高二化學(xué)電解池原理與應(yīng)用

1、高二化學(xué)電解池原理與應(yīng)用第1頁，共29頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)32分，星期四 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)使電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能一般通過電解的方法來完成。我們已學(xué)過的化學(xué)課程里涉及利用電解反應(yīng)來制取新物質(zhì)的例子嗎？ 實(shí) 例被電解物質(zhì) 電 解 產(chǎn) 物 化 學(xué) 方 程 式電解水水H2、O22H2O=2H2 +O2 電解食鹽水H2O、NaClNaOH 、H2 、 Cl22NaCl +2H2O= 2NaOH +H2 + Cl2 電解融熔 氯化鈉NaClNa、 Cl22NaCl = 2Na+ Cl2 電解融熔 氧化鋁Al2O3Al

2、、 O22Al2O3=4Al +3 O2 第2頁，共29頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)32分，星期四電解氯化銅溶液微觀模擬第3頁，共29頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)32分，星期四 在U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)分鐘后，觀察現(xiàn)象。（1）接電源負(fù)極的石墨棒上有 ， 電極反應(yīng)為。（2）接電源正極的石墨棒上有 ， 電極反應(yīng)為。 （3）電解反應(yīng)的化學(xué)方程式。 （4）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。（5）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？有銅析出Cu2+ + 2e- = Cu有Cl2放出2Cl- - 2e- = C

3、l2CuCl2 = Cu + Cl2 CuCl2CuCl2因參與電解的微粒不同。第4頁，共29頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)32分，星期四構(gòu)成電解池有什么條件？ 構(gòu)成條件: 與外加電源相連的兩個(gè)電極有電解質(zhì)溶液 形成閉合回路第5頁，共29頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)32分，星期四一.電解原理及電解池1.電解:使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰、陽兩極引起 氧化還原反應(yīng)的過程.2.電解池:借助于電流引起氧化還原反應(yīng)的裝置， 即把 電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置叫電解池或電解槽3.電極名稱和電極反應(yīng)與電源負(fù)極相連的電極叫陰極，陰極上發(fā)生還原反應(yīng)。與電源正極相連的電極叫陽極，陽極上發(fā)生氧化反應(yīng)。 第6頁，

4、共29頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)32分，星期四陰極:與電源負(fù)極相連，電子流入，發(fā)生還原反應(yīng)陽極:與電源正極相連，電子流出，發(fā)生氧化反應(yīng)4. 電極的判斷eeCC陰極陽極電解質(zhì)溶液5. 電子、離子的流向電子從陽極通過電源流向陰極陽離子在電解質(zhì)溶液中移向陰極陰離子在電解質(zhì)溶液中移向陽極第7頁，共29頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)32分，星期四比較原電池、電解池的異同點(diǎn)。原電池電解池定義形成條件電極名稱電極反應(yīng)原電池、電解池的比較化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置。自發(fā)的氧化還原反應(yīng)將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置。非自發(fā)的氧化還原反應(yīng)活動(dòng)性不同兩電極電解質(zhì)溶液形成閉合回路兩電極接直流電源電極插入電解質(zhì)溶液形

5、成閉合回路負(fù)極：較活潑金屬；正極：較不活潑金屬(或能導(dǎo)電的非金屬等)陽極：電源正極相連陰極：電源負(fù)極相連負(fù)極：氧化反應(yīng)正極：還原反應(yīng)陽極：氧化反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)第8頁，共29頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)32分，星期四稀硫酸 稀硫酸 稀硫酸 稀硫酸 A B C D 例題1.下列裝置中屬于原電池的是 （ ） 屬于電解池的是 （ ） BC D 怎樣區(qū)分原電池、電解池？原電池、電解池的區(qū)分關(guān)鍵看是否有外接電源；第9頁，共29頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)32分，星期四練習(xí)分析下圖，哪個(gè)是原電池，哪個(gè)是電解池。第10頁，共29頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)32分，星期四6.電極產(chǎn)物的判斷及

6、電極反應(yīng)的書寫陽極:先看電極后看溶液 (1) 活潑金屬電極:金屬電極失電子（除金和鉑) (2) 惰性電極:溶液中陰離子失去電子, 失電子能力為: S2- I - Br - Cl - OH - 含氧酸根F-陰極: 溶液中陽離子得電子,得電子能力為: Ag+ Fe3+ Cu2+ H+ （酸） Pb2+ Sn2+ Fe2+ Zn2+ H+ （水） Al3+ Mg2+ 第11頁，共29頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)32分，星期四陰極： _電子，發(fā)生_反應(yīng)，離子_越強(qiáng)，反應(yīng)越容易。常見陽離子放電順序：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+陽極：_電子，發(fā)生_反應(yīng)，離子_越強(qiáng)

7、，反應(yīng)越容易。當(dāng)陽極為惰性電極(石墨、鉑、金)時(shí),常見陰離子放電順序：S2- I- Br- Cl- OH- 含氧酸根 F得還原氧化性失氧化還原性離子放電規(guī)律第12頁，共29頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)32分，星期四記筆記分析電解反應(yīng)的一般思路溶液中存在的離子兩極上的電極反應(yīng)離子的移動(dòng)方向及放電順序判斷電解池的陰、陽極第13頁，共29頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)32分，星期四電解Na2SO4溶液的分析陰極陽極氧氣氫氣陽極: 4OH- 4e- = 2H2O+O2 實(shí)例電極反應(yīng) 濃度PH值復(fù)原Na2SO4陰極: 4H + 4e- = 2H2 變大不變 加H2O2H2O = 2H2 +O2

8、 通電第14頁，共29頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)32分，星期四如電解H2SO4、HNO3、NaOH、Na2SO4等溶液時(shí)其電極反應(yīng)式為：陽極 ： 4OH4e2H2O +O2陰極： 4H+ +4e2H2 總反應(yīng)：2H2O O2 +2H2 電解 電解后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，若要恢復(fù)原來的濃度，只需加入一定量的水即可。用惰性電極電解電解質(zhì)溶液規(guī)律(1)電解水型：第15頁，共29頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)32分，星期四電解CuCl2溶液的分析陰極陽極氯氣銅實(shí)例電極反應(yīng) 濃度PH值復(fù)原CuCl2 CuCl2 Cu+Cl2 電解陽極：2Cl-2 e- =Cl2陰極：Cu2+ 2e-=2

9、Cu減小- 加CuCl2第16頁，共29頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)32分，星期四如電解鹽酸、CuCl2溶液等 電解后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小，若要恢復(fù)原來的組成和濃度，需加入一定量的溶質(zhì)(通入一定量的HCl氣體)陽極： 2Cl 2eCl2陰極： 2H+ +2e H2 總反應(yīng)：2HCl Cl2 + H2 電解電解鹽酸(2)電解本身：第17頁，共29頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)32分，星期四電解CuSO4溶液的分析陰極陽極氧氣銅實(shí)例電極反應(yīng) 濃度PH值復(fù)原CuSO4 2CuSO4+ 2H2O 2Cu +O2 + 2H2SO4電解陰極：Cu2+ 2e-=Cu減小 加CuO陽極: 4OH

10、- 4e- = 2H2O+O2 減小第18頁，共29頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)32分，星期四如電解CuSO4溶液、AgNO3溶液等。陽極 ： 4OH4e2H2O +O2陰極： 2Cu2+ +4e2Cu總反應(yīng)： 2CuSO4 +2H2O 2Cu+O2 +2H2SO4 電解 電解后原溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小，若要恢復(fù)原來的組成和濃度，需加入一定量金屬氧化物。電解CuSO4溶液(3)放氧生酸型：第19頁，共29頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)32分，星期四電解NaCl溶液的分析陰極陽極氫氣氯氣實(shí)例電極反應(yīng) 濃度PH值復(fù)原NaCl陽極: 2Cl- 2e- = Cl 2陰極: 2H + 2e-

11、 = H2 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2 + Cl2 電解減小增大 加HCl第20頁，共29頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)32分，星期四如電解NaCl、KCl、MgCl2溶液等。 電解后原溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小，若要恢復(fù)原來的組成和濃度，需通入一定量的HCl氣體。陽極 (C)： 2Cl 2eCl2陰極 (C)： 2H+ +2e H2 總反應(yīng)：2NaCl+2H2O2NaOH+ Cl2 + H2 電解(4)放氫生堿型：第21頁，共29頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)32分，星期四（2）活潑金屬的冶煉鈉的制取鎂的制取鋁的制取總反應(yīng)式 : 2NaCl 2Na+Cl2總反應(yīng)式 : Mg

12、Cl2 Mg+Cl2總反應(yīng)式 : 2Al2O3 2Al+3O2（1）氯堿工業(yè)電解飽和食鹽水總反應(yīng)：2NaCl+2H2O2NaOH+ Cl2 + H2 電解7.電解原理的應(yīng)用第22頁，共29頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)32分，星期四鍍件 銅 氯化銅溶液實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象陽極：陰極：銅變小有紅色固體產(chǎn)生反應(yīng)方程式Cu2e- Cu2+Cu2+2e-Cu電鍍液的組成及酸堿性不會(huì)變化（3）電鍍第23頁，共29頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)32分，星期四（3）電鍍 電鍍是利用電解原理在某些鍍件上鍍上一層其他金屬或合金的過程，是電解的一個(gè)重要應(yīng)用。 陰極：待鍍金屬制品 陽極：鍍層金屬 電鍍液：含有鍍層金屬陽

13、離子的可溶性鹽溶液 電鍍池的形成條件第24頁，共29頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)32分，星期四粗銅純銅電解精煉銅的原理示意圖： e- 純銅作陰極，粗銅作陽極； e- e-Ag Au硫酸銅溶液作電解液第25頁，共29頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)32分，星期四（4）銅的電解精煉粗銅所含的雜質(zhì)Zn、Fe、Ni、Ag、Au等+純銅粗銅CuSO4溶液粗銅的精煉 以粗銅為陽極，以純銅為陰極， 以CuSO4溶液為電解液進(jìn)行電解陽極： Zn 2eZn2+ Fe2eFe2+ Ni 2eNi2+ Cu2eCu2+ 陰極： Cu2+ +2eCu長時(shí)間電解后必須補(bǔ)充電解液第26頁，共29頁，2022年，5

14、月20日，11點(diǎn)32分，星期四原電池電解池電鍍池定義化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置。將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置。應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一層其它金屬的裝置。形成條件活動(dòng)性不同兩電極電解質(zhì)溶液形成閉合回路兩電極接直流電源電極插入電解質(zhì)溶液形成閉合回路鍍層金屬接電源正極，待鍍金屬接電源負(fù)極電鍍液須含有鍍層金屬的離子電極名稱負(fù)極：較活潑金屬；正極：較不活潑金屬(或能導(dǎo)電的非金屬等)陽極：電源正極相連陰極：電源負(fù)極相連陽極：鍍層金屬；陰極：鍍件電極反應(yīng)負(fù)極：氧化反應(yīng)正極：還原反應(yīng)陽極：氧化反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)陽極：氧化反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)要點(diǎn)一：原電池、電解池、電鍍池的比較第27頁，共29頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)32分，星期四1. 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A.原電池的正極和電解池的陽極所發(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)C.原電池的負(fù)極和電解池的陽極所發(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)課堂練習(xí)B C 2. 關(guān)于電解NaCl水溶液，下列敘述正確的是A電解時(shí)在陽極得到氯氣，在陰極得到金屬鈉B若在陽極附近的溶