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第26 讲 电解池原理
1.理解电解池的工作原理,了解电解池与原电池的异同。
2.理解电解原理,掌握氯碱工业、电镀、铜的电解精炼、电冶金的反应原理。
3.掌握常见离子放电顺序,熟练书写电极反应式、总反应式并能进行相关计算。
考点一 电解原理及规律
1.电解
2.电解池
(1)定义:电解池是把电能转变为化学能的装置。
(2)电解池的构成条件:
①有外接直流电源。
②有与电源相连的两个电极。
③形成闭合回路。
④电解质溶液或熔融电解质。
(3)电解池工作原理(以电解CuCl2溶液为例)。
总反应方程式:CuCl2=====Cu+Cl2↑
(4)电解原理示意图
3.电解池电极反应式的书写步骤与方法
任务目标
必备知识
1
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特别提醒:
(1)判断电解产物、书写电极反应式以及分析电解质溶液的变化时首先要注意阳极是活性材料还是惰性
材料。
(2)书写电解化学方程式时,应看清是电解电解质的水溶液还是熔融电解质。Al3+、Mg2+、Na+、Ca2
+、K+只有在熔融状态下才放电。
4.判断电解池阴、阳极的常用方法
判断方法
阳极
阴极
电源正负极
与正极相连
与负极相连
闭合
回路
导线中
电子流出
电子流入
电解质溶液中
阳离子移离
阳离子移向
阴离子移向
阴离子移离
电极
反应
得失电子
失电子
得电子
化合价
升高
降低
反应类型
氧化反应
还原反应
电极质量
减小或不变
增大或不变
5.离子放电顺序与惰性电极电解电解质溶液的类型
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6.电解过程中离子浓度的变化规律
(1)若阴极为H+放电,则阴极区c(OH-)增大。
(2)若阳极为OH-放电,则阳极区c(H+)增大。
(3)若阴、阳两极同时有H+、OH-放电,相当于电解水,溶质离子的浓度增大。
7.以惰性电极电解电解质的规律
类型
实例
阴、阳极电极反应
总反应方程式
pH
电解质溶液
复原
电解
水型
NaOH
2H ++2e -===H2↑、
4OH--4e-===2H2O+
O2↑
2H2O=====2H2↑+
O2↑
增大
加水
H2SO4
减小
加水
Na2SO4
不变
加水
电解
电解
质型
HCl
2H ++2e -===H2↑、
2Cl--2e-===Cl2↑
2HCl=====H2↑+
Cl2↑
增大
加氯化氢
CuCl2
Cu2++2e-===Cu、2Cl
--2e-===Cl2↑
CuCl2=====Cu
+
Cl2↑
-
加氯化铜
放H2
生碱
型
NaCl
2H++2e-===H2↑、
2Cl--2e-===Cl2↑
2NaCl
+
2H2O=====2NaOH
+H2↑+Cl2↑
增大
加氯化氢
放O2
生酸
型
CuSO4
Cu2++2e-===Cu、
4OH--4e-===O2↑+
2H2O
2CuSO4
+
2H2O=====2H2SO4
+2Cu+O2↑
减小
加氧化铜
1.下列关于电解的说法不正确的是
A.电解是将电能转化为化学能的过程
B.电解池的阳极与电源的正极相连,发生氧化反应
要点突破
3
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C.电解时,电子由电源负极流向阴极,通过电解质溶液到达阳极
D.许多在通常条件下不能发生的氧化还原反应,可以通过电解实现
2.铅蓄电池的结构示意图如图所示,其充、放电时的电池反应为: Pb + PbO2 + 2H2SO4
2PbSO4 +
2H2O。下列说法正确的是
A.放电时Pb 为负极,发生反应:Pb-2e-= Pb2+
B.放电时H+向正极移动,正极区域酸性增强
C.充电时PbO2与外电源的负极相连
D.充电时阳极发生反应:PbSO4-2e-+2H2O = PbO2+SO
+4H+
3.某同学设计了如图装置,有关说法正确的是
A.装置①工作结束后,a 电极上可能析出红色物质
B.装置②可用于精炼铜,此时c 极为粗铜
C.装置③导线中有稳定的电流通过,此时Al 片做负极
D.装置④中电子经溶液由Fe 流向Zn
考点二 电解原理的应用
必备知识
4
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1.电解饱和食盐水
阴极:
电极反应式:2H++2e-===H2↑
反应类型:还原
阳极:
电极反应式:2Cl--2e-===Cl2↑
反应类型:氧化
总反应方程式:2NaCl+2H2O=====2NaOH+H2↑+Cl2↑
2.电解精炼铜
3.电镀铜
4.电冶金
利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al 等。
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特别提醒:
(1)氯碱工业所用的饱和食盐水需要精制,除去NaCl 中混有的Ca2+、Mg2+、SO。
(2)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。
(3)电解熔融MgCl2冶炼镁,而不能电解MgO 冶炼镁,是因为MgO 的熔点很高;电解熔融Al2O3冶炼
铝,而不能电解AlCl3冶炼铝,是因为AlCl3是共价化合物,其熔融态不导电。
1.下列关于电解精炼铜与电镀的说法正确的是
A.电解精炼铜时,将电能转化为化学能,电路中每通过2mole-,阳极溶解64g 铜
B.可从阳极泥中提取金、银、锌等金属
C.在铁制器皿上镀铝,熔融氧化铝作电解质,铁制器皿作阴极,铝棒作阳极
D.电镀过程中电镀液需要不断更换
2.下图为阳离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图。下列说法不正确的是
A.从E 口逸出的气体是H2
B.从B 口加入含少量NaOH 的水溶液以增强导电性
C.标准状况下每生成22.4 L Cl2,便产生1 mol NaOH
D.电解一段时间后通入适量氯化氢可以恢复到电解前的浓度
3.肼(N2H4)又称联氨,是一种可燃性的液体,可用作火箭燃料。
(1)如图是一个电化学过程示意图。
①铂片上发生的电极反应式是___________________________。
②假设使用肼—空气燃料电池作为本过程中的电源,铜片的质量变化128g,则肼—空气燃料电池理论上消
要点突破
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耗标准状况下的空气_____L(假设空气中氧气体积含量为20%)。
③若把铜电极改换成铂电极电解1L0.5mol·L-1CuSO4溶液,则和电源正极相连的电极上的电极反应式为
________,若此电极产生4.48L(标准状况)气体,则所得溶液的氢离子浓度:c(H+)=________(不考虑溶液
体积变化),若要使电解质溶液恢复到电解前的状态,可加入________(填字母)。
a.CuO b.Cu(OH)2 c.CuCO3 d.Cu2(OH)2CO3
(2)肼—空气燃料电池是一种碱性燃料电池,生成无污染的物质。电解质溶液是20%~30%的KOH 溶液。
肼—空气燃料电池放电时,负极的电极反应式是________________________
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