高中化学选修4电解池课件_人教版

1、1 2 一、电解原理一、电解原理 3 直流电源直流电源 电极电极 电解质电解质 电极反应电极反应阴极阴极: 阳极阳极: 总反应总反应: cu2+ cl cl cu2+ + 2e cu 2cl 2e cl2 cu2+ + 2cl 电解 电解 cucl2 （还原还原反应）反应） （氧化氧化反应）反应） 电解电解 被还原被还原 得得e失失e 被氧化被氧化 （放出（放出cl2） （析出（析出cu） cucl2 cu2+2cl i i 阴极阴极阳极阳极 ee 正极正极负极负极 电电 源源 cu +cl2 cu +cl2 （氧化还原氧化还原反应）反应） 4 明明 确确 5 6 3 3、构成电解池的条件：、

2、构成电解池的条件： 直流电源；直流电源； 与电源负极相连的电极为阴极与电源负极相连的电极为阴极 与电源正极相连的电极为阳极与电源正极相连的电极为阳极 电极电极 电解质溶液或熔融电解质；电解质溶液或熔融电解质； 形成闭合的回路形成闭合的回路 7 判断下列属于何种电池？判断下列属于何种电池？ a b 8 9 分析电解反应的一般思路：分析电解反应的一般思路： 明确溶液中存在哪些离子明确溶液中存在哪些离子 根据根据阳极氧化阳极氧化，阴极还原阴极还原分析得出产物分析得出产物 阴阳两极附近有哪些离子阴阳两极附近有哪些离子 10 重重 点点 阳极：阳极： 活性材料作电极时活性材料作电极时：金属在阳金属在阳

3、极失电子被氧化成阳离子进人溶液，极失电子被氧化成阳离子进人溶液， 阴离子不容易在电极上放电。阴离子不容易在电极上放电。 用惰性电极用惰性电极(pt(pt、auau、石墨、石墨、 钛等钛等) )时：时：溶液中阴离子的放电顺序溶液中阴离子的放电顺序 （由难到易）是：（由难到易）是： 11 无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反 应，发生反应的是溶液中的阳离子。应，发生反应的是溶液中的阳离子。 阳离子在阴极上放电顺序是：阳离子在阴极上放电顺序是： 阴极阴极: : 12 想一想想一想： 若若以以铜为阳极铜为阳极, ,铁为阴极铁为阴极, ,电解电解 氯化铜溶液，

4、情况又如何？氯化铜溶液，情况又如何？ 13 练习：练习：完成下列溶液的电极反应。完成下列溶液的电极反应。 (以石墨为电极电解以石墨为电极电解) 硫酸溶液硫酸溶液： 盐酸盐酸： naoh溶液溶液: cubr2溶液：溶液： kcl溶液：溶液： cuso4溶液溶液： na2so4溶液：溶液： 14 阳极：阳极：4oh- - 4e- = 2h2o + o2 阴极：阴极：4h+ + 4e- = 2h2 总反应：总反应： 通电 2h2o 2h2 + o2 15 阳极：阳极： 2cl - - 2e- = cl2 阴极：阴极： 2h+ + 2e- = h2 2hcl h2 + cl2 通电 总反应：总反应：

5、16 阳极：阳极：cu 2e- = cu 2+ 阴极：阴极：cu 2+ + 2e- = cu 17 阳极：阳极：4oh- - 4e- = 2h2o + o2 阴极：阴极：2cu 2+ + 4e- = 2cu 通电 总反应：总反应： 2cuso4 + 2h2o2cu + 2h2so4 + o2 18 电解规律（惰性电极）小结电解规律（惰性电极）小结 阳极：阳极：s2- i- br- cl- oh- 含氧酸根含氧酸根 f- 与与区：电解本身型区：电解本身型 如如cuclcucl2 2 、hclhcl 与与区：放氢生碱型区：放氢生碱型 如如nacl 与与区：放氧生酸型区：放氧生酸型 如如cuso4、

6、agno3 与与区：电解水型区：电解水型 如如nana2 2so4、h2 2so4 、naoh 阴极：阴极：ag+fe3+cu2+h+fe2+zn2+（h+）al3+mg2+na+ 19 电解质溶液用惰性电极电解的示例电解质溶液用惰性电极电解的示例： 电解电解 类型类型 举举 例例 电极反应电极反应 溶液溶液ph 变化变化 溶液复原方法溶液复原方法 物质类别物质类别实例实例 仅溶剂仅溶剂 水电解水电解 仅溶质仅溶质 电解电解 溶质和溶质和 溶剂同溶剂同 时电解时电解 含氧酸含氧酸h2so4 强碱强碱 naoh 活泼金属的活泼金属的 含氧酸盐含氧酸盐 na2so4 无氧酸无氧酸hcl 阳极：阳极

7、：4oh-4e-=o2+2h2o 阴极：阴极：4h+ + 4e- = 2h2 减小减小 增大增大 不变不变 h2o 阳极：阳极：2cl- 2e-=cl2 阴极：阴极：2h+2e- = h2 增大增大 hcl 不活泼金属不活泼金属 的无氧酸盐的无氧酸盐 cucl2 阳极：阳极：2cl- 2e- =cl2 阴极：阴极：cu2+2e- = cu 减少减少cucl2 活泼金属的活泼金属的 无氧酸盐无氧酸盐 nacl 阳极：阳极：2cl- 2e- =cl2 阴极：阴极：2h+2e- =h2 增大增大 hcl 不活泼金属的不活泼金属的 含氧酸盐含氧酸盐 cuso4 阳极：阳极：4oh- 4e- =o2+2

8、h2o 阴极：阴极：2cu2+4e- = 2cu 减小减小 cuo 20 （ a ）（b）（c） （d） hg(no3)2agno3 agno3 nahso4 agcu cuc pt pt agfe 1.判断判断a、b、c、d属于原电池的是属于原电池的是，属于电解，属于电解 池的是池的是；并写出下列装置的电极反应式。；并写出下列装置的电极反应式。 巩固练习巩固练习 21 2.2.如上图所示，通电后如上图所示，通电后a a极上析出极上析出agag，对该装置的有关，对该装置的有关 叙述正确的是叙述正确的是 a.pa.p是电源的正极是电源的正极 b.fb.f极上发生的反应为：极上发生的反应为：4oh

9、4oh- - - 4e - 4e- -=2h=2h2 2o+oo+o2 2 c.c.电解时，甲、乙、丙三池中，除电解时，甲、乙、丙三池中，除e e、f f两极外，其余电两极外，其余电 极均参加了反应极均参加了反应 d.d.通电后，甲池的通电后，甲池的phph减小，而乙、丙两池溶液的减小，而乙、丙两池溶液的phph不变不变 b 22 3.用铂电极电解下表中各组物质的水溶液， 电解一段时间以后，甲、乙两池中溶液的 ph值均减小，而在和两极，电极产物电极产物 的物质的量之比为的物质的量之比为12的是的是 甲 乙 v a b c d v甲 koh h2so4 na2so4 cuso4 v乙 cuso4

10、 agno3 hcl hno3 甲甲 乙乙 d 23 4.为下图所示装置中，为下图所示装置中，a、b都是惰性电极，都是惰性电极， 通电一段时间后，通电一段时间后，b极附近溶液呈红色。下极附近溶液呈红色。下 列说法正确的是列说法正确的是 ax是正极，是正极，y是负极是负极 bx是负极，是负极，y是正极是正极 ccuso4溶液的溶液的ph值逐渐减小值逐渐减小 dcuso4溶液的溶液的ph值不变值不变 a x y bpt cu cuso4溶液溶液nacl和酚酞溶液和酚酞溶液 ac 24 装置原电池 电解池 实例 原理 形成条 电极名称 电子流向 电流方向 电极反应 能量转化 应用 发生氧化还原反应，

11、从而形成电流发生氧化还原反应，从而形成电流电流通过引起氧化还原反应电流通过引起氧化还原反应 两个电极、电解质溶液或熔融态电解质、形两个电极、电解质溶液或熔融态电解质、形 成闭合回路、成闭合回路、自发发生氧化还原反应自发发生氧化还原反应 电源、电极（惰性或非惰性）、电电源、电极（惰性或非惰性）、电 解质（水溶液或熔融态）解质（水溶液或熔融态） 由电极本身决定由电极本身决定 正极正极：流入电子：流入电子 负极负极：流出电子：流出电子 由外电源决定由外电源决定 阳极阳极：连电源正极连电源正极 阴极阴极：连电源负极连电源负极 （外电路）负极（外电路）负极 正极正极 电源负极电源负极阴极阴极阳极阳极电源

12、正极电源正极 （外电路）正极（外电路）正极负极负极 电源正极电源正极阳极阳极阴极阴极电源负极电源负极 负极：负极：zn - 2e- =zn2+（氧化反应）（氧化反应） 正极：正极：2h+ + 2e- =h2（还原原应）（还原原应） 阳极：阳极：2 ci- - 2e- = ci2 (氧化反应氧化反应) 阴极阴极: cu2+ + 2e- = cu (还原反应还原反应) 化学能化学能 电能电能电能电能化学能化学能 设计电池、金属防腐设计电池、金属防腐氯碱工业、电镀、电冶、金属精炼氯碱工业、电镀、电冶、金属精炼 铜锌原电池铜锌原电池 电解氯化铜电解氯化铜 25 二、电解原理的应用二、电解原理的应用 1

13、.电解食盐水电解食盐水 思考思考: （1）通电前，饱和食盐水中存在哪些离子）通电前，饱和食盐水中存在哪些离子?这些离子的运动情况这些离子的运动情况 怎样？怎样？ （2）在电解装置中可否选用铜作阴、阳极的电极材料，为什么？）在电解装置中可否选用铜作阴、阳极的电极材料，为什么？ （3）通电后，溶液中的离子运动发生了什么变化？）通电后，溶液中的离子运动发生了什么变化？ （4）通电后，溶液中的在阴、阳放电的是什么离子？）通电后，溶液中的在阴、阳放电的是什么离子？ （5）电解后，在阴极区和阳极区分别得到的产物是什么？）电解后，在阴极区和阳极区分别得到的产物是什么？怎样初怎样初 步检验两极产物的生成步检验

14、两极产物的生成? 阳极：湿润的淀粉阳极：湿润的淀粉ki试纸试纸 阴极：酚酞试液阴极：酚酞试液 26 v现象：现象： v阳极：有气泡产生，使湿阳极：有气泡产生，使湿 润的淀粉润的淀粉ki试纸试纸变蓝变蓝 v阴极：有气泡产生，滴加阴极：有气泡产生，滴加 酚酞溶液酚酞溶液变红变红 实验装置实验装置 阳极：阳极：2cl-2e- =cl2 阴极：阴极：2h+2e- =h2 总式：总式：2nacl+2h2o=2naoh+h2+cl2 通电通电 电解饱和电解饱和食盐食盐水可以制造烧碱、氯气和氢气。水可以制造烧碱、氯气和氢气。 27 （1）生产设备名称：离子交换膜电解槽）生产设备名称：离子交换膜电解槽 阴极：

15、碳钢阴极：碳钢 阳极：钛阳极：钛 阳离子交换膜：只允许阳离子通过阳离子交换膜：只允许阳离子通过(cl 、 、oh 离子和气体不能通过 离子和气体不能通过)，把电解槽隔成阴，把电解槽隔成阴 极室和阳极室。极室和阳极室。 （2）离子交换膜的作用：）离子交换膜的作用： a、防止氢气和氯气混合而引起爆炸；、防止氢气和氯气混合而引起爆炸； b、避免氯气和氢氧化钠反应生成、避免氯气和氢氧化钠反应生成 ，而影响，而影响 氢氧化钠的产量。氢氧化钠的产量。 氯碱工业氯碱工业:离子交换膜法制烧碱离子交换膜法制烧碱210 28 + cl2 cl2 cl h2 na+ h+ oh 淡盐水淡盐水 naoh溶液溶液 精制

16、饱和精制饱和 nacl溶液溶液 h2o（含少量（含少量naoh） 离子交换膜离子交换膜 阳阳 极极 金属钛网金属钛网 阴阴 极极 碳钢网碳钢网 阳阳 极极 室室 阴阴 极极 室室 29 粗盐的成份：粗盐的成份： 泥沙、泥沙、ca2+、mg2+、fe3+、so42 杂质，会与 杂质，会与 碱性物质反应产生沉淀，损坏离子交换膜碱性物质反应产生沉淀，损坏离子交换膜 精制食盐水精制食盐水 杂质的除去过程：杂质的除去过程： 粗盐水粗盐水 含少量含少量 ca2+.mg2+ 精制精制 盐水盐水 )so( bacl 2 4 2 除 过量 )(除泥沙及沉淀 过滤 )ba.ca( cona 22 32 除 过量

17、)co( 2 3 除 适量盐酸 )mg.ca( 22 除 阳离子交换塔 )fe.mg( naoh 32 除 过量 30 2.2.铜的电解精炼铜的电解精炼 一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质（如锌、铁、镍、银、金等），这种一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质（如锌、铁、镍、银、金等），这种 粗铜的导电性远不能满足电气工业的要求，如果用以制电线，就会大大降低电线的粗铜的导电性远不能满足电气工业的要求，如果用以制电线，就会大大降低电线的 导电能力。因此必须利用电解的方法精炼粗铜。导电能力。因此必须利用电解的方法精炼粗铜。 粗铜粗铜 含杂质含杂质(zn fe ni ag au 等等) 纯铜纯铜 粗铜

18、粗铜 阳极：阳极： zn zn2+2e- fe fe2+2e- ni ni2+2e- cu cu2+2e- zn fe ni cu ag au 阴极阴极: cu2+ + 2e- cu 阳极泥阳极泥 问：电解完后，问：电解完后，cuso4溶液的浓度有何变化？溶液的浓度有何变化？ cuso4溶液溶液 阳极泥阳极泥: 相对不活泼的金相对不活泼的金 属以单质的形式沉积在电属以单质的形式沉积在电 解槽底解槽底,形成阳极泥形成阳极泥 31 3. 3. 电电 镀镀 电镀是利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合电镀是利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合 金的过程，它是电解原理的又一重要应

19、用。金的过程，它是电解原理的又一重要应用。电镀可以使金属更电镀可以使金属更 加美观耐用，增强防锈抗腐能力加美观耐用，增强防锈抗腐能力。例如，钢铁是人们最常用的。例如，钢铁是人们最常用的 金属，但钢铁有个致命的缺点，就是它们易被腐蚀。防止钢铁金属，但钢铁有个致命的缺点，就是它们易被腐蚀。防止钢铁 发生腐蚀的一种最常用方法就是在其表面镀上其他金属，如锌、发生腐蚀的一种最常用方法就是在其表面镀上其他金属，如锌、 铜、铬、镍等。铜、铬、镍等。 电镀：电镀：电镀是利用电解原理在某些金属表面镀电镀是利用电解原理在某些金属表面镀 上一薄层其他金属或合金的过程上一薄层其他金属或合金的过程， 铁铁 片片 铜铜

20、片片 硫酸铜溶液硫酸铜溶液 电极：电极： 阳极阳极镀层金属镀层金属 或惰性电极或惰性电极 阴极阴极待镀金属制品待镀金属制品 电镀液：含有镀层金属离子的电解质溶液。电镀液：含有镀层金属离子的电解质溶液。 溶液中溶液中cuso4的浓度保持不变的浓度保持不变或变小或变小 32 4、电冶金、电冶金 制取金属钠制取金属钠 电解熔融状态的氯化钠。电解熔融状态的氯化钠。 阳极：阳极：2cl - 2e- = cl2 阴极：阴极： 2na+ + 2e- = 2na 总反应：总反应： 2nacl(熔融熔融) 2na + cl2 通电 33 34 阳极：阳极：6o2-12 e- =3o2 阴极：阴极：4al3+ +

21、 12e- =4al 冶炼铝冶炼铝 通电通电 总式：总式：2al2o3 4al+3o2 原理原理: 助熔剂：冰晶石（助熔剂：冰晶石（na3alf6 六氟合铝酸钠）六氟合铝酸钠） 阳极材料阳极材料(碳碳)和熔融氧化铝需要定期补充和熔融氧化铝需要定期补充 思考思考:工业上为什么用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝而工业上为什么用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝而 不用不用alcl3? 35 冶炼铝设备图冶炼铝设备图 阳极阳极c 电解质电解质 烟罩烟罩 熔融熔融 态铝态铝 钢壳钢壳 钢导电棒钢导电棒 阴极阴极c 耐火耐火 材料材料 36 思考交流思考交流 试比较电解饱和食盐水与电解熔融氯化钠的异同试比较电解饱和食

22、盐水与电解熔融氯化钠的异同 (提示提示:比较电解质、电解装置、电极反应、电解产物）比较电解质、电解装置、电极反应、电解产物） 小结小结 与电源正极相连与电源正极相连 阳极阳极 阴极阴极 与电源负极相连与电源负极相连 发生氧化反应发生氧化反应 阳离子移向阳离子移向 阴离子移向阴离子移向 发生还原反应发生还原反应 1、电源、电极、电极反应关系、电源、电极、电极反应关系 2、电解原理的应用：氯碱工业、电镀、电冶金、电解原理的应用：氯碱工业、电镀、电冶金 37 电解池、电解精炼池、电镀池的比较电解池、电解精炼池、电镀池的比较 电解池电解池电解精炼池电解精炼池电镀池电镀池 定义定义 形成形成 条件条件

23、电极电极 名称名称 电极电极 反应反应 将电能转变成化学能将电能转变成化学能 的装置。的装置。 应用电解原理在某些应用电解原理在某些 金属表面镀上一层其金属表面镀上一层其 它金属的装置。它金属的装置。 两电极接直流电源两电极接直流电源 电极插人电解质溶液电极插人电解质溶液 形成闭合回路形成闭合回路 镀层金属接电源正极镀层金属接电源正极 待镀金属接电源负极待镀金属接电源负极 电镀液须含有镀层金电镀液须含有镀层金 属的离子属的离子 阳极：电源正极相连阳极：电源正极相连 阴极：电源负极相连阴极：电源负极相连 阳极：镀层金属；阳极：镀层金属； 阴极：镀件阴极：镀件 阳极：氧化反应阳极：氧化反应 阴极：

24、还原反应阴极：还原反应 阳极：氧化反应阳极：氧化反应 阴极：还原反应阴极：还原反应 应用电解原理将不纯应用电解原理将不纯 的金属提纯的装置。的金属提纯的装置。 不纯金属接电源正极不纯金属接电源正极 纯的金属接电源负极纯的金属接电源负极 电解质溶液须待提纯电解质溶液须待提纯 金属的离子金属的离子 阳极：不纯金属；阳极：不纯金属； 阴极：纯金属阴极：纯金属 阳极：氧化反应阳极：氧化反应 阴极：还原反应阴极：还原反应 38 练习练习 v分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池。 39 1下列说法或实验现象的描述不正确的是（下列说法或实验现象的描述不正确的是（ ）。）。 a把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸

25、中，铜片表面出现气泡把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡 b把铜片插入氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁把铜片插入氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁 c把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡 放出速度加快放出速度加快 d与电源负极相连的是电解槽的阴极与电源负极相连的是电解槽的阴极 2100ml浓度为浓度为2mol/l的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应 速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是（速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是（ ）。）。 a加入适量的加入适量的6m

26、ol/l的盐酸的盐酸 b加入数滴氯化铜溶液加入数滴氯化铜溶液 c加入适量蒸馏水加入适量蒸馏水 d加入适量的氯化钠溶液加入适量的氯化钠溶液 3用石墨作电极，电解用石墨作电极，电解1mol/l下列物质的溶液，溶液的下列物质的溶液，溶液的ph值保值保 持不变的是（持不变的是（ ）。）。 ahcl bnaoh cna2so4 dnacl 4下列关于铜电极的叙述，正确的是（下列关于铜电极的叙述，正确的是（ ）。）。 a铜锌原电池中铜是正极铜锌原电池中铜是正极 b用电解法精炼粗铜时，铜作阳极用电解法精炼粗铜时，铜作阳极 c在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极 d电解稀硫酸制电解

27、稀硫酸制h2、o2时，铜作阳极时，铜作阳极 40 1. a 、b哪一极为正极？哪一极为正极？ 2. 若要给铁叉镀锌，若要给铁叉镀锌， a极选用什么材料？极选用什么材料？ 选择何种溶液？选择何种溶液？ 思考思考: e- 41 金属性强弱的判断金属性强弱的判断 已知已知m+n2+=m2+n pt极电解相同浓度极电解相同浓度p 和和m的硫酸盐，阴极先析出的硫酸盐，阴极先析出m n与与e有导线相连放有导线相连放 入入e的硫酸盐溶液的硫酸盐溶液,电极反应：电极反应：e2+2e-=e，n-2e- =n2+，则四种金属活泼性由强到弱为，则四种金属活泼性由强到弱为 答案：答案：pmne 42 工业上采用工业上

28、采用fe、c为电极电解为电极电解k2mno4溶液制溶液制kmno4 1.电解时电解时,应以应以 作阴极，电解过程中阴极附近溶液作阴极，电解过程中阴极附近溶液 ph将会将会 , 2.阳极反应式为阳极反应式为 , 3.总电解反应式为总电解反应式为 . 2k2mno4+2h2o=2kmno4+2koh+h2 答案答案:fe 增大增大 mno42_e e- - =mno4 43 电解计算电解计算电子守恒法电子守恒法 例一例一 ： 铂电极电解铂电极电解1lcu(no3)2和和kno3混合混合 溶液溶液,通电一段时间通电一段时间,两极均产生两极均产生11.2l(s.t.p) 气体气体.求电解后溶液的求电解

29、后溶液的ph,并确定析出铜的物并确定析出铜的物 质的量质的量. 解析：阳极解析：阳极 4oh-4e-=2h2o+o2 阴极阴极 cu2+2e- =cu 2h+2e- =h2 阳极转移电子的物质的量为阳极转移电子的物质的量为: 0.54 = 2mol,消耗消耗 4oh- 2mol,即产生即产生h+ 2mol. 阴极生成阴极生成0.5molh2,消耗消耗h+ 1mol;所以溶液中所以溶液中 c(h+)=1mol/l ph=0 生成生成h2转移的电子转移的电子:0.5 2=1mol,故还有故还有1mole- 用于还原用于还原cu2+,可析出铜为可析出铜为0.5mol. 44 o22cu4ag4h2h

30、22cl24oh 计算计算关系式：关系式： 例二例二 ： 用石墨电极电解用石墨电极电解100ml h2so4与与cuso4的混合的混合 液，通电一段时间后，两极均收集到液，通电一段时间后，两极均收集到2.24l（标况）气（标况）气 体，则原混合液中体，则原混合液中cu2+的物质的量浓度为（的物质的量浓度为（ ） a.1mol/l b.2mol/l c.3mol/l d.4mol/l a 阳极o2为0.1mol，电子为0.4mol 则h2为0.1mol，所以cu为0.1mol，浓度为a 45 例三例三 ： 某硝酸盐晶体化学式为某硝酸盐晶体化学式为m(no3)xnh2o，式量为，式量为 242，将，将1.21g该晶体溶于水配成该晶体溶于水配成100ml溶液，用惰性电溶液，用惰性电 极进行电解。当有极进行电解。当有0.01 mol 电子转移时，溶液中金属离电子转移时，溶液中金属离 子全部析出，此时阴极增重子全部析出，此时阴极增重0