選修4第四章第3節(jié)電解池

1、 電解池電解池 如圖所示，將兩根石如圖所示，將兩根石墨棒浸入盛有墨棒浸入盛有CuCl2溶液的溶液的U形管中形管中 ，把把濕潤的濕潤的KI-淀粉試紙放淀粉試紙放在與電源正極相連的在與電源正極相連的電極附近電極附近，接通直流，接通直流電源電源,觀察觀察U形管內的形管內的現(xiàn)象和試紙顏色的變現(xiàn)象和試紙顏色的變化?；！緦嶒瀸嶒?-2】實驗結果交流實驗結果交流實驗現(xiàn)象實驗現(xiàn)象產物驗證產物驗證產物確定產物確定與電源正極與電源正極連接的電極連接的電極與電源負極與電源負極連接的電極連接的電極有氣泡逸有氣泡逸出出有紅色有紅色固體析固體析出出 以電解飽和氯化銅溶液為例以電解飽和氯化銅溶液為例分析電解池的工作原理分

2、析電解池的工作原理1. 離子移動離子移動通電前：通電前：CuCl2 = Cu2+ + 2Cl， Cu2+、Cl為自由移動的離子；為自由移動的離子；通電后：通電后：Cu2+移向陰極，移向陰極， ClO移向陽極；移向陽極；2. 電極反應：電極反應：2Cl 2e = Cl2（氧化反應）（氧化反應）Cu2+ 2e = Cu（還原反應）（還原反應）放電：離子在陰陽兩極得失電子的反應放電：離子在陰陽兩極得失電子的反應Cl-Cu2+Cu2+Cu2+Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-通電前通電前Cu2+Cu2+Cu2+Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl- 陰極陽極通電后通電后一、電解原理：一、電解原理：陽極：陽極

3、：陰極：陰極：Cu2+oooooooooooooooooooo 陰極陰極陽極陽極CuCl2ClClooooooooooooooooooooooo電解氯化銅溶液實驗裝置電解氯化銅溶液實驗裝置e-e-3.3.電解池中離子和電子的移動方向電解池中離子和電子的移動方向 二、二、電解：電解： 使使直流電直流電通過電解質溶液通過電解質溶液（或熔融的電解質）在陰、陽（或熔融的電解質）在陰、陽兩極引起氧化還原反應的過程。兩極引起氧化還原反應的過程。三三、電解池：電解池：電能轉化為化學能的裝置電能轉化為化學能的裝置ee四四、 電解池的兩極：電解池的兩極：陰極：陰極：與電源負極相連，電子與電源負極相連，電子流入，

4、發(fā)生還原反應流入，發(fā)生還原反應 陽極陽極:與電源正極相連，電子流與電源正極相連，電子流出，發(fā)生氧化反應出，發(fā)生氧化反應陰極陰極陽極陽極五五、形成電解池的條件：形成電解池的條件：1. 直流電源直流電源2. 兩個電極兩個電極(金屬或惰性金屬或惰性電極電極)惰性電極惰性電極(如如Pt、碳棒、碳棒)3. 電解質溶液或熔融狀電解質溶液或熔融狀態(tài)的電解質態(tài)的電解質陰極陰極陽極陽極4. 形成閉合回路形成閉合回路AgHg2Fe3+Cu2(H+)酸酸Fe2Zn2 (H+) 水水Al3+ ；陽極：陽極：還原性強的離子先失電子還原性強的離子先失電子S2IBrClOH 含氧含氧酸根（酸根（SO42-、NO3- 等）等

5、） F 如果陽極是活性電極，則電極本身如果陽極是活性電極，則電極本身放電。放電。電解質在水溶液中放電規(guī)律電解質在水溶液中放電規(guī)律陰極：陰極：氧化性強的離子先得電子氧化性強的離子先得電子1.首先判斷陰、陽極，分析電極材料，判斷首先判斷陰、陽極，分析電極材料，判斷是電極材料放電還是溶液中的離子放電。是電極材料放電還是溶液中的離子放電。陽極為金屬活性電極時，電極材料放電。陽極為金屬活性電極時，電極材料放電。3.電解水溶液時，應注意放電順序中電解水溶液時，應注意放電順序中H、OH之后的離子一般不參與放電反應。之后的離子一般不參與放電反應。2.再分析溶液中的離子種類，根據(jù)離子放再分析溶液中的離子種類，根

6、據(jù)離子放電順序，分析電極反應，并判斷電極產物，電順序，分析電極反應，并判斷電極產物，寫出電極反應式。寫出電極反應式。六、六、電極反應的書寫：電極反應的書寫：1.書寫電解池中電極反應式時，要書寫電解池中電極反應式時，要以實際放電的離子表示，但書寫總電以實際放電的離子表示，但書寫總電解反應方程式時，弱電解質要寫成分解反應方程式時，弱電解質要寫成分子式。子式?！咀⒁庾⒁狻?. 一定要注明條件一定要注明條件“電解電解”。 1. 用石墨為電極電解氯化鈉溶液會用石墨為電極電解氯化鈉溶液會有怎樣的結果有怎樣的結果?2H+ +2eH2 陽極陽極 ：陰極：陰極：【課堂練習課堂練習】2Cl-2e-=Cl2總反應方

7、程式：總反應方程式：2Cl-+2H2O=Cl2+H2+2OH-電解電解 2. 用石墨為電極電解硫化鈉溶液會用石墨為電極電解硫化鈉溶液會有怎樣的結果有怎樣的結果?S2 2e S2H+ +2eH2 總反應總反應： S2 + 2H2OS +H2 +2OH 電解電解陽極陽極 ：陰極：陰極：【課堂練習課堂練習】 3. 用石墨為電極電解硫酸銅溶液會用石墨為電極電解硫酸銅溶液會有怎樣的結果有怎樣的結果?陽極陽極 ：陰極：陰極：4OH-4e-2H2O+O22Cu2+ +4e-2Cu總反應式總反應式：2Cu2+2H2O2Cu+O2+4H+ 電解電解【課堂練習課堂練習】惰性電極電解惰性電極電解Na2SO4溶液：溶

8、液：陰極陰極陽極陽極氧氧氣氣氫氫氣氣 陽極陽極: 4OH- 4e- = 2H2O+O2 實例實例電極反應電極反應 濃度濃度PH值值復原復原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【電解池案例分析電解池案例分析1】 如電解如電解H2SO4、HNO3、NaOH、Na2SO4等等溶液時其電極反應式為：溶液時其電極反應式為： 電解后溶液中電解后溶液中溶質的質量分數(shù)增溶質的質量分數(shù)增大大，若要恢復原來的濃度，只需加，若要恢復原來的濃度，只需加入一定量的水即可。入一定量的水即可。七、七、1.電解水型：電解水型：總反應：總反應：

9、2H2O O2 +2H2 電解電解惰性電極電解惰性電極電解CuCl2溶液：溶液：陰極陰極陽極陽極氯氯氣氣銅銅實例實例電極反應電極反應 濃度濃度PH值值復原復原CuCl2 CuCl2 Cu+Cl2 電解電解陽極：陽極：2Cl-2 e- =Cl2 陰極：陰極：Cu2+ 2e- =2Cu減小減小- 加加CuCl2【電解池案例分析電解池案例分析2】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的質量分數(shù)減溶質的質量分數(shù)減小小，若要恢復原來的組成和濃度，若要恢復原來的組成和濃度，需加入一定量的溶質需加入一定量的溶質(通入一定量通入一定量的的HCl氣體氣體)2. 電解電解質本

10、身：電解電解質本身：總反應：總反應：2HCl Cl2 + H2 電解電解惰性電極電解惰性電極電解CuSO4溶液：溶液：陰極陰極陽極陽極氧氧氣氣銅銅實例實例電極反應電極反應 濃度濃度PH值值復原復原CuSO4 2CuSO4+ 2H2O 2Cu +O2 + 2H2SO4電解電解陰極：陰極：Cu2+ 2e- =Cu減小減小 加加CuO陽極陽極: 4OH- 4e- = 2H2O+O2 減減小小【電解池案例分析電解池案例分析3】如電解如電解CuSO4溶液、溶液、AgNO3溶液等。溶液等。 電解后原溶液中電解后原溶液中溶質的質量分數(shù)減小溶質的質量分數(shù)減小，若要恢復原來的組成和濃度，需加入一若要恢復原來的組

11、成和濃度，需加入一定量金屬氧化物。定量金屬氧化物。3. 放氧生酸型：放氧生酸型：總反應：總反應： 2CuSO4 +2H2O 2Cu+O2 +2H2SO4 電解電解惰性電極電解惰性電極電解NaCl溶液溶液:陰極陰極陽極陽極氫氫氣氣氯氯氣氣實例實例電極反應電極反應 濃度濃度PH值值復原復原NaCl 陽極陽極: 2Cl- 2e- = Cl 2 陰極陰極: 2H + 2e- = H2 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2 + Cl2 電解電解減小減小增增大大 加加HCl【電解池案例分析電解池案例分析4】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的質量分

12、數(shù)減溶質的質量分數(shù)減小小，若要恢復原來的組成和濃度，需，若要恢復原來的組成和濃度，需通入一定量的通入一定量的HCl氣體。氣體。4. 放氫生堿型：放氫生堿型： 總反應：總反應： 2NaCl+2H2O 2NaOH+ Cl2 + H2 電解電解1.若陰極為若陰極為H放電，則陰極區(qū)放電，則陰極區(qū)c(OH)增大；若陽極為增大；若陽極為OH放電，則陽極區(qū)放電，則陽極區(qū)c(H)增大；若陰極、陽極同時有增大；若陰極、陽極同時有H、OH放電，相當于電解水，電解質溶液放電，相當于電解水，電解質溶液濃度增大。（注意飽和溶液）濃度增大。（注意飽和溶液）2.用惰性電極電解電解質溶液時，若要使用惰性電極電解電解質溶液時，

13、若要使電解后的溶液恢復到原狀態(tài)，應遵循電解后的溶液恢復到原狀態(tài)，應遵循“缺缺什么加什么，缺多少加多少什么加什么，缺多少加多少”的原則，一的原則，一般加入陰極產物與陽極產物的化合物。般加入陰極產物與陽極產物的化合物?！咎貏e提醒特別提醒】3. 在框圖推斷中若出現(xiàn)在框圖推斷中若出現(xiàn)“AH2O BCD”的模式，則的模式，則A一般為一般為CuSO4、NaCl或或AgNO3，視條件而定。視條件而定。通電通電4. 在電解池中陽極生成的氣體一般在電解池中陽極生成的氣體一般是是O2或或Cl2，陰極生成的氣體一定是，陰極生成的氣體一定是H2。【特別提醒特別提醒】【2011全國卷全國卷】用石墨做電極電解用石墨做電極

14、電解CuSO4溶液。通電一段時間后，欲使溶液。通電一段時間后，欲使電解液恢復到起始狀態(tài)，應向溶液電解液恢復到起始狀態(tài)，應向溶液中加入適量的中加入適量的 A.CuSO4 B.H2O C.CuO D.CuSO4 .5H2OC【課堂練習課堂練習】1、電解飽和食鹽水、電解飽和食鹽水氯堿工業(yè)氯堿工業(yè)陽極：陽極：2Cl - - 2e- = Cl2陰極：陰極：2H+ + 2e- = H2 2NaCl+2H2O 2NaOH +Cl2+H2 通 電 八八、電解原理的應用電解原理的應用 陽離子交換膜的作用陽離子交換膜的作用 只允許陽離子只允許陽離子通過通過,阻止陰離子和氣體通過。阻止陰離子和氣體通過。【思考思考】

15、 在工業(yè)生產中，用陽離在工業(yè)生產中，用陽離子交換膜將陰極區(qū)與陽極區(qū)隔開，子交換膜將陰極區(qū)與陽極區(qū)隔開，使陰極區(qū)的使陰極區(qū)的OH-不能進入陽極區(qū)，不能進入陽極區(qū)，為什么要這么做？為什么要這么做？ Cl 在陽極失電子生成在陽極失電子生成Cl2， OH-進入陽極區(qū)會與進入陽極區(qū)會與Cl2反應，既減少反應，既減少Cl2的產量，又會生成的產量，又會生成NaClO,使產品不純使產品不純且干擾電解。且干擾電解。2. 電鍍電鍍 利用電解原理在某些金屬的表面利用電解原理在某些金屬的表面鍍上一薄層其它鍍上一薄層其它金屬金屬或或合金合金的過程。的過程。以給銅鍍銀為例以給銅鍍銀為例（如圖）（如圖）陽極：陽極：2Ag

16、- 2e- = 2Ag+陰極：陰極： 2Ag+ 2e- =2Ag AgCu【思考思考】電鍍時，電極和電解質溶液電鍍時，電極和電解質溶液有怎樣的變化？有怎樣的變化？ 陰極陰極待鍍金屬或待鍍金屬或鍍件鍍件 陽極陽極鍍層金屬鍍層金屬電鍍液電鍍液含有含有鍍層金屬離子鍍層金屬離子的溶液的溶液 電鍍時：電鍍時：電鍍的目的：電鍍的目的：1.1.增強防銹抗腐能力；增強防銹抗腐能力；2.2.增加美觀和表面硬度。增加美觀和表面硬度。特點特點:1.:1.陽極本身溶解；陽極本身溶解； 2.2.電解液濃度保持不變。電解液濃度保持不變。1. 以以Fe為陰極為陰極 ，Cu為陽極，電解為陽極，電解CuSO4，畫出電解池，標出

17、電極名稱，畫出電解池，標出電極名稱，寫出電極反應。寫出電極反應。2. 以以Cu為陰極，為陰極，Ag為陽極，電解為陽極，電解AgNO3，畫出電解池，標出電極，寫，畫出電解池，標出電極，寫出電極反應。出電極反應?！菊n堂練習課堂練習】3.3.銅的電解精煉銅的電解精煉粗銅粗銅 含雜質含雜質(Zn Fe Ni Ag Au 等等)陽極：陽極： Zn - 2e- = Zn2+Fe - 2e- =Fe2+Ni - 2e- = Ni2+Cu - 2e- = Cu2+ Zn Fe Ni CuAg Au 陰極陰極: Cu2+ + 2e- = Cu陽極泥陽極泥粗銅粗銅純銅純銅硫酸銅溶液硫酸銅溶液電解精煉銅時，電解精煉

18、銅時，粗銅做陽極，純銅粗銅做陽極，純銅做陰極做陰極，電解質溶液用，電解質溶液用CuSO4溶液。溶液。【思考思考】1.工業(yè)上是如何制備金屬工業(yè)上是如何制備金屬Mg、Al、Na的的 ？2.工業(yè)上制金屬鎂是電解氧化鎂還是電解工業(yè)上制金屬鎂是電解氧化鎂還是電解熔融的氯化鎂？熔融的氯化鎂？【2010海南海南】利用電解法可將含有利用電解法可將含有Fe、Zn、Ag、Pt等雜質的粗銅提純，下列敘等雜質的粗銅提純，下列敘述正確的是述正確的是 A. 電解時以精銅作陽極電解時以精銅作陽極 B電解時陰極發(fā)生還原反應電解時陰極發(fā)生還原反應 C粗銅連接電源負極，其電極反應是粗銅連接電源負極，其電極反應是Cu =Cu2+

19、+ 2e D電解后，電解槽底部會形成含少量電解后，電解槽底部會形成含少量Ag、Pt等金屬的陽極泥等金屬的陽極泥BD【課堂練習課堂練習】4、電冶金電冶金活潑金屬的制備活潑金屬的制備 活潑金屬鈉、鎂、鋁等通過電解的活潑金屬鈉、鎂、鋁等通過電解的方法制取幾乎是唯一可行的工業(yè)方法。方法制取幾乎是唯一可行的工業(yè)方法。總反應式：總反應式：陰極：陰極：陽極：陽極：2Na+2e-= 2Na2Cl- 2e-=Cl2 2NaCl(熔融）熔融）=Cl2 +2Na通電通電陽極：陽極：6O2-12e-= 3O2陰極：陰極：4Al3+ 12e-=4Al總反應式：總反應式：2Al2Al2 2O O3 3 = 4Al + 3

20、O = 4Al + 3O2 2冰晶石冰晶石電解電解石墨石墨AlAl熔融的熔融的ALAL2 2O O3 3 寫出制備金屬鋁的電極反應式及總寫出制備金屬鋁的電極反應式及總反應。反應?！菊n堂練習課堂練習】電解池小結電解池小結與電源正極相連與電源正極相連陽極陽極陰極陰極與電源負極相連與電源負極相連發(fā)生氧化反應發(fā)生氧化反應陽離子移向陽離子移向陰離子移向陰離子移向發(fā)生還原反應發(fā)生還原反應1.電源、電極、電極反應關系電源、電極、電極反應關系2.電解原理的應用：氯堿工業(yè)、電鍍、電冶金電解原理的應用：氯堿工業(yè)、電鍍、電冶金比較項目比較項目原電池原電池電解池電解池能量轉換能量轉換能否自發(fā)能否自發(fā)兩兩個個電電極極電

21、池內離子電池內離子的遷移方向的遷移方向電子流向電子流向構成條件構成條件化學能轉化為電能電能轉化為化學能化學能轉化為電能電能轉化為化學能反應不自發(fā)反應不自發(fā)反應自發(fā)反應自發(fā)連接電源的正極，連接電源的正極，作為陽極作為陽極相對活潑的金屬相對活潑的金屬作為負極作為負極連接電源的負極，連接電源的負極，作為陰極作為陰極相對不活潑的金屬相對不活潑的金屬或石墨作為正極或石墨作為正極陰離子向陽極遷移，陰離子向陽極遷移，陽離子向陰極遷移陽離子向陰極遷移陰離子向負極遷移，陰離子向負極遷移，陽離子向正極遷移陽離子向正極遷移兩個電極、電解質溶液形成閉合回路。兩個電極、電解質溶液形成閉合回路。電解池有外電源，原電池無需

22、外電源。電解池有外電源，原電池無需外電源。小結：小結：氧化反應氧化反應失去電子失去電子還原反應還原反應獲得電子獲得電子負極負極正極正極負極負極陰極，陰極，陽極陽極正極正極1. 在原電池和電解池的電極上所發(fā)生的反應，在原電池和電解池的電極上所發(fā)生的反應，同屬氧化反應或同屬還原反應的是同屬氧化反應或同屬還原反應的是A.原電池的正極和電解池的陽極所發(fā)生的反應原電池的正極和電解池的陽極所發(fā)生的反應B.原電池的正極和電解池的陰極所發(fā)生的反應原電池的正極和電解池的陰極所發(fā)生的反應C.原電池的負極和電解池的陽極所發(fā)生的反應原電池的負極和電解池的陽極所發(fā)生的反應D.原電池的負極和電解池的陰極所發(fā)生的反應原電池

23、的負極和電解池的陰極所發(fā)生的反應B C【課堂練習課堂練習】 2. 關于電解關于電解NaCl水溶液，下列敘述正確的是水溶液，下列敘述正確的是 A電解時在陽極得到氯氣，在陰極得到金屬電解時在陽極得到氯氣，在陰極得到金屬鈉。鈉。 B若在陽極附近的溶液中滴入若在陽極附近的溶液中滴入KI試液，溶液試液，溶液呈棕色。呈棕色。 C若在陰極附近的溶液中滴入酚酞試液，溶若在陰極附近的溶液中滴入酚酞試液，溶液呈無色。液呈無色。 D電解一段時間后，將全部電解液轉移到燒電解一段時間后，將全部電解液轉移到燒杯中，充杯中，充 分攪拌后溶液呈中性。分攪拌后溶液呈中性。B【課堂練習課堂練習】3. 右圖是電解右圖是電解CuCl

24、2溶液的裝置，其中溶液的裝置，其中c、d為為石墨電極。則下列有關的判斷正確的是石墨電極。則下列有關的判斷正確的是A. a為負極、為負極、b為正極為正極 B. a為陽極、為陽極、b為陰極為陰極C. 電解過程中，電解過程中，d電極質量增加電極質量增加 D. 電解過程中，氯離子濃度不變電解過程中，氯離子濃度不變C【課堂練習課堂練習】4.4.分析下圖，哪個是原電池，哪個是電解池。分析下圖，哪個是原電池，哪個是電解池?！菊n堂練習課堂練習】5.(2011上海上海)用電解法提取氯化銅廢液中的用電解法提取氯化銅廢液中的銅，方案正確的是銅，方案正確的是A用銅片連接電源的正極，另一電極用用銅片連接電源的正極，另一電極用鉑片鉑片 B用碳棒連接電源的正極，另一電極用用碳棒連接電源的正極，另一電極用銅片銅片C用氫氧化鈉溶液吸收陰極產物用氫氧化鈉溶液吸收陰極產物 D用帶火星的木條檢驗陽極產物用帶火星的木條檢驗陽極產物B【課堂練習課堂練習】6. 在在50mL 0.2mol/L的硫酸銅溶液中插入的硫酸銅溶液中插入兩個電極，通電電解兩個電極，通電電解(不考慮水分蒸發(fā)不考慮水分蒸發(fā))，則：則：若兩極均為銅片，試說明電解過程中溶若兩極均為銅片，試說明電解過程中溶液溶質濃度