高中化學 第四章 電化學基礎 4.3 電解池（第1課時）電解原理課件 新人教版選修4-新人教版高二選修4化學課件

1、4-3-1 4-3-1 電解原理電解原理有關電解有關電解 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(chǎn)，約在原理應用于工業(yè)生產(chǎn)，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(chǎn)量顯著地增加。目前，世技術上得到重要應用，它的產(chǎn)量顯著地增加。目前，世界上鈉的工業(yè)生產(chǎn)多數(shù)是用電解氯化鈉的方法，少數(shù)仍界上鈉的工業(yè)生產(chǎn)多數(shù)是用電解氯化鈉的方法，少數(shù)仍沿用電解氫氧化鈉的方法。沿用電解氫氧化鈉的方法

2、。 電解是電解是將電能轉化為將電能轉化為化學能化學能的一種重要方法。的一種重要方法。一、電解原理一、電解原理（以電解氯化鈉為例）（以電解氯化鈉為例）實驗：實驗：用惰性（石墨）電極電解熔融的氯化鈉用惰性（石墨）電極電解熔融的氯化鈉現(xiàn)象：現(xiàn)象： 陽極：陽極：有氣泡，有氣泡，有刺激性氣味，并能有刺激性氣味，并能使使 濕潤的濕潤的KI-KI-淀淀 粉試粉試紙變藍（紙變藍（ClCl2 2) ) 陰極：陰極：有金屬鈉析出有金屬鈉析出陰極陰極陽極陽極氯氯氣氣鈉鈉熔融熔融NaCl NaCl 實驗分析：實驗分析：通電前：通電前：分析熔融電解質(zhì)中的離子情況分析熔融電解質(zhì)中的離子情況 陽離子陽離子：NaNa+ +

3、陰離子陰離子：ClCl- - 做無規(guī)則運動做無規(guī)則運動通電后：通電后：（必須直流電）（必須直流電）（1 1）確定電極名稱：）確定電極名稱： 陽極陽極（接電源正極）（接電源正極） 陰極陰極（接電源負極）（接電源負極） 與電極材料無關與電極材料無關 （2 2）判斷電極產(chǎn)物并書寫電極反應）判斷電極產(chǎn)物并書寫電極反應: : 陽離子移向陰極放電，陰離子移向陽極放電陽離子移向陰極放電，陰離子移向陽極放電 陽極陽極：2Cl2Cl- -ClCl2 2 + + 2e2e- - 氧化反應氧化反應 陰極陰極：2Na2Na+ + +2e+2e- -2Na2Na 還原反應還原反應總式：總式： 2NaCl 2Na+Cl2

4、 通電 使使電流電流通過通過電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液而在而在陰陽兩極陰陽兩極引起引起氧化還原反應氧化還原反應的過程。的過程。電解池電解池: :借助借助氧化還原反應氧化還原反應，把，把電能電能轉化為轉化為化學能化學能的裝置。的裝置。構成條件構成條件: : (1) (1)外加直流電源外加直流電源 (2)(2)與電源相連的兩個電極：與電源相連的兩個電極： 接電源正極的為陽極，發(fā)生接電源正極的為陽極，發(fā)生氧化反應氧化反應 接電源負極的為陰極，發(fā)生接電源負極的為陰極，發(fā)生還原反應還原反應 (3)(3)電解質(zhì)溶液或熔化的電解質(zhì)電解質(zhì)溶液或熔化的電解質(zhì) 電子的流向電子的流向: : 電子從外加電源的負極流出，電子

5、從外加電源的負極流出，流到電解池的陰極，再從陽極流回電源正極。流到電解池的陰極，再從陽極流回電源正極。（注：（注：電子只在外電路定向移動，不能從溶液中移動）電子只在外電路定向移動，不能從溶液中移動）離子定向移動的方向離子定向移動的方向: : 陽離子陽離子向向 陰極陰極移動移動, , 陰離子陰離子向向 陽極陽極移動移動. .惰性電極與活性電極：惰性電極與活性電極： 惰性電極惰性電極( (鉑、金、石墨鉑、金、石墨) )：僅僅導電，不參與反應僅僅導電，不參與反應 活性電極（除鉑、金外的金屬）：活性電極（除鉑、金外的金屬）：既可以導電、又可既可以導電、又可以參與電極反應以參與電極反應 電解過程不僅可以

6、在熔融電解質(zhì)中進行，電解過程不僅可以在熔融電解質(zhì)中進行， 也可以在電解質(zhì)溶液中進行。也可以在電解質(zhì)溶液中進行。以電解氯化銅為例以電解氯化銅為例實驗：實驗：用惰性（石墨）電極電解氯化銅溶液用惰性（石墨）電極電解氯化銅溶液現(xiàn)象：現(xiàn)象： 陽極：陽極：有氣泡，有氣泡，有刺激性氣味，并能有刺激性氣味，并能使使 濕潤的濕潤的KI-KI-淀淀 粉試粉試紙變藍（紙變藍（ClCl2 2) ) 陰極：陰極：碳棒上有一層紅色的銅析出碳棒上有一層紅色的銅析出陰極陰極陽極陽極氯氯氣氣銅銅CuClCuCl2 2溶液溶液實驗分析：實驗分析：通電前：通電前：分析電解質(zhì)溶液中的離子情況分析電解質(zhì)溶液中的離子情況 陽離子陽離子：

7、H H+ +、CuCu2+2+ 陰離子陰離子：OHOH- -、ClCl- - 做無規(guī)則運動做無規(guī)則運動通電后：通電后：（必須直流電）（必須直流電） （1 1）確定電極名稱：）確定電極名稱： 陽極陽極（接電源正極）（接電源正極） 陰極陰極（接電源負極）（接電源負極） 與電極材料無關與電極材料無關 （3 3）判斷電極產(chǎn)物并書寫電極反應）判斷電極產(chǎn)物并書寫電極反應: : 陽離子移向陰極放電，陰離子移向陽極放電陽離子移向陰極放電，陰離子移向陽極放電 陽極陽極：2Cl2Cl- -ClCl2 2 + + 2e2e- -氧化反應氧化反應 陰極陰極：CuCu2+2+2e+2e- - Cu Cu 還原反應還原反

8、應總式：總式：（2 2）判斷離子的放電順序：）判斷離子的放電順序： 陽離子陽離子：CuCu2+2+HH+ + 陰離子陰離子：ClCl- -OHOH- -（4 4）分析電解質(zhì)溶液的變化情況：）分析電解質(zhì)溶液的變化情況： CuClCuCl2 2溶液濃度降低溶液濃度降低 CuClCuCl2 2 Cu+Cl Cu+Cl2 2 電解離子放電順離子放電順序：序： 活性材料作電極時：活性材料作電極時：金屬在陽極失電子被氧化金屬在陽極失電子被氧化成陽離子進入溶液，陰離子不容易在電極上放電。成陽離子進入溶液，陰離子不容易在電極上放電。 用用惰性電極惰性電極(Pt(Pt、AuAu、石墨、鈦等、石墨、鈦等) )時：

9、時：溶液中溶液中陰離子的陰離子的放電順序放電順序（由難到易）是：（由難到易）是：AgAg+ + FeFe3+3+ CuCu2+2+ H H+ + PbPb2+2+SnSn2+2+FeFe2+2+ZnZn2 2+ +(H(H+ +) Al Al3+3+MgMg2+2+NaNa+ +CaCa+ +KK+ +注：當離子濃度相差較大時，放電順序要發(fā)生變化，相同時按注：當離子濃度相差較大時，放電順序要發(fā)生變化，相同時按H H+ +, ,不同時按（不同時按（H H+ +） 無論是惰性電極還是活性電極都不參與電極反應，無論是惰性電極還是活性電極都不參與電極反應，發(fā)生反應的是溶液中的陽離子。發(fā)生反應的是溶液中

10、的陽離子。陽離子在陰極上放電順序是：陽離子在陰極上放電順序是：陽極陽極：陰極陰極: :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1、電解電解質(zhì)型陽極陽極陰極陰極氧氧氣氣氫氫氣氣實例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: 4OH: 4OH- - 4e4e- -2H2H2 2O+OO+O2 2陰極陰極: : 4H 4H + + 4e+ 4e-

11、- 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2、電解水型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- Cl 2陰極陰極: 2H + 2e- H2 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2 + Cl2 電解減小減小增增大大 加加HClNaCl溶液溶液3、放氫生堿型實例實例電極反應電極反應濃度濃度PH值值復原復原CuSO4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+

12、2e- Cu減小減小減小減小 加加CuOCuSO4溶液溶液 2CuSO4+ 2H2O 2Cu +O2 + 2H2SO4電解3、放氧生酸型電解規(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

13、+Na+（ A ）（B）（C）（D）CuSO4AgNO3AgNO3NaHSO4AgCuCuCPtPtAgFe 1.寫出下列裝置的電極反應式，并判斷寫出下列裝置的電極反應式，并判斷A、B、C溶液溶液PH值的變化。值的變化。鞏固練習鞏固練習2.2.如上圖所示，通電后如上圖所示，通電后A A極上析出極上析出AgAg，對該裝置的有關，對該裝置的有關敘述正確的是敘述正確的是 A.PA.P是電源的正極是電源的正極B.FB.F極上發(fā)生的反應為：極上發(fā)生的反應為：4OH4OH- - - 4e- 4e- -=2H=2H2 2O+OO+O2 2C.C.電解時，甲、乙、丙三池中，除電解時，甲、乙、丙三池中，除E E、F F兩極外，其余電兩極外，其余電極均參加了反應極均參加了反應D.D.通電后，甲池的通電后，甲池的PHPH減小，而乙、丙兩池溶液的減小，而乙、丙兩池溶液的PHPH不變不變 B 3.在下圖所示裝置中，在下圖所示裝置中，a、b都是惰性電都是惰性電極，通電一段時間后，極，通電一段時間后，b極附近溶液呈紅色。極附近溶液呈紅色。下列說法正確的是下列說法正確的是AX是正極，是正極，Y是負極是負極BX是負極，是負極，Y是正極是正極CCuSO4溶液的溶液的PH值逐漸減小值逐漸減小DCuSO4溶液的溶液的PH值不變值不變a X Y bPtCuCuS