电解池金属的电化学腐蚀与防护-人教课标版课件.ppt

1、学案学案34 电解池电解池 金属的电化学腐蚀与防护金属的电化学腐蚀与防护高考大纲高考大纲1.了解电解池的工作原理了解电解池的工作原理,能写出电极反应式和总反应方程式能写出电极反应式和总反应方程式 2.理解金属发生电化学腐蚀的原因理解金属发生电化学腐蚀的原因,金属腐蚀的危害金属腐蚀的危害,防止金属防止金属腐蚀的措施腐蚀的措施 考向预测考向预测1.理解电解原理及利用电解原理的创新实验设计理解电解原理及利用电解原理的创新实验设计 2.应用电解原理解决工业应用电解原理解决工业 生产生产 生活中的实际问题生活中的实际问题 3.理解金属的电化学腐蚀理解金属的电化学腐蚀,学会一般的防腐方法学会一般的防腐方法

2、 轻松学教材轻松学教材一一 电解原理及电极反应式的书写电解原理及电极反应式的书写(1)使电流通过电解质溶液而在使电流通过电解质溶液而在阴阴 阳两极阳两极引起引起氧化氧化 还原反应还原反应的过程叫做电解的过程叫做电解;把把电能电能转变为转变为化学能化学能的装置叫做电解池的装置叫做电解池 在电解池中跟直流电源的在电解池中跟直流电源的负极负极相连的电极是阴极相连的电极是阴极,在阴极上发在阴极上发生生还原还原反应反应;跟直流电源的跟直流电源的正极正极相连的电极是阳极相连的电极是阳极,在阳极上在阳极上发生发生氧化氧化反应反应(2)用惰性电极电解用惰性电极电解CuCl2溶液时溶液时,电极反应式为电极反应式

3、为:阳极阳极:2Cl-2e-=Cl2,阴极阴极:Cu2+2e-=Cu,总反应总反应:22CuClClCu 电解二二 离子放电顺序及电解产物的判断离子放电顺序及电解产物的判断(1)阳极产物判断阳极产物判断:首先看电极首先看电极,如果是活性电极如果是活性电极,电极材料电极材料失电失电子子,电极被溶解电极被溶解 如果是惰性电极如果是惰性电极,则要看溶液中则要看溶液中阴离子阴离子的还的还原性原性 此时根据阴离子放电顺序加以判断此时根据阴离子放电顺序加以判断 阴离子的放电顺阴离子的放电顺序为序为:S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根含氧酸根F-(2)阴极产物的判断阴极产物的判断:直接根据直接根据阳离子阳

4、离子的放电顺序判断的放电顺序判断,常见阳常见阳离子的放电顺序是离子的放电顺序是Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+Ca2+K+三三 电解原理的应用电解原理的应用(1)工业上用电解饱和食盐水制造工业上用电解饱和食盐水制造烧碱烧碱 氯气氯气和和氢气氢气,所以电所以电解饱和食盐水的工业生产叫做解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业氯碱工业(2)电镀是应用电镀是应用电解原理电解原理在某些金属表面镀上一薄层在某些金属表面镀上一薄层其他金属其他金属或合金或合金的方法的方法 电镀时电镀时,通常把通常把镀件镀件做阴极做阴极,镀层金属镀层金属做阳极做阳极,含镀层金

5、属阳离子的溶液含镀层金属阳离子的溶液做电镀液做电镀液(3)电解法精炼铜时电解法精炼铜时,纯铜纯铜做阴极做阴极,粗铜粗铜做阳极做阳极,CuSO4溶液溶液做电做电解质溶液解质溶液(4)由于电解是由于电解是最强有力最强有力的氧化还原手段的氧化还原手段,所以电解法是冶炼所以电解法是冶炼金属的一种重要的方法金属的一种重要的方法 适合用电解法冶炼的金属有适合用电解法冶炼的金属有钠钠 钙钙 镁镁 铝铝等活泼的金属等活泼的金属 四四 金属腐蚀及防护措施金属腐蚀及防护措施1.金属腐蚀的类型金属腐蚀的类型(1)金属的腐蚀金属的腐蚀(2)吸氧腐蚀与析氢腐蚀的比较吸氧腐蚀与析氢腐蚀的比较2.判断金属腐蚀快慢的规律判断

6、金属腐蚀快慢的规律不纯的金属或合金不纯的金属或合金,在潮湿的空气中形成原电池发生电化学腐在潮湿的空气中形成原电池发生电化学腐蚀蚀,活泼金属因被腐蚀而损耗活泼金属因被腐蚀而损耗 金属腐蚀的快慢与下列两种因金属腐蚀的快慢与下列两种因素有关素有关:(1)与构成原电池的材料有关与构成原电池的材料有关 两极材料的活动性差别越大两极材料的活动性差别越大,氧化还原反应的速率越快氧化还原反应的速率越快,活泼金属被腐蚀的速率就越快活泼金属被腐蚀的速率就越快(2)与金属所接触的电解质强弱有关与金属所接触的电解质强弱有关 活泼金属在电解质溶液活泼金属在电解质溶液中的腐蚀快于在非电解质溶液中的腐蚀中的腐蚀快于在非电解

7、质溶液中的腐蚀,在强电解质溶液中的在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电解质溶液中的腐蚀腐蚀快于在弱电解质溶液中的腐蚀 一般来说可用下列原则判断一般来说可用下列原则判断:电解原理引起的腐蚀电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀化学腐蚀有有防腐措施的腐蚀防腐措施的腐蚀 3.金属腐蚀的防护方法金属腐蚀的防护方法(1)改变金属的组成结构改变金属的组成结构 例如在铁中加入一定比例的铬炼制例如在铁中加入一定比例的铬炼制得铬钢得铬钢,具有较高的耐腐蚀性具有较高的耐腐蚀性 含铬又含镍的不锈钢含铬又含镍的不锈钢,其耐腐其耐腐蚀性更好蚀性更好(2)在金属表面覆盖一层保护层在金属表面覆盖一层

8、保护层,使金属与周围具有腐蚀性的使金属与周围具有腐蚀性的气体和电解质溶液隔离气体和电解质溶液隔离,便可保护金属便可保护金属,防止金属腐蚀防止金属腐蚀 如在如在金属表面上喷漆金属表面上喷漆 电镀或覆盖搪瓷电镀或覆盖搪瓷 使表面钝化等使表面钝化等(3)电化学保护法电化学保护法 如把金属连接在电源的负极上如把金属连接在电源的负极上,这样就能这样就能消除引起金属腐蚀的原电池反应消除引起金属腐蚀的原电池反应 也可在金属上铆接比它更也可在金属上铆接比它更活泼的另一种金属活泼的另一种金属,发生金属腐蚀时是较活泼的金属被腐蚀而发生金属腐蚀时是较活泼的金属被腐蚀而金属本身受到保护金属本身受到保护 体验热身体验热

9、身1.(2008全国理综全国理综)右图为直流电源电解稀右图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液水溶液的装置的装置 通电后在石墨电极通电后在石墨电极a和和b附近分别滴加一滴石蕊溶液附近分别滴加一滴石蕊溶液 下列实验现象中正确的是下列实验现象中正确的是()A.逸出气体的体积逸出气体的体积,a电极的小于电极的小于b电极的电极的B.一电极逸出无味气体一电极逸出无味气体,另一电极逸出有刺激性气味气体另一电极逸出有刺激性气味气体C.a电极附近呈红色电极附近呈红色,b电极附近呈蓝色电极附近呈蓝色D.a电极附近呈蓝色电极附近呈蓝色,b电极附近呈红色电极附近呈红色答案答案:D解析解析:本题考查电解知识本题考查电解

10、知识 电解电解Na2SO4溶液其实质是电解溶液其实质是电解水水,a与电源负极相连为电解池的阴极与电源负极相连为电解池的阴极,H2O电离产生的电离产生的H+在该在该极获得电子产生极获得电子产生H2,同时生成同时生成OH-:2H2O+2e-=H2+2OH-,产产生的生的OH-与石蕊作用呈蓝色与石蕊作用呈蓝色 b与电源正极相连为电解池的与电源正极相连为电解池的阳极阳极,H2O电离产生的电离产生的OH-在该极失去电子产生在该极失去电子产生O2,同时生成同时生成1:,2 22HH O2eO2HH产生的与石蕊作用呈红色2.(2008上海化学上海化学)取一张用饱和取一张用饱和NaCl溶液浸湿的溶液浸湿的pH

11、试纸试纸,两两根铅笔芯做电极根铅笔芯做电极,接通直流电源接通直流电源,一段时间后一段时间后,发现发现a电极与试电极与试纸接触处出现一个双色同心圆纸接触处出现一个双色同心圆,内圆为白色内圆为白色,外圈呈浅红色外圈呈浅红色 则下列说法错误的是则下列说法错误的是()A.b电极是阴极电极是阴极B.a电极与电源的正极相连接电极与电源的正极相连接C.电解过程中电解过程中,水是氧化剂水是氧化剂D.b电极附近溶液的电极附近溶液的pH变小变小答案答案:D解析解析:电解饱和电解饱和NaCl溶液溶液,阳极生成阳极生成Cl2,Cl2与水反应生成与水反应生成HClO和和HCl,HClO具有漂白性具有漂白性,盐酸具有酸性

12、盐酸具有酸性,可使可使pH试纸变试纸变红色红色,HClO又可将红色漂白又可将红色漂白,故内圆为白色故内圆为白色,外圈为红色外圈为红色,可推可推出出a为阳极为阳极,A正确正确;a为阳极与电源正极相连为阳极与电源正极相连,B正确正确;电解过程电解过程中中,H2O得电子得电子,为氧化剂为氧化剂,C正确正确;b电极附近有电极附近有OH-生成生成,pH增增大大,D错错 3.某学生设计了一个某学生设计了一个“黑笔写红字黑笔写红字”的趣味实验的趣味实验 如右图所如右图所示示,滤纸先用氯化钠滤纸先用氯化钠 无色酚酞的混合液浸湿无色酚酞的混合液浸湿 然后平铺在一然后平铺在一块铂片上块铂片上,接通电源后接通电源后

13、,用铅笔在滤纸上写字用铅笔在滤纸上写字,会出现红色字迹会出现红色字迹 据此据此,下列叙述正确的是下列叙述正确的是()A.铅笔端做阳极铅笔端做阳极,发生还原反应发生还原反应B.铂片端做阴极铂片端做阴极,发生氧化反应发生氧化反应C.铅笔端有少量的氯气产生铅笔端有少量的氯气产生D.a点是负极点是负极,b点是正极点是正极答案答案:D解析解析:这是一个按照电解饱和食盐水原理设计的趣味实验这是一个按照电解饱和食盐水原理设计的趣味实验,根根据电解原理可知电极反应式为据电解原理可知电极反应式为:阴极阴极:2H+2e-=H2(发生还原反应发生还原反应)阳极阳极:2Cl-2e-=Cl2(发生氧化反应发生氧化反应)

14、若要出现若要出现“黑笔写红字黑笔写红字”的现象的现象,必须是铅笔做阴极必须是铅笔做阴极,这样铅这样铅笔附近产生的笔附近产生的OH-会使酚酞变红会使酚酞变红,A项项 B项均错项均错;铅笔为阴极铅笔为阴极,故应产生氢气故应产生氢气,所以所以C项错误项错误 4.三氧化二镍三氧化二镍(Ni2O3)可用于制造高能电池可用于制造高能电池,其电解法制备过程其电解法制备过程如下如下:用用NaOH调调NiCl2溶液溶液pH至至7.5,加入适量硫酸钠后进行加入适量硫酸钠后进行电解电解 电解过程中产生的电解过程中产生的Cl2在弱碱性条件下生成在弱碱性条件下生成ClO-,把二把二价镍氧化为三价镍价镍氧化为三价镍 以下

15、说法正确的是以下说法正确的是()A.可用铁做阳极材料可用铁做阳极材料B.电解过程中阳极附近溶液的电解过程中阳极附近溶液的pH升高升高C.阳极反应方程式为阳极反应方程式为2Cl-2e-=Cl2D.1 mol二价镍全部转化为三价镍时二价镍全部转化为三价镍时,外电路中通过了外电路中通过了1 mol电子电子答案答案:CD解析解析:在电解过程中若铁做阳极则在电解过程中若铁做阳极则Fe被氧化被氧化,无法产生无法产生Cl2,故故A项错项错;两极反应式分别为阴极两极反应式分别为阴极:2H+2e-=H2;阳极阳极:2Cl-2e-=Cl2,电解过程中阳极电解过程中阳极Cl2在弱碱性条件下氧化在弱碱性条件下氧化Ni

16、2+时消时消耗了耗了OH-,pH下降下降,B项错项错;根据得失电子守恒根据得失电子守恒,D项正确项正确 5.(2009唐山模拟唐山模拟)用石墨电极电解含有一定量重水用石墨电极电解含有一定量重水(D2O)的的水水(H2O),下列说法正确的是下列说法正确的是()A.相同状况下两电极上产生的气体体积之比为相同状况下两电极上产生的气体体积之比为2 1B.两电极上产生的气体质量之比为两电极上产生的气体质量之比为8 1C.相同状况下两电极上产生的气体体积之比为相同状况下两电极上产生的气体体积之比为4 1D.若两电极上产生的气体质量比为若两电极上产生的气体质量比为16 3,则则D2O与与H2O的物的物质的量

17、之比为质的量之比为1 1答案答案:AD解析解析:阳极阳极:4OH-4e-=2H2O+O2或或4OD-4e-=2D2O+O2,阴极阴极:2H+2e-=H2或或2D+2e-=D2 故两极产生气体体故两极产生气体体积之比应为积之比应为2 1 但其质量之比应介于但其质量之比应介于32 4到到32 8即即16 2至至16 4之间之间,故选故选A D 6.将两支惰性电极插入将两支惰性电极插入500 mL AgNO3溶液中溶液中,通电电解通电电解,当当电解液的电解液的pH由由6.0 变为变为3.0时时(设电解时阴极没有氢析出设电解时阴极没有氢析出,且电且电解液在电解前后体积变化可以忽略解液在电解前后体积变化

18、可以忽略):(1)写出电极反应式阳极写出电极反应式阳极:_,阴阴极极:_(2)电极上应析出银的质量是电极上应析出银的质量是_(3)欲使该溶液复原应加入欲使该溶液复原应加入_ 224OH4e2H OO=4Ag4Ag4e54 mgAg2O解析解析:由题意可知阳极由题意可知阳极4OH-4e-=2H2O+O2,OH-来自水的来自水的电离电离,OH-浓度减小浓度减小,水的电离平衡右移水的电离平衡右移,溶液酸性增强溶液酸性增强,设阴极设阴极上析出银的质量为上析出银的质量为x,依据电解规律依据电解规律,列出物质间对应关系式为列出物质间对应关系式为:电解前后溶液中电解前后溶液中H+的物质的量变化超出的物质的量

19、变化超出100倍倍,可以忽略电解可以忽略电解前溶液中前溶液中H+的物质的量的物质的量,所以所以:由于在两极上由于在两极上,一极析出一极析出Ag,另一极放出另一极放出O2,故欲使其复原故欲使其复原,应应加入加入Ag2O 7.甲甲 乙两池电极材料都是铁棒与碳棒乙两池电极材料都是铁棒与碳棒(如图如图)请回答下列请回答下列问题问题:(1)若两池中均盛放若两池中均盛放CuSO4溶液溶液,反应一段时间后反应一段时间后:有红色物质析出的是有红色物质析出的是:甲池中的甲池中的_棒棒;乙池中的乙池中的_棒棒 在乙池中阴极的电极反应式是在乙池中阴极的电极反应式是_ CFe224OH4e2H OO(2)若两池均盛放

20、饱和若两池均盛放饱和NaCl溶液溶液 写出乙池中发生总反应的离子方程式写出乙池中发生总反应的离子方程式_ 将湿润的淀粉将湿润的淀粉KI试纸放在乙池附近试纸放在乙池附近,发现试纸变蓝发现试纸变蓝,待一段待一段时间后又发现蓝色褪去时间后又发现蓝色褪去,这是因为过量的这是因为过量的Cl2将生成的将生成的I2氧化氧化 若反应的若反应的Cl2和和I2的物质的量之比为的物质的量之比为5 1,且生成两种酸且生成两种酸 该该反应的化学方程式为反应的化学方程式为_ 2222Cl2H OHCl2OH电 解22235ClI6H O10HCl2HIO解析解析:甲为原电池甲为原电池,乙为电解池乙为电解池(1)两池均放两

21、池均放CuSO4溶液时溶液时,甲中甲中Fe为负极为负极,Fe-2e-=Fe2+,C为正极为正极,Cu2+2e-=Cu,故故C棒上会析出红色物质棒上会析出红色物质Cu 乙中乙中由电子流向可知由电子流向可知,Fe为阴极其电极反应式为阴极其电极反应式:Cu2+2e-=Cu,C为阳极其电极反应式为阳极其电极反应式:4OH-4e-=2H2O+O2 即在铁棒上即在铁棒上会析出红色物质铜会析出红色物质铜(),:,22222322232NaCl2Cl2H OHCl2OHClI5 1I5HIO5ClI6H O10HCl2HIO若两池中均盛放饱和溶液 则乙池中的总反应为电解因和反应的物质的量之比为 故 被氧化为价

22、的酸 应为所以该反应的化学方程式为重点探究重点探究电解规律电解规律1.以惰性电极电解的几种类型以惰性电极电解的几种类型注意注意:若阴极为若阴极为H+放电放电,则阴极区则阴极区c(OH-)增大增大;若阳极为若阳极为OH-放电放电,则阳极区则阳极区c(H+)增大增大;若阴极若阴极 阳极同时有阳极同时有H+OH-放电放电,相当于电解水相当于电解水,电解质浓度增大电解质浓度增大 电解时溶液酸碱性电解时溶液酸碱性“口诀口诀”为为:氢出碱增氢出碱增,氧出酸增氧出酸增,氢氧共出氢氧共出,“酸酸”酸酸 “碱碱”碱碱 “中中”中中 若放电的若放电的H+或或OH-来自于水的电离来自于水的电离,则电解方程式要将它们

23、则电解方程式要将它们写成写成“H2O”的形式的形式 电解质溶液恢复原状的办法电解质溶液恢复原状的办法:“少什么加什么少什么加什么”2.书写电极反应式和总反应式的规律书写电极反应式和总反应式的规律必须正确书写原电池和电解池的电极反应式和总的反应式必须正确书写原电池和电解池的电极反应式和总的反应式 高考主要从下面三个方面进行考查高考主要从下面三个方面进行考查(1)根据给出两个电极反应式根据给出两个电极反应式,写总反应式写总反应式 已知两个电极反应式已知两个电极反应式,写总反应式并不难写总反应式并不难,只要使两个电极反只要使两个电极反应式得失电子数相等后应式得失电子数相等后,将两式相加将两式相加,消

24、去相同的化学式即可消去相同的化学式即可(2)给出总反应式给出总反应式,写出电极反应式写出电极反应式 书写电极反应式的步骤一般分为四步书写电极反应式的步骤一般分为四步:列物质列物质 标得失标得失;选离子选离子 配电荷配电荷;配个数配个数 巧用水巧用水;两式加两式加 验总式验总式(3)根据信息给予知识根据信息给予知识,写电极反应式和总反应式写电极反应式和总反应式 3.电解时电极产物的判断电解时电极产物的判断(1)阴极产物的判断阴极产物的判断首先看电极首先看电极,如果是活性电极如果是活性电极(金属活动性顺序中金属活动性顺序中Ag以前以前),则则电极材料失电子电极材料失电子,电极被溶解电极被溶解,溶液

25、中的阴离子不能失电子溶液中的阴离子不能失电子 如果是惰性电极如果是惰性电极(Pt Au 石墨石墨),则要再看溶液中离子的失电则要再看溶液中离子的失电子能力子能力,此时根据阴离子放电顺序加以判断此时根据阴离子放电顺序加以判断 阴离子放电顺序阴离子放电顺序:()2243SIBrClOHSONOF含氧酸根等(2)阴极产物的判断阴极产物的判断直接根据阳离子放电顺序进行判断直接根据阳离子放电顺序进行判断,阳离子放电顺序阳离子放电顺序:Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+(H+浓度较大浓度较大时时)Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+H+(H+溶液较小溶液较小时时)Al3+Mg2+Na+Ca2+K+【例例1】用

26、惰性电极实现电解用惰性电极实现电解,下列说法正确的是下列说法正确的是()A.电解稀硫酸溶液电解稀硫酸溶液,实质上是电解水实质上是电解水,故溶液故溶液pH不变不变B.电解稀氢氧化钠溶液电解稀氢氧化钠溶液,要消耗要消耗OH-,故溶液故溶液pH减小减小C.电解硫酸钠溶液电解硫酸钠溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为比为1 2D.电解氯化铜溶液电解氯化铜溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为比为1 1答案答案:D解析解析:电解稀电解稀H2SO4,实质上是电解水实质上是电解水,硫酸的物质的量不变硫酸的物质的量不变,

27、但但溶液体积减小溶液体积减小,浓度增大浓度增大,故溶液故溶液pH减小减小 电解稀电解稀NaOH溶液溶液,阳极消耗阳极消耗OH-,阴极消耗阴极消耗H+,实质也是电解水实质也是电解水,NaOH溶液浓度溶液浓度增大增大,故溶液的故溶液的pH增大增大 电解电解Na2SO4溶液时溶液时,在阳极发生反在阳极发生反应应:4OH-4e-=2H2O+O2,在阴极发生反应在阴极发生反应:2H+2e-=H2,由于两电极通过电荷量相等由于两电极通过电荷量相等,故放出故放出H2与与O2的物质的量之比的物质的量之比为为2 1 电解电解CuCl2溶液时溶液时,阴极反应为阴极反应为Cu2+2e-=Cu,阳阳极反应为极反应为2

28、Cl-2e-=Cl2,两极通过电荷量相等时两极通过电荷量相等时,Cu和和Cl2的的物质的量之比为物质的量之比为1 1【方法归纳方法归纳】解答有关电解问题的步骤解答有关电解问题的步骤:首先要判定是否首先要判定是否为电解池为电解池,有外接直流电源则为电解池有外接直流电源则为电解池,否则不是电解池否则不是电解池 对于电解池对于电解池,首先要考虑阳极材料首先要考虑阳极材料,若为惰性电极若为惰性电极,溶液中的阴溶液中的阴离子被氧化离子被氧化;若为金属电极若为金属电极,则被氧化的是电极本身则被氧化的是电极本身 若溶若溶液中的阴液中的阴 阳离子有多种阳离子有多种,则据离子放电顺序判定什么离子先则据离子放电顺

29、序判定什么离子先放电放电,什么离子后放电什么离子后放电,并写出电极反应式并写出电极反应式 根据电极方程根据电极方程式解答相关问题式解答相关问题 类比迁移类比迁移1.用石墨做电极电解下列溶液用石墨做电极电解下列溶液:稀稀H2SO4;K2SO4溶溶液液;CuCl2溶液溶液;CuSO4溶液溶液;KOH溶液溶液(1)阴极阴极 阳极都有气体产生阳极都有气体产生,且体积比且体积比(相同条件下相同条件下)为为2 1的的是是(填序号填序号)_,其阳极的电极反应式都是其阳极的电极反应式都是_,阴极的电极反应式都是阴极的电极反应式都是_,总反应的化学方程式都是总反应的化学方程式都是_ 224OH4e2H OO24

30、H4e2H 2222H O2HO电 解(2)阴极阴极 阳极都有气体产生阳极都有气体产生,其中溶液其中溶液pH变小的是变小的是_,pH变大的是变大的是_ (填序号填序号)(3)一个电极析出金属一个电极析出金属,一个电极逸出气体一个电极逸出气体,且溶液且溶液pH明显减小明显减小的是的是_(填序号填序号),其总反应的化学方程式是其总反应的化学方程式是_ 22422CuSO42H O2Cu2H SOO电解难点探究难点探究 与电解相关的计算与电解相关的计算电化学计算包括两极产物的定量计算电化学计算包括两极产物的定量计算,溶液溶液pH计算计算 相对原相对原子质量和阿伏加德罗常数测定的计算子质量和阿伏加德罗

31、常数测定的计算 电荷量与产物量的互电荷量与产物量的互算等算等 不论哪类计算不论哪类计算,均可概括为下列三种方法均可概括为下列三种方法:根据电子守恒法计算根据电子守恒法计算:用于串联电路用于串联电路 阴阳两极产物阴阳两极产物 正正负两极产物负两极产物 相同电荷量等类型的计算相同电荷量等类型的计算,其依据是电路上转移其依据是电路上转移的电子相等的电子相等 根据总反应式计算根据总反应式计算:凡是总反应式中反映出的物质的量的凡是总反应式中反映出的物质的量的关系都可以列比例式计算关系都可以列比例式计算 根据关系式计算根据关系式计算:依据得失电子守恒关系建立已知量与未依据得失电子守恒关系建立已知量与未知量

32、之间的桥梁知量之间的桥梁,创立计算所需要的关系式创立计算所需要的关系式 常见的电极产物中计算关系式常见的电极产物中计算关系式物质物质:H2O2Cl2CuAgH+OH-e-n(mol)2 1 2 2 4 4 4 4【例例2】(2008全国理综全国理综)电解电解100 mL含含c(H+)=0.30 mol/L的下列溶液的下列溶液,当电路中通过当电路中通过0.04 mol电子时电子时,理论上析出金属理论上析出金属质量最大的是质量最大的是()A.0.10 mol/LAg+B.0.20 mol/LZn2+C.0.20 mol/LCu2+D.0.20 mol/LPb2+答案答案:C解析解析:根据金属活动性

33、顺序表可知根据金属活动性顺序表可知,排在氢以后的金属为排在氢以后的金属为Ag和和Cu,而而Zn和和Pb排在排在H以前以前,所以所以Ag+Cu2+的氧化性比的氧化性比H+强强,应应优先于优先于H+放电而析出放电而析出,因为因为0.01 mol Ag的质量小于的质量小于0.02 mol Cu的质量的质量,所以所以C项正确项正确【方法归纳方法归纳】原电池和电解池的计算包括两极产物的定量原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算计算 溶液的溶液的pH计算计算 相对原子质量和阿伏加德罗常数的相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算计算 产物的量与电荷量关系计算等产物的量与电荷量关系计算等 无论哪类计算无论哪类

34、计算,均可依均可依据电子得失守恒原理据电子得失守恒原理,通过通过“转移电子数相等转移电子数相等”之桥之桥,寻找关寻找关系式进行计算系式进行计算 类比迁移类比迁移2.以惰性电极电解以惰性电极电解CuSO4溶液溶液 若阳极上产生气体的物质的若阳极上产生气体的物质的量为量为0.010 0 mol,则阴极上析出则阴极上析出Cu的质量为的质量为()A.0.64 gB.1.28 gC.2.56 gD.5.12 g答案答案:B实验探究实验探究Cu能与能与H2O反应吗反应吗我们知道常规下我们知道常规下Cu与与H2O是不会发生反应的是不会发生反应的 可是在掌握了可是在掌握了电解的有关知识后电解的有关知识后,你能

35、让你能让Cu+2H2O=Cu(OH)2+H2这一这一反应变为现实吗反应变为现实吗?设计一个实验设计一个实验,实现反应实现反应Cu+2H2O=Cu(OH)2+H2,并验证并验证反应产物反应产物 答案答案:因为铜的失电子能力小于因为铜的失电子能力小于H2的失电子能力的失电子能力,显然常规情显然常规情况下况下,铜不可能置换出铜不可能置换出H2,只有利用电解原理来实现该反应只有利用电解原理来实现该反应 设计方案如下设计方案如下:实验用品实验用品:铜棒铜棒 干电池干电池 碳棒碳棒 小烧杯小烧杯 NaOH溶液溶液 导线导线 U形管形管 火柴火柴 实验装置实验装置:实验现象实验现象:a.Cu棒附近产生蓝色沉

36、淀棒附近产生蓝色沉淀:b.碳棒表面有气泡产生碳棒表面有气泡产生,点燃点燃,火焰上罩一个干燥小烧杯火焰上罩一个干燥小烧杯,烧杯变得模糊且有水珠烧杯变得模糊且有水珠,证明证明反应分别生成了反应分别生成了Cu(OH)2和和H2 电极反应电极反应:碳棒碳棒:2H+2e-=H2(2H2O+2e-=H2+2OH-)走出误区走出误区电化学原理的应用易出错电化学原理的应用易出错 解答电化学原理的应用解答电化学原理的应用,要注意要注意结合实验现象进行分析结合实验现象进行分析 解答有关电化学的计算易错解答有关电化学的计算易错 解答时一要结合离子的放电解答时一要结合离子的放电顺序进行分析顺序进行分析,二要根据各电极

37、通过的电荷量相等进行计算二要根据各电极通过的电荷量相等进行计算 因材施教因材施教电解原理的应用电解原理的应用1.氯碱工业氯碱工业2.铜的电解精炼铜的电解精炼(1)电极材料电极材料:粗铜板与直流电源正极相连做阳极粗铜板与直流电源正极相连做阳极,纯铜片与直纯铜片与直流电源负极相连做阴极流电源负极相连做阴极(2)电解质溶液电解质溶液:用用CuSO4溶液做电解液溶液做电解液(3)反应原理反应原理:阳极粗铜阳极粗铜(以及比铜活泼的锌以及比铜活泼的锌 铁铁 镍等镍等)被氧化被氧化,阴极阴极Cu2+被还原被还原;其他其他Zn2+Fe2+留在溶液中留在溶液中,而比铜活泼性而比铜活泼性弱的银弱的银 金等金属沉积

38、在阳极下面金等金属沉积在阳极下面,形成阳极泥形成阳极泥(4)过程表示过程表示:(),:()2244224242CuSOCuSOH OHOHSOOHOHSOCu2eCu通电后 阴离子移向阳极由于还原性活泼金属故发生电极反应主要的 阳离子阳离子(Cu2+Zn2+Fe2+Ni2+H+)移向阴极移向阴极,由于氧化由于氧化性性Cu2+Ni2+Fe2+Zn2+,故发生电极反应故发生电极反应:Cu2+2e-=Cu,最后在阴极得到纯铜最后在阴极得到纯铜(99.95%99.98%)3.电镀电镀(1)电极材料电极材料:镀层金属镀层金属(如铜片如铜片)与直流电源正极相连做阳极与直流电源正极相连做阳极,待镀金属制品待

39、镀金属制品(如铁制品如铁制品)与直流电源负极相连做阴极与直流电源负极相连做阴极(2)电解质溶液电解质溶液:用含有镀层金属阳离子的电解质配成电镀液用含有镀层金属阳离子的电解质配成电镀液(例如例如CuSO4溶液加入一些氨水溶液加入一些氨水)(3)反应原理反应原理:阳极镀层金属被氧化成为金属阳离子进入溶阳极镀层金属被氧化成为金属阳离子进入溶液液,Cu-2e-=Cu2+,阴极待镀金属附近的阳离子得电子被还阴极待镀金属附近的阳离子得电子被还原沉积在阳极上原沉积在阳极上,Cu2+2e-=Cu 备用选题备用选题1.如下图所示如下图所示,下列关于实验现象的描述正确的是下列关于实验现象的描述正确的是()a电极电

40、极b电极电极X溶液溶液实验现象实验现象A石墨石墨石墨石墨CuCl2a电极质量增加电极质量增加,b电极放出无电极放出无色气体色气体BFe石墨石墨KNO3a电极质量增加电极质量增加,b电极放出无电极放出无色气体色气体CFeCuCuSO4a电极质量增加电极质量增加,b电极质量减电极质量减小小D石墨石墨石墨石墨HCla电极放出无色气体电极放出无色气体,b电极放电极放出无色气体出无色气体答案答案:C解析解析:这是一个电解装置这是一个电解装置,其中其中A D选项中是惰性电极选项中是惰性电极,且电且电解液都含有氯离子解液都含有氯离子,所以所以b电极应该放出淡黄绿色的气体电极应该放出淡黄绿色的气体(氯氯气气)

41、;B选项中的选项中的a电极质量不变电极质量不变;C选项中所组成的电解池相当选项中所组成的电解池相当于电镀池于电镀池,其中其中b电极的铜溶解电极的铜溶解,质量减小质量减小,而而a电极上析出铜电极上析出铜,质质量增加量增加 2.pH=a的某电解质溶液中的某电解质溶液中,插入两支惰性电极通直流电一段插入两支惰性电极通直流电一段时间后时间后,溶液的溶液的pHa,则该电解质可能是则该电解质可能是()A.NaOHB.H2SO4C.AgNO3D.NaCl答案答案:AD:,:,24NaHSOOH解析 得电子能力失电子能力所以NaOH溶液和溶液和H2SO4溶液的电解相当于电解水溶液的电解相当于电解水,随着水的减

42、少随着水的减少,酸的酸的pH变小变小,碱的碱的pH变大变大,故选项故选项A正确正确;电解电解AgNO3溶液时溶液时,阴极阴极Ag+放电放电,而阳极为而阳极为OH-放电放电,故随着电解的进行故随着电解的进行,溶液酸性溶液酸性增大增大,pH减小减小;电解电解NaCl溶液时溶液时,阴极阴极H+放电放电,而阳极为而阳极为Cl-放电放电,故随着电解的进行故随着电解的进行,溶液碱性增大溶液碱性增大,pH增大增大,故选项故选项D正确正确 3.已知蓄电池在充电时做电解池已知蓄电池在充电时做电解池,放电时做原电池放电时做原电池 铅蓄电池铅蓄电池上有两个接线柱上有两个接线柱,一个接线柱旁标有一个接线柱旁标有“+”

43、,另一个接线柱旁标另一个接线柱旁标有有“-”关于标有关于标有“+”的接线柱的接线柱,下列说法中正确的是下列说法中正确的是()A.充电时做阳极充电时做阳极,放电时做正极放电时做正极B.充电时做阳极充电时做阳极,放电时做负极放电时做负极C.充电时做阴极充电时做阴极,放电时做负极放电时做负极D.充电时做阴极充电时做阴极,放电时做正极放电时做正极答案答案:A解析解析:对于蓄电池对于蓄电池,充电和放电过程中发生的电极反应相反充电和放电过程中发生的电极反应相反 铅蓄电池标有铅蓄电池标有“+”的接线柱的接线柱,表示原电池的正极表示原电池的正极,放电时该极放电时该极发生还原反应发生还原反应,当充电时当充电时,

44、该极发生氧化反应该极发生氧化反应,因此标有因此标有“+”的的接线柱接线柱,充电时做阳极充电时做阳极 4.能用电解原理说明的问题是能用电解原理说明的问题是()电解是把电能转化成化学能电解是把电能转化成化学能电解是把化学能转化成电能电解是把化学能转化成电能电解质溶液导电是化学变化电解质溶液导电是化学变化,金属导电是物理变化金属导电是物理变化不能自发进行的氧化还原反应不能自发进行的氧化还原反应,通过电解的原理可以实现通过电解的原理可以实现任何溶液被电解时任何溶液被电解时,必然导致氧化还原反应的发生必然导致氧化还原反应的发生A.B.C.D.答案答案:D解析解析:从能量角度看从能量角度看,电解是把电能转

45、化成化学能的过程电解是把电能转化成化学能的过程,故故对错对错 电解质溶液的导电过程电解质溶液的导电过程,必然伴随着两个电极上氧化必然伴随着两个电极上氧化还原反应的发生还原反应的发生,同时生成新的物质同时生成新的物质,故对故对 某些不能自某些不能自发进行的氧化还原反应发进行的氧化还原反应,通过电解的原理供给电能也可以实现通过电解的原理供给电能也可以实现,故对故对 所以所以D选项符合题意选项符合题意 5.下图是工业用离子交换膜法电解饱和食盐水的模型下图是工业用离子交换膜法电解饱和食盐水的模型 X电电极材料是表面有氧化物涂层的金属钛网极材料是表面有氧化物涂层的金属钛网,Y电极材料是网状的电极材料是网

46、状的碳钢碳钢 图中的离子交换膜是阳离子交换膜图中的离子交换膜是阳离子交换膜,这种交换膜的特点这种交换膜的特点是只允许阳离子通过是只允许阳离子通过,而阴离子和气体则不能通过而阴离子和气体则不能通过 根据图示请回答下列问题根据图示请回答下列问题:(1)能使淀粉能使淀粉KI溶液变蓝的是溶液变蓝的是_(填填“a”或或“b”)气气体体(2)上述电解池图示中阳极是上述电解池图示中阳极是_(填填“X电极电极”或或“Y电极电极”)aX电极电极(3)电解饱和食盐水的总反应为电解饱和食盐水的总反应为_ 2222NaCl2H O2NaOHHCl电解解析解析:电解饱和电解饱和NaCl溶液的反应中溶液的反应中,阳极产物

47、是氯气阳极产物是氯气,氯气能够氯气能够与与KI溶液反应产生碘单质溶液反应产生碘单质,碘单质可以使淀粉溶液变蓝碘单质可以使淀粉溶液变蓝;阳极阳极发生氧化反应发生氧化反应,所以产生氯气的电极就是阳极所以产生氯气的电极就是阳极,即即X电极是阳极电极是阳极;阴极发生还原反应阴极发生还原反应,还原产物为氢气还原产物为氢气 高效作业高效作业一一 选择题选择题1.相同材质的铁在下列情形下最不易被腐蚀的是相同材质的铁在下列情形下最不易被腐蚀的是()答案答案:C解析解析:A B D均形成原电池使均形成原电池使Fe腐蚀腐蚀,而而C中铁被均匀的铜中铁被均匀的铜镀层保护镀层保护 2.用惰性电极电解用惰性电极电解NaC

48、l和和CuSO4组成的混合溶液组成的混合溶液250 mL,经经过一段时间后两极均得到过一段时间后两极均得到11.2 L气体气体(标准状况下标准状况下),则下列有则下列有关描述正确的是关描述正确的是()A.阳极发生的反应只有阳极发生的反应只有:4OH-4e-=2H2O+O2B.两极得到的气体均为混合气体两极得到的气体均为混合气体C.若若Cu2+的起始浓度为的起始浓度为1 mol/L,则则c(Cl-)起始为起始为2 mol/LD.Cu2+的起始浓度最大应小于的起始浓度最大应小于2 mol/L答案答案:CD解析解析:设电解液中含设电解液中含x mol Cu2+和和y mol Cl-,根据题意阴极反根

49、据题意阴极反应式为应式为:Cu2+2e-=Cu,2H+2e-=H2,共得到电子的物质共得到电子的物质的量为的量为(2x+1)mol,阳极反应式为阳极反应式为:2Cl-2e-=Cl2,4OH-4e-=O2+2H2O,共失去电子的物质的量为共失去电子的物质的量为(2-y)mol,根据得失根据得失电子数相等有电子数相等有y=1-2x,当当x=0.25时时,则则y=0.5,C对对,由于由于y0,因因此此x0.5,D对对 3.(2009安徽理综安徽理综)Cu2O是一种半导体材料是一种半导体材料,基于绿色化学理基于绿色化学理念设计的制取念设计的制取Cu2O的电解池示意图如下图所示的电解池示意图如下图所示,

50、电解电解:2222CuH OCu OH总反应为通电下列说法正确的是A.石墨电极上产生氢气石墨电极上产生氢气B.铜电极发生还原反应铜电极发生还原反应C.铜电极接直流电源的负极铜电极接直流电源的负极D.当有当有0.1 mol电子转移时电子转移时,有有0.1 mol Cu2O生成生成答案答案:A解析解析:从反应中得知从反应中得知Cu在通电时失电子在通电时失电子,在阳极放电在阳极放电,发生氧化发生氧化反应反应,另一电极另一电极(石墨石墨)作阴极作阴极,发生还原反应发生还原反应,2H2O4.(2009北京理综北京理综)下列叙述不正确的是下列叙述不正确的是()A.铁表面镀锌铁表面镀锌,铁作阳极铁作阳极B.