第三节--电解池--第一+二课时

1、第四章第四章 电化学基础电化学基础第三节第三节 电解池电解池第第 1 课时课时实验实验4-2：P79现象现象：（：（1）阴极石墨棒阴极石墨棒上逐渐覆盖了一层红色的上逐渐覆盖了一层红色的铜（铜（2）阳极石墨棒上有）阳极石墨棒上有使湿润的碘化钾淀粉试纸使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝变蓝H+OH-阴极阴极阳极阳极1、电解的概念：使、电解的概念：使电流电流通过电解质溶液而在通过电解质溶液而在阴、阳两极阴、阳两极引起引起氧化氧化还原反应还原反应的过程叫做电解。的过程叫做电解。一、电解原理一、电解原理2 2、电解池的概念：把、电解池的概念：把电能电能转变为转变为化学能化学能的装置，又称电解槽。的装置，又称电解

2、槽。 3、构成：、构成：直流直流电源、电源、两个电极、电解质两个电极、电解质溶液溶液或或熔融态电解质熔融态电解质注意：注意： 电解质先电离后电解；电解质先电离后电解； 导电过程就是电解过程。导电过程就是电解过程。2 Cl- - 2e- = Cl2 (氧化反应氧化反应)Cu2+ + 2e- = Cu (还原反应还原反应)总反应：总反应：CuCl2 Cu +Cl2电解电解阴极不参与电解反应；阴极不参与电解反应； 活性阳极先于阴离子放电。活性阳极先于阴离子放电。 惰性电极：惰性电极：石墨、金、铂石墨、金、铂活性电极：石墨、金、铂活性电极：石墨、金、铂 以外的金属以外的金属阳离子得电子，放电阳离子得电

3、子，放电e-e-阴离子失电子，放电阴离子失电子，放电氧化性强的先得电子氧化性强的先得电子还原性强的先失电子还原性强的先失电子阴极：氧化性强的阳离子先得电子阴极：氧化性强的阳离子先得电子金属越不活泼金属越不活泼,对应阳离子氧化性越强，越容易得电子。对应阳离子氧化性越强，越容易得电子。阳极：还原性强的阴离子先失电子阳极：还原性强的阴离子先失电子Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+（先于（先于H+ 放电）放电） Pb2+ Sn2+ +Fe2+Zn2+ 浓度大时先于浓度大时先于 H+放电放电 H+ Al3+Mg2+Na+Ca2+K+ 水中水中H+先放电先放电金属（除金属（除Pt、Au） S2IBrClO

4、H含氧酸含氧酸F4、放电顺序：、放电顺序：金属阳极先放电，离子后放电金属阳极先放电，离子后放电练习：以碳棒为电极，电解下列溶液，练习：以碳棒为电极，电解下列溶液，写出电极反应式写出电极反应式1 1、 CuClCuCl2 2 HI HI2 2、 NaNa2 2SOSO4 4、 H H2 2SOSO4 4 、NaOHNaOH3 3、 NaClNaCl，4 4、 AgNOAgNO3 3、实例电极反应浓度pH复原阴极阴极阳极阳极氯氯气气铜铜实例实例电极反应电极反应 浓度浓度PH值值复原复原CuCl2 CuCl2 Cu+Cl2 电解阳极阳极:(Cl- OH-) : 2Cl-2 e- =Cl2 阴极阴极(

5、Cu2+ H+)：Cu2+ 2e-=2Cu减小减小增增大大加适量加适量CuCl2晶体晶体第一组：电解第一组：电解CuCl2阴极阴极阳极阳极碘碘氢气氢气实例实例电极反应电极反应 浓度浓度PH值值复原复原HI 2HI I2 + H2 阳极阳极:(I- ，OH-) : 2I-2 e- =I2阴极阴极( H+)：2H+ 2e-= H2减小减小增增大大通入通入适量适量HI第一组：电解第一组：电解HI溶液溶液电解阴极阴极阳极阳极氧氧气气氢氢气气阳极阳极(OH- SO42-): 4OH- 4e- = 2H2O+O2 实例实例电极反应电极反应 浓度浓度PH值值复原复原Na2SO4 阴极阴极(H+ Na+):4

6、H + 4e- = 2H2 变大变大不不变变加加H2O2H2O = 2H2 +O2 通电通电第二组：电解Na2SO4阴极阴极阳极阳极氧氧气气氢氢气气阳极阳极(OH- SO42-): 4OH- 4e- = 2H2O+O2 实例实例电极反应电极反应 浓度浓度PH值值复原复原H2SO4 阴极阴极(H+ ):4H + 4e- = 2H2 变大变大变变小小加加H2O2H2O = 2H2 +O2 通电通电第二组：电解H2SO4阴极阴极阳极阳极氧氧气气氢氢气气阳极阳极(OH- ): 4OH- 4e- = 2H2O+O2 实例实例电极反应电极反应 浓浓度度PH值值复原复原NaOH 阴极阴极(H+ Na+):4

7、H + 4e- = 2H2 变大变大 变变大大加加H2O2H2O = 2H2 +O2 通电通电第二组：电解NaOH第三组：电解NaCl阴极阴极阳极阳极氢氢气气氯氯气气实例实例电极反应电极反应 浓度浓度PH值值复原复原NaCl 阳极阳极(Cl- OH-): 2Cl- 2e- = Cl 2 阴极阴极(Na+ H+):2H + 2e- = H2 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2 +Cl2 减小减小增增大大通入通入适量适量HCl电解阴极阴极阳极阳极氧氧气气铜铜实例实例电极反应电极反应 浓浓度度PH值值复原复原CuSO4 2CuSO4+2H2O 2Cu +O2+2H2SO4阴极阴极(Cu2+ H+

8、): 2Cu2+ 4e-=2Cu减小减小加适量加适量CuO固体固体第四组：电解CuSO4阳极阳极(SO42- OH-) :4OH- 4e- = 2H2O+O2 减减小小电解电解池小结电解池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电源、电极、电极反应关系电源、电极、电极反应关系CuCl2溶液溶液练习练习l1.分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池。原电池原电池既不是原电池既不是原电池也不是电解池也不是电解池既不是原电池既不是原电池也不是电解

9、池也不是电解池既不是原电池既不是原电池也不是电解池也不是电解池练习练习原电池原电池电解池电解池既不是原电池既不是原电池也不是电解池也不是电解池二、电解质溶液电解规律（惰性电极）二、电解质溶液电解规律（惰性电极） 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CuCl2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、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+N

10、a+1、以、以Fe为阴极为阴极 ，Cu为阳极，电解为阳极，电解CuSO4，画出电解池，标出电极名称，画出电解池，标出电极名称，写出电极反应。写出电极反应。2、以、以Cu为阴极，为阴极，Ag为阳极，电解为阳极，电解AgNO3，画出电解池，标出电极，写，画出电解池，标出电极，写出电极反应。出电极反应。练习练习第四章第四章 电化学基础电化学基础第三节第三节 电解池电解池第第 2 课时课时电解饱和食盐水反应原理电解饱和食盐水反应原理思考思考:（1）电解池的两极各产生什）电解池的两极各产生什么现象么现象?若在两极附近均滴加若在两极附近均滴加酚酞试液，会有什么现象酚酞试液，会有什么现象?（2）怎样初步检验

11、两极产物）怎样初步检验两极产物的生成的生成?（3）结合教材，分析产生这）结合教材，分析产生这种现象的原因。种现象的原因。 在在U型管里装入饱和食盐水，型管里装入饱和食盐水，用一根碳棒作阳极，一根铁用一根碳棒作阳极，一根铁棒作阴极。接通直流电源棒作阴极。接通直流电源实验装置实验装置1、氯碱工业（、氯碱工业（电解饱和食盐水电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气的工业）以制造烧碱、氯气和氢气的工业）阳极：阳极：2Cl - 2e- = Cl2阴极：阴极：2H+ + 2e- = H2 总反应：总反应： 2NaCl+2H2O 2NaOH +Cl2+H2 通电 食盐水中存在的离子：食盐水中存在的离子：Na+

12、、Cl- 、H+ 、OH-离子放电顺序：离子放电顺序：阳离子阳离子 H+ Na+ 阴离子阴离子 Cl- OH-电极反应：电极反应：阳极阳极 氧化反应氧化反应 阴极阴极 还原反应还原反应H+Na+Cl-OH-阴极阴极阳极阳极二、电解原理的应用二、电解原理的应用总化学方程式：总化学方程式： ; ;总离子方程式总离子方程式: .l(3)(3)电解前向溶液中滴加酚酞，通电后现象为：电解前向溶液中滴加酚酞，通电后现象为： _ _ ，两极极板上都有气，两极极板上都有气体产生，如何检验气体的种类？体产生，如何检验气体的种类？ NaOHHClOHNaCl222222电解OH2HClOH2Cl2222电解 阴极

13、附近的溶液无色变为阴极附近的溶液无色变为红色红色现象：现象：阳极：阳极：有气泡产生，使湿润的淀粉有气泡产生，使湿润的淀粉KI溶液变蓝溶液变蓝阴极：阴极：有气泡产生，滴加酚酞溶液有气泡产生，滴加酚酞溶液变红变红(2)避免生成物避免生成物H2和和Cl2混合混合,因为因为: .(1)避免避免Cl2接触接触NaOH溶液会反应溶液会反应,使产品不纯使产品不纯,反应方程式反应方程式: .第一个问题第一个问题:Cl2 +2 NaOH =NaCl + NaClO + H2O混合遇火或遇强光爆炸混合遇火或遇强光爆炸解决方法解决方法:使用离子交换膜使用离子交换膜（1）生产设备名称：离子交换膜电解槽）生产设备名称：

14、离子交换膜电解槽阴极：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)，把电解槽隔成阴极室，把电解槽隔成阴极室和阳极室。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；、防止氢气和氯气混合；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 ，而影响氢，而影响氢氧化钠的产量。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+Cl2Cl2ClH2Na+H+OH淡盐水淡盐水NaOH溶液溶液精制饱和精制饱和NaCl溶液溶液H2O（含少量（含少量Na

15、OH）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提示：提示：第二个问题：精制食盐水第二个问题：精制食盐水 由于粗盐中含有泥沙、由于粗盐中含有泥沙、Ca2+ 、Mg2+、 Fe3+ 、SO42等杂质，会在碱液中形成沉淀从而损坏离子等杂质，会在碱液中形成沉淀从而损坏离子交换膜，那么如何除去这些杂质呢？交换膜，那么如何除去这些杂质呢？3、所有试剂只有过量才能除尽，你能设计一个、所有试剂只有过量才能除尽，你能设计一个合理的顺序逐一除杂吗？合理的顺序逐一除杂吗？2、用什么试剂除去、用什么试剂除去Ca2+ 、Mg2+、 Fe3+ 、SO421、用什么方法

16、除去泥沙？、用什么方法除去泥沙？泥沙泥沙、Na+、 Cl-、Mg2+、 Ca2+、 Fe3+ 、SO42-Na+、 Cl-、 .Mg2+、 Ca2+、 Fe3+ 、 SO42-NaNa+ +、 Cl Cl- -、 MgMg2+2+、 Ca Ca2+2+、 FeFe3+3+ 、引入引入BaBa2+2+ Na+、 Cl-、 Ca2+ 、 Ba2+ 、引入引入OH-Na+、 Cl-、CO32-、OH-Na+、 Cl-沉降沉降除泥沙除泥沙略过量略过量BaCl2 溶液溶液除除SO42-略过量略过量Na2CO3 溶液溶液除除Ca2+. Ba2+ 略过量略过量NaOH 溶液溶液除除Fe3+ , Mg2+ 适

17、量适量HCl溶液溶液调节调节PH 除除CO32- 、OH-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(BaCl242除过量)(除泥沙及沉淀过滤)Ba.Ca(CONa2232除过量)CO(23除适量盐酸)Mg.Ca(22除阳离子交换塔)Fe.Mg(NaOH32除过量一般火法冶炼得到的粗铜中含一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质（如锌、铁、镍、银、有多种杂质

18、（如锌、铁、镍、银、金等），这种粗铜的导电性远不能金等），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力。因此必须利用电解的方法精炼粗铜。粗铜。2.2.铜的电解精炼铜的电解精炼粗铜粗铜 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，CuSO

19、4溶液的浓度有何变化？溶液的浓度有何变化？CuSO4溶液溶液3、电镀电镀、概念：应用电解原理在某些金属表面镀上一、概念：应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属或合金的过程。层其它金属或合金的过程。、电镀池形成条件、电镀池形成条件+镀件镀件镀层金属镀层金属含镀层金属离子的盐溶液含镀层金属离子的盐溶液、镀件作阴极镀件作阴极、镀层金属作阳极镀层金属作阳极、含镀层金属阳离子含镀层金属阳离子 的盐溶液作电解液的盐溶液作电解液、电镀的特点、电镀的特点电镀液的组成及酸碱性保持不变电镀液的组成及酸碱性保持不变电镀应用于铜的电解精练电极反应式电极反应式阴极阴极（纯铜）（纯铜）: Cu2+ + 2e- = C

20、u (还原反应还原反应)阳极阳极（粗铜）（粗铜）: Cu - 2e- = Cu2+ (氧化反应氧化反应)杂质：Zn - 2e- = Zn2+ Ni-2e- = Ni2+阳极泥阳极泥: 相对不活泼的金属以单质的形式沉积在相对不活泼的金属以单质的形式沉积在电解槽底电解槽底,形成阳极泥形成阳极泥电解精练铜原理电解精练铜原理粗铜板粗铜板纯纯铜铜板板硫酸铜溶液硫酸铜溶液阳极：阳极：镀层金属（纯铜板）镀层金属（纯铜板）阴极：阴极：待镀金属制品待镀金属制品电镀液：电镀液：含有镀层金含有镀层金 属的属的电解质（硫酸铜溶液）电解质（硫酸铜溶液）电镀铜电镀铜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

21、氯化钠。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 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。4、电冶金、电冶金（使用电解法冶炼像钠、镁、铝等活泼金属的方法）（使用电解法冶炼像钠、镁、铝等活泼金属的方法）制取金属铝制取金属铝电解熔融状态的氧化铝。电解熔融状态的氧化铝。阳极：阳极：6O 2- 12e- = 3O2阴极：阴极：4Al 3+ + 12e- = 4Al总反应：总

22、反应：2Al2O3(熔融熔融) 4Al + 3O2 通电 冰晶石冰晶石助熔剂：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?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耐火耐火材料材料原电池、电解池、电镀池判定规律原电池、电解池、电镀池判定规律 若无外接电源，若无外接电源， 可能是原电池，然后依据原可能是原电池，然后依据原电池的形

23、成条件分析判定，主要思路是电池的形成条件分析判定，主要思路是“三看三看” 先看电极：两极为导体且活泼性不同先看电极：两极为导体且活泼性不同 再看溶液：两极插入电解质溶液中再看溶液：两极插入电解质溶液中 后看回路：形成闭合回路或两极接触后看回路：形成闭合回路或两极接触 若有外接电源，两极插入电解质溶液中，若有外接电源，两极插入电解质溶液中，则可能是电解池或电镀池。当阳极金属与电解质则可能是电解池或电镀池。当阳极金属与电解质溶液中的金属阳离子相同，则为电镀池，其余情溶液中的金属阳离子相同，则为电镀池，其余情况为电解池。况为电解池。讨论：讨论：比较电解池和原电池的异同比较电解池和原电池的异同电解池、

24、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

25、：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：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1、池型的判断、池型的判断有外加电源一定为电解池，无外加电源一定为原电池；有外加电源一定为电解池，无外加电源一定为原电池；多池组

26、合时，一般含活泼金属的池为原电池，其余都是多池组合时，一般含活泼金属的池为原电池，其余都是在原电池带动下的电解池。在原电池带动下的电解池。小结：一、原电池与电解池的比较及判断：小结：一、原电池与电解池的比较及判断：3、电解池放电顺序的判断、电解池放电顺序的判断阳极放电：阳极放电： 1）惰性电极：）惰性电极：则溶液中阴离子放电。则溶液中阴离子放电。 2）非惰性电极：）非惰性电极：电极材料首先失电子。电极材料首先失电子。阴极放电：阴极放电：电极材料受保护，溶液中阳离子放电。电极材料受保护，溶液中阳离子放电。2、电极的判断、电极的判断原电池，看电极材料，电解池看电源的正负极。原电池，看电极材料，电解

27、池看电源的正负极。4、判断溶液的、判断溶液的pH变化：变化：先分析原溶液的酸碱性，再看电极产物。先分析原溶液的酸碱性，再看电极产物。电解水时原性质增强；电解水时原性质增强；电解电解质本身时原性质减弱；电解电解质本身时原性质减弱；电解生成酸时酸性增强；电解生成酸时酸性增强；电解生成碱时碱性增强。电解生成碱时碱性增强。电极：电极： 阳极阳极镀层金属镀层金属 阴极阴极待镀金属制品待镀金属制品 小结：二、电解池的应用小结：二、电解池的应用-电镀及氯碱工业电镀及氯碱工业待镀制品待镀制品铜片铜片硫酸铜溶液硫酸铜溶液电镀液：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。电解质溶液：溶液中电解质溶液：溶液中CuSO4的浓度保持不变。的浓度保持不变。1、电镀电镀氯碱工业原理氯碱工业原理 （离子膜法）（离子膜法）+精制饱和精制饱和NaCl淡盐水淡盐水Cl2H2NaOH溶液溶液H2O含少量含少量NaOHClCl2H+OHNa+Na+交换膜交换膜小结：三、电解池及原电池的应用小结：三、电解池及原电池的应用-金属的防护金属的防护1）金属腐蚀快慢的判断）