高中化學《電解池》

1、.2有關電解有關電解 金屬鈉是在金屬鈉是在18071807年通過電解氫氧化鈉制得的，這個年通過電解氫氧化鈉制得的，這個原理應用于工業(yè)生產，約在原理應用于工業(yè)生產，約在18911891年才獲得成功。年才獲得成功。19211921年年電解氯化鈉制鈉的工業(yè)方法實現(xiàn)了。由于金屬鈉在現(xiàn)代電解氯化鈉制鈉的工業(yè)方法實現(xiàn)了。由于金屬鈉在現(xiàn)代技術上得到重要應用，它的產量顯著地增加。目前，世技術上得到重要應用，它的產量顯著地增加。目前，世界上鈉的工業(yè)生產多數是用電解氯化鈉的方法，少數仍界上鈉的工業(yè)生產多數是用電解氯化鈉的方法，少數仍沿用電解氫氧化鈉的方法。沿用電解氫氧化鈉的方法。 電解是電解是將電能轉化為將電能轉

2、化為化學能化學能的一種重要方法。的一種重要方法。CCCuCl2溶液溶液思考右圖原電池的電極反應、電池總反應。思考右圖原電池的電極反應、電池總反應。負極：負極：Zn 2e- = Zn2+正極：正極： Cu2+ 2e- = Cu電池總反應：電池總反應：Zn + CuCl2 = ZnCl2 + CuCuCl2溶液溶液問題：如果把兩根石墨棒作電極插入問題：如果把兩根石墨棒作電極插入CuCl2溶液中，外接直流電源，這還是溶液中，外接直流電源，這還是原電池裝置嗎？會發(fā)生怎樣的現(xiàn)象呢？原電池裝置嗎？會發(fā)生怎樣的現(xiàn)象呢？原電池是把化學能轉變成電能的裝置。原電池是把化學能轉變成電能的裝置。檢查復習檢查復習 G

3、Zn Cu.思考思考1 1：氯化銅溶液中含有哪些微粒：氯化銅溶液中含有哪些微粒? ?思考思考2 2：在通電時這些微粒各向什么區(qū)移動？：在通電時這些微粒各向什么區(qū)移動？思考思考3 3：猜想在通電時在陽極和陰極各會發(fā)生什么猜想在通電時在陽極和陰極各會發(fā)生什么樣的電極反應？產物可能是哪些？樣的電極反應？產物可能是哪些？陽離子：陽離子：CuCu2+2+ 、H H+ + 陰離子：陰離子：ClCl- - 、OHOH- -CuCu2+2+ 、H H+ +向陰極區(qū)移動；向陰極區(qū)移動； ClCl- - 、OHOH- -向陽極區(qū)移動向陽極區(qū)移動ClCl- -ClCl2 2 OH OH- -OO2 2陰極區(qū)：陰極區(qū)

4、： CuCu2+2+Cu HCu H+ +HH2 2陽極區(qū)：陽極區(qū)：通電前：通電前：CuClCuCl2 2 = Cu = Cu2+2+ + 2Cl + 2Cl， CuCu2+2+、ClCl為自由移動的離子；為自由移動的離子；通電后：通電后：CuCu2+2+移向陰極得到電子，移向陰極得到電子， ClCl移向陽極失去電子；移向陽極失去電子；電極反應：電極反應：陽極：陽極：2Cl2Cl- - 2e2e- -= Cl= Cl2 2（氧化反應）（氧化反應）陰極：陰極：CuCu2+2+ 2e2e = Cu= Cu（還原反應）（還原反應）總反應式：總反應式：CuClCuCl2 2 Cu + ClCu + C

5、l2 2 電解電解有氣泡，刺激性氣味，并能使?jié)駶櫟挠袣馀荩碳ば詺馕?，并能使?jié)駶櫟?KIKI淀粉試淀粉試紙變藍紙變藍碳棒上有一層紅色物質析出碳棒上有一層紅色物質析出陽極陽極陰極陰極氯氯氣氣銅銅陽極：陽極：陰極：陰極：一、電解原理一、電解原理電解：電解：電流通過電解質溶液（或熔融電解質）而電流通過電解質溶液（或熔融電解質）而在陰、陽兩極引起在陰、陽兩極引起氧化還原氧化還原反應的過程。反應的過程。理解：理解：電解質溶液導電的過程就是電解質溶液導電的過程就是 過程過程。電解電解電流是直流電；電流是直流電；電解是電解是非非自發(fā)地將自發(fā)地將 能轉化為能轉化為 能。能。電電化學化學1、電解池（槽）：、電解

6、池（槽）：電能轉化為化學能的裝置。電能轉化為化學能的裝置。2、構成電解池的條件：、構成電解池的條件：（1）直流直流電源、兩個電極；電源、兩個電極；（2）電解質溶液或熔融的電解質；）電解質溶液或熔融的電解質；（3）閉合回路。）閉合回路。發(fā)生氧化反應發(fā)生氧化反應陰離子移向陰離子移向電源正極電源正極 (陽極陽極)3. 電源、電極、電極反應關系電源、電極、電極反應關系電源負極電源負極 (陰極陰極)發(fā)生還原反應發(fā)生還原反應陽離子移向陽離子移向離子放電：離子放電： 陰離子失電子、陽離子得電子的過程。陰離子失電子、陽離子得電子的過程。.裝置裝置原電池原電池電解池電解池實例實例 原理原理 形成條件形成條件 電

7、極名稱電極名稱 電子流向電子流向 電流方向電流方向 電極反應電極反應 能量轉化能量轉化 應用應用 發(fā)生氧化還原反應，從而形成電流發(fā)生氧化還原反應，從而形成電流電流通過引起氧化還原反應電流通過引起氧化還原反應兩個電極、電解質溶液或熔融態(tài)電解質、兩個電極、電解質溶液或熔融態(tài)電解質、形成閉合回路、形成閉合回路、自發(fā)發(fā)生氧化還原反應自發(fā)發(fā)生氧化還原反應電源、電極（惰性或非惰性）、電解質電源、電極（惰性或非惰性）、電解質（水溶液或熔融態(tài)）（水溶液或熔融態(tài)） 由電極本身決定由電極本身決定正極正極：流入電子：流入電子 負極負極：流出電子：流出電子 由外電源決定由外電源決定陽極陽極：連電源正極：連電源正極 陰

8、極陰極：連電源負極：連電源負極（外電路）負極（外電路）負極 正極正極 電源負極電源負極陰極陰極陽極陽極電源正極電源正極（外電路）正極（外電路）正極負極負極電源正極電源正極陽極陽極陰極陰極電源負極電源負極負極：負極：Zn - 2eZn - 2e- - =Zn=Zn2+2+（氧化反應）（氧化反應） 正極：正極：2H2H+ + + 2e+ 2e- - =H =H2 2（還原原應）（還原原應） 陽極：陽極：2 Cl2 Cl- - - 2e - 2e- - = Cl= Cl2 2 ( (氧化反應氧化反應) )陰極陰極: Cu: Cu2+2+ + 2e + 2e- - = Cu ( = Cu (還原反應還

9、原反應) )化學能化學能 電能電能電能電能化學能化學能設計電池、金屬防腐設計電池、金屬防腐氯堿工業(yè)、電鍍、電冶、金屬精煉氯堿工業(yè)、電鍍、電冶、金屬精煉銅鋅原電池銅鋅原電池電解氯化銅電解氯化銅4 4、離子放電順序：、離子放電順序：（1 1）陽離子放電（得電子）順序）陽離子放電（得電子）順序：AgAg+ + Hg Hg2+ 2+ FeFe3+3+ Cu Cu2+ 2+ H H+ +（酸）（酸） Pb Pb2+ 2+ Sn Sn2+ 2+ FeFe2+2+ ZnZn2+ 2+ H H+ +（水）（水） AlAl3+ 3+ Mg Mg2+ 2+ Na Na+ + Ca Ca2+ 2+ Ba Ba2+

10、2+ K K+ + （2 2）陰離子放電（失電子）順序：）陰離子放電（失電子）順序：氧化性氧化性還原性還原性S S2 2 I I Br Br Cl Cl OH OH ( (水水) (NO) (NO3 3、SOSO4 42 2 等等) )含氧酸根含氧酸根 F F注意：注意：若若陽陽極是活性電極極是活性電極( (鉑、碳、金之外鉑、碳、金之外）陽極本身失）陽極本身失去電子被氧化，陰離子不在陽極放電去電子被氧化，陰離子不在陽極放電; ;若陽極是惰性電極，若陽極是惰性電極，還原性強的陰離子在陽極放電，陰極材料不發(fā)生任何變化。還原性強的陰離子在陽極放電，陰極材料不發(fā)生任何變化。總結：分析電解反應的一般思路

11、：總結：分析電解反應的一般思路：明確溶液中存在哪些離子明確溶液中存在哪些離子根據根據陽極氧化、陰極還原陽極氧化、陰極還原分析得出產物分析得出產物判斷判斷陽極材料陽極材料及陰陽兩極附近及陰陽兩極附近離子種類離子種類及離子放電順序及離子放電順序先電離先電離后電解后電解.13電解規(guī)律電解規(guī)律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 陽極：陽極：2Cl-2 e- =Cl2陰極：陰極：Cu2+ 2e-=2Cu減小減小減小減小CuCl2CuCl2溶液溶液 CuCl2 Cu+Cl2 電解電解1、電解電解質型電解電解質型.14陽極陽極陰極陰極氧氧氣氣氫氫氣氣實例

12、實例電極反應電極反應 濃度濃度PHPH值值復原復原NaNa2 2SOSO4 4 陽極陽極: : 4OH4OH- - -4e-4e- - = 2H2H2 2O+OO+O2 2陰極陰極: 4H : 4H + + 4e+ 4e- - = 2H 2H2 2 變大變大不不變變 加加H H2 2O ONaNa2 2SOSO4 4溶液溶液2H2H2 2O 2HO 2H2 2 +O+O2 2電解電解2 2、電解水型電解水型.15陽極陽極陰極陰極氯氯氣氣氫氫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- =Cl2 陰極陰極: 2H + 2e- =H2 2NaCl+2H

13、2O 2NaOH+H2 + Cl2 電解電解減小減小增增大大 加加HClNaCl溶液溶液3 3、放氫生堿型放氫生堿型.16陽極陽極陰極陰極氧氧氣氣銅銅陽極陽極: 4OH- - 4e- = 2H2O+O2陰極：陰極：Cu2+ 2e- =Cu減小減小減小減小 加加CuOCuSO4溶液溶液 2CuSO4+ 2H2O 2Cu +O2 + 2H2SO4電解電解4 4、放氧生酸型放氧生酸型.17電解規(guī)律（惰性電極）小結電解規(guī)律（惰性電極）小結 陽極：陽極：S2- I- Br- Cl- OH- 含氧酸根含氧酸根 F- 與與區(qū)：電解本身型區(qū)：電解本身型 如如CuClCuCl2 2 、HClHCl與與區(qū)：放氫生

14、堿型區(qū)：放氫生堿型 如如NaCl與與區(qū)：放氧生酸型區(qū)：放氧生酸型 如如CuSO4、AgNO3與與區(qū)：電解水型區(qū)：電解水型 如如NaNa2 2SO4、H2 2SO4 、NaOH陰極：陰極：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+（H+）Al3+Mg2+Na+5.5.電極反應式的書寫電極反應式的書寫（1）寫出用石墨電極電解硫酸銅溶液的電極反應式及）寫出用石墨電極電解硫酸銅溶液的電極反應式及總反應式總反應式（2）寫出用銅做電極電解）寫出用銅做電極電解硫酸銅溶液的電極反應式硫酸銅溶液的電極反應式陽極陽極4OH-4e-=2H2O+O2 陰極陰極2Cu2+4e-=2Cu總反應式總反應式2CuSO4+2H

15、2O=2Cu+2H2SO4+O2 電解電解陽極陽極 ( Cu )：陰極陰極 ( Cu )：Cu 2e Cu2+ Cu2+ + 2e Cu （2 2）電極反應式要注意溶液的酸堿性對書寫的影響；）電極反應式要注意溶液的酸堿性對書寫的影響；要注意兩邊的電荷要守恒（電子看作負電荷）要注意兩邊的電荷要守恒（電子看作負電荷）（3 3）標明條件：通電或電解。若電解的）標明條件：通電或電解。若電解的H H+ +或或OHOH- -來自于來自于H H2 2O O，在方程式中要以，在方程式中要以H2O形式存在，不能書寫形式存在，不能書寫H H+ +或或OHOH- -作為反應物作為反應物（4 4）電解反應是一個氧化還

16、原反應，是被外界強迫發(fā)）電解反應是一個氧化還原反應，是被外界強迫發(fā)生的反應，所以：生的反應，所以：弱氧化劑弱氧化劑+ +弱還原劑弱還原劑 = = 強氧化劑強氧化劑+ +強強還原劑還原劑的反應形式也很常見的反應形式也很常見（1 1）首先）首先看陽極看陽極材料，若陽極是活性電極陽極本身失材料，若陽極是活性電極陽極本身失去電子被氧化，若陽極是惰性電極，陰離子在陽極放電。去電子被氧化，若陽極是惰性電極，陰離子在陽極放電。5.5.電極反應式的書寫電極反應式的書寫! !練習練習1 1： 根據電解原理，畫出電解根據電解原理，畫出電解NaCl水溶液的裝水溶液的裝置圖。用碳棒作兩極材料，注明哪是陽極哪是陰極，置

17、圖。用碳棒作兩極材料，注明哪是陽極哪是陰極，寫出兩極反應式及總的電解化學方程式。寫出兩極反應式及總的電解化學方程式。陽極陽極陰極陰極氯化鈉溶液氯化鈉溶液2NaCl+2H2O=H2+ Cl2+2NaOH電解電解練習練習2 2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A A、a a為負極，為負極，b b為正極為正極 B B、a a為陽極，為陽極，b b為陰極為陰極 C C、電解過程中，、電解過程中，d d電極質量增加電極質量增加 D 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+陰極陰極陽極陽極陰極陰極d：陽極陽極c：2Cl 2e Cu2+ + 2e C

18、uC練習練習3 ：如右圖是電解氯化銅溶液的裝置：如右圖是電解氯化銅溶液的裝置,其其中中c、d為石墨電極，則下列有關判斷正確的是為石墨電極，則下列有關判斷正確的是Cl2二二. 電解原理的應用電解原理的應用1.1.電解飽和電解飽和NaClNaCl溶液溶液（氯堿工業(yè)）（氯堿工業(yè)）兩極材料：兩極材料：碳棒或其它惰性電極碳棒或其它惰性電極NaCl = Na+ + ClH2O = H+ + OH陰極：陰極：陽極：陽極：2Cl 2e Cl22H+ + 2e H22NaCl + 2H2O = 2NaOH + H2+ Cl2總反應：總反應：通電通電陽極產物陽極產物 ClCl2 2 和陰極產物和陰極產物 NaOH

19、NaOH（H H2 2）如何檢驗？如何檢驗？ 陽極：陽極：使?jié)駶櫟氖節(jié)駶櫟腒I淀粉試紙淀粉試紙 變藍變藍陰極：陰極： 滴入酚酞，溶液滴入酚酞，溶液變紅變紅+Cl2Cl2ClH2Na+H+OH淡鹽水淡鹽水NaOH溶液溶液精制飽和精制飽和NaCl溶液溶液陽離子交換膜陽離子交換膜 陽陽 極極金屬金屬鈦網鈦網陰陰 極極碳鋼網碳鋼網陽陽極極室室陰陰極極室室電解飽和食鹽水的原理示意圖電解飽和食鹽水的原理示意圖101.1.電解飽和電解飽和NaClNaCl溶液溶液（1 1）生產設備名稱：離子交換膜電解槽）生產設備名稱：離子交換膜電解槽 陰極陰極：碳鋼：碳鋼 陽極陽極：鈦：鈦( (惰性惰性) )氯堿工業(yè)氯堿工業(yè)

20、：離子交換膜法制燒堿離子交換膜法制燒堿（2）離子交換膜離子交換膜的作用：的作用：a、防止氫氣和氯氣混合而引起爆炸；、防止氫氣和氯氣混合而引起爆炸；b、避免氯氣與氫氧化鈉反應生成次氯酸鈉影響氫、避免氯氣與氫氧化鈉反應生成次氯酸鈉影響氫氧化鈉的產量。氧化鈉的產量。只允許只允許陽離子陽離子通過通過(Cl、OH離子和離子和 氣體不能通過氣體不能通過)，把電解槽隔成陰極室和陽極室。把電解槽隔成陰極室和陽極室。 陽離子交換膜陽離子交換膜：.電鍍制品電鍍制品2、電鍍、電鍍 定義：定義：利用利用電解原理電解原理在某些金屬的表面鍍上一薄層其它在某些金屬的表面鍍上一薄層其它金金屬屬或是或是合金合金的方法。的方法。

21、 電鍍材料的選擇：電鍍材料的選擇：陰極陰極 裝置：裝置：銅銅鍍件鍍件CuSO4溶液溶液陽極陽極陰極陰極（電鍍銅）（電鍍銅）陽極：陽極： 陰極：陰極：Cu 2e = Cu2+ Cu2+ + 2e = Cu 電鍍的特點：電鍍的特點：電鍍液的濃度基本不變。電鍍液的濃度基本不變。陽極參加反應陽極參加反應鍍件鍍件陽極陽極 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1. a 1. a 、b b哪一極為正極？哪一極為正極？2. 2. 若要給鐵叉鍍銀，若要給鐵叉鍍銀， a a極選用什么材料？極選用什么材料？ 選擇何種溶液？選擇何種溶液？【思考思考】e+陽極陽極陰極陰極3、銅的電

22、解精煉、銅的電解精煉粗銅：含雜質（粗銅：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：陽極泥陽極泥粗銅粗銅純銅純銅硫酸銅溶液硫酸銅溶液陽極陽極陰極陰極Cu2+ + 2e = Cu.思考：思考：若把陰極純銅換成鐵棒，電解過程變嗎？若把陰極純銅換成鐵棒，電解過程變嗎？ 不變，但不是精煉銅了，而叫電鍍銅。不變，但不是精煉銅了，而叫電鍍銅。 電解完后，電解完后，CuSO4溶液的濃度有何變化？溶液的濃度有何變化？基本不變，但變小基本不變，但變小 .

23、32陽極：陽極：6O2-12 e- =3O2 陰極：陰極：4Al3+ + 12e- =4Al通電通電總式：總式：2Al2O3（熔融）（熔融） 4Al+3O2 冶煉鋁冶煉鋁原理原理:助熔劑：冰晶石（助熔劑：冰晶石（Na3AlF6 六氟合鋁酸鈉）六氟合鋁酸鈉）陽極材料陽極材料(碳碳)和熔融氧化鋁需要定期補充和熔融氧化鋁需要定期補充思考思考:工業(yè)上為什么用電解熔融氧化鋁的方法冶煉鋁而工業(yè)上為什么用電解熔融氧化鋁的方法冶煉鋁而不用不用AlCl3?4、電冶金、電冶金冶煉活潑金屬冶煉活潑金屬 K Al 1、用石墨作電極電解、用石墨作電極電解CuCl2、NaCl的混合溶液時，的混合溶液時， 陰極析出的物質是

24、陰極析出的物質是 ；陽極產物是；陽極產物是 。2、兩極都用銀片作電極電解、兩極都用銀片作電極電解AgNO3時，陽極的產物時，陽極的產物 是是 ；陰極的產物是；陰極的產物是 。練習練習1:CuCl2Ag+Ag3、試寫出下列裝置中所發(fā)生的電極反應式。、試寫出下列裝置中所發(fā)生的電極反應式。石墨石墨 石墨石墨 粗銅粗銅 純銅純銅 純銅純銅 鐵鐵CuSO4溶液溶液CuSO4溶液溶液CuSO4溶液溶液(A) (B) (C). 練習練習2.2.請觀察下列實驗裝置圖，指出各裝置的名稱。請觀察下列實驗裝置圖，指出各裝置的名稱。電解池電解池電鍍池電鍍池 NaCl溶液溶液 硫酸溶液硫酸溶液原電池原電池CuSO4溶液溶液精煉池精煉池ABCDCuSO4溶液溶液.電解池電解池原電池原電池 陰極陰極陽極陽極練習練習3、判斷下列裝置各屬于什么池？、判斷下列裝置各屬于什