电解池的工作原理及应用.

高三化学第一轮复习6－3电解池原理及其应用1、电解原理：使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质),而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。2、电解池（也叫电解槽）：把电能转变为化学能的装置。3、意义：使许多不能自发进行的反应能够进行一、电解阴极还原反应2Na++2e-=2Na2Cl--2e-=Cl2↑氧化反应阳极4、电解池的组成和工作原理（电解熔融NaCl）在内电路中:阳离子定向移动向阴极,阴离子定向移动向阳极,从而实现电子的传递,构成闭合回路.注意:电解质溶液导电是化学变化,金属导电是物理变化.电子流向：外电源负极e-阴极电解液阳极外电源正极e-e-5、电解池的形成条件（1）有与外电源相连的两个电极（2）电解质溶液（3）形成闭合回路注意：电解池的阴极和阳极与电极材料的活动性无关，取决于外电源的正、负极思考：如何使图中的铁棒上析出铜，而铁的质量不变？①设计成原电池,铁作正极,比铁活泼的金属作负极②设计成电解池,且铁作阴极6、电极产物的判断(1)阳极产物的判断①当是活性阳极（Ag之前包括Ag的金属）时：电极本身失电子、溶解，溶液中的阴离子不失电子M-ne-=Mn+②当是惰性电极（Pt、Au、石墨）时：以阴离子的放电序加以判断：S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根离子(2)阴极产物的判断一般以阳离子的放电顺序判断:Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+(酸)Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+H+(水)Al3+Mg2+Na+Ca2+D+电镀时，可以控制一定条件，使Fe2+和Zn2+比H+先放电。1、在直流电的作用下：Cu2+、H+移向阴极附近，Cu2+比H+活泼要首先得电子；Cl-、OH-移向阳极，Cl-比OH-活泼首先失电子2、阴极反应：Cu2++2e-=Cu阳极反应：2Cl-—2e-=Cl2↑总反应：CuCl2Cu+Cl2↑电解演示实验7、电极反应式的书写(1)根据装置书写①根据电源确定阴、阳两极→确定阳极是否是活性金属电极→据电极类型及电解质溶液中阴、阳离子的放电顺序写出电极反应式。②在确保阴、阳两极转移电子数目相同的条件下,将两极电极反应式合并即得总反应式。(2)由氧化还原反应方程式书写电极反应式①找出发生氧化反应和还原反应的物质→两极名称和反应物→利用得失电子守恒分别写出两极反应式。②若写出一极反应式，而另一极反应式不好写，可用总反应式减去已写出的电极反应式即得另一电极反应式。特别提醒:可充电电池放电时作原电池，充电时作电解池，两池的电极反应式正好相反，即电解池的阴极反应式对应于原电池的负极反应的逆反应式，电解池的阳极反应式对应于原电池正极反应的逆反应式，但电解池反应与原电池反应并不是相应的可逆反应。以惰性电极电解电解质溶液的类型类型电解质电极反应溶液pH变化的原因、结果电解质溶液复原电解水型H2SO4阳极:4OH--4e-=O2↑+2H2O(或者2H2O-4e-=O2↑+4H+)阴极:2H++2e-=H2↑水减少，酸溶液的浓度增大，pH减小加H2ONaOH阳极:4OH--4e-=O2↑+2H2O阴极:2H++2e-=H2↑(或者2H2O+2e-=2OH-+H2↑)水减少，碱溶液的浓度增大，pH增大加H2ONa2SO4阳极:4OH--4e-=O2↑+2H2O(或者2H2O-4e-=O2↑+4H+)阴极:2H++2e-=H2↑(或者2H2O+2e-=2OH-+H2↑)水减少，盐溶液的浓度增大，pH不变加H2O电解电解质型HCl阳极:2Cl--2e-=Cl2↑阴极:2H++2e-=H2↑水不变,酸减少,C(H+)减小,pH增大加HCl气体CuCl2阳极:2Cl--2e-=Cl2↑阴极:Cu2++2e-=Cu↑pH基本不变加CuCl2类型电解质电极反应溶液pH变化的原因、结果电解质溶液复原放H2生碱型NaCl阳极:2Cl--2e-=Cl2↑阴极:2H++2e-=H2↑(或2H2O+2e-=2OH-+H2↑)H+放电，C(H+)减小,C(OH-)增大,pH增大加HCl气体放O2生酸型CuSO4阳极:4OH--4e-=O2↑+2H2O(或2H2O-4e-=O2↑+4H+)阴极:Cu2++2e-=Cu↑OH-放电,C(OH-)减小,C(H+)增大,pH减小加CuO思考:1、恢复NaCl溶液时,改用盐酸可以吗?2、恢复CuSO4溶液,改用Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3可以吗?小结：欲恢复成原溶液，应“跑什么，加什么；跑多少，加多少”不一定，有时候可以，有时候不可以。比如：Cl-电解完了，继续电解一部分的水产生的OH-，那么就可以用加盐酸，恢复成原NaCl溶液。分析电解反应的一般思路：明确溶液中存在哪些离子根据阳极氧化，阴极还原分析得出产物阴阳两极附近有哪些离子小结从H+、Cu2+、Na+、Cl-、SO42-五种离子中选出两种离子组成电解质，按下列要求进行电解，用电解质的化学式填空（使用惰性电极电解）：(1)电解过程中溶液的pH增大的有,(2)电解过程中溶液的pH减小的有,(3)电解过程中溶液的pH不变的有。有何规律？NaClHClCuSO4H2SO4Na2SO4练习(1)电解时,只生成H2而不生成O2,则溶液的pH。(2)电解时,只生成O2而不生成H2,则溶液的pH。(3)电解时,既生成H2又生成O2,则实际为电解水。①若为酸性,则pH，②若为碱性,则pH，③若为中性,则pH。增大减小减小增大不变电解过程中溶液pH的变化规律为下图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b极附近溶液呈红色。下列说法正确的是()A．X是正极，Y是负极B．X是负极，Y是正极C．CuSO4溶液的PH值逐渐减小D．CuSO4溶液的PH值不变a•XY•bPtCuCuSO4溶液NaCl和酚酞溶液AC金太阳85页第4题取一张用饱和NaCl溶液浸湿的pH试纸,两根铅笔芯作电极,接通直流电源,一段时间后,发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆,内圆为白色,外圆为浅红色,则下列说法错误的是()A、b电极是阴极B、a电极与电源的正极相连接C、电解过程中，水是氧化剂D、b电极附近溶液的pH值变小D直流电源abA500mLKNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中C(NO3-)=6mol/L，用石墨作电极电解此溶液,通电一段时间后,两极均收集到22.4L气体(标准状况下),假定电解后溶液体积仍为500mL,下列说法正确的是()A.原混合溶液中C(K+)=2mol/LB.上述电解过程中共转移2mole-C.电解得到的Cu的物质的量为0.5molD.电解后溶液中C(H+)=2mol/LA用石墨作电极电解100mLH2SO4和CuSO4的混合溶液，通电一段时间后,两极均收集到2.24L气体(标准状况下),原混合溶液中Cu2+的物质的量浓度为()A.1mol/LB.2mol/LC.3mol/LD.4mol/L用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积比为1:3的CuSO4和NaCl的混合溶液,可能发生的反应有()③2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑①2Cu2++2H2O2Cu+4H++O2↑通电②Cu2++2Cl-Cu+Cl2↑通电通电④2H2O2H2↑+O2↑通电A.①②③B.①②④C.②③④D.②④C右图中x、y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板处有无色无臭气体放出,符合这一情况的()A原电池和电解池知识总结比较表内容原电池(无外接电源)电解池(有外接电源)电极规定较活泼金属作负极,较不活泼金属(或非金属)作正极阳极:与外电源正极连阴极:与外电源负极连电极反应负极:发生氧化反应正极:发生还原反应阳极:发生氧化反应阴极:发生还原反应电子移动方向负极流出,经外电路,流入正极外电源负极→阴极→电解液→阳极→外电源正极电池内离子的迁移方向阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移阴离子向阳极迁移，阳离子向阴极迁移能量转变化学能转化为电能电能转化为化学能反应类型自发的氧化还原反应自发或者非自发的氧化还原反应小结金太阳85页第6题AAK2K1A极(Zn)B极(Cu)CuSO4溶液图1CuSO4溶液Cu石墨图2请按要求回答下列问题.1.根据图1回答:(1)打开K2,合并K1,A电极可观察到的现象是;B电极的电极反应为.(2)打开K1,合并K2,A电极可观察到的现象是;B极的电极反应为.2.根据图2回答:(3)将较纯净的CuSO4溶液放入如图所示的装置中进行电解,石墨电极上的电极反应式为,电解反应的离子方程式为.(4)实验完成后,铜电极增重ag,则石墨电极产生标准状况下的气体体积L.锌不断溶解Cu2++2e-=Cu锌棒镀上一层红色的铜Cu-2e-=Cu2+4OH--4e-=2H2O+O2↑2Cu2++2H2O===2Cu+O2↑+4H+通电22.4a/1281、将Fe+Cu2+=Fe2++Cu设计成电化学装置FeCCuCl2(aq)FeCuCuCl2(aq)FePtCuCl2(aq)该反应能自发进行，可设计成原电池或电解池CuCl2(aq)也可以用CuSO4(aq)FeCuCuCl2(aq)FeCCuCl2(aq)FePtCuCl2(aq)2、将2Ag+2H+=2Ag++H2↑设计成电化学装置该反应是非自发的，只能设计成电解池AgAgHCl(aq)AgCH2SO4(aq)AgPtH2SO4(aq)AgFeH2SO4(aq)AgCuH2SO4(aq)3、某研究性学习小组进行电化学实验,研究装置如图所示.有关说法不正确的是()A.镁为负极B.原电池中碳极的电极反应式为Fe3++e-=Fe2+C.电解池中阳极处先变红D.电解池中阴极的电极反应式为2H++2e-=H2↑解析整套电路中无外接电源，因此有一装置是原电池装置，右池两个电极都是惰性电极，不符合原电池的构成条件，可知左池为原电池装置，右池为电解池装置。左池中活泼金属镁作为负极，由于电解液中Fe3+的氧化性强于H+，因此正极上Fe3+先发生还原反应生成Fe2+（在酸性条件下不能生成Fe），选项A和B均正确；电解池中阳极I-先放电生成I2，因此阳极处先观察到溶液呈蓝色，阴极上H+放电，破坏了水的电离平衡，使溶液显碱性，阴极处溶液先变红。答案C•确定电池装置的方法：（1）先分析有无外接电源，有的为电解池，无的可能为原电池，然后依据原电池的形成条件分析判断。（2）多池连接，但无外接电源时，两极活泼性差异最大的一池为原电池，其余的为电解池。•电解池阴、阳极判断方法：（1）根据外电源的正、负极判断（2）根据电子或电流的方向判断（3）根据电解质溶液离子的定向流动方向判断（4）根据两极发生的氧化反应或还原反应来判断（5）根据现象判断方法点拨H2SO4溶液MgFeH2SO4溶液MgCu电解池原电池阴极：Ag++e-→Ag阳极：2Cl-→Cl2↑+2e-负电解0.025mol·L-113在如下所示的装置中，若通入直流电，5min时，铜电极质量增加2.16g，试回答：（1）电源：a为极C池池电极2反应：电极5反应：（2）若B槽中共收集到224mL气体（标况），且溶液体积为200mL（设电解过程中溶液体积不变），则通电前溶液中的Cu2+物质的量浓度为。（3）若A池溶液体积为200mL，且电解过程中溶液体积不变，则电解后，溶液pH为。二、电解原理的应用1、氯碱工业———电解饱和食盐水（1）溶液中的Na+、H+移向阴极，H+首先得电子生成氢气；Cl-、OH-移向阳极，Cl-首先失去电子产生氯气（2）阴极反应：2H++2e-=H2↑使OH-浓度增大，pH增大阳极反应：2Cl-—2e-=Cl2↑总反应：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑电解OH2HClOH2Cl2222电解电解前向溶液中滴加酚酞,通电后现象,两极极板上都有气体产生,如何检验气体的种类？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,产生的气体可以使湿润KI淀粉试纸变蓝色.(3)由于粗盐中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等杂质，会在碱液中形成沉淀从而损坏离子交换膜，所以要先精