高中化学 第四章 电化学基础 4.3 电解池的工作原理及应用教学课件 新人教版选修4-新人教版高二选修4化学课件

1、 在在U形管中加入饱和氯化铜溶液，用形管中加入饱和氯化铜溶液，用石墨棒作电极，接通电源，电解数分石墨棒作电极，接通电源，电解数分钟后，观察现象。钟后，观察现象。（1）接电源负极的石墨棒上有）接电源负极的石墨棒上有 ， 电极反应为。电极反应为。（2）接电源正极的石墨棒上有）接电源正极的石墨棒上有 ， 电极反应为。电极反应为。 （3）电解反应的化学方程式。）电解反应的化学方程式。 （4）在上述电解反应中，被氧化的物质是，）在上述电解反应中，被氧化的物质是， 被还原的物质是。被还原的物质是。有红色物质析出有红色物质析出Cu2+ + 2e- Cu有黄绿色气体放出有黄绿色气体放出2Cl- - 2e- C

2、l2 CuCl2 Cu + Cl2 CuCl2CuCl2构成电解池需要什么条件？构成电解池需要什么条件？l与外加电源相连的两个电极与外加电源相连的两个电极l有电解质溶液有电解质溶液 l形成闭合回路形成闭合回路电解原理及电解池电解原理及电解池1.电解电解:让让直流电直流电通过电解质溶液或熔融的电解质，通过电解质溶液或熔融的电解质， 在两极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫做在两极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫做电解电解。 2.电解池电解池:把把 电能电能转化为转化为化学能化学能的装置叫的装置叫电解池电解池。 3.电极名称和电极反应电极名称和电极反应 与电源负极相连的电极叫与电源负极相连的

3、电极叫阴极阴极，阴极上发生还原反应阴极上发生还原反应。 与电源正极相连的电极叫与电源正极相连的电极叫阳极阳极，阳极上发生氧化反应，阳极上发生氧化反应。 阴极阴极: :与电源负极相连，与电源负极相连，电子流入，发生电子流入，发生还原还原反应反应阳极阳极: :与电源正极相连，与电源正极相连，电子流出，发生电子流出，发生氧化氧化反应反应4. 4. 电极的判断电极的判断eeCC阴极阴极阳极阳极电解质溶液电解质溶液5. 5. 电子、离子的流向电子、离子的流向阳离子阳离子在电解质溶液中在电解质溶液中移向移向阴极阴极阴离子阴离子在电解质溶液中在电解质溶液中移向移向阳极阳极加加CuCl2变小变小【思考思考1】

4、电解后氯化铜的浓度如何变化？】电解后氯化铜的浓度如何变化？【思考思考2】若要使电解质溶液复原，怎么办？】若要使电解质溶液复原，怎么办？【思考思考3】什么叫离子放电？】什么叫离子放电？阴离子失去电子而阳离子得到阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫离子放电。电子的过程叫离子放电。阳极阳极:先看电极后看溶液先看电极后看溶液 (1) 活泼金属电极活泼金属电极:金属电极金属电极失电子（除金和铂失电子（除金和铂) (2) 惰性电极惰性电极:溶液中阴离子失去电子溶液中阴离子失去电子, 失电子能力为失电子能力为: S2- SO32- I - Br - Cl - OH - 含氧酸根含氧酸根F- 阴极阴极: 溶

5、液中阳离子得电子溶液中阳离子得电子,得电子能力为得电子能力为: Ag+ Fe3+ Cu2+ H+ （酸）（酸） Pb2+ Sn2+ Fe2+ Zn2+ H+ （水）（水） Al3+ Mg2+ 6.电极产物的判断及电极反应的书写电极产物的判断及电极反应的书写分析电解反应的一般思路分析电解反应的一般思路溶液中存在的离子溶液中存在的离子两极上的电极反应两极上的电极反应离子的移动方向及放电顺序离子的移动方向及放电顺序判断电解池的阴、阳极判断电解池的阴、阳极比较原电池与电解池的异同点。比较原电池与电解池的异同点。化学能转变成电能的装置。化学能转变成电能的装置。自发的自发的氧化还原反应氧化还原反应将电能转

6、变成化学能的装置。将电能转变成化学能的装置。非自发的非自发的氧化还原反应氧化还原反应活动性不同两电极活动性不同两电极电解质溶液电解质溶液形成闭合回路形成闭合回路两电极接直流电源两电极接直流电源电极插入电解质溶液电极插入电解质溶液形成闭合回路形成闭合回路负极：较活泼金属负极：较活泼金属；正极：较不活泼金属正极：较不活泼金属( (或能导电的非金属等或能导电的非金属等) )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：电源负极相连负极：氧化反应负极：氧化反应正极：还原反应正极：还原反应阳极：氧化反应阳极：氧化反应阴极：还原反应阴极：还原反应含氧酸含氧酸H2SO4强碱强碱NaOH活泼金属

7、的活泼金属的含氧酸盐含氧酸盐Na2SO4无氧酸无氧酸HCl阴极阴极:4H+ + 4e- = 2H2阳极阳极:4OH-4e-=O2+2H2O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增大增大 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不活泼金属不活泼金属的含氧酸盐的含氧酸盐CuSO4阳极阳极:4OH-4e-=O2+2H

8、2O阴极阴极:2Cu2+4e- = 2Cu减小减小CuO放氢生放氢生碱碱放氧生放氧生酸酸二、非惰性电极材料1、以铜为电极材料电解硝酸银2、以铜为电极材料电解硫酸钠3、以银为电极材料电解硝酸银电解原理的应用2.电镀如何在餐具上镀上一层光亮的金属银呢？电解原理的应用定义利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其它金属或是合金的过程目的特点电镀材料的选择阴极镀件电镀液含有镀层金属离子的溶液阳极镀层金属使金属增强抗腐蚀的能力，增加美观和表面硬度阳极本身参加电极反应；电解质溶液的浓度保持不变2.电镀电解原理的应用(2)生成物H2和Cl2混合有什么危险?(1) Cl2接触NaOH溶液会反应，反应方程式为 .

9、Cl2 +2 NaOH =NaCl + NaClO + H2O混合遇火或强光能反应使用离子交换膜将池分开阳极：2Cl- -2e- =Cl2 阴极：2H+ +2e- =H2总反应：2NaCl+2H2O=Cl2 +H2 +2NaOH离子反应：2Cl- +2H2O=Cl2 +H2 +2OH-电解电解电解电解1、氯碱工业、氯碱工业-用惰性电极电解NaCl溶液(3)如何不让生成物H2和Cl2混合?电解原理的应用1. 电解饱和食盐水制烧碱、氯气和氢气+ -精制饱和食盐水水(含少量NaOH)Cl2 H2NaOH溶液淡盐水Na+AB电解原理的应用(1)生产设备名称：阳离子交换膜电解槽a、防止Cl2和H2混合而

10、引起爆炸b、避免Cl2与NaOH反应生成 NaClO而影响NaOH的产量。阳离子交换膜：只允许阳离子通过，把电解槽隔成阴极室和阳极室1. 电解饱和食盐水制烧碱、氯气和氢气(2)离子交换膜的作用：含氯漂白剂含氯漂白剂有机合成、造纸有机合成、造纸玻璃、肥皂玻璃、肥皂纺织、印染纺织、印染有机合成有机合成氯化物合成氯化物合成农药农药金属冶炼金属冶炼有机合成有机合成HCl盐酸盐酸电解饱和食盐水电解饱和食盐水以氯碱工业为基础的化工生产以氯碱工业为基础的化工生产H2NaOH湿氯气湿氯气湿氢气湿氢气液碱液碱Cl2电解原理的应用电解精炼铜后CuSO4溶液的浓度略有减小 Zn2eZn2+ 阳极：粗铜 (Zn、Fe

11、、Ni、Cu、Ag、Au等) 阴极：纯铜电解液： CuSO4溶液3.电解精炼阳极：阴极：Fe - 2e- = Fe2+ Ni2eNi2+Cu2eCu2+Ag、AuCu2+2eCu19粗铜纯铜电解精炼铜的原理示意图：电解精炼铜的原理示意图：Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+H+Fe2+Cu2+CuCu2+CuCu2+CuCu2+CuCu2+CuFeAgCu2+Cu2+Fe2+Cu2+Cu2+AuOH-SO42-SO42-SO42- 纯铜作阴极，粗铜作阳极；纯铜作阴极，粗铜作阳极； e- e-AgAg Au硫酸铜溶液作电解液硫酸铜溶液作电解液电解原理的应用电解2NaCl (熔融) =

12、 2Na + Cl2MgCl2 (熔融) = Mg + Cl2电解2Al2O3 (熔融) = 4Al + 3O2电解冰晶石4.电冶金：金属Na电解法冶炼活泼金属 K Al电电解解熔熔融融氯氯化化钠钠制制钠钠电解原理的应用工业上采用Fe、C为电极电解K2MnO4溶液制KMnO4。电解时应以 作阴极，电解过程中阴极附近溶液pH将会 ，阳极反应式为 总电解反应式为Fe增大增大MnO42- e-=MnO4- 2K2MnO4+2H2O = 2KMnO4+2KOH+H2通电5. 电解制备重要物质1、用惰性电极分别电解下列各物质的水溶液，、用惰性电极分别电解下列各物质的水溶液，一段时间后，向剩余电解质溶液中

13、加入适量相一段时间后，向剩余电解质溶液中加入适量相应的溶质能使溶液恢复到电解前浓度的是（应的溶质能使溶液恢复到电解前浓度的是（ ） AAgNO3 BNa2SO4 CCuCl2 DKCl2、下列各组溶液电解一段时间后，再加入相、下列各组溶液电解一段时间后，再加入相关物质，溶液能恢复原状况的是（）关物质，溶液能恢复原状况的是（） 电解质溶液电解质溶液 阳极阳极 阴极阴极 加入的物质加入的物质A NaCl溶液溶液 碳碳铁铁 盐酸盐酸B NaOH溶液溶液 碳碳碳碳 水水C 硫酸铜溶液硫酸铜溶液 铜铜碳碳 硫酸铜硫酸铜D 硫酸硫酸 铁铁碳碳 H2OCB练习练习3、试写出下列装置中所发生的电极反应、试写出

14、下列装置中所发生的电极反应方程式。方程式。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)4、如图所示装置，指出、如图所示装置，指出A、B池的名池的名称、电极名称、电极反应式、二池称、电极名称、电极反应式、二池pH值的变化情况。值的变化情况。5.如上图所示，通电后如上图所示，通电后A极上析出极上析出Ag，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. P是电源的正极是电源的正极B. F极上发生的反应为：极上发生的反应为：4OH-4e-=2H2O+O2C. 电解时，甲、乙、丙三池中，除电解时，甲、乙、

15、丙三池中，除E、F两极外两极外，其余电其余电极均参加了反应极均参加了反应D. 通电后，甲池通电后，甲池PH减小，而乙、丙两池溶液的减小，而乙、丙两池溶液的PH不变不变B 2.用铂电极电解下表中各组物质的水溶液，电解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、乙两池中溶液的一段时间以后，甲、乙两池中溶液的pH值均减小，值均减小，而在和两极，电极产物的物质的量之比为而在和两极，电极产物的物质的量之比为12的是的是 甲甲 乙乙 A B C D 甲甲 KOH H2SO4 Na2SO4 CuSO4 乙乙 CuSO4 AgNO3 HCl HNO3 D电解原理的应用1.金属镍有广泛的用途。粗镍

16、中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是( ) (已知氧化性：Fe2+Ni2+Cu2+)DD、电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和PtA、阳极发生还原反应，其电极反应式： Ni2+ + 2e = NiB、电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等C、电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+ 和Zn2+还原性： FeNiCu电解原理的应用2.如图装置中通直流电5 min后，铜电极质量增加2.16 g。(1)电源X的名称为_极。(2)若B中是对粗铜的精炼，则a极为 _。X 电源 YCuAgAgNO3溶液KCl溶液PtPtabABC(3)在A收集到气

17、体的体积为_ _L(标况)。Ag+ + e = Ag 阴极反应阴极阳极负极正极负精炼池纯铜2KCl+2H2O=2KOH+H2+Cl2电解电解根据转移电子守恒0.448301、用石墨电极电解、用石墨电极电解100mL H2SO4与与CuSO4的的混合液，通电一段时间后，两极均收集到混合液，通电一段时间后，两极均收集到2.24L（标况）气体，则原混合液中（标况）气体，则原混合液中Cu2+的物的物质的量浓度为（质的量浓度为（ ） A.1mol/L B.2mol/L C.3mol/L D.4mol/LA四、电解计算四、电解计算电子守恒法电子守恒法31 2、铂电极电解、铂电极电解1LCu(NO3)2和和

18、KNO3混合溶液混合溶液,通通电一段时间电一段时间,两极均产生两极均产生11.2L(标况标况)气体气体.求电解求电解后溶液的后溶液的pH,并确定析出铜的物质的量并确定析出铜的物质的量.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OH- 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;所以溶液所以溶液中中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

19、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. 四、电解计算四、电解计算电子守恒法电子守恒法32练习：练习：1.用两支惰性电极插入用两支惰性电极插入50mLAgNO3溶液中，通电电解。当电解液的溶液中，通电电解。当电解液的PH值从值从6.0变为变为3.0时时(设电解时阴极没有氢气析出，且设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略电解液在电解前后体积变化可以忽略)，电，电极上析出银的质量大约是：极上析出银的质量大约是： A、2.7mg B、5.4mg C、10.8mg D、21.6mgB2、某硝酸盐晶体化学式为某硝酸盐晶体化学式为M(NO3)xnH2O，相对分子质量为相对分子质量为242，将，将1.21g该晶体溶于水配该晶体溶于水配成成100mL溶液，用惰性电极进行电解。当有溶液，用惰性电极进行电解。当有0.01 mol 电子转移时，溶液中金属离子全部析电子转移时，溶液中金属离子全部析出，此时阴极增重出，此时阴极增重0.32g。求：求： 金属金属M的相对原子质量及的相对原子质量及 x、n 值；值；电解溶液的电解溶液的pH（溶液体积仍为（溶液体积仍为100mL）。）。 Mx+ + xe- = M0