高二化学电解池原理与应用

1、高二化学电解池原理与应用第1页，共29页，2022年，5月20日，11点32分，星期四 在生产和生活中我们不但要利用化学反应，使化学能转化为电能，而且要利用化学反应使电能转化为化学能。电能转化为化学能一般通过电解的方法来完成。我们已学过的化学课程里涉及利用电解反应来制取新物质的例子吗？ 实 例被电解物质 电 解 产 物 化 学 方 程 式电解水水H2、O22H2O=2H2 +O2 电解食盐水H2O、NaClNaOH 、H2 、 Cl22NaCl +2H2O= 2NaOH +H2 + Cl2 电解融熔 氯化钠NaClNa、 Cl22NaCl = 2Na+ Cl2 电解融熔 氧化铝Al2O3Al

2、、 O22Al2O3=4Al +3 O2 第2页，共29页，2022年，5月20日，11点32分，星期四电解氯化铜溶液微观模拟第3页，共29页，2022年，5月20日，11点32分，星期四 在U形管中加入饱和氯化铜溶液，用石墨棒作电极，接通电源，电解数分钟后，观察现象。（1）接电源负极的石墨棒上有 ， 电极反应为。（2）接电源正极的石墨棒上有 ， 电极反应为。 （3）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， 被还原的物质是。（5）比较电解饱和氯化钠溶液与电解饱和氯化铜溶液，有什么不同？为什么？有铜析出Cu2+ + 2e- = Cu有Cl2放出2Cl- - 2e- = C

3、l2CuCl2 = Cu + Cl2 CuCl2CuCl2因参与电解的微粒不同。第4页，共29页，2022年，5月20日，11点32分，星期四构成电解池有什么条件？ 构成条件: 与外加电源相连的两个电极有电解质溶液 形成闭合回路第5页，共29页，2022年，5月20日，11点32分，星期四一.电解原理及电解池1.电解:使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起 氧化还原反应的过程.2.电解池:借助于电流引起氧化还原反应的装置， 即把 电能转化为化学能的装置叫电解池或电解槽3.电极名称和电极反应与电源负极相连的电极叫阴极，阴极上发生还原反应。与电源正极相连的电极叫阳极，阳极上发生氧化反应。 第6页，

4、共29页，2022年，5月20日，11点32分，星期四阴极:与电源负极相连，电子流入，发生还原反应阳极:与电源正极相连，电子流出，发生氧化反应4. 电极的判断eeCC阴极阳极电解质溶液5. 电子、离子的流向电子从阳极通过电源流向阴极阳离子在电解质溶液中移向阴极阴离子在电解质溶液中移向阳极第7页，共29页，2022年，5月20日，11点32分，星期四比较原电池、电解池的异同点。原电池电解池定义形成条件电极名称电极反应原电池、电解池的比较化学能转变成电能的装置。自发的氧化还原反应将电能转变成化学能的装置。非自发的氧化还原反应活动性不同两电极电解质溶液形成闭合回路两电极接直流电源电极插入电解质溶液形

5、成闭合回路负极：较活泼金属；正极：较不活泼金属(或能导电的非金属等)阳极：电源正极相连阴极：电源负极相连负极：氧化反应正极：还原反应阳极：氧化反应阴极：还原反应第8页，共29页，2022年，5月20日，11点32分，星期四稀硫酸 稀硫酸 稀硫酸 稀硫酸 A B C D 例题1.下列装置中属于原电池的是 （ ） 属于电解池的是 （ ） BC D 怎样区分原电池、电解池？原电池、电解池的区分关键看是否有外接电源；第9页，共29页，2022年，5月20日，11点32分，星期四练习分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池。第10页，共29页，2022年，5月20日，11点32分，星期四6.电极产物的判断及

6、电极反应的书写阳极:先看电极后看溶液 (1) 活泼金属电极:金属电极失电子（除金和铂) (2) 惰性电极:溶液中阴离子失去电子, 失电子能力为: S2- I - Br - Cl - OH - 含氧酸根F-阴极: 溶液中阳离子得电子,得电子能力为: Ag+ Fe3+ Cu2+ H+ （酸） Pb2+ Sn2+ Fe2+ Zn2+ H+ （水） Al3+ Mg2+ 第11页，共29页，2022年，5月20日，11点32分，星期四阴极： _电子，发生_反应，离子_越强，反应越容易。常见阳离子放电顺序：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+阳极：_电子，发生_反应，离子_越强

7、，反应越容易。当阳极为惰性电极(石墨、铂、金)时,常见阴离子放电顺序：S2- I- Br- Cl- OH- 含氧酸根 F得还原氧化性失氧化还原性离子放电规律第12页，共29页，2022年，5月20日，11点32分，星期四记笔记分析电解反应的一般思路溶液中存在的离子两极上的电极反应离子的移动方向及放电顺序判断电解池的阴、阳极第13页，共29页，2022年，5月20日，11点32分，星期四电解Na2SO4溶液的分析阴极阳极氧气氢气阳极: 4OH- 4e- = 2H2O+O2 实例电极反应 浓度PH值复原Na2SO4阴极: 4H + 4e- = 2H2 变大不变 加H2O2H2O = 2H2 +O2

8、 通电第14页，共29页，2022年，5月20日，11点32分，星期四如电解H2SO4、HNO3、NaOH、Na2SO4等溶液时其电极反应式为：阳极 ： 4OH4e2H2O +O2阴极： 4H+ +4e2H2 总反应：2H2O O2 +2H2 电解 电解后溶液中溶质的质量分数增大，若要恢复原来的浓度，只需加入一定量的水即可。用惰性电极电解电解质溶液规律(1)电解水型：第15页，共29页，2022年，5月20日，11点32分，星期四电解CuCl2溶液的分析阴极阳极氯气铜实例电极反应 浓度PH值复原CuCl2 CuCl2 Cu+Cl2 电解阳极：2Cl-2 e- =Cl2阴极：Cu2+ 2e-=2

9、Cu减小- 加CuCl2第16页，共29页，2022年，5月20日，11点32分，星期四如电解盐酸、CuCl2溶液等 电解后溶液中溶质的质量分数减小，若要恢复原来的组成和浓度，需加入一定量的溶质(通入一定量的HCl气体)阳极： 2Cl 2eCl2阴极： 2H+ +2e H2 总反应：2HCl Cl2 + H2 电解电解盐酸(2)电解本身：第17页，共29页，2022年，5月20日，11点32分，星期四电解CuSO4溶液的分析阴极阳极氧气铜实例电极反应 浓度PH值复原CuSO4 2CuSO4+ 2H2O 2Cu +O2 + 2H2SO4电解阴极：Cu2+ 2e-=Cu减小 加CuO阳极: 4OH

10、- 4e- = 2H2O+O2 减小第18页，共29页，2022年，5月20日，11点32分，星期四如电解CuSO4溶液、AgNO3溶液等。阳极 ： 4OH4e2H2O +O2阴极： 2Cu2+ +4e2Cu总反应： 2CuSO4 +2H2O 2Cu+O2 +2H2SO4 电解 电解后原溶液中溶质的质量分数减小，若要恢复原来的组成和浓度，需加入一定量金属氧化物。电解CuSO4溶液(3)放氧生酸型：第19页，共29页，2022年，5月20日，11点32分，星期四电解NaCl溶液的分析阴极阳极氢气氯气实例电极反应 浓度PH值复原NaCl阳极: 2Cl- 2e- = Cl 2阴极: 2H + 2e-

11、 = H2 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2 + Cl2 电解减小增大 加HCl第20页，共29页，2022年，5月20日，11点32分，星期四如电解NaCl、KCl、MgCl2溶液等。 电解后原溶液中溶质的质量分数减小，若要恢复原来的组成和浓度，需通入一定量的HCl气体。阳极 (C)： 2Cl 2eCl2阴极 (C)： 2H+ +2e H2 总反应：2NaCl+2H2O2NaOH+ Cl2 + H2 电解(4)放氢生碱型：第21页，共29页，2022年，5月20日，11点32分，星期四（2）活泼金属的冶炼钠的制取镁的制取铝的制取总反应式 : 2NaCl 2Na+Cl2总反应式 : Mg

12、Cl2 Mg+Cl2总反应式 : 2Al2O3 2Al+3O2（1）氯碱工业电解饱和食盐水总反应：2NaCl+2H2O2NaOH+ Cl2 + H2 电解7.电解原理的应用第22页，共29页，2022年，5月20日，11点32分，星期四镀件 铜 氯化铜溶液实验现象阳极：阴极：铜变小有红色固体产生反应方程式Cu2e- Cu2+Cu2+2e-Cu电镀液的组成及酸碱性不会变化（3）电镀第23页，共29页，2022年，5月20日，11点32分，星期四（3）电镀 电镀是利用电解原理在某些镀件上镀上一层其他金属或合金的过程，是电解的一个重要应用。 阴极：待镀金属制品 阳极：镀层金属 电镀液：含有镀层金属阳

13、离子的可溶性盐溶液 电镀池的形成条件第24页，共29页，2022年，5月20日，11点32分，星期四粗铜纯铜电解精炼铜的原理示意图： e- 纯铜作阴极，粗铜作阳极； e- e-Ag Au硫酸铜溶液作电解液第25页，共29页，2022年，5月20日，11点32分，星期四（4）铜的电解精炼粗铜所含的杂质Zn、Fe、Ni、Ag、Au等+纯铜粗铜CuSO4溶液粗铜的精炼 以粗铜为阳极，以纯铜为阴极， 以CuSO4溶液为电解液进行电解阳极： Zn 2eZn2+ Fe2eFe2+ Ni 2eNi2+ Cu2eCu2+ 阴极： Cu2+ +2eCu长时间电解后必须补充电解液第26页，共29页，2022年，5

14、月20日，11点32分，星期四原电池电解池电镀池定义化学能转变成电能的装置。将电能转变成化学能的装置。应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属的装置。形成条件活动性不同两电极电解质溶液形成闭合回路两电极接直流电源电极插入电解质溶液形成闭合回路镀层金属接电源正极，待镀金属接电源负极电镀液须含有镀层金属的离子电极名称负极：较活泼金属；正极：较不活泼金属(或能导电的非金属等)阳极：电源正极相连阴极：电源负极相连阳极：镀层金属；阴极：镀件电极反应负极：氧化反应正极：还原反应阳极：氧化反应阴极：还原反应阳极：氧化反应阴极：还原反应要点一：原电池、电解池、电镀池的比较第27页，共29页，2022年，5月20日，11点32分，星期四1. 在原电池和电解池的电极上所发生的反应，同属氧化反应或同属还原反应的是A.原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应B.原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应C.原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应D.原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应课堂练习B C 2. 关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是A电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠B若在阳极附近的溶