電解原理及其應(yīng)用【市一等獎(jiǎng)】

第三節(jié)電解池第三節(jié)電解池思考回憶1、電解質(zhì)是指在_____________能夠?qū)щ姷幕衔铩?、電離是指電解質(zhì)在_____________或__________狀態(tài)下離解成____________的過(guò)程。3、原電池是_____________的裝置。4、構(gòu)成原電池的條件是

水溶液或熔融狀態(tài)下水溶液熔融自由移動(dòng)離子把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能兩個(gè)電極、電解質(zhì)溶液、形成閉合回路、自發(fā)發(fā)生氧化還原反應(yīng)探究實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)步驟如圖所示，將用導(dǎo)線連接在一起的兩根石墨碳棒插入盛有CuCl2溶液的U型管中，觀察現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論

無(wú)明顯變化沒(méi)有且不能自發(fā)發(fā)生原電池反應(yīng)裝置不滿足構(gòu)成原電池的條件分析原因:CC【猜想】CuCl2溶液在導(dǎo)電（通電）時(shí)會(huì)不會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)？陰極陽(yáng)極CuCl2溶液實(shí)踐探究向氯化銅溶液中通入直流電理論先行思考1：氯化銅溶液中含有哪些微粒?思考2：在通電時(shí)這些微粒各向什么區(qū)移動(dòng)？思考3：猜想在通電時(shí)在陽(yáng)極和陰極各會(huì)發(fā)生什么樣的電極反應(yīng)？產(chǎn)物可能是哪些？陽(yáng)離子：Cu2+H+

陰離子：Cl-OH-Cu2+H+向陰極區(qū)移動(dòng)；Cl-OH-向陽(yáng)極區(qū)移動(dòng)Cl-→Cl2↑OH-→O2↑

H2OH++OH-

CuCl2＝Cu2++2Cl-

陰極區(qū)：Cu2+→CuH+→H2↑陽(yáng)極區(qū)：Cu2+－＋e-e-電子流出Cu2+運(yùn)動(dòng)Cl-運(yùn)動(dòng)Cl-oooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooCl2oooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooCl-Cl-運(yùn)動(dòng)電子流入Cu通電前：CuCl2=Cu2+＋2Cl-H2OH++OH-

通電后：Cu2+

、Ｈ+移向陰極：2Cl－-2e－=Cl2↑Cu2++2e－=CuCl-

、OH-移向陽(yáng)極：總反應(yīng)：陽(yáng)極陰極H+H+OH-OH-實(shí)驗(yàn)探究陰極陽(yáng)極電極現(xiàn)象電極產(chǎn)物電極反應(yīng)反應(yīng)類型

有紅色物質(zhì)析出。無(wú)氣泡產(chǎn)生。

有氣泡產(chǎn)生，該氣體可使?jié)櫇竦牡矸鄣饣浽嚰堊兯{(lán)。CuCu2++2e-

=Cu還原反應(yīng)Cl22Cl--2e-

=Cl2↑氧化反應(yīng)CuCl2Cu+Cl2↑總反應(yīng)電解－＋e-陽(yáng)極陰極

構(gòu)成電解池的條件是什么？(1)外接直流電源；(2)有兩個(gè)電極；(3)

有電解質(zhì)溶液或熔融態(tài)的電解質(zhì)；(4)形成閉合回路。+Cu2+－＋Cl-Cl-H+OH-(陰極、陽(yáng)極)電子流向負(fù)極陰極陽(yáng)極正極經(jīng)導(dǎo)線－＋e-陽(yáng)極陰極Cu2+－＋e-e-電子流出Cl-Cl-電子流入H+OH-經(jīng)導(dǎo)線1.電解：

使直流電通過(guò)電解質(zhì)溶液而在陰、陽(yáng)兩極引起

氧化還原反應(yīng)的過(guò)程，叫做電解。3.構(gòu)成電解池的條件：①直流電源；②電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)；2.電解池：電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置。一、電解原理③形成閉合回路。碳碳陰極陽(yáng)極陽(yáng)極：①與電源正極相連；②陰離子移向該極，失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。陰極：①與電源負(fù)極相連，電子流入；②陽(yáng)離子移向該極，得電子，發(fā)生還原反應(yīng)。碳碳陰極陽(yáng)極電極反應(yīng)式：陰極：陽(yáng)極：2Cl–

–2e–

＝Cl2↑Cu2+

+2e–

＝Cu還原反應(yīng)氧化反應(yīng)總反應(yīng)：Cu2+

+2Cl–Cu+Cl2↑通電④陰、陽(yáng)電極電子的流向:

電子從外加電源的負(fù)極流出，流到電解池的陰極，再?gòu)年?yáng)極流回電源正極。（注：電子只在外電路定向移動(dòng)，不能從溶液中移動(dòng)）離子定向移動(dòng)的方向:

陽(yáng)離子向陰極移動(dòng),陰離子向陽(yáng)極移動(dòng).

與電源正極連

+電源-與電源負(fù)極連氧化反應(yīng)

還原反應(yīng)2Cl—2e-=Cl2陽(yáng)極惰性電極陰極

Cu2++2e-=Cu

陰離子移向

CuCl2溶液陽(yáng)離子移向電子流出電子流入電解的工作原理：組成：兩個(gè)電極、電解質(zhì)溶液、直流電源電極陽(yáng)極：與外電源正極相連的電極，出電子，氧化反應(yīng)。陰極：與外電源負(fù)極相連的電極，進(jìn)電子，還原反應(yīng)。惰性電極：C、Pt、Au、Ti等，不論做陰極、陽(yáng)極，本身都不反應(yīng)?；钚噪姌O：Fe、Cu、Ag等,做陰極一般本身不反應(yīng)；做陽(yáng)極，本身被氧化溶解。電解池電極材料電極產(chǎn)物反思為什么不是氧氣呢？為什么不產(chǎn)生氫氣呢？說(shuō)明：得失電子的能力不同失電子能力：Cl-＞OH-得電子能力：Cu2+＞H+放電能力放電次序4.電解池電極反應(yīng)規(guī)律

(1)陰極：得電子，還原反應(yīng)

①（一般）電極本身不參加反應(yīng)②一定是電解質(zhì)溶液中陽(yáng)離子“爭(zhēng)”得電子(2)陽(yáng)極：失電子，氧化反應(yīng)

①若為金屬（非惰性）電極，電極失電子②若為惰性電極，電解質(zhì)溶液中陰離子“爭(zhēng)”失電子離子放電順序：

①活性材料作電極時(shí)：金屬在陽(yáng)極失電子被氧化成陽(yáng)離子進(jìn)人溶液，陰離子不容易在電極上放電。

②用惰性電極(Pt、Au、石墨、鈦等)時(shí)：溶液中陰離子的放電順序（由難到易）是：S

2->SO32->I

->Br

->Cl

->OH

->NO3->SO42-(等含氧酸根離子）>F-Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸的溶液)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+（水提供）>

Al3+>Mg2+>Na+>Ca+>K+注：電鍍時(shí)通過(guò)控制條件，F(xiàn)e2+和Zn2+得電子的能力強(qiáng)于H+

無(wú)論是惰性電極還是活性電極都不參與電極反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)的是溶液中的陽(yáng)離子。陽(yáng)離子在陰極上放電順序是：陽(yáng)極：陰極:只在熔融狀態(tài)下放電，在水溶液中永遠(yuǎn)不放電。實(shí)驗(yàn)：用惰性（石墨）電極電解熔融的氯化鈉現(xiàn)象：

陽(yáng)極：有氣泡，有刺激性氣味，并能使?jié)駶?rùn)的KI-淀粉試紙變藍(lán)（Cl2)

陰極：有金屬鈉析出陰極陽(yáng)極氯氣鈉熔融NaCl電解過(guò)程不僅可以在電解質(zhì)溶液中進(jìn)行，也可以在熔融電解質(zhì)中進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)分析：通電前：分析熔融電解質(zhì)中的離子情況

陽(yáng)離子：Na+

陰離子：Cl-

做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)通電后：（必須直流電）（1）確定電極名稱：

陽(yáng)極（接電源正極）

陰極（接電源負(fù)極）與電極材料無(wú)關(guān)

（2）判斷電極產(chǎn)物并書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng):

陽(yáng)離子移向陰極放電，陰離子移向陽(yáng)極放電

陽(yáng)極：2Cl-→Cl2↑+

2e-氧化反應(yīng)

陰極：2Na++2e-→2Na

還原反應(yīng)

總式：

2NaCl2Na+Cl2↑通電清楚離子的移動(dòng)趨向比較離子的放電能力，然后根據(jù)陰極還原、陽(yáng)極氧化得出電極產(chǎn)物e-e-e-e-e-還原反應(yīng)氧化反應(yīng)C陽(yáng)離子明確電解質(zhì)溶液中或熔融態(tài)電解質(zhì)中存在的離子分析方法陰離子【電解原理的學(xué)習(xí)方法】1.分電極

與電源正極相連的為陽(yáng)極，與電源負(fù)極相連的為陰極。2.析溶液分析溶液中存在的所有離子（水溶液中包括水的電離）、并分成陽(yáng)離子組和陰離子組。3.判流向

陰離子定向移向陽(yáng)極；陽(yáng)離子定向移向陰極。

4.定反應(yīng)⑴用惰性電極電解電解質(zhì)水溶液時(shí)，根據(jù)放電規(guī)律，陽(yáng)離子在陰極發(fā)生還原反應(yīng)，而陰離子在陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，⑵若用金鉑鈦以外的金屬作電極時(shí)：若為陰極，則金屬不參加電極反應(yīng)；若為陽(yáng)極則首先是點(diǎn)擊材料失電子，電極被溶解，溶液中的陰離子不能失電子。5.先寫(xiě)電極式

正確書(shū)寫(xiě)電極式，要注意得失電子守恒和離子來(lái)自何種電解質(zhì)6.在寫(xiě)方程式

將陰陽(yáng)兩極的電極反應(yīng)式合并即可得總方程式，要注意條件，并用分子式表示弱電解質(zhì)。OH－

SO4

2－例：寫(xiě)出用石墨做電極電解CuSO4溶液的電極反應(yīng)式及總的電解方程式，方法

陰極：陽(yáng)極：③、最后使得失數(shù)相等，兩極半反應(yīng)相加得總方程式；電解電解＞陰極：陽(yáng)極：4OH－－4e＝O2↑+2H2O2Cu2+＋4e＝2CuH+Cu2+H2OH++OH－CuSO4

＝Cu2++SO4

2－①、首先分析、比較出陰陽(yáng)極的放電離子：②、然后寫(xiě)電極反應(yīng)式：2Cu＋O2↑+4H+或2CuSO4+2H2O（電解化學(xué)方程式）2Cu＋O2↑+2H2SO42Cu2++2H2O（電解離子方程式）＜電解類型舉例電極反應(yīng)式物質(zhì)類別實(shí)例

含氧酸H2SO4可溶性強(qiáng)堿NaOH氫前金屬含氧酸鹽Na2SO4無(wú)氧酸HCl陽(yáng)極：4OH--4e-=O2↑+2H2O陰極：4H++4e-=2H2↑陽(yáng)極：2Cl--2e-=Cl2↑陰極：2H++2e-=H2↑氫后金屬無(wú)氧酸鹽CuCl2陽(yáng)極：2Cl--2e-=Cl2↑陰極：Cu2++2e-=Cu氫前金屬無(wú)氧酸鹽NaCl陽(yáng)極：2Cl--2e-=Cl2↑陰極：2H++2e-=H2↑氫后金屬含氧酸鹽CuSO4陽(yáng)極:2Cu2++4e-=2Cu陰極：4OH--4e-=O2↑+2H2O惰性電極電解規(guī)律小結(jié)相當(dāng)于電解水相當(dāng)于電解溶質(zhì)本身溶質(zhì)和溶劑同時(shí)電解

某同學(xué)在做電解水的實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)兩極產(chǎn)生氣泡的速率特別緩慢，（水是一種極弱的電解質(zhì)，導(dǎo)電能力很差）你能否在不改變兩電極產(chǎn)物的情況下，加入某種物質(zhì)使其加快電解速率？課后思考電解池與原電池有哪些異同①兩電極接直流電源②電解質(zhì)溶液③形成閉合回路①活潑性不同的兩電極②電解質(zhì)溶液③形成閉合回路形成條件將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置定義裝置實(shí)例電解池原電池裝置電解池與原電池有哪些異同(續(xù))電源負(fù)極→電解池陰極電解池陽(yáng)極→電源正極電子流向陽(yáng)極：氧化反應(yīng)，溶液中的陰離子失電子或電極金屬失電子陰極：還原反應(yīng)，溶液中的陽(yáng)離子得電子負(fù)極：氧化反應(yīng)，金屬失電子正極：還原反應(yīng)，溶液中的陽(yáng)離子得電子電極反應(yīng)陽(yáng)極：與電源正極相連陰極：與電源負(fù)極相連負(fù)極：較活潑金屬正極：較不活潑金屬（或能導(dǎo)電的非金屬）電極名稱電解池原電池裝置負(fù)極正極導(dǎo)線二、電解原理的應(yīng)用電解飽和食鹽水反應(yīng)原理

在U型管里裝入飽和食鹽水，用一根碳棒作陽(yáng)極，一根鐵棒作陰極。接通直流電源思考:（1）電解池的兩極各產(chǎn)生什么現(xiàn)象?若在兩極附近均滴加酚酞試液，會(huì)有什么現(xiàn)象?（2）怎樣初步檢驗(yàn)兩極產(chǎn)物的生成?（3）結(jié)合教材，分析產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因。實(shí)驗(yàn)裝置

（1）在NaCl溶液中,NaCl電離出

，H2O電離出

。通電后，在電場(chǎng)的作用下，

向陰極移動(dòng)，

向陽(yáng)極移動(dòng)。在陽(yáng)極，由于

容易失去電子，被氧化生成

。陽(yáng)極方程式：

;（2）在陰極，由于

容易得到電子被還原生成

．使H2O電離向右移動(dòng)，因此陰極

濃度增大，PH

。陰極方程式：

。

2Cl--2e-=Cl22H++2e-=H2Na+、Cl-H+、OH-Cl-、OH-Cl-Cl2H+H2OH-增大Na+、H+1、氯堿工業(yè)

電解飽和食鹽水以制造燒堿、氯氣和氫氣?？偦瘜W(xué)方程式：

;總離子方程式:

.(3)電解前向溶液中滴加酚酞，通電后現(xiàn)象為：

___________

，兩極極板上都有氣體產(chǎn)生，如何檢驗(yàn)氣體的種類？

陰極附近的溶液無(wú)色變?yōu)榧t色陽(yáng)極:產(chǎn)生刺激氣體使?jié)駶?rùn)KI淀粉試紙變藍(lán)色.陰極:產(chǎn)生無(wú)色、無(wú)味氣體1.電解食鹽水現(xiàn)象：陽(yáng)極：有氣泡產(chǎn)生，使?jié)駶?rùn)的淀粉－KI溶液變藍(lán)陰極：有氣泡產(chǎn)生，滴加酚酞溶液變紅陽(yáng)極：2Cl--2e-=Cl2↑陰極：2H++2e-=H2↑總式：2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2↑(條件:通電)實(shí)驗(yàn)裝置(2)避免生成物H2和Cl2混合,因?yàn)?

.(1)避免Cl2接觸NaOH溶液會(huì)反應(yīng),使產(chǎn)品不純,反應(yīng)方程式:

.第一個(gè)問(wèn)題:Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O混合遇火或遇強(qiáng)光爆炸解決方法:使用離子交換膜電解飽和食鹽水必須解決兩個(gè)主要問(wèn)題:（1）生產(chǎn)設(shè)備名稱：離子交換膜電解槽陰極：碳鋼陽(yáng)極：鈦陽(yáng)離子交換膜：只允許陽(yáng)離子通過(guò)(Cl－、OH－離子和氣體不能通過(guò))，把電解槽隔成陰極室和陽(yáng)極室。（2）離子交換膜的作用：a、防止氫氣和氯氣混合；b、避免氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)生成，而影響氫氧化鈉的產(chǎn)量。氯堿工業(yè):離子交換膜法制燒堿－+Cl2Cl2Cl—H2Na+H+OH—淡鹽水NaOH溶液精制飽和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）離子交換膜

陽(yáng)極金屬鈦網(wǎng)陰極碳鋼網(wǎng)陽(yáng)極室陰極室－+Cl2Cl2Cl—H2Na+H+OH—淡鹽水NaOH溶液精制飽和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）離子交換膜

陽(yáng)極金屬鈦網(wǎng)陰極碳鋼網(wǎng)陽(yáng)極室陰極室

一般火法冶煉得到的粗銅中含有多種雜質(zhì)（如鋅、鐵、鎳、銀、金等），這種粗銅的導(dǎo)電性遠(yuǎn)不能滿足電氣工業(yè)的要求，如果用以制電線，就會(huì)大大降低電線的導(dǎo)電能力。因此必須利用電解的方法精煉粗銅。2.銅的電解精煉

一般火法冶煉得到的粗銅中含有多種雜質(zhì)（如鋅、鐵、鎳、銀、金等），這種粗銅的導(dǎo)電性遠(yuǎn)不能滿足電氣工業(yè)的要求，如果用以制電線，就會(huì)大大降低電線的導(dǎo)電能力。因此必須利用電解的方法精煉粗銅。粗銅含雜質(zhì)(ZnFeNiAgAu等)純銅粗銅陽(yáng)極：

Zn→Zn2+＋2e-Fe→Fe2+＋2e-

Ni

→Ni2+＋2e-Cu→Cu2+＋2e-

ZnFeNiCuAgAu陰極:

Cu2++2e-

→Cu陽(yáng)極泥問(wèn)：電解完后，CuSO4溶液的濃度有何變化？CuSO4溶液3、電鍍⑴、概念：應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一層其它金屬或合金的過(guò)程。⑵、電鍍池形成條件+鍍件鍍層金屬－含鍍層金屬離子的鹽溶液①、鍍件作陰極②、鍍層金屬作陽(yáng)極③、含鍍層金屬陽(yáng)離子的鹽溶液作電解液⑶、電鍍的特點(diǎn)電鍍液的組成及酸堿性保持不變4、電冶金（冶煉活潑金屬鈉、鎂、鋁等）制取金屬鈉電解熔融狀態(tài)的氯化鈉。通直流電后，陽(yáng)極：2Cl-

－2e-==Cl2↑陰極：2Na++2e-==2Na總反應(yīng)：2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑結(jié)論：電解法是冶煉金屬的一種重要方法，是最強(qiáng)有力的氧化還原的手段。電解熔融氯化鈉制鈉4、電冶金（使用電解法冶煉像鈉、鎂、鋁等活潑金屬的方法）制取金屬鋁電解熔融狀態(tài)的氧化鋁。陽(yáng)極：6O2-

－12e-==3O2↑陰極：4Al3++12e-==4Al總反應(yīng)：2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑冰晶石助熔劑：冰晶石（Na3AlF6

六氟合鋁酸鈉）陽(yáng)極材料(碳)和熔融氧化鋁需要定期補(bǔ)充思考:工業(yè)上為什么用電解熔融氧化鋁的方法冶煉鋁而不用AlCl3?冶煉鋁設(shè)備圖陽(yáng)極C電解質(zhì)煙罩熔融態(tài)鋁鋼殼鋼導(dǎo)電棒陰極C耐火材料原電池、電解池、電鍍池判定規(guī)律

若無(wú)外接電源，可能是原電池，然后依據(jù)原電池的形成條件分析判定，主要思路是“三看”先看電極：兩極為導(dǎo)體且活潑性不同再看溶液：兩極插入電解質(zhì)溶液中后看回路：形成閉合回路或兩極接觸若有外接電源，兩極插入電解質(zhì)溶液中，則可能是電解池或電鍍池。當(dāng)陽(yáng)極金屬與電解質(zhì)溶液中的金屬陽(yáng)離子相同，則為電鍍池，其余情況為電解池。討論：比較電解池和原電池的異同~~~~~~電解池、電解精煉池、電鍍池的比較電解池電解精煉池電鍍池定義形成條件電極名稱電極反應(yīng)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。①兩電極接直流電源②電極插人電解質(zhì)溶液③形成閉合回路①鍍層金屬接電源正極待鍍金屬接電源負(fù)極②電鍍液須含有鍍層金屬的離子陽(yáng)極：電源正極相連陰極：電源負(fù)極相連陽(yáng)極：鍍層金屬；陰極：鍍件陽(yáng)極：氧化反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)陽(yáng)