墨电极反应为Cl2+2e-===2Cl-,为正极,故C项错误,D项正确。
作业:
《步步高》专题七专题突破2.3.6.8.9
导学案
刘雪媛时间:
电化学
(二)
学习目标
学习重难点
一、预习认知:
阴极
阴极:
二、教师精讲:
A.0.8molB.0.6molC.0.5molD.0.4mol
三、训练巩固:
下列说法不正确的是
3)下列各组中,每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是
C.NaOH、H2SO4、Ba(OH)2D.NaBr、H2SO4、Ba(OH)2
四、小结提升:
五、达标检测:
5、
9)将右图所示实验装置的K闭合,
下列判断正确的是
一段时间后,
断开K1,闭合K2,发现电流表A指针偏转。
六、规范作业:
《步步高》专题七专题突破2.3.6.8.
- 配套讲稿:
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- 特殊限制:
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- 关 键 词:
- 电解 原理