第三节电解池

1、 第三节第三节 电解池电解池 2014.12.将军中学高二化学组将军中学高二化学组 操作步骤操作步骤:1在烧杯中注入在烧杯中注入CuCl2溶液溶液2连接电极，将两根石墨棒连接电极，将两根石墨棒（惰性电极）（惰性电极）插入插入溶液中溶液中3接通直流电源，在烧杯上方放一个湿润的接通直流电源，在烧杯上方放一个湿润的 淀粉淀粉KI试纸，试纸，观察观察阴极和阳极阴极和阳极的实验现象的实验现象 并记录。并记录。 注意注意:1在实验过程中，两电极要始终在实验过程中，两电极要始终放在溶液放在溶液中，中， 且且两电极不能接触两电极不能接触；2电压要调至电压要调至6V；3实验结束，关闭电源，将导线从电源上取下。实

2、验结束，关闭电源，将导线从电源上取下。探究实验探究实验4-2CCCuCl2溶液溶液阴阴极极阳阳极极有红色物质析出有红色物质析出有刺激性气味的气体有刺激性气味的气体产生，且可产生，且可使湿润的使湿润的淀粉淀粉 KI变蓝变蓝生成生成Cu生成生成Cl2CC阴阴极极阳阳极极CuCl2溶液溶液实验现象：实验现象：阴极：阴极：阳极：阳极：实验结论：实验结论：阴极：阴极：阳极：阳极：电极反应：电极反应：阴极：阴极：阳极：阳极：Cu2+ 2e = Cu2Cl 2e= Cl2还原反应还原反应氧化反应氧化反应总反应式：总反应式：CuCl2 Cu + Cl2 电解电解电解可以使电解可以使非自发的氧化还原反应非自发的

3、氧化还原反应得以发生得以发生阳离子向阳离子向阴极阴极移动，阴离子向移动，阴离子向阳极阳极移动移动一、电解一、电解原理原理1电解的电解的定义：定义：借助于电流引起氧化还原反借助于电流引起氧化还原反应应 ， 把电能转变为化学能的装置把电能转变为化学能的装置2电解池电解池：把电能转化为化学能的装置：把电能转化为化学能的装置（1）与电源负极相连的电极与电源负极相连的电极 （还原反应）（还原反应） 与电源正极相连的电极与电源正极相连的电极 （氧化反应）（氧化反应）（2）电解池的形成条件）电解池的形成条件 直流电源直流电源 电极电极 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

4、电极为阳极与电源正极相连的电极为阳极 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阴极阴极阳极阳极小结：小结：阳离子阳离子（即（即Cu2+）得电子得电子，发生，发生还原反应还原反应阴离子阴离子（即（即Cl）失电子失电子，发生，发生氧化反应氧化反应阴极：阴极：阳极：阳极：当两极的电极材料是碳棒时：当两极的电极材料是碳棒时：思考：思考： 在在 CuCl2溶液中，存在溶液中，存在Cu2、Cl 、H和和 OH，为什么电解时是为什么电解时是Cu2得电子而不是得电子而不是H ，Cl失电子而不是失电子而不是OH呢？呢？3 3电解产物的判断电解产物的判断（要考虑阴阳离子的放电

5、顺序又要电极材料）（要考虑阴阳离子的放电顺序又要电极材料）（1 1）用惰性电极（用惰性电极（离子在阴极上放电顺序是：离子在阴极上放电顺序是：（发生氧化反应）发生氧化反应）Hg2+：（发生还原反（发生还原反应应） S2IBrClOH（水产生）（水产生）NO3SO42F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，MgCl2与与区：放氧生酸型区：放氧生酸型 如如CuSO4、AgNO3与与区：电解水区

6、：电解水 型型 如如NaNa2 2SO4、H2 2SO4 、NaOH阴极阴极Ag+Hg2+ Fe3+Cu2+H+ Fe2+Zn2+（H+）Al3+Mg2+Na+离子溶度大的时候 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：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：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

7、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+2H2O阴极：阴极：2Cu2+4e- = 2Cu减小减小CuO(2)用活泼性金属作阳极（金属活动顺序表Ag以前的金属）阳极金属材料先失电子发生氧化反应，而溶液中阴离子不失电子，阴极反应无影响。铁铁片片铜铜片片硫酸铜溶液硫酸铜溶液 阳极：阳极： （发生氧化反应）发生氧化反应）（ 实际是在铁片上镀一层金

8、属铜）实际是在铁片上镀一层金属铜）阴极阴极 ： （发生还原反应）（发生还原反应） ？思考：1.如果将铁片改为铜片电极反应式又怎么写？2.如果将铜片改为铁片电极反应式又怎么写？ Cu2+ +2eCu Cu2e Cu2+ 1 1. .判断电极的阴阳两极判断电极的阴阳两极：与电源相连的为正极，与：与电源相连的为正极，与电源相连的为负极。电源相连的为负极。 2 2. .看阳极材料看阳极材料：如阳极为活泼性金属则金属先放电。：如阳极为活泼性金属则金属先放电。 3 3. .把阴阳离子分组：把阴阳离子分组：分析溶液中存在的所有离子分析溶液中存在的所有离子（包括水的电离）、并分成阳离子组和阴离子组。（包括水的

9、电离）、并分成阳离子组和阴离子组。 4 4. .看离子放电顺序（惰性电极）看离子放电顺序（惰性电极）：根据放电规律，根据放电规律，阳离子阳离子（惰性电极时）（惰性电极时）在阴极发生还原反应，而阴在阴极发生还原反应，而阴离子在阳极发生氧化反应，完成电极反应式。（注离子在阳极发生氧化反应，完成电极反应式。（注意得失电子守恒）意得失电子守恒） 3.3.最后最后根据三大守恒写出电极反应式根据三大守恒写出电极反应式。（。（弱电解质弱电解质的须保持分子形式的须保持分子形式）4.电极反应式和总反应式的书写总总结：结：电极反应：电极反应：阳氧化、阴还原阳氧化、阴还原离子流向：离子流向：异性相吸异性相吸 电子流

10、向：电子流向： 电子从电子从负极负极流向流向阴极阴极，经溶液离子，经溶液离子导电，再从导电，再从阳极阳极流回流回正极正极(阳氧阳氧) 例例 以以石墨碳棒石墨碳棒为电极，请写出分别电解下列溶液时为电极，请写出分别电解下列溶液时, ,在阴、阳两极上发生的电极反应式及总的化学方程式。在阴、阳两极上发生的电极反应式及总的化学方程式。(1)NaCl(1)NaCl溶液溶液: : (2)CuSO(2)CuSO4 4溶液溶液: :（3 3）CuCl2CuCl2溶液：溶液：想一想、做一做想一想、做一做 阳极：阳极：4OH4OH- -4e-4e- -2H2H2 2O+OO+O2 2 或或(4H2O 4H+4OH-

11、) 阴极：阴极：2Cu2Cu2+ 2+ +4e+4e- -2Cu2Cu 电解电解总反应式：总反应式：2Cu2CuSOSO4 4+2H+2H2 2O OCu+OCu+O2 2+4H+4H2 2SOSO4 4阳极：阳极：2Cl2Cl- -2e-2e- -=Cl=Cl2 2阴极：阴极：2H2H+ +2e+2e- -=H=H2 2 或或(2H2O 2H+2OH-)总反应方程式总反应方程式2NaCl+2H2O = Cl2+H2+2NaOH 电解电解想一想，想一想，H H+ +应该在哪一极生成？应该在哪一极生成？OHOH- -在哪一极？在哪一极？二、电解原理的应用二、电解原理的应用1.1.电解饱和电解饱和

12、NaCl溶液溶液CC饱和饱和 NaCl溶液溶液2NaCl+2H2OH2+ Cl2+2NaOH电解电解实验现象：实验现象：阳极：阳极：阴极：阴极：有刺激性气味气体生成，可使湿润的淀粉有刺激性气味气体生成，可使湿润的淀粉KI试纸试纸变蓝变蓝有无色无味气体生成，若向阴极区滴加酚酞试有无色无味气体生成，若向阴极区滴加酚酞试液，溶液变红液，溶液变红氯碱工业氯碱工业 练一练 （1 1）在在NaClNaCl溶液中溶液中,NaCl,NaCl电离出电离出 ，H H2 2O O电离出电离出 。 通电后，在电场的作用下，通电后，在电场的作用下， 向阴极移动，向阴极移动， 向阳极移动。向阳极移动。 在阳极，由于在阳极

13、，由于 容易失去电子，被氧化生成容易失去电子，被氧化生成 。 阳极方程式：阳极方程式： ; ; （2 2）在阴极，由于）在阴极，由于 容易得到电子被还原生成容易得到电子被还原生成 使使H H2 2O O 电离向右移动，因此阴极电离向右移动，因此阴极 浓度增大，浓度增大， PHPH 。 阴极方程式：阴极方程式： 。 2Cl- - 2e- = Cl22H+ + 2e- = H2Na+、Cl-H+、OH-Cl-、OH-Cl-Cl2H+H2OH-增大增大Na+、H+讨论讨论:试设计一个电解池，用铁和铜作为电极试设计一个电解池，用铁和铜作为电极材料，硫酸铜溶液作为电解液，标出阴材料，硫酸铜溶液作为电解液

14、，标出阴极和阳极并写出电极反应。极和阳极并写出电极反应。2电镀电镀 定义：定义：利用利用电解原理电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其它在某些金属的表面镀上一薄层其它金属金属或是或是合金合金的方法。的方法。 电镀材料的选择电镀材料的选择（条件）（条件）：阴极阴极阳极阳极铜铜镀件镀件CuSO4溶液溶液阴极阴极镀件镀件 Cu2+ + 2e- Cu阳极阳极 镀层金属镀层金属 Cu2eCu2+电镀液电镀液含有含有镀层金属离子镀层金属离子的溶液的溶液电镀的特点：电镀的特点：阳极参加反应，电镀液的浓度不变。阳极参加反应，电镀液的浓度不变。电镀的应用电镀的应用一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质（如锌、铁、镍

15、、银、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导电能力。因此必须利用电解的方法精炼粗铜。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。粗铜粗铜 含杂质含杂质(Zn Fe Ni Ag Au 等等)纯铜纯铜粗铜粗铜阳极：阳极： Zn Zn2+2e- Fe Fe2+2e- Ni Ni2+2e-Cu Cu2+2e- Zn Fe Ni CuAg Au 阴极阴极: Cu2+ + 2e- Cu阳极泥阳极泥问：电解完后，问：电解完后

16、，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3、电冶金、电冶金（冶炼活泼金属钠镁铝等）（冶炼活泼金属钠镁铝等） 通直流电后，通直流电后，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 总反应总反应结论：结论：电解法是冶炼金属的一种重要方电解法是冶炼金属的一种重要方 法，是法，是最强有力的氧化还原最强有力的氧化还原的手段。的手段。（1）电解熔融

17、的NaCl(2)电解熔融的氧化铝制铝阳极（阳极（C）6O 2- 12e- = 3O2阴极（阴极（Fe）4Al 3+ + 12e- = 4Al2Al2O3(熔融熔融) 4Al + 3O2 通电 冰晶石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，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

18、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:

19、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练习练习1.分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池。（ A ）（B）（C）（D）Hg(NO3)2AgNO3AgNO3NaHSO4AgCuCuCPtPtAgFe2.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。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

20、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-4用石墨作电极电解用石墨作电极电解CuCl2、NaCl的混合溶液时，的混合溶液时，阴极析出的物质是阴极析出的物质是 ；阳极产物是；阳极产物是 。5两极都用银片作电极电解两极都用银片作电极电解AgNO3时，阳极的产时，阳极的产物是物是 ；阴极的产物是；阴极的产物是 。CuCl2Ag+Ag3能用电解原理说明的问题是能用电解原理说明的问题是 电解是把电能转变成化学能电解是把电能转变成化学能 电解是化学能转变成电能电解是化学能转变成电能 电解质溶液导电过程一定是电解过程电解质溶液导电过程一定是电解过程 不能自发

21、进行的氧化还原反应，通过电解的原理可不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理可 以实现以实现 任何溶液被电解时，必须导致氧化还原反应的发生任何溶液被电解时，必须导致氧化还原反应的发生AB CDD4试写出下列装置中所发生的电极反应式。试写出下列装置中所发生的电极反应式。石墨石墨 石墨石墨 粗铜粗铜 纯铜纯铜 纯铜纯铜 铁铁CuSO4溶液溶液CuSO4溶液溶液CuSO4溶液溶液(A) (B) (C)5某溶液中含有两种溶质某溶液中含有两种溶质NaCl和和H2SO4,它们的物质的它们的物质的 量之比为量之比为3:1，用石墨作电极电解溶液时，根据电极，用石墨作电极电解溶液时，根据电极 产物，可明显分为三个阶段，下列叙述不正确的是产物，可明显分为三个阶段，下列叙述不正确的是 A阴极只析