選修4第四章第3節(jié)電解池

第三節(jié)

電解池－－如圖所示，將兩根石墨棒浸入盛有CuCl2溶液的U形管中，把濕潤的KI-淀粉試紙放在與電源正極相連的電極附近，接通直流電源,觀察U形管內(nèi)的現(xiàn)象和試紙顏色的變化。【實驗4-2】實驗結(jié)果交流實驗現(xiàn)象產(chǎn)物驗證產(chǎn)物確定與電源正極連接的電極與電源負(fù)極連接的電極有氣泡逸出有紅色固體析出氯氣銅使淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)—————（陰極）（陽極）以電解飽和氯化銅溶液為例分析電解池的工作原理1.離子移動通電前：CuCl2=Cu2++2Cl－，

Cu2+、Cl－為自由移動的離子；通電后：Cu2+

Ｈ＋移向陰極，

Cl－OＨ－移向陽極；2.電極反應(yīng)：2Cl－－

2e－

=Cl2↑（氧化反應(yīng)）Cu2+

＋2e－

=Cu（還原反應(yīng)）放電：離子在陰陽兩極得失電子的反應(yīng)Ⅰ通電前－＋陰極陽極Ⅱ通電后一、電解原理：陽極：陰極：Cu2+oooooooooooooooooooo－＋陰極陽極CuCl2ooooooooooooooooooooooo電解氯化銅溶液實驗裝置e-e-3.電解池中離子和電子的移動方向

二、電解：使直流電通過電解質(zhì)溶液（或熔融的電解質(zhì)）在陰、陽兩極引起氧化還原反應(yīng)的過程。三、電解池：電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置e－e－四、

電解池的兩極：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)陰極陽極五、形成電解池的條件：1.直流電源2.兩個電極(金屬或惰性電極)惰性電極(如Pt、碳棒)3.電解質(zhì)溶液或熔融狀態(tài)的電解質(zhì)陰極陽極4.形成閉合回路Ag＋＞Hg2＋＞Fe3+＞Cu2＋＞(H+)酸＞Fe2＋＞Zn2＋＞(H+)

水＞Al3+；陽極：還原性強(qiáng)的離子先失電子S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－>含氧酸根（SO42-、NO3-等）＞

F－如果陽極是活性電極，則電極本身放電。電解質(zhì)在水溶液中放電規(guī)律陰極：氧化性強(qiáng)的離子先得電子1.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。陽極為金屬活性電極時，電極材料放電。3.電解水溶液時，應(yīng)注意放電順序中H＋、OH－之后的離子一般不參與放電反應(yīng)。2.再分析溶液中的離子種類，根據(jù)離子放電順序，分析電極反應(yīng)，并判斷電極產(chǎn)物，寫出電極反應(yīng)式。六、電極反應(yīng)的書寫：1.書寫電解池中電極反應(yīng)式時，要以實際放電的離子表示，但書寫總電解反應(yīng)方程式時，弱電解質(zhì)要寫成分子式?！咀⒁狻?.

一定要注明條件“電解”。

1.用石墨為電極電解氯化鈉溶液會有怎樣的結(jié)果?2H++2e－＝H2↑陽極：陰極：【課堂練習(xí)】2Cl--2e-=Cl2↑總反應(yīng)方程式：2Cl-+2H2O=Cl2↑+H2↑+2OH-電解

2.用石墨為電極電解硫化鈉溶液會有怎樣的結(jié)果?S2－－2e－＝S2H++2e－＝H2↑總反應(yīng)：S2－+2H2O＝S+H2↑+2OH－

電解陽極：陰極：【課堂練習(xí)】

3.用石墨為電極電解硫酸銅溶液會有怎樣的結(jié)果?陽極：陰極：4OH--4e-＝2H2O+O2↑2Cu2++4e-＝2Cu總反應(yīng)式：2Cu2++2H2O＝2Cu+O2↑+4H+

電解【課堂練習(xí)】惰性電極電解Na2SO4溶液：陰極陽極氧氣氫氣陽極:4OH--4e-=

2H2O+O2

↑實例電極反應(yīng)濃度PH值復(fù)原Na2SO4

陰極:

4H++4e-=2H2↑變大不變

加H2O

2H2O

2H2↑+O2↑通電【電解池案例分析1】如電解H2SO4、HNO3、NaOH、Na2SO4等溶液時其電極反應(yīng)式為：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。七、用惰性電極電解電解質(zhì)溶液規(guī)律1.電解水型：總反應(yīng)：2H2OO2↑+2H2↑電解惰性電極電解CuCl2溶液：陰極陽極氯氣銅實例電極反應(yīng)濃度PH值復(fù)原CuCl2

CuCl2Cu+Cl2↑電解陽極：2Cl--2e-=Cl2↑陰極：Cu2++2e-=2Cu減小----加CuCl2【電解池案例分析2】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)2.電解電解質(zhì)本身：總反應(yīng)：2HClCl2↑+H2↑

電解惰性電極電解CuSO4溶液：陰極陽極氧氣銅實例電極反應(yīng)濃度PH值復(fù)原CuSO4

2CuSO4+

2H2O2Cu+O2

↑+2H2SO4電解陰極：Cu2++2e-=Cu減小加CuO陽極:4OH--4e-=2H2O+O2

減小【電解池案例分析3】如電解CuSO4溶液、AgNO3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，需加入一定量金屬氧化物。3.放氧生酸型：總反應(yīng)：

2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4

電解用惰性電極電解電解質(zhì)溶液規(guī)律惰性電極電解NaCl溶液:陰極陽極氫氣氯氣實例電極反應(yīng)濃度PH值復(fù)原NaCl

陽極:2Cl--2e-=Cl2↑陰極:2H++2e-=H2↑2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑

+Cl2↑電解減小增大加HCl【電解池案例分析4】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。4.放氫生堿型：總反應(yīng)：

2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑

電解用惰性電極電解電解質(zhì)溶液規(guī)律1.若陰極為H＋放電，則陰極區(qū)c(OH－)增大；若陽極為OH－放電，則陽極區(qū)c(H＋)增大；若陰極、陽極同時有H＋、OH－放電，相當(dāng)于電解水，電解質(zhì)溶液濃度增大。（注意飽和溶液）2.用惰性電極電解電解質(zhì)溶液時，若要使電解后的溶液恢復(fù)到原狀態(tài)，應(yīng)遵循“缺什么加什么，缺多少加多少”的原則，一般加入陰極產(chǎn)物與陽極產(chǎn)物的化合物?！咎貏e提醒】3.在框圖推斷中若出現(xiàn)“A＋H2O→B＋C＋D”的模式，則A一般為CuSO4、NaCl或AgNO3，視條件而定。通電4.在電解池中陽極生成的氣體一般是O2或Cl2，陰極生成的氣體一定是H2?！咎貏e提醒】【2011全國卷】用石墨做電極電解CuSO4溶液。通電一段時間后，欲使電解液恢復(fù)到起始狀態(tài)，應(yīng)向溶液中加入適量的

A.CuSO4B.H2O

C.CuOD.CuSO4.5H2OC【課堂練習(xí)】1、電解飽和食鹽水——氯堿工業(yè)陽極：2Cl--2e-==Cl2↑陰極：2H++2e-==H2↑2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑

八、電解原理的應(yīng)用電解飽和食鹽水陽離子交換膜的作用只允許陽離子通過,阻止陰離子和氣體通過。【思考】

在工業(yè)生產(chǎn)中，用陽離子交換膜將陰極區(qū)與陽極區(qū)隔開，使陰極區(qū)的OH-不能進(jìn)入陽極區(qū)，為什么要這么做？

Cl–在陽極失電子生成Cl2，OH-進(jìn)入陽極區(qū)會與Cl2反應(yīng)，既減少Cl2的產(chǎn)量，又會生成NaClO,使產(chǎn)品不純且干擾電解。2.電鍍利用電解原理在某些金屬的表面鍍上一薄層其它金屬或合金的過程。以給銅鍍銀為例（如圖）陽極：2Ag-2e-=2Ag+陰極：2Ag++2e-=2AgAgCuAgNO3【思考】電鍍時，電極和電解質(zhì)溶液有怎樣的變化？

陰極——待鍍金屬或鍍件

陽極——鍍層金屬電鍍液——含有鍍層金屬離子的溶液電鍍時：電鍍的目的：1.增強(qiáng)防銹抗腐能力；2.增加美觀和表面硬度。特點:1.陽極本身溶解；

2.電解液濃度保持不變。1.以Fe為陰極，Cu為陽極，電解CuSO4，畫出電解池，標(biāo)出電極名稱，寫出電極反應(yīng)。2.以Cu為陰極，Ag為陽極，電解AgNO3，畫出電解池，標(biāo)出電極，寫出電極反應(yīng)?！菊n堂練習(xí)】3.銅的電解精煉粗銅

含雜質(zhì)(ZnFeNiAgAu等)陽極：

Zn-2e-=Zn2+Fe-2e-=Fe2+Ni

-2e-=Ni2+Cu-2e-

=Cu2+

ZnFeNiCuAgAu陰極:

Cu2++2e-=Cu陽極泥粗銅純銅硫酸銅溶液電解精煉銅時，粗銅做陽極，純銅做陰極，電解質(zhì)溶液用CuSO4溶液。【思考】1.工業(yè)上是如何制備金屬Mg、Al、Na的

？2.工業(yè)上制金屬鎂是電解氧化鎂還是電解熔融的氯化鎂？【2010海南】利用電解法可將含有Fe、Zn、Ag、Pt等雜質(zhì)的粗銅提純，下列敘述正確的是

A.電解時以精銅作陽極

B．電解時陰極發(fā)生還原反應(yīng)

C．粗銅連接電源負(fù)極，其電極反應(yīng)是Cu=Cu2++2e—D．電解后，電解槽底部會形成含少量Ag、Pt等金屬的陽極泥BD【課堂練習(xí)】4、電冶金—活潑金屬的制備活潑金屬鈉、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?？偡磻?yīng)式：陰極：陽極：2Na++2e-==2Na2Cl--2e-==Cl2

↑2NaCl(熔融）==Cl2↑+2Na通電陽極：6O2-—12e-==3O2↑陰極：4Al3++12e-==4Al總反應(yīng)式：2Al2O3==4Al+3O2↑冰晶石電解石墨Al熔融的AL2O3寫出制備金屬鋁的電極反應(yīng)式及總反應(yīng)。【課堂練習(xí)】電解池小結(jié)與電源正極相連陽極陰極與電源負(fù)極相連發(fā)生氧化反應(yīng)陽離子移向陰離子移向發(fā)生還原反應(yīng)1.電源、電極、電極反應(yīng)關(guān)系2.電解原理的應(yīng)用：氯堿工業(yè)、電鍍、電冶金原電池與電解池比較項目原電池電解池能量轉(zhuǎn)換能否自發(fā)兩個電極電池內(nèi)離子的遷移方向電子流向構(gòu)成條件化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能反應(yīng)不自發(fā)反應(yīng)自發(fā)連接電源的正極，作為陽極相對活潑的金屬作為負(fù)極連接電源的負(fù)極，作為陰極相對不活潑的金屬或石墨作為正極陰離子向陽極遷移，陽離子向陰極遷移陰離子向負(fù)極遷移，陽離子向正極遷移兩個電極、電解質(zhì)溶液形成閉合回路。電解池有外電源，原電池?zé)o需外電源。小結(jié)：氧化反應(yīng)失去電子還原反應(yīng)獲得電子負(fù)極→正極負(fù)極→陰極，陽極→正極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)BC【課堂練習(xí)】

2.關(guān)于電解NaCl水溶液，下列敘述正確的是A．電解時在陽極得到氯氣，在陰極得到金屬鈉。

B．若在陽極附近的溶液中滴入KI試液，溶液呈棕色。

C．若在陰極附近的溶液中滴入酚酞試液，溶液呈無色。

D．電解一段時間后，將全部電解液轉(zhuǎn)移到燒杯中，充分?jǐn)嚢韬笕芤撼手行?。B【課堂練習(xí)】3.右圖是電解CuCl2溶液的裝置，其中c、d為石墨電極。則下列有關(guān)的判斷正確的是A.a為負(fù)極、b為正極B.a為陽極、b為陰極C.電解過程中，d電極質(zhì)量增加D.電解過程中，氯離子濃度不變C【課堂練習(xí)】4.分析下圖，哪個是原電池，哪個是電解池?！菊n堂練習(xí)】5.(2011上海)用電解法提取氯化銅廢液中的銅，方案正確的是A．用銅片連接電源的正極，另一電極用鉑片B．用碳棒連接電源的正極，另一電極用銅片C．用氫氧化鈉溶液吸收陰極產(chǎn)物D．用帶火星的木條檢驗陽極產(chǎn)物B【課堂練習(xí)】6.在50mL0.2mol/L的硫酸銅溶液中插入兩個電極，通電電解(不考慮水分蒸發(fā))，則：⑴若兩極均為銅片，試說明電解過程中溶液溶質(zhì)濃度將——————。⑵若陽極為純鋅，