電解池02工作原理及應(yīng)用

1、 在生產(chǎn)和生活中我們不但要利用化學(xué)反應(yīng)，使在生產(chǎn)和生活中我們不但要利用化學(xué)反應(yīng)，使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，而且要利用化學(xué)反應(yīng)使電能化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，而且要利用化學(xué)反應(yīng)使電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能一般通過(guò)電解電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能一般通過(guò)電解的方法來(lái)完成。的方法來(lái)完成。你能想起我們已學(xué)過(guò)的化學(xué)課程你能想起我們已學(xué)過(guò)的化學(xué)課程里涉及到的用電解反應(yīng)來(lái)制取新物質(zhì)的例子嗎？里涉及到的用電解反應(yīng)來(lái)制取新物質(zhì)的例子嗎？你知道嗎？你知道嗎？ 實(shí)實(shí) 例例被電解物質(zhì)被電解物質(zhì) 電電 解解 產(chǎn)產(chǎn) 物物 化化 學(xué)學(xué) 方方 程程 式式電解水電解水水水H2、O22H2O 2H2 +O2 電解食鹽水電解食鹽水H2

2、O、NaClNaOH 、H2 、 Cl22NaCl +2H2O 2NaOH +H2 + Cl2 電解融熔電解融熔 氯化鈉氯化鈉NaClNa、 Cl22NaCl 2Na+ Cl2 電解融熔電解融熔 氧化鋁氧化鋁Al2O3Al 、 O22Al2O3 4Al +3 O2 電解氯化銅溶液微觀模擬電解氯化銅溶液微觀模擬 在在U U形管中加入飽和氯化銅溶液，用形管中加入飽和氯化銅溶液，用石墨棒作電極，接通電源，電解數(shù)分石墨棒作電極，接通電源，電解數(shù)分鐘后，觀察現(xiàn)象。鐘后，觀察現(xiàn)象。（1 1）接電源負(fù)極的石墨棒上有）接電源負(fù)極的石墨棒上有 ， 電極反應(yīng)為。電極反應(yīng)為。（2 2）接電源正極的石墨棒上有）接電源

3、正極的石墨棒上有 ， 電極反應(yīng)為。電極反應(yīng)為。 （3 3）電解反應(yīng)的化學(xué)方程式。）電解反應(yīng)的化學(xué)方程式。 （4 4）在上述電解反應(yīng)中，被氧化的物質(zhì)是，）在上述電解反應(yīng)中，被氧化的物質(zhì)是， 被還原的物質(zhì)是。被還原的物質(zhì)是。（5 5）比較電解飽和氯化鈉溶液與電解飽和氯化銅溶液，）比較電解飽和氯化鈉溶液與電解飽和氯化銅溶液，有什么不同？為什么？有什么不同？為什么？有紅色物質(zhì)析出有紅色物質(zhì)析出Cu2+ + 2e- Cu有黃綠色氣體放出有黃綠色氣體放出2Cl- - 2e- Cl2 CuCl2 Cu + Cl2 CuCl2CuCl2因參與電解的微粒不同。因參與電解的微粒不同。構(gòu)成電解池需要什么條件？構(gòu)成電

4、解池需要什么條件？l與外加電源相連的兩個(gè)電極與外加電源相連的兩個(gè)電極l有電解質(zhì)溶液有電解質(zhì)溶液 l形成閉合回路形成閉合回路電解原理及電解池電解原理及電解池1.電解電解:讓讓直流電直流電通過(guò)電解質(zhì)溶液或熔融的電解質(zhì)，通過(guò)電解質(zhì)溶液或熔融的電解質(zhì)， 在兩極上分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的過(guò)程叫做在兩極上分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的過(guò)程叫做電電解解。 2.電解池電解池:把把 電能電能轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為化學(xué)能化學(xué)能的裝置叫的裝置叫電解池電解池。 3.電極名稱和電極反應(yīng)電極名稱和電極反應(yīng) 與電源負(fù)極相連的電極叫與電源負(fù)極相連的電極叫陰極陰極，陰極上發(fā)生還原反應(yīng)陰極上發(fā)生還原反應(yīng)。 與電源正極相連的電極叫與電源正

5、極相連的電極叫陽(yáng)極陽(yáng)極，陽(yáng)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，陽(yáng)極上發(fā)生氧化反應(yīng)。 陰極陰極:與電源負(fù)極相連，與電源負(fù)極相連，電子流入，發(fā)生電子流入，發(fā)生還原還原反應(yīng)反應(yīng)陽(yáng)極陽(yáng)極:與電源正極相連，與電源正極相連，電子流出，發(fā)生電子流出，發(fā)生氧化氧化反應(yīng)反應(yīng)4. 電極的判斷電極的判斷eeCC陰極陰極陽(yáng)極陽(yáng)極電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液5. 電子、離子的流向電子、離子的流向電子電子從從陽(yáng)極陽(yáng)極通過(guò)電源流向通過(guò)電源流向陰極陰極陽(yáng)離子陽(yáng)離子在電解質(zhì)溶液中在電解質(zhì)溶液中移向移向陰極陰極陰離子陰離子在電解質(zhì)溶液中在電解質(zhì)溶液中移向移向陽(yáng)極陽(yáng)極比較原電池與電解池的異同點(diǎn)。比較原電池與電解池的異同點(diǎn)。原電池原電池電解池電解池定義定義形

6、成形成條件條件電極電極名稱名稱電極電極反應(yīng)反應(yīng)化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置?；瘜W(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置。自發(fā)的自發(fā)的氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置。將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置。非非自發(fā)的自發(fā)的氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)活動(dòng)性不同兩電極活動(dòng)性不同兩電極電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液形成閉合回路形成閉合回路兩電極接直流電源兩電極接直流電源電極插入電解質(zhì)溶液電極插入電解質(zhì)溶液形成閉合回路形成閉合回路負(fù)極：較活潑金屬；負(fù)極：較活潑金屬；正極：較不活潑金屬正極：較不活潑金屬(或能導(dǎo)或能導(dǎo)電的非金屬等電的非金屬等)陽(yáng)極：電源正極相連陽(yáng)極：電源正極相連陰極：電源負(fù)極相連陰極：電源負(fù)極相連負(fù)極：氧化反應(yīng)負(fù)極：氧化反

7、應(yīng)正極：還原反應(yīng)正極：還原反應(yīng)陽(yáng)極：氧化反應(yīng)陽(yáng)極：氧化反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)稀硫酸稀硫酸 稀硫酸稀硫酸 稀硫酸稀硫酸 稀硫酸稀硫酸 A B C D A B C D 1.下列裝置中屬于原電池的是下列裝置中屬于原電池的是 （ ） 屬于電解池的是屬于電解池的是 （ ） B BC DC D u原電池、電解池的區(qū)分關(guān)鍵看原電池、電解池的區(qū)分關(guān)鍵看是否有外接電源是否有外接電源2.分析下圖，哪個(gè)是原電池，哪個(gè)是電解池。分析下圖，哪個(gè)是原電池，哪個(gè)是電解池。（2）活潑金屬的冶煉）活潑金屬的冶煉 總反應(yīng)式總反應(yīng)式 : 2NaCl 2Na+Cl2通電 總反應(yīng)式總反應(yīng)式 : MgCl2 Mg+Cl2通電

8、總反應(yīng)式總反應(yīng)式 : 2Al2O3 2Al+3O2通電（1）氯堿工業(yè)）氯堿工業(yè)電解飽和食鹽水電解飽和食鹽水總反應(yīng)：總反應(yīng)：2NaCl+2H2O 2NaOH+ Cl2 + H2 電解電解鈉的制取鈉的制取鎂的制取鎂的制取鋁的制取鋁的制取6.電解原理的應(yīng)用電解原理的應(yīng)用鍍件鍍件 銅銅 氯化銅溶液氯化銅溶液實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象陽(yáng)極：陽(yáng)極： 銅變小銅變小有紅色固體產(chǎn)生有紅色固體產(chǎn)生反應(yīng)方程式反應(yīng)方程式 Cu2e- Cu2+Cu2+2e-Cu注：電鍍液的組成及酸堿性不會(huì)變化注：電鍍液的組成及酸堿性不會(huì)變化（3）電鍍）電鍍陰極：陰極： 電鍍電鍍是利用電解原理在某些鍍件上鍍上一層其是利用電解原理在某些鍍件上鍍上一

9、層其他金屬或合金的過(guò)程，是電解的一個(gè)重要應(yīng)用。他金屬或合金的過(guò)程，是電解的一個(gè)重要應(yīng)用。 陰極：待鍍金屬制品陰極：待鍍金屬制品 陽(yáng)極：鍍層金屬陽(yáng)極：鍍層金屬 電鍍液：含有鍍層金屬陽(yáng)離子的可溶性鹽溶液電鍍液：含有鍍層金屬陽(yáng)離子的可溶性鹽溶液 電鍍池的形成條件電鍍池的形成條件（3）電鍍）電鍍粗銅純銅電解精煉銅的原理示意圖：電解精煉銅的原理示意圖：Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+H+Fe2+Cu2+CuCu2+CuCu2+CuCu2+CuCu2+CuFeAgCu2+Cu2+Fe2+Cu2+Cu2+AuOH-SO42-SO42-SO42- 純銅作陰極，粗銅作陽(yáng)極；純銅作陰極，粗銅作陽(yáng)極

10、； e- e-AgAg Au硫酸銅溶液作電解液硫酸銅溶液作電解液（4）銅的電解精煉）銅的電解精煉粗銅所含的雜質(zhì)粗銅所含的雜質(zhì)Zn、Fe、Ni、Ag、Au等等+純銅純銅粗銅粗銅CuSO4溶液溶液粗銅的精煉粗銅的精煉以粗銅為陽(yáng)極，以純銅為以粗銅為陽(yáng)極，以純銅為陰極，陰極， 以以CuSO4溶液為電溶液為電解質(zhì)溶液進(jìn)行電解解質(zhì)溶液進(jìn)行電解陽(yáng)極：陽(yáng)極： Zn 2eZn2+ Fe2eFe2+ Ni 2eNi2+ Cu2eCu2+ 陰極：陰極： Cu2+ +2eCuu長(zhǎng)時(shí)間電解后必須補(bǔ)充電解液長(zhǎng)時(shí)間電解后必須補(bǔ)充電解液 陽(yáng)極陽(yáng)極:先看電極后看溶液先看電極后看溶液 (1) 活潑金屬電極活潑金屬電極:金屬電極金

11、屬電極失電子（除金和鉑失電子（除金和鉑) (2) 惰性電極惰性電極:溶液中陰離子失去電子溶液中陰離子失去電子, 失電子能力為失電子能力為: S2- I - Br - Cl - OH - 含氧酸根含氧酸根F- 陰極陰極: 溶液中陽(yáng)離子得電子溶液中陽(yáng)離子得電子,得電子能力為得電子能力為: Ag+ Fe3+ Cu2+ H+ （酸）（酸） Pb2+ Sn2+ Fe2+ Zn2+ H+ （水）（水） Al3+ Mg2+ 7.電極產(chǎn)物的判斷及電極反應(yīng)的書(shū)寫電極產(chǎn)物的判斷及電極反應(yīng)的書(shū)寫離子放電規(guī)律離子放電規(guī)律陰極陰極： _電子，發(fā)生電子，發(fā)生_反應(yīng)，離子反應(yīng)，離子_越強(qiáng)，反應(yīng)越容易。越強(qiáng)，反應(yīng)越容易。常見(jiàn)

12、陽(yáng)離子放電順序：常見(jiàn)陽(yáng)離子放電順序：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+陽(yáng)極陽(yáng)極：_電子，發(fā)生電子，發(fā)生_反應(yīng)，離子反應(yīng)，離子_越強(qiáng)，反應(yīng)越容易。越強(qiáng)，反應(yīng)越容易。當(dāng)陽(yáng)極為惰性電極當(dāng)陽(yáng)極為惰性電極(石墨、鉑、金石墨、鉑、金)時(shí)時(shí),常見(jiàn)陰離子常見(jiàn)陰離子放電順序：放電順序：S2- I- Br- Cl- OH- 含氧酸根含氧酸根 F得得還原還原氧化性氧化性失失氧化氧化還原性還原性分析電解反應(yīng)的一般思路分析電解反應(yīng)的一般思路溶液中存在的離子溶液中存在的離子兩極上的電極反應(yīng)兩極上的電極反應(yīng)離子的移動(dòng)方向及放電順序離子的移動(dòng)方向及放電順序判斷電解池的陰、陽(yáng)極判斷電解池的陰、陽(yáng)極

13、電解電解Na2SO4溶液的分析溶液的分析陰極陰極陽(yáng)極陽(yáng)極氧氧氣氣氫氫氣氣 陽(yáng)極陽(yáng)極: 4OH- 4e- = 2H2O+O2 實(shí)例實(shí)例電極反應(yīng)電極反應(yīng) 濃度濃度PH值值復(fù)原復(fù)原Na2SO4 陰極陰極: 4H + 4e- = 2H2 變大變大不不變變 加加H2O 2H2O 2H2 +O2 通電通電如電解如電解H2SO4、HNO3、NaOH、Na2SO4等溶液時(shí)其等溶液時(shí)其電極反應(yīng)式為：電極反應(yīng)式為：陽(yáng)極陽(yáng)極 ： 4OH4e2H2O +O2陰極：陰極： 4H+ +4e2H2 電解后溶液中電解后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，若要恢復(fù)原，若要恢復(fù)原來(lái)的濃度，只需加入一定量的水即可。來(lái)的濃度

14、，只需加入一定量的水即可。(1)電解水型：電解水型：總反應(yīng)：總反應(yīng)：2H2O O2 +2H2 電解電解電解電解CuCl2溶液的分析溶液的分析陰極陰極陽(yáng)極陽(yáng)極氯氯氣氣銅銅實(shí)例實(shí)例電極反應(yīng)電極反應(yīng) 濃度濃度PH值值復(fù)原復(fù)原CuCl2 CuCl2 Cu+Cl2 電解電解陽(yáng)極：陽(yáng)極：2Cl-2 e- =Cl2 陰極：陰極：Cu2+ 2e- =2Cu減小減小- 加加CuCl2如電解鹽酸、如電解鹽酸、CuCl2溶液等溶液等電解后溶液中電解后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小，若要恢復(fù)原來(lái)若要恢復(fù)原來(lái)的組成和濃度，需加入一定量的溶質(zhì)的組成和濃度，需加入一定量的溶質(zhì)(通入一定量的通入一定量的HCl氣體

15、氣體)陽(yáng)極：陽(yáng)極： 2Cl 2eCl2陰極：陰極： 2H+ +2e H2 電解鹽酸電解鹽酸(2)電解電解質(zhì)本身：電解電解質(zhì)本身：總反應(yīng)：總反應(yīng)：2HCl Cl2 + H2 電解電解電解電解CuSO4溶液的分析溶液的分析陰極陰極陽(yáng)極陽(yáng)極氧氧氣氣銅銅實(shí)例實(shí)例電極反應(yīng)電極反應(yīng) 濃度濃度PH值值復(fù)原復(fù)原CuSO4 2CuSO4+ 2H2O 2Cu +O2 + 2H2SO4電解電解陰極：陰極：Cu2+ 2e- =Cu減小減小 加加CuO陽(yáng)極陽(yáng)極: 4OH- 4e- = 2H2O+O2 減減小小如電解如電解CuSO4溶液、溶液、AgNO3溶液等。溶液等。陽(yáng)極陽(yáng)極 ： 4OH4e2H2O +O2陰極：陰極：

16、 2Cu2+ +4e2Cu電解后原溶液中電解后原溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小，若要恢復(fù)，若要恢復(fù)原來(lái)的組成和濃度，需加入一定量金屬氧化物。原來(lái)的組成和濃度，需加入一定量金屬氧化物。電解電解CuSO4溶液溶液(3)放氧生酸型：放氧生酸型：總反應(yīng)：總反應(yīng)： 2CuSO4 +2H2O 2Cu+O2 +2H2SO4 電解電解電解電解NaCl溶液的分析溶液的分析陰極陰極陽(yáng)極陽(yáng)極氫氫氣氣氯氯氣氣實(shí)例實(shí)例電極反應(yīng)電極反應(yīng) 濃度濃度PH值值復(fù)原復(fù)原NaCl 陽(yáng)極陽(yáng)極: 2Cl- 2e- = Cl 2 陰極陰極: 2H + 2e- = H2 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2 + Cl2 電解

17、電解減小減小增增大大 加加HCl如電解如電解NaCl、KCl、MgCl2溶液等。溶液等。電解后原溶液中電解后原溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小，若要恢復(fù)，若要恢復(fù)原來(lái)的組成和濃度，需通入一定量的原來(lái)的組成和濃度，需通入一定量的HCl氣體。氣體。陽(yáng)極陽(yáng)極 (C)： 2Cl 2eCl2陰極陰極 (C)： 2H+ +2e H2 (4)放氫生堿型：放氫生堿型：總反應(yīng)：總反應(yīng)：2NaCl+2H2O 2NaOH+ Cl2 + H2 電解電解1. 在原電池和電解池的電極上所發(fā)生的反應(yīng)，同屬氧在原電池和電解池的電極上所發(fā)生的反應(yīng)，同屬氧化反應(yīng)或同屬還原反應(yīng)的是化反應(yīng)或同屬還原反應(yīng)的是( )A.原電池的正極和電解池的陽(yáng)極所發(fā)生的反應(yīng)原電池的正極和電解池的陽(yáng)極所發(fā)生的反應(yīng)B.原電池的正極和電解池的陰極所發(fā)生的反應(yīng)原電池的正極和電解池的陰極所發(fā)生的反應(yīng)C.原電池的負(fù)極和電解池的陽(yáng)極所發(fā)生的反應(yīng)原電池的負(fù)極和電解池的陽(yáng)極所發(fā)生的反應(yīng)D.原電池的負(fù)極和電解池的陰極所發(fā)生的反應(yīng)原電池的負(fù)極和電解池的陰極所發(fā)生的反應(yīng)B C 2. 關(guān)于電解關(guān)于電解NaCl水溶液，下列敘述正確的是水溶液，下列敘述正確的是( ) A電解時(shí)在陽(yáng)極得到氯氣，在陰極得到金屬鈉。電解時(shí)在陽(yáng)極得到氯氣，在陰極得到金屬鈉。 B若在陽(yáng)極附近的溶液中滴入若在陽(yáng)極附近的溶液中滴入KI試液，溶液呈棕色。試液，溶液呈棕色。 C若