高三化学复习专题讲座 电解原理及其应用
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2023年高三化学教案电解原理及其应用(精选3篇)教案一:电解原理及其应用——电解反应的基本概念和电解质溶液的导电性质学习目标:1. 了解电解反应的基本概念和原理。
2. 掌握电解质溶液的导电性质及其影响因素。
3. 了解电解质在电解过程中的应用。
教学重点:1. 电解反应的基本概念和原理。
2. 电解质溶液的导电性质及其影响因素。
教学难点:1. 电解质在电解过程中的应用。
教学准备:1. 教材:高中化学教材。
2. 实验器材:电解槽、电池、导线、电极等。
3. 实验药品:NaCl溶液、CuSO4溶液等。
教学过程:Step 1:导入(5分钟)通过展示一个电解槽和电极的图片,引起学生对电解的兴趣,激发学生对电解的好奇心。
Step 2:讲解电解反应的基本概念和原理(15分钟)1. 什么是电解反应?电解反应是指在电解质溶液中,通过外加电压,使金属离子得以向阴极还原,非金属离子得以向阳极氧化的过程。
2. 电解质溶液的导电性质:电解质溶液能够导电的原因是其中存在可自由移动的离子。
电解质溶液的导电性与溶液中电解质的浓度和离子的迁移速度有关。
Step 3:讨论电解质溶液导电性质及其影响因素(20分钟)1. 为什么纯水不导电?纯水中几乎没有带电离子,所以不具备导电性。
2. 为什么强电解质溶液导电能力强于弱电解质溶液?强电解质溶液中大部分离子已经离解,能够自由移动,故具有较强的导电能力。
3. 电解质溶液的导电能力与溶液中电解质的浓度和离子的迁移速度有关。
Step 4:介绍电解质在实际应用中的一些例子(10分钟)1. 化学电镀:通过电解质溶液中的金属离子,将金属镀在电镀物体的表面。
2. 电解水制氢:通过电解水,将水分解为氧气和氢气。
3. 盐的电解法制取氯气:通过盐水电解,将氯气从盐水中分离出来。
Step 5:实验演示(15分钟)进行一个电解实验,例如电解CuSO4溶液,观察电极上的变化,通过实验充实学生对电解反应的理解。
Step 6:小结(5分钟)总结电解反应的基本概念和原理,以及电解质溶液的导电性质及其影响因素。
高三化学一轮复习精品教辅第26讲:电解原理及其应用【考纲要求】1. 判断某装置是否是电解池。
2. 理解电解原理、书写电解池工作时的电极反应式。
掌握电解前后溶液浓度和pH的变化。
3. 了解铜的电解精炼和电镀装置及原理。
4. 了解氯碱工业的反应原理。
5. 掌握有关电解的计算。
教与学方案一.电解1.定义。
2.电极判断:阳极相连,发生反应。
阴极相连,发生反应。
必记知识点:水中阴阳离子放电顺序阳极放电顺序:金属> S2-> I-> Br-> Cl-> OH->含氧酸根阴极得电子顺序:Ag+>Hg2+>Fe3+ (Fe3+ +e- = Fe2+) >Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+> Zn2+> Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+2、原电池与电解池的比较二、电解原理的应用1.氯碱工业(电解饱和食盐水)⑴电解过程中,与电源正极相连电极上所发生的化学方程式为,与电源负极相连的电极附近,溶液的pH⑵工业食盐含Ca 2+、Mg2+等杂质。
精制过程发生反应的离子方程式为:__________。
⑶如果粗盐中SO42-含量较高,必须添加钡试剂除去它,该钡试剂可以是a、Ba(OH)2b、Ba(NO3)2c、BaCl2⑷脱盐工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异,通过、冷却、(填写操作名称)除去NaCl⑸若采用无隔膜电解冷的食盐水时,Cl2与NaOH充分接触,产物仅是NaClO和H2,相应的化学方程式为。
2.电镀:利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程镀件必须作极. 镀层金属必须作极.电解质溶液中必须含有金属离子。
【例2】若要在铜片上镀银,下列说法错误的是()①将铜片接电源正极②将银片接在电源正极③在铜片上:Ag++e-=Ag④在银片上发生的反应是4OH—4e-=O2+2H2O⑤可用CuSO4溶液作电解质溶液⑥可用AgNO3溶液作电解质溶液3.电解精炼(电解精炼铜为例)阳极:阴极:【思考】电解过程中CuSO4溶液浓度如何变化?4.电解法冶炼金属(Al和Na)【例3】如图装置中,(1)当A键断开,B、C闭合时,甲为池,乙为池;(2)当A、C两键断开时,乙中铁极增重1.6g,则被氧化的铁有g;(3)将乙中两极都换成石墨,硫酸铜溶液换H2SO4后断开B、C两键,闭合A键,则甲为池,乙为池,当甲中锌极减轻6.5g时,乙中共放出气体mL(标况)。
高三化学电解原理及其运用人教实验版【本讲教育信息】一. 教学内容:电解原理及其运用1. 电解2. 电解原理的运用二. 复习重点1. 理解电解原理。
2. 掌握电解池工作时电极反应式的书写,电解前后溶液浓度和pH的变化。
3. 了解铜的电解精炼、电镀装置及原理和氯碱工业的反应原理。
4. 掌握有关电解的计算。
三. 复习过程电解质的导电的过程实质上就是电解过程;电解是在外电源的作用下被迫发生氧化还原反应的过程,把电能转化为化学能,而在原电池中正好相反,是自发的氧化还原反应的过程,把化学能转化为电能。
(一)电解1、电解的定义电解是使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在两极上发生氧化还原反应,把电能转化为化学能的过程。
其装置叫电解池,常由直流电源、两个电极、导线及电解质溶液(或熔融电解质)构成。
2、放电顺序(1)阴极:与原电池负极相连的一极,阴极电极材料的本身受到保护,不参与反应。
溶液中较易得电子的阳离子在阴极上得电子而被还原,在阴极得电子的难易顺序为:Ag+>Fe3+>Cu2+>(H+)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>A13+>Mg2+>Na+当此放电顺序适用于阳离子浓度相差不大时,顺序要有相应的变动(当溶液中H+只来自于水电离时,H+的放电顺序介于A13+和Zn2+之间)。
(2)阳极:与原电池正极相连的一极。
如果用活泼金属做阳极,则阳极依金属活泼性强弱的顺序本身失电子被氧化成为阳离子进入溶液;如果用惰性电极(如Pt、Au、石墨等)做阳极,则溶液中较易失电子的阴离子在阳极上失电子而被氧化。
在阳极失电子的顺序为:K>Ca>Na>…>Hg>Ag>S2->I->Br->Cl->OH->NO3->SO42->F-3、电解反应方程式的书写步骤(1)分析电解质溶液中存在的离子(电解质的电离和水的电离)。
考点十五电解池学问点讲解一. 电解池工作原理及其应用1. 原电池、电解池的判定先分析有无外接电源:有外接电源者为,无外接电源者可能为;然后依据原电池、电解池的形成条件、工作原理分析判定。
2. 电解电极产物的推断:要推断电极反应的产物,必需驾驭离子的放电依次。
推断电极反应的一般规律是:(1) 在阳极上①活性材料作电极时:金属在阳极失电子被氧化成阳离子进人溶液,阴离子不简单在电极上放电。
②用惰性电极(Pt、Au、石墨、钛等)时,溶液中阴离子的放电依次是:S2- >I- >Br- >Cl- >OH- >含氧酸根>F-(2) 在阴极上:无论是惰性电极还是活性电极都不参加电极反应,发生反应的是溶液中的阳离子。
阳离子在阴极上放电依次是:Ag+ > Fe3+ > Cu2+ > H+(酸)> Pb2+ > Sn2+ > Fe2+ > Zn2+ > H+(水)> Al3+ > Mg2+>……3. 用惰性电极进行溶液中的电解时各种变更状况分析典例1(2025届内蒙古赤峰二中高三上学期其次次月考)某化学课外活动小组拟用铅蓄电池进行电絮凝净水的试验探究,设计的试验装置如图所示,下列叙述正确的是A. Y 的电极反应: Pb-2e- = Pb2+B.铅蓄电池工作时SO42-向 Y 极移动C.电解池的反应仅有2Al+6H2O 2Al(OH)3+3H2D.每消耗 103.5 gPb ,理论上电解池阴极上有0.5 molH2生成【答案】D典例2(2025届内蒙古自治区赤峰其次中学高三上学期其次次月考)某化学课外活动小组拟用铅蓄电池进行电絮凝净水的试验探究,设计的试验装置如图所示,下列叙述正确的是A. Y 的电极反应: Pb-2e- = Pb2+B.铅蓄电池工作时SO42-向 Y 极移动C.电解池的反应仅有2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2↑D.每消耗 103.5 gPb ,理论上电解池阴极上有0.5 molH2生成【答案】D二. 电解原理在工业生产中的应用1.电解精炼反应原理(电解精炼铜)阳极(粗铜,含Fe、Zn、C等):Cu-2e—=Cu2+,阴极(纯铜):Cu2++2e—=Cu工作一段时间后,溶液中电解质的成分CuSO4、ZnSO4、FeSO4,Cu2+的浓度减小。
电解原理和电解规律的应用
电解原理是指在电解质溶液中通过直流电源供电,将正极称为阳极,负极称为阴极,通过电解将电能转化为化学能,使阳极上的阴离子得失电子而发生氧化,阴极上的阳离子得失电子而发生还原的过程。
电解规律是指通过电解实验发现的一系列现象和定律,包括法拉第定律、质量守恒定律、容积守恒定律、电化学当量定律等。
其中,法拉第定律是电解规律的基础,它描述了电解过程中电荷量与电解质的物质转化量之间的关系。
电解原理和电解规律的应用广泛,具体包括以下几个方面:
1. 电解用于金属的电镀和电解脱脂等表面处理工艺,如通过电解镀铬可以使金属表面光亮,提高其耐腐蚀性;
2. 电解还原法用于金属的提取和精炼,如电解法提取铜、锌等金属;
3. 电解法用于水的电解制氢和氧气,产生高纯度的氢气和氧气;
4. 电解还原法用于某些有机合成反应,如格氏试剂的制备等;
5. 电解在电池中的应用,如通过电解反应将化学能转化为电能,实现电池的正常工作。
总的来说,电解原理和电解规律的应用覆盖了材料的加工处理、金属提取精炼、能源转化等多个领域,对于工业生产和科学研究都具有重要意义。
高三化学电解原理及其应用【本讲主要内容】电解原理及其应用【知识掌握】【知识点精析】一. 电解1. 电解的概念使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫电解。
2. 电解的装置——电解池(电解槽)△特点:把电能转化为化学能△形成条件:(1)与电源相连的两极;(2)电解质溶液或熔化的电解质;(3)形成闭合回路△工作原理:(1)电源:电子从负极流出(2)离子移动方向阳离子——阴极阴离子——阳极(3)电极反应阳极:金属电极金属失电子成为离子进入溶液惰性电极溶液中的阴离子失去电子形成单质氧化反应⎧⎨⎩⎫⎬⎭阴极:电解质溶液中的阳离子得电子发生还原反应3. 电解产物的判断——离子放电顺序首先看阳极材料,阳极为活泼金属,电极材料失电子,电极被溶解,溶液中的阴离子不失电子。
阳极为惰性电极:阴离子放电顺序S 2—>I ->Br ->Cl ->OH ->含氧酸根离子>F -阴极:常见阳离子放电顺序是金属活动性顺序的逆顺序 Ag +> Fe 3+>Cu 2+>H +>Pb 2+>Sn 2+>Fe 2+>Zn 2+>Al 3+>Mg 2+>Na +>Ca 2+>K +4. 电解类型对电解进行分类是为了条理清楚,从本质上讲,各种电解类型都是根据阴阳离子放电顺序的组合。
正确书写电极反应式,就可以根据电极反应式写出总反应的化学(离子)方程式。
(1)电解水型含氧酸水溶液:如硫酸溶液H 2SO 4=2H ++SO 42-,SO 42-在OH -之后放电。
强碱溶液:如氢氧化钠溶液 NaOH =Na ++OH -,Na +在H +之后放电。
活泼金属的含氧酸盐溶液:如硫酸钠溶液Na 2SO 4=2Na ++SO 42-,Na +、SO 42-都后放电。
阳极反应的电极反应式 4OH --4e -=2H 2O +O 2↑ 阴极反应的电极反应式 2H ++2e -=H 2↑ 总反应22222H OH O 电解↑+↑(2)分解电解质型不活泼的无氧酸盐(除氟化物外)溶液,如HCl 、CuCl 2溶液等。
高中化学中的电解原理及其应用在高中化学的学习中,电解原理是一个十分重要的概念,它不仅在理论上具有深刻的意义,而且在实际应用中也有着广泛的用途。
让我们一起来深入了解一下这一神奇的化学原理及其丰富多样的应用。
一、电解原理的基本概念电解,简单来说,就是在直流电的作用下,使电解质溶液或熔融电解质在阴阳两极发生氧化还原反应的过程。
要理解电解原理,首先得清楚电解池的构成。
电解池由直流电源、两个电极(阳极和阴极)以及电解质溶液(或熔融电解质)组成。
在电解池中,与电源正极相连的电极称为阳极,与电源负极相连的电极称为阴极。
在电解过程中,阳极发生氧化反应,阴离子失去电子;阴极发生还原反应,阳离子得到电子。
例如,在电解氯化铜溶液时,氯离子在阳极失去电子生成氯气,铜离子在阴极得到电子生成铜单质。
二、电解原理的影响因素1、电极材料电极材料的性质会影响电解反应的进行。
惰性电极(如铂、金等)在电解时本身不参与反应,而活性电极(如铁、铜等)可能会参与反应。
2、电解质溶液的浓度电解质溶液浓度的大小会影响离子的迁移速度和反应速率。
3、电流强度电流强度越大,电解反应的速率通常越快。
4、温度适当提高温度可以加快离子的运动速度,从而加快电解反应的速率。
三、电解原理的应用1、电解精炼电解精炼是利用电解原理提纯金属的一种方法。
以铜的电解精炼为例,粗铜作为阳极,纯铜作为阴极,硫酸铜溶液作为电解质溶液。
在电解过程中,阳极的粗铜逐渐溶解,杂质如锌、铁、镍等比铜活泼的金属先溶解成为离子进入溶液,而金、银等不活泼的金属则沉淀为阳极泥;阴极上铜离子得到电子析出纯铜,从而达到提纯铜的目的。
2、电镀电镀是一种表面处理技术,也是基于电解原理。
将需要镀金属的物件作为阴极,镀层金属作为阳极,含有镀层金属离子的溶液作为电解质溶液。
通过电解,在阴极上沉积出均匀、致密、结合良好的镀层,起到保护、装饰或赋予特殊功能的作用。
比如,我们常见的镀铬、镀锌等。
3、氯碱工业氯碱工业是电解食盐水制取烧碱、氯气和氢气的工业生产方法。
电解原理的理解和应用1. 电解的定义和原理电解是指通过电流的作用使电解质溶液中的离子发生氧化还原反应的过程。
该过程需要两个电极(阳极和阴极),并且在电解液中加上外加电压。
当外加电压高于一定阈值时,阳极会发生氧化反应,阴极会发生还原反应。
2. 电解的应用2.1 电解制氢和氧通过电解水可以将水分解成氢气和氧气。
具体的步骤如下:1.在一个容器中加入足够的水;2.在水中加入一些电解质,通常是盐或酸,以增加水的电导率;3.将两个电极分别插入水中,一个连接阳极(正极),一个连接阴极(负极);4.开启电源,调节合适的电流和电压;5.阳极上的氧化反应产生氧气,阴极上的还原反应产生氢气。
2.2 电解铝的生产电解铝是工业上重要的一项应用。
铝的生产主要是通过电解氧化铝进行的。
具体的步骤如下:1.将氧化铝粉末混合并加热到高温;2.在高温条件下,将混合物放入电解槽中;3.在电解槽的底部安置一系列的钨极,并将其连接到电源的阴极上;4.将电解槽中的氧化铝溶液加入到槽中;5.开启电源,通过外加电压将氧化铝分解成铝和氧。
2.3 电解污水处理电解技术在污水处理中也有广泛的应用。
具体的步骤如下:1.将污水放入一个容器中;2.加入适量的盐以提高水的电导率;3.插入两个电极,一个连接阳极,一个连接阴极;4.通过外加电压将污水中的有机物质氧化分解成无害的物质,产生水和气体。
2.4 电镀和电解清洗电解技术在金属电镀和电解清洗中也有重要的应用。
2.4.1 电镀电镀是通过电解将金属镀层沉积在另一种金属表面上的过程。
具体的步骤如下:1.准备一个含有金属离子的电解液;2.将需要镀层的物体作为阴极放入电解槽中;3.选择合适的金属作为阳极;4.通过外加电压,将金属阳极溶解成金属离子,并将其在阴极上沉积形成镀层。
2.4.2 电解清洗电解清洗是利用电解原理去除金属表面的污垢和氧化物的过程。
具体的步骤如下:1.将需要清洗的金属作为阴极放入电解槽中;2.在电解槽中加入合适的电解液;3.通过外加电压,使电解液中的离子发生氧化还原反应,去除金属表面的污垢和氧化物。
高中化学知识点规律大全——电解原理及其应用1.电解原理[电解、电解池(槽)] 使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫做电解.借助于电流引起氧化还原反应的装置,也就是把电能转变为化学能的装置,叫做电解池或电解槽. 构成电解池(电解槽)的条件: (1)有外加直流电源.(2)有电解质溶液或熔融的离子化合物.(3)有两个电极(材料为金属或石墨,两极材料可相同或不同): 阴极:与直流电源的负极直接相连的一极. 阳极:与直流电源的正极直接相连的一极. (4)两个电极要与电解质溶液接触并形成回路.注意 电解池的阴、阳极完全由外加直流电源的负、正极确定,与电极材料本身的性质无关.而原电池的正、负极则由构成电极材料本身的性质决定.[惰性电极和活性电极] 在电解时,根据电极本身是否参与氧化还原反应,可把电极分为惰性电极和活性电极两类: (1)惰性电极(C 、Pt 等):只起导电作用,不参与反应;(2)活性电极(除Pt 、Au 外的其余金属):当作阳极时,除起导电作用外,还失去电子变成金属阳离子进入溶液中. [电解原理]阴极:阴极→发生还原反应→溶液中的金属阳离子或H +得电子→电极的质量增加或放出H2→电极本身一定不参加反应.阳极:阳极→发生氧化反应→活性电极溶解或惰性电极时溶液中的阴离子(或OH -)失去电子→电极的质量减轻或放出O 2或析出非金属单质.电子流向:外接电源(+)→外接电源(一)→电解池阴极→溶液中离子定向移动→电解池阳极→外接电源(+). 电流方向:与电子流向相反. [离子的放电顺序](1)在阴极上.在阴极上发生的是得电子反应,因此,电极本身只起导电作用而不能发生氧化还原反应,发生反应的是溶液中的阳离子,它们得电子的能力顺序为: Ag +、Fe 3+、Cu 2+、H +、Pb 2+、Fe 2+、Zn 2+、(H +)、Al 3+、Mg 2+、Na +、Ca 2+、K +得电子能力由易到难说明 上列顺序中H +有两个位置:在酸溶液中,H +得电子能力在Cu 2+与Pb 2+之间;若在盐溶液中,则H +位于Zn 2+与Ag +之间.(2)在阳极上.首先应考虑电极是活性电极还是惰性电极,若为活性电极,则是阳极本身失去电子被氧化成阳离子进入溶液中,即:+-=-n M ne M ,此时不能考虑溶液中阴离子的失电子情况;若为惰性电极,溶液中的阴离子失电子的能力顺序为:NO 3-或SO 42-等含氧酸根、OH -、Cl -、Br -、I -、S 2-失电子能力由弱到强电 离 电 解 发生条件 电解质受热或受水分子的作用(无须通电)受直流电的作用特 征 阴、阳离子作不规则的运动,无明显化学变化阴、阳离子作定向移动,在两极上有物质析出说 明 电解质电离时,发生了物理变化和化学变化①电解质溶液的导电过程,就是该溶液的电解过程②温度升高,电解质溶液的导电能力增强,电解速度加快(但金属的导电性随温度升高而减弱)实 例 CuCl 2=Cu 2++2Cl - CuCl 2Cu 2++Cl 2↑ 相互关系 电解质只有在电离后才能电解[原电池与电解池]电极电极反应电子转移方向能量转变举例原电池正、负极由电极材料决定:相对活泼的金属作负极;较不活泼的金属作正极负极:电极本身失去电子,发生氧化反应正极:溶液中的阳离子得到电子,发生还原反应电子由负极流出,经外电路回正极化学能转变为电能铜锌原电池负极:Zn-2e-=Zn2+正极:2H++2e-=H2↑电解池阴、阳极完全由外加直流电源的负、正极决定:与直流电源正极相连的是阳极;与直流电源负极相连的是阴极阴极:较易获得电子的阳离子优先得到电子,发生还原反应阳极,金属或较易失去电子的阴离子优先失去电子,发生氧化反应电子由直流电源的负极流出,经导线到达电解池的阴极,然后通过电解液中的离子放电,电子再从阳极经导线回到直流电流的正极电能转变为化学能以石墨为电极电解CuCl2溶液阳极:2C1--2e-=C12↑阴极:Cu2++2e-=Cu↓物质代表物参加电解的物质阴极(区)产物阳极(区)产物溶液pH的变化酸含氧酸H2SO4、HNO3H2O H2O2减小无氧酸(除HF)HCl HCl H2C12增大碱强碱NaOH、KOH H2O H2O2增大盐不活泼金属的无氧酸盐CuCl2CuCl2Cu C12增大(若考虑C12的溶解,则pH减小)活泼金属的无氧酸盐NaCl NaCl、H2O H2、NaOH C12减小不活泼金属的含氧酸盐CuSO4、AgNO3CuSO4、H2OAgNO3、H2OCu;Ag O2、H2SO4O2、HNO3增大活泼金属的含氧酸盐K2SO4、NaNO3KNO3、Na2SO4H2O H2O2不变归纳:(1)电解含氧酸、强碱和活泼金属含氧酸盐的水溶液,实际上都是电解水,即:2H2O2H2↑+ O2↑(2)电解无氧酸(HF除外)、不活泼金属无氧酸的水溶液,就是电解溶质本身.例如:2HCl H2↑+ Cl2↑CuCl2Cu + C12↑(3)电解活泼金属无氧酸盐溶液时,电解的总化学方程式的通式可表示为:溶质+ H2O H2↑+ 碱+ 卤素单质X2(或S)(4)电解不活泼金属含氧酸盐的溶液时,电解的总化学方程式的通式可表示为:溶质+ H2O O2↑+ 酸+ 金属单质(5)电解时,若只生成H2,pH增大.若只生成O2,则pH减小.若同时生成H2和O2,则分为三种情况:电解酸的溶液,pH减小;电解碱的溶液,pH增大;电解盐的溶液,pH不变.2.电解原理的应用[铜的电解精炼、电镀铜]项目铜的电解精炼电镀铜含义利用电解原理将粗铜中的杂质(如锌、铁、镍、银、金等)除去,以获得电解铜(含Cu的质量分数达99.95%~99.98%)的过程利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其他金属(铜)或合金的过程目的制得电解铜,以增强铜的导电性使金属更加美观耐用,增强防锈抗腐能力电解液CuSO4溶液(加入一定量的硫酸) 含有镀层金属离子(Cu2+)的电解质溶液作电镀液(如CuSO4溶液)阳极材料粗铜镀层金属(Cu) 阴极材料纯铜待镀金属制品电极反应式阴极Cu2++2e-=Cu Cu2++2e-=Cu阳极Cu-2e-=Cu2+Zn-2e-=Zn2+Ni-2e-=Ni2+Cu-2e-=Cu2+特点①阳极反应为粗铜中的Cu及杂质失去电子而溶解②溶液中CuSO4的浓度基本不变①阳极本身失去电子而溶解②溶液中金属阳离子的浓度保持不变③溶液的pH保持不变说明当阳极上的Cu失去电子变成Cu2+溶解后,银、金等金属杂质以单质的形式沉积于电解槽底,形成阳极泥①铜镀层通常主要用于电镀其他金属之前的预镀层,以使镀层更加牢固和光亮②电镀工业的废水中常含剧毒物质如氰化物、重金属等.因此必须经过处理才能排放[氯碱工业](1)电解饱和食盐水溶液的反应原理.阳极电极反应式(Fe棒):2H++2e-=H2↑(H+得电子产生H2后,阴极区OH-浓度增大而显碱性)阳极电极反应式(石墨):2C1――2e-=Cl2↑电解的总化学方程式:2NaCl + H2O2NaOH + H2↑+ Cl2↑(2)设备:离子交换膜电解槽.离子交换膜电解槽主要由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成,每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成.电解槽的阳极用金属钛制成;阴极由碳钢网制成.(3)阳离子交换膜的作用:①把电解槽隔为阴极室和阳极室;②只允许Na+通过,而Cl-、OH-和气体则不能通过.这样,既能防止生成的H2和Cl2相混合而发生爆炸,又能避免C12进入阴极区与NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量.(4)离子交换膜法电解制烧碱的主要生产流程说明为除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等杂质离子,需依次加入过量的BaCl2溶液(除去SO42-)、NaOH溶液(除去Mg2+、Fe3+)和Na2CO3溶液(除去Ca2+和剩余的Ba2+),最后加入盐酸中和NaOH以及将剩余的Na2CO3转化为NaCl.。
电解的原理及应用1. 什么是电解电解是指通过电流将电解质溶液或熔融的电解质分解成离子并进行化学反应的过程。
在电解反应中,正极接收电子并发生氧化反应,负极释放电子并发生还原反应。
电解是一种重要的化学过程,广泛应用于各个领域。
2. 电解的原理电解的原理基于电解质的导电性质和电解池的结构。
实现电解需要一个电解池,其中包含电解质溶液或熔融的电解质。
电解质是可以离解成离子的化合物,如盐酸、硫酸等。
当电解质溶液或熔融的电解质被通电时,电解质中的正、负离子会被电场的作用分开并在电极上进行相应的反应。
正极接收电子并发生氧化反应,负极释放电子并进行还原反应。
这些反应使得电解质发生分解和化学变化。
3. 电解的应用3.1 电解制取金属电解方法可以用来制取某些金属,如铜、铝等。
这是利用金属离子在电解质溶液中的电解过程,从而使金属离子还原成金属沉积在负极上。
通过调节电流、温度和电解质浓度等因素,可以控制金属的制取过程。
3.2 电镀电镀是一种通过电解的方法在物体表面镀上一层金属的工艺。
电镀的目的可以是提供装饰效果、提高耐腐蚀性能或改变物体表面的性质。
常见的电镀金属包括铬、镍、银等。
3.3 电解水制氢电解水是指通过电解的方式将水分解成氢气和氧气。
这是一种制取氢气的重要方法,可以在工业和实验室中用于制取氢气。
电解水还可以应用于燃料电池和氢能源等领域。
3.4 电解制取化学品电解还可以被用于制取某些化学品。
以氯气制备为例,电解盐水溶液可以使盐中的氯离子氧化成氯气。
类似地,电解还可以用于制取其他化学品,提供一种有效的化学合成方法。
3.5 电解污水处理电解也可以用于污水处理。
通过电解方法,污水中的有机物、重金属等可以被分解或沉积,从而达到净化水质的目的。
这是一种环保的污水处理技术,可以应用于工业和生活污水的处理。
4. 总结电解是通过电流将电解质溶液或熔融的电解质分解成离子并进行化学反应的过程。
电解的应用十分广泛,包括制取金属、电镀、电解水制氢、制取化学品以及污水处理等。
魁夺市安身阳光实验学校2008高考化学专题复习讲座 电解原理及其应用一、本周教学进度及主要内容:第三册 第四章 电解原理及其应用本讲主要内容:1. 理解电解池的形成条件、基本原理,并比较原电池。
2. 理解并运用两极放电规律3.掌握各类酸、碱、盐溶液电解产物、溶液pH 变化等情况(用惰性电极) 二、学习指导(一)比较原电池和电解池(二)放电规律(1)原电池的正极和电解池中的阴极本身均不放电.不论其材料活泼性如何,不参与电极反应,故受到保护.(2)原电池的负极、电解池的阳极为非惰性电极时,一般是电极本身即金属放电.(3)电解池中若阳极为惰性电极,由溶液中的离子放电. 一般离子的放电次序如下: ①阴离子在阳极放电顺序:)思考1: 电解一段时间,为了恢原到电解前的溶液,如何确定所加入物质的种类?(惰性电极)分析随着电解的进行,电解液或是浓度改变,或是溶质的种类改变,或是两者均有变化.为了恢复到原溶液,既要考虑“质”又要考虑“量”.例如:电解CuSO4溶液:2H2O+2CuSO4 2Cu+O2↑+2H2SO4思路一抓住溶液的变化若加入CuO、Cu(OH)2,均能与H2SO4反应生成CuSO4.方程式如下:①CuO+H2SO4=CuSO4+H2O② Cu(OH)2+H2SO4=CuSO4+2H2O比较①、②消耗的H2SO4、生成的CuSO4、H2O即可知道:加入1mol Cu(OH)2能与1mol H2SO4反应能生成1mol CuSO4和2H2O.不符合电解时的相关物质的比例.若改加CuO,则很合适.思路二抓住两极产物.“合二为一”.原理电解时电解质溶液减少的质量即为两极上产物的质量和,符合守恒原理,但直接通入或加入所得的产物,可能有的根本不反应,即使有的反应又有其它产物,如电解食盐水,若再通入H2和Cl2,则Cl2与NaOH反应生成NaCl和NaClO,H2与NaOH根本不反应。
何况一般只允许加入一种物质。
电解的原理及应用高中1. 介绍电解是指将电能转化为化学能的过程,它通过在电解槽中加入电解质溶液,然后通过电流将溶液中的离子分解成原子或分子的形式。
这个过程中会产生正极和负极两个电极,通过电解的方式,将正极和负极之间的离子分解成新的物质,实现化学反应。
电解在日常生活、工业生产以及科学研究中有着广泛的应用。
2. 电解的原理电解的原理基于电解质溶液中的离子分解。
在电解槽中,正极吸引负离子,负极吸引正离子,离子会在电极表面发生氧化还原反应。
正极上的负离子接受电子,发生还原反应;负极上的正离子失去电子,发生氧化反应。
这种离子的分解和重新组合产生了新的物质。
3. 电解的应用3.1 金属电解制备金属电解制备是电解的一种重要应用。
在金属电解制备中,一般使用金属盐溶液作为电解质。
将金属盐溶液放在电解槽中,通过电流作用,将金属离子还原成金属。
这种方法在铜、铝、锌等金属的制备中有着广泛的应用。
3.2 电镀电镀是指通过电解的方式,在物体表面沉积一层金属薄膜来实现外观美化、提高耐腐蚀性以及增加硬度的方法。
在电镀过程中,需要将待镀物作为阴极放入电解槽中,然后通过电流将金属离子还原成金属并沉积在待镀物的表面上。
3.3 电解水电解水是将水通过电解的方式分解成氧气和氢气的过程。
在电解水中,水分子被电解成氧气和氢气,氧气集聚在阳极上,氢气集聚在阴极上。
电解水是制取氢气和氧气的重要方法之一,也被广泛应用于燃料电池的原理和技术研究中。
3.4 药物合成电解在药物合成中也有着广泛的应用。
通过电解的方式,可以选择性地催化药物合成反应,提高反应的速度和产率。
电解在有机合成和无机合成中都有着重要的地位,为药物合成提供了新的方法和途径。
3.5 工业废水处理电解在工业废水处理中也有着重要的应用。
通过电解的方式,可以将废水中的有害物质分解成无害物质,达到废水处理的目的。
这种方法在有机废水处理、重金属废水处理等方面有着广阔的应用前景。
3.6 电解质电池电解质电池是一种能将化学能转化为电能的装置。
魁夺市安身阳光实验学校高考化学专题复习 电解原理及其应用学号考纲要求:1、理解电解原理。
2、了解铜的电解精练、镀铜、氯碱工业反应原理一、选择题1、下列关于铜电极的叙述不正确的是 ( )A .铜锌原电池中铜是正极B .用电解法精炼铜时用粗铜作阳极C .在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极D .电解稀硫酸制H 2、O 2时铜作阳极解法与规律:考察铜在各类电化学装置中的作用,要求基本概念清楚。
D 2、用铂作电极电解某金属氯化物MCl n 的水溶液,当阳极产生a mol 气体时,阴极析出m g 金属,则金属的相对原子质量是:A.n ma 2 B.m na 2 C.a mn 2 D.man解法与规律:关键是写明电极反应,利用电荷守恒法进行计算。
C3、以铁为阳极、以铜为阴极,对足量的NaOH 溶液进行电解,一段时间后得到2 mol Fe(OH)3沉淀,此间共消耗的水的物质的量为:A.2 molB.3 molC.4 molD.5 mol解法与规律:电解1mol H +消耗1mol 水,但不能忽略Fe(OH)2被氧化时所消耗的水。
D4、通以相等的电量,分别电解等浓度的硝酸银和硝酸亚汞(亚汞的化合价为+1价)溶液,若被还原的硝酸银和硝酸亚汞的物质的量之比n (硝酸银)︰n (硝酸亚汞)=2︰1,则下列表述正确的是( )A 、在两个阴极上得到的银和汞的物质的量之比n (Ag )︰n (Hg )=2︰1B 、在两个阳极上得到的产物的物质的量不相等C 、硝酸亚汞的分子式为HgNO 3D 、硝酸亚汞的分子式为Hg 2(NO 3)2解法与规律:通以相等的电量即是通过相同的电子数,银和亚汞都是+1价,因此,得到的单质银和汞的物质的量也应相等;又因电解的n (硝酸银)︰n (硝酸亚汞)=2︰1,硝酸银的化学式为AgNO 3,故硝酸亚汞的化学式不可能为HgNO 3,只能为Hg 2(NO 3)2。
所以,正确选项为D 。
5. 在100 mlH 2SO 4和CuSO 4的混合液中,用石墨作电极电解,两极上均收到2.24L 气体(状况),则原混合液中,Cu 2+的物质的量浓度为 ( )A .1mol •L ―1B .2mol •L ―1C .3 mol •L ―1D .4 mol •L ―1解法与规律:阴极能有氢气放出,说明Cu 2+已全反应,考察离子放电顺序。
2008年高三化学复习专题讲座-电解原理及其应用一、本周教学进度及主要内容:第三册第四章电解原理及其应用本讲主要内容:1.理解电解池的形成条件、基本原理,并比较原电池。
2.理解并运用两极放电规律3.掌握各类酸、碱、盐溶液电解产物、溶液pH变化等情况(用惰性电极)二、学习指导(二)放电规律(1)原电池的正极和电解池中的阴极本身均不放电.不论其材料活泼性如何,不参与电极反应,故受到保护.(2)原电池的负极、电解池的阳极为非惰性电极时,一般是电极本身即金属放电.(3)电解池中若阳极为惰性电极,由溶液中的离子放电.一般离子的放电次序如下:①阴离子在阳极放电顺序:SO42-、NO3-、OH-、Cl-、Br-、I-、S2-失电子能力依次增强②阳离子在阴极放电顺序K +、Ca 2+、Na +、Mg 2+、Al 3+、Zn 2+、Fe 2+、H +、Cu 2+、Ag +得电子能力依次增强思考1: 电解一段时间,为了恢原到电解前的溶液,如何确定所加入物质的种类?(惰性电极)分析 随着电解的进行,电解液或是浓度改变,或是溶质的种类改变,或是两者均有变化.为了恢复到原溶液,既要考虑“质”又要考虑“量”.例如:电解CuSO 4溶液:2H 2O +2CuSO 4 2Cu +O 2↑+2H 2SO 4 思路一 抓住溶液的变化若加入CuO 、Cu(OH)2,均能与H 2SO 4反应生成CuSO 4.方程式如下: ① CuO +H 2SO 4=CuSO 4+H 2O② Cu(OH)2+H 2SO 4=CuSO 4+2H 2O比较①、②消耗的H 2SO 4、生成的CuSO 4、H 2O 即可知道:加入1mol Cu(OH)2能与1mol H 2SO 4反应能生成1mol CuSO 4和2H 2O.不符合电解时的相关物质的比例.若改加CuO ,则很合适.思路二 抓住两极产物.“合二为一”.原理 电解时电解质溶液减少的质量即为两极上产物的质量和,符合守恒原理,但直接通入或加入所得的产物,可能有的根本不反应,即使有的反应又有其它产物,如电解食盐水,若再通入H 2和Cl 2,则Cl 2与NaOH 反应生成NaCl 和NaClO ,H 2与NaOH 根本不反应。
何况一般只允许加入一种物质。
从守恒角度考虑,电解CuSO 4溶液,阴极析出Cu,阳极生成O 2,H 元素的质量并未减少。
因而当加入Cu(OH)2时,从元素种类的守恒考虑就不符合,更不必考虑量是否符合了.故可将两极产物中元素合为一种化合物.思考2 如何确定所加物质的量?(惰性电极) 分析 由于两极上通过的电子数相等,故阴、阳两极产物的物质的量间一定满足确定的关系.因而加入物与其也有一定关系.例如 电解含0.4mol CuSO 4溶液一段时间后,阳极上生成2.24L 气体(S.T.P),则应加入CuO 多少克?(用惰性电极)解析 O 2 ~ 2CuO电 解1mol 2molm (四)1.1) 阴极阳极 阴极产物 阳极产物阴极区产物 想一想:两材料能否交换?为什么?(提示)不能互换,Fe 若作阴极材料,电极不参加反应;若作阳极材料,电极参加反应被氧化.电极反应为:阴极(C) 2H ++2e =H 2↑阳极(Fe) Fe -2e =Fe 2+这样得不到Cl 2 2)工业生产流程食盐水净化 电解 电解液处理 (1)食盐水的净化食盐水中除含Na +、Cl -以外,还含有SO 42-、Ca 2+、Mg 2+需除去.SO 42-、Ca 2+、Mg2+加BaCl 2过量Ca 2+、Mg 2+(Ba 2+) BaSO 4↓ 加Na 2CO 3过量 (CaSO 4↓微溶)CaCO 3↓ Mg +CO 32-BaCO 3↓ NaOH 足量 (MgCO 3微溶)Mg(OH)2↓ CO 32-、OH -加HCl 调节PH =7CO 2↑ NaCl 溶液⑵装置-----离子交换膜法电解槽构造:阳极:金属钛网,有钛、钌的氧化物涂层,保证阳极不被氧化。
阴极:碳钢网,涂有镍涂层阳离子交换膜——允许Na+、H 2O 分子通过,Cl -、OH -、气体分子通不过。
其目的为:①防止H 2、CL 2混合电火花下反应爆炸 H 2+Cl 22HCl② 防止防止Cl 2进入阴极区与NaOH 反应,影响烧碱的质量和产量。
Cl 2+2NaOH =NaCl +NaClO +H 2O(3)电解液的处理 NaCl 结晶 NaOH(溶解度较大) 加热NaCl(溶解度较小) 蒸发 工业用 浓碱溶液精制固体 2.电解H 2O 电极材料:Pt加入Na 2SO 4的作用:增强溶液的导电能力想一想:还能加入哪些合适的物质? NaCl 合适吗? 电解方程式:2H 2O 2H 2↑+O 2↑电解水的作用:①制取H 2或O 2.在电力富余的国家或地区,可用于工业制法.科学家正在努力寻找有效合适的催化剂,促使H 2O 分解,开发利用氢能源.②利用两极 管中所得气体的体积比.气体的性质来确定水的组成.3.活泼金属的冶炼:电解活泼金属的氧化物、碱或盐(熔融状态),制取活泼金属. 阳极—石墨,阴极—Fe 、C 等金属.如:2NaCl(熔融) 2Na +Cl ↑2Al 2O 3 4Al +3O 2↑(加入Na 3AlF 6以降低Al 2O 3熔点,) 如:铝的冶炼Al 2O 3熔点很高2045℃冰晶石(Na 3AlF 6)作熔剂电离 Al 2O 3(熔融) 2Al 3++3O 2-电极方程式阳极(C ) 4Al 3++12e 4Al阴极(Fe ) 6O 2--12e 3O 2电解方程式 2Al 2O 3 4Al +3O 2↑阳极副反应 C +O 2 CO 4. 装置:阳极:粗铜(含杂质 阴极:精铜(纯净物) 电解液:CuSO 4溶液 电极反应式:阳极:Cu -2e =Cu 2+Fe -2e =Fe 2+,Ni 比铜活泼的 Zn 、Fe 、 不活泼金属Ag 、Au 阴极:Cu 2++2e =Cu活泼金属离子Fe 2+、Ni 2+不放电,留在溶液中,故可在阴极获得高纯度的Cu. 5.电镀——用电解法在某金属(镀件)表面镀上一薄层其它金属(镀层金属)电 解电 解电 解电火花1000℃成为共熔体、节约能源电解电镀槽:阳极——镀层金属电极反应:M-n e=M n+阴极——镀件电极反应::M n++n=M②b、c两极上反应的离子的物质的量相等(1)应选择的电解质是上述四组中的第____组(2)该组电解过程中各电极上的电极反应为a极____________ b极___________c极____________ d极___________(3)当b极上析出7.1g电解产物时,a极上析出产物的质量为____g;若B槽电解质溶液500mL,且忽略电解前后电解液的体积变化,则此时B槽中的[H+]比电解前增加了____mol/L. 思路点拨:有关电解的计算原则电化学的反应是氧化一还原反应,各电极上转移电子的物质的量相等,无论是单一电池还是串联电解池,均可抓住电子守恒计算.关键:①电极名称要区分清楚.②电极产物要判断准确.③各产物间量的关系遵循电子得失守恒.解析:先分析A、B两槽电解时溶液的pH值变化由此可知,符合条件①的有1、4.(2)再分析a、b、c、d四极上的放电离子,特别注意b、c两极的反应.故符合要求②的只有第4组 综合①、②,(1)应选4组(2)第4组溶液电解时的电解反应:a:4H ++4e =2H 2↑ b:4Cl --4e =2Cl 2↑c:4Ag ++4e =4Ag d:4OH --4e =2H 2O +O 2↑a 、b 、c 、d 四电极上同时得到的产物物质的量间关系,可由电子守恒快速列出. 2H 2 ~ 2Cl 2 ~ 4Ag ~ O 2 ~ 4e(3)B 槽中有1mol OH -放电,即有1mol H +生成,或从溶液电荷守恒考虑,因NO 3-不消耗,有1mol Ag +反应必有1mol H +生成.设a 极上析出xg H 2,B 槽[H +]增加了y mol/LCl 2 ~ H 2 ~ 2OH -~ 2Ag +~ 2H +71g 2g 2mol 7.1g xg 0.5y x =0.2(g) y =0.4(mol/L)例2 以铜、银为阴、阳极,浸入1升0.1摩/升AgNO 3溶液里进行电解,当阴极增重2.16克固体时,下列判断正确的是( )A.溶液浓度为0.08摩/升B.阳极上产生112ml 气体(标况)C.有1.204×1023个电子转移 D.反应中有0.02摩物质氧化 解析 注意这是个以Ag 为阳极,以AgNO 3为电解质溶液的电镀池.电极反应为阳极 Ag -e =Ag +氧化阴极 Ag ++e =Ag 还原因此,没有O 2生成,电镀液浓度不变,被氧化的物质及转移的电子数为Ag ——----Ag +——----------- e10816.2=0.02mol 0.02mol 6.02×1023×0.02=1.204×1022个 故 D 正确例3 用惰性电极电解1L 4mol/L CuSO 4溶液时,在电路通过0.5mol 电子,又将电源与电极反接,后又通过1mol 电子,求此时溶液中[H +].解:正接: 阳 阴2OH - ~ 2e Cu 2+~ 2e ~ Cu0.5mol 0.5mol 0.25mo l0.5mo l0.25mol 反接: 阳 阴Cu - 2e = Cu 2+ Cu 2++2e =Cu 0.25mol 0.50mol (足量)4OH -~ 4e 0.5mol 0.5mol共有0.5+0.5=1.0(mol)OH -放电.溶液中即生成H +1.0mol [H +]=1mol/L巩固练习一.选择1B.用两根碳棒为电极,电解氯化钠、溴化钠、碘化钠的混和溶液(假设三者浓度相等),一开始两极上的产物为()A.碘和氢气B.氯气和氢气C.氧气和氢气D.溴气和氢气2C.如图所示:x、y为电源的两个极,通电一段时间后发现a极的质量增加,b极有无色无味的气体放出.则下列情况符合实验事实的为()3B. 以Pt作电极,用电源串联电解分装在两个烧杯里的200mL 0.3mol/L NaCl溶液和300mL4剩余的CuSO4溶液中CuSO4的质量分数是( )A.8.46%B.8.36%C.8.73%D.9.02%6C.用惰性电极电解500mL含KNO3和Cu(NO3)2的混合液,一段时间后,在两极上均生成11.2L(S.T.P)气体.则原溶液中Cu2+的物质的量浓度为( )A.0.5mol/LB.1mol/LC.2mol/LD.无法确定7B.如图所示,a、b、c、d均为石墨电极通电一段时间后,各电极上的生成物的物质的量之比依次为A、AgNOC、稀H28B .电解池中盛有饱和的Na 2SO 4溶液,用惰性电极和直流电源进行电解,当温度不变时,溶液电解一段时间后,下列叙述正确的是 ( ) A.Na 2SO 4溶液浓度增大有晶体析出B.Na 2SO 4溶液浓度不变有晶体析出C.Na 2SO 4溶液的酸性增强,pH 值减小D.Na 2SO 4溶液中的[OH -]保持不变9C.在25℃时,用两个铂电极电解一定量的饱和Na 2SO 4溶液。