苏教版高中化学选修六5.2电解与电镀(共50张PPT)

课件50张PPT。电解与电镀1.电极一.电解原理阳极与电源正极相连惰性电极只导电,不参与氧化还原反应(C/Pt)活性电极 既导电又参与氧化还原反应(Cu/Ag)阴极与电源负极相连离子自由移动阳离子（Cu2+,H+)向阴极移动
阴离子（Cl-,OH-)向阳极移动离子定向移动电解中以电解CuCl2为例:( 阳氧阴还 )(2Cl=Cl2)2.电极反应阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。阴极：Cu2++2e=Cu(还原）放电： 电流通过电解质溶液而在阴阳两极上发生氧化还原反应的过程叫电解。 借助电流引起氧化还原反应的装置即把电能转化为化学能的装置叫电解池。3.电解:电解池形成条件: (1)与电源相连的两个电极
(2)电解质溶液(或熔化的电解质)
(3)形成闭合回路反应原理电解结果:4AgNO3+2H2O 4Ag+O2↑+4HNO3基础知识知识应用小结下一页返回例：以石墨电极电解硝酸银负极出电子
电子回正极②电解池的两极也可由两极的反应来决定的：
发生氧化反应的为阳极，
发生还原反应的为阴极。①如果装置中已标有电源的（＋）、（－）极，可以由电解池中的电极与电源的（＋）（－）极的连接情况直接判断,与负极连接的为电解池的阴极，与正极连接的为电解池的阳极。电极判断电解质溶于水或受热融化状态电解质电离后，再通直流电电解质电离成为自由移动的离子例：CuCl2=Cu2++2Cl-阴阳离子定向移动，在两极上失得电子成为原子或分子。如：
CuCl2==Cu+Cl2只产生自由移动的离子 发生氧化还原反应生成了新物质电解必须建立在电离的基础上(1)阴极 : 氧化性越强,越易放电 (溶液中阳离子得电子) ----与电极材料无关. 4.离子的放电顺序Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+> Zn2+> H+> Al3+>Mg2+>Na+>Ca+>K+活性电极＞S 2->I ->Br ->Cl ->OH ->NO3 ->SO42-(等含氧酸根离子）>F-(2)阳极: 还原性越强,越易放 (阳极本身或溶液中阴离子失电子) ----与电极材料有关.若阳极为活性电性,则阳极本身失电子溶解.若阳极为惰性电极,则溶液中阴离子失电子.注意: 离子放电顺序与电极材料﹑离子本身的氧化性﹑还原性及离子浓度等因素有关.(1)离子浓度相同或相近时,由离子的放电顺序确定.如:用惰性电极电解0.1mol/LAgNO3与0.1mol/LCu(NO3)2混合溶液 ,Ag先析出,Cu后析出.又如:用惰性电极电解0.1mol/LFeCl3和0.1mol/LCuCl2混合溶液,阴极初始反应为:Fe3++e-=Fe2+,开始并没有Cu析出.(2)离子浓度不同,将影响离子放电顺序.如: 电解1mol/LZnCl2溶液,因C(Zn2+) ＞C(H+),所以Zn2+先放电,出现“锌前得氢,锌后得金属.”现象.（1）电解含氧酸、强碱溶液及活泼金属的含氧酸盐，实质上是电解水。（2）电解不活泼金属的含氧酸盐，阳极产生氧气，阴极析出不活泼金属。（3）电解活泼金属无氧酸盐，阴极产生氢气，阳极析出非金属。（4）电解熔融物﹑不活泼金属无氧酸盐﹑无氧酸，实际上是电解电解质本身。电解规律电解含氧酸(如:H2SO4﹑HNO3﹑H3PO4等) ﹑活泼金属含氧酸盐(如:Na2SO4﹑KNO3等) ﹑强碱(如:NaOH﹑KOH﹑Ca(OH)2﹑Ba(OH)2等) 实质上是电解水.阳极产生O2，阴极产生H2阳极: 4OH-- 4e- = 2H2O + O2↑阴极: 2H++ 2e- = H2↑
总反应: 2H2O === 2H2 + O2↑思考电解过程中溶液浓度及PH值如何变化?溶液浓度增大.PH值变化有三种情况含氧酸------减小活泼金属含氧酸盐------不变强碱------增大通电电解不活泼金属的含氧酸盐（如：CuSO4﹑AgNO3等）电解质和水同时电解，阳极产物是O2，阴极产物是析出不活泼金属．如：电解CuSO4溶液阳极: 4OH-- 4e- = 2H2O + O2↑
阴极: Cu2+ + 2e-　=　Cu总反应：2CuSO4+2H2O===2Cu+O2↑+2H2SO4又如：电解AgNO3溶液阳极: 4OH-- 4e- = 2H2O + O2↑阴极： Ag+ + e- = Ag总反应：4AgNO3+2H2O===4Ag+O2↑+4HNO3思考电解过程中溶液浓度和ＰＨ值如何变化？浓度减小，ＰＨ值减小．通电通电电解活泼金属无氧酸盐(如 :NaCl ﹑ KBr等).电解质和水同时电解.阳极产生非金属,阴极产生H2如:电解食盐水阳极: 2Cl- - 2e- = Cl2↑阴极: 2H+ + 2e- = H2↑总反应: 2NaCl+2H2O===2NaOH+H2↑+Cl2↑思考电解过程中溶液浓度和PH值如何变化?溶液浓度减小,PH增大.通电电解无氧酸(如:HCl) ﹑不活泼金属无氧酸盐(如：CuCl2).实质是电解质本身电解．电解盐酸阳极：2Cl-- 2e- = Cl2↑阴极：2H+ + 2e- = H2↑总反应：2HCl === H2↑+Cl2↑电解CuCl2阳极:2Cl-- 2e- = Cl2阴极:Cu2++2e- = Cu
总反应：CuCl2 === Cu + Cl2↑思考电解过程中溶液的浓度和ＰＨ值如何变化？溶液浓度减小，ＰＨ值无氧酸-----增大CuCl2-----略减小通电通电用惰性电极电解下列溶液阳极:4OH--4e-=2H2O+O2↑阴极:2H++2e-=H2↑阳极:2Cl--2e-=Cl2↑阴极:2H++2e-=H2↑阳极:2Cl--2e-=Cl2↑阴极:Cu2++2e-=Cu阳极:2Cl--2e-=Cl2↑阴极:2H++2e-=H2↑阳极:2Br--2e-=Br2阴极:2H++2e-=H2↑阳极:4OH--4e-=2H2O+O2↑阴极:Cu2++2e-=Cu阳极:4OH--4e-=2H2O+O2↑阴极:Ag++e-=AgH2OHClCuCl2NaCl﹑H2OKCl﹑H2OCuSO4﹑H2OAgNO3﹑H2O增大减小减小减小减小减小减小不变增大增大增大减小减小H2OHCl
CuCl2HCl
HBr稍小CuOAg2OH2SO4(ag)NaOH(ag)阳极:4OH--4e-=2H2O+O2↑阴极:2H++2e-=H2↑H2O增大减小H2O阳极:4OH--4e-=2H2O+O2↑阴极:2H++2e-=H2↑
H2O增大增大H2O电解后溶液的PH变化分析1、H+和OH-均放电——决定原溶液的性质
如：电解H2SO4、NaOH、Na2SO4
2、只有H+放电，而OH-不放电——PH增大
如：电解HCl、NaCl
3、只有OH-放电，而H+不放电——PH减小
如：电解CuSO4
4、H+、OH-都不放电——考虑水解及气体溶于水的情况
如：电解CuCl2（理论派与实验派结论？）
记忆歌诀负极出电子，电子回正极。阴氢阳氧电解水，阴碱阳酸电解盐；
电极增重定为阴，电极减轻准是阳。
电极名，阴负阳正相对应；
看电极，阳为活性先腐蚀；
找离子，先强后弱写反应；
总反应，两极相加就可以。
练习1﹑ 用Pt作电极电解某种溶液,通电一段时间后,溶液的PH值变小,并且在阳极得到0.56L气体,阴极得到1.12L气体(两气体均在相同条件下测定).由此可知溶液可能是( )A﹑稀盐酸 B﹑KNO3溶液 C﹑CuSO4溶液 D﹑稀硫酸D2﹑下例过程需要通电后才可进行的是( ) a﹑电离 b﹑电解 c﹑电镀 d﹑电泳 e﹑电化腐蚀A﹑abc B﹑bcd C﹑bde D﹑全部B3﹑用惰性电极电解下例溶液一段时间后,再加入一定量的另一种物质(方括号内),溶液能与原溶液完全一样的是( ) A﹑CuCl2〔CuSO4〕B﹑NaOH〔NaOH〕 C﹑NaCl〔HCl〕 D﹑CuSO4〔Cu(OH)2〕 C4﹑国外新近研制的溴-锌蓄电池的基本构造是用碳棒作电极,溴化锌作电解液.有四个电极反应:
a﹑Zn - 2e- = Zn2+ b﹑Zn2+ + 2e - = Zn
C﹑Br2 + 2e- = 2Br- d﹑2Br-- 2e- = Br2哪么充电时的阳极反应和放电时的负极反应分别是( )A﹑da B﹑bc C﹑ca D﹑bdA5﹑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极板有无色无臭的气体放出,符合这一情况的是 ( )AabZ溶液x y. .电解原理应用氯碱工业1﹑反应原理:阳极: 2Cl-- 2e- = Cl2↑阴极: 2H+ + 2e- = H2↑总反应: 2NaCl+2H2O===2NaOH+H2↑+Cl2↑
通电工业上用电解饱和食盐水的方法来制取NaOH﹑Cl2和H2,并以它们为原料生产一系列化工产品,称为氯碱工业.2﹑设备: 离子交换膜电解槽----------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网制成,为了延长电极使用寿命和提高电解效率,钛阳极网上涂有钛﹑钌等氧化物涂层;阴极由碳钢网制成,上面涂有镍涂层;阳离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室.阳离子交换膜有一种特殊的性质, 即它只允许阳离子通过,而阻止阴离子和气体通过.这样即能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起烛爆炸, 又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量和产量.3﹑原料精制: 精制的目的是除去粗盐水中的泥沙﹑Ca2+﹑Mg2+﹑Fe3+﹑SO42-杂质,以免成品混入杂质,同时也可以避免电解过程中产生Mg(OH)2之类的不溶性杂质堵塞隔膜孔隙.最后通过阳离子交换树脂除去少量的Ca2+﹑Mg2+.精制时加入的试剂顺序为:BaCl2→Na2CO3→NaOH→HCl除SO42-除Ca2+﹑过量的Ba2+ 除Mg2+﹑Fe3+除CO32-,并调节溶液PH值有关离子方程式:Ca2++CO32-=CaCO3↓Ba2++SO42-=BaSO4↓,Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓,Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓,H++OH-=H2O(NaOH)(Na2CO3)电解精炼铜阳极: 粗铜(含少量Zn﹑Fe﹑Ni﹑Ag﹑Au等)阴极: 纯铜电解液: CuSO4溶液(加入一定量的硫酸)阳极: Cu - 2e- = Cu2+Zn - 2e- = Zn2+Fe - 2e- = Fe2+Ni - 2e- = Ni2+(Au﹑Ag沉积下来,形成阳极泥)阴极:Cu2+ + 2e- = CuCuSO4溶液浓度基本保持不变-------因阳极上铜溶解的速率与阴极上铜沉积的速率相同.电镀铜电镀: 利用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属或合金的过程.阳极: Cu(镀层金属) Cu - 2e- = Cu2+阴极: 待镀金属 Cu2+ + 2e- = Cu 电解液: 含镀层金属离子的电解质溶液电解炼铜要记清，粗铜阳极纯铜阴，
铜盐溶液电解质，银铂金成阳极泥。电镀原理记周详，镀件阴极镀层阳，
镀层离子电解液，工业实际更优良。电解计算依据：所有电极上转移电子的物质的量相等
①电极产物变化量
②溶液中离子浓度的改变量
③多池串联时各电极上产物的量
④阿佛加德罗常数的求算
　　Q=It=e·NA·n(e-)例题1在下列两个电解池
中，a﹑b两极都是
石墨电极。将电源
接通，通电16分5秒，电流强度为5安培，Pt电极质量增加5.40g。试回答下列问题(已知一个电子的电量为1.6×10-19库仑)
（1）在a、b极上析出质量各为多少g？
（2）Ag电极溶解多少g？根据该池给出的实验数据，计算阿伏加德罗常数是多少？ 分析: 电极反应:A（阳）: 4OH-- 4e- = 2H2O + O2↑B（阴）: 2Cu2+ + 4e- = 2CuAg（阳）: 4Ag - 4e- = 4Ag+Pt:（阴） 4Ag+ + 4e- = 4Ag关系式: O2(a极板) ～2Cu(b极板) ～4Ag(Ag极板) ～4Ag(Pt极板) 0.05mol0.05mol0.025mol0.0125mol0.4g1.6g5.4gQ=It=e·NA·n(e-)
则: 5×965=1.6×10-19×NA×0.05NA=6.03×1023例题2 1L0.1mol/LAgNO3溶液在以Ag作阳极，Fe作阴极的电解槽中电解，当阴极增重2.16g时。下列判断(设电解按理论进行，溶液不蒸发)正确的是(　 )　A．溶液的浓度变为0.08mol/L
　 B．阳极上产生112mLO2(标准状况)　C．转移的电子数是1.204×1022个　
D．反应中有0.01mol的Ag被氧化C例3、电解硫酸溶液时，放出25mL(标况)O2，若以等量的电量在同样条件下电解盐酸溶液，所放出的气体的体积最接近下列数据中的(　 )A．45mL　 　　　B．50mL　 　　　C．75mL　 　　　D．100mL D例4、用惰性电极电解pH＝6的CuSO4溶液500mL，当电极上有16mg铜析出时，溶液(设电解前后溶液体积变化可忽略，阴极上无H2析出)的pH约为(　 )A．1　 　　 　 B．3　
C．6　 　　　　D．9 B例5、如图4—15所示，四种装置工作一段时间后，测得导线上均通过了0.002mol电子，此时溶液的pH由小到大的排列顺序为(不考虑水解和溶液的体积变化)( )①③②④例6、将两个铂电极插入500mL CuSO4溶液中进行电解，通电一定时间后，某一电极增重0.064g(设电解时该电极无氢气析出，且不考虑水解和溶液体积的变化)。此时溶液中氢离子浓度约为(　 )A．4×10—3mol/L　　　　　　　　　 B．2×10—3mol/LC．1×10—3mol/L　 　　　　　　　　D．1×10—7mol/L A例7、用惰性电极电解VL某二价金属的硫酸盐溶液一段时间后，阴极有Wg金属析出，溶液的pH从6.5变为2.0(体积变化可以忽略不计)。析出金属的相对原子质量为(　 )　A． B．　 　C． 　 D． B例8、以铁为阳极、铜为阴极，对足量的NaOH溶液进行电解，一段时间后得到2molFe(OH)3沉淀，此时消耗水的物质的量共为(　 )A．2mol　 　　 　B．3mol　 　　　 C．4mol　 　　　 D．5molD1、工业上处理含Cr2O72—的酸性工业废水用以下方法：①往工业废水中加入适量的NaCl，搅拌均匀；②用Fe为电极进行电解，经过一段时间有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀产生；③过滤回收沉淀，废水达到排放标准。试回答：练习　(1)电解时的电极反应：阳极______________，阴极______________ 。　　(2)Cr2O72—转变成Cr3+的离子反应方程式：___________________________________。 　　(3)电解过程Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀是怎样产生的? 　　
(4)能否用Cu电极来代替Fe电极?______________(填“能”或“不能”)，简述理由。 Fe - 2e- = Fe2+2H++2e-=H2↑Cr2O72-+6Fe2+ +14 H+=2Cr3+ +6Fe3++7H2OCr2O72-与Fe2+反应消耗H+、电解过程中产生了OH －,使溶液酸性逐渐减弱、碱性逐渐增强， 从而使Cr3+ 、Fe3+沉淀。不能。用Cu电极代替Fe,不能产生还原性的Fe2+, Cr2O72不能被还原为Cr3+ 2、图4—17为持续电解饱和CaCl2水溶液(含酚酞)的装置(以铂为电极，A为电流表)，电解一段时间后，在左图中从1小时起将CO2连续通入电解液中，请在图4—17右图中完成实验中电流对时间的变化关系图，并回答有关问题。(1)电解时F极发生______反应，电极反应式为
___________ ；E极发生______反应，电极反
应式为____________；
电解总方程式为__________________；

(2)电解池中产生的现象：
① ，
② ，
③ 。 氧化2Cl －- 2e- = Cl2 ↑还原2H++2e-=H2↑E极先变红两极均有气泡产生溶液中产生沉淀而后溶解 3、工业上用为原料制取KMnO4，主要生产过程分为两步进行：第一步将MnO2和KOH粉碎，混匀，在空气中加热至熔化，并连续搅拌，制取K2MnO4；第二步将K2MnO4的浓溶液用惰性电极进行电解，在阳极上得到KMnO4，在阴极上得到KOH。　　(1)制取K2MnO4的反应方程式是______，
连续搅拌的目的是_______________________。(2)电解K2MnO4的浓溶液时，两极发生的电极反应式，阴极是__________________，
阳极是__________________ ；
电解的总反应方程式是______。 让反应物充分接触，使反应顺利进行2MnO2+4KOH+O2=2 K2MnO4+2H2OMnO4 2－ - e - = MnO4 －2H++2e-=H2↑ 4、某硝酸盐晶体的化学式为M(NO3)x·nH2O，其式量为242。将1.21g该晶体溶于水制成100mL溶液，用惰性电极进行电解，当有0.01mol电子转移后，可使金属离子还原，析出0.32g金属。求：(1)金属的相对原子质量及x、n的值。
(2)电解后溶液的pH。 64，x=2, n=3pH = 1 5、由于Fe(OH)2极易被氧化．所以实验室很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。应用如图4—18所示电解实验可制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。两电极的材料分别为石墨和铁。(1)a电极材料应为__，电极反应式为_____。
(2)电解液C可以是______(填编号)。A．纯水　 B．NaCl溶液　
C．NaOH溶液　D．CuCl2溶液(3)d为苯，其作用为______，在加入苯之前对C应做何简单处理?______。(4)为了在较短时间内看到白色沉淀，可采取的措施是(填编号)______。
A．改用稀硫酸作电解液 B．适当增大电源电压
C．适当减小两电极间距离　D．适当降低电解液的温度
(5)若C为Na2SO4溶液，当电解一段时间看到白色Fe(OH)2沉淀后，再反接电源来电解，除了电极上看到气泡外，混合物中另一明显现象为________。铁Fe - 2e- = Fe2+BCBC白色沉淀变逐渐红褐色隔绝空气，防止空气中的氧气氧化氢氧化亚铁加热煮沸6、对于柯尔贝反应：

（R代表烃基）。在电解过程中生成的H2和CO2的体积之比是（在相同条件下）：_______。 　　 1：2 7、(1)当电源通过1.5L 1％的KOH溶液(密度近似当作：1.00g/mL)时，溶液的浓度改变了0.5％，此时阳极析出的物质是什么?质量为多少克?(2)若电解后不小心溶液中混进KCl杂质，为了除去杂质又进行电解，当有5.6L(标况)Cl2析出，可认为杂质除尽，求最后所得溶液中KOH的质量分数为多少?电解消耗的KCl0.5mol,质量37.25g,生成的KOH0.5mol,质量为28g ,KOH总质量为43g氧气，444.4g电解过程失去的质量为36.5g溶液的总质量为（1000+37.25－36.5）gKOH的质量分数为4.3%8、图中A是一种无色液体，G是极易溶于水的碱性气体，Y是胃酸的主要成分，K是不溶于稀硝的白色沉淀，反应⑤是工业制X的主要反应之一。试填空：（1）写出下列物质的化学式A ，E ，F ，Y 。
（2）反应⑤的化学方程式为 。
（3）1molB通过②得到1molF，B中F的质量分数为72%，则B的化学式为 。9、某溶液中含有两种溶质NaCl和H2SO4，它们的物质的量之比为3:1。用石墨做电极电解该混合溶液时，根据电极产物，可明显分为三个阶段。下列叙述不正确的是( )
A.阴极自始至终只析出H2
B.阳极先析出Cl2，后析出O2
C.电解最后阶段为电解水
D.溶液pH不断增大，最后为7D