电解池的工作原理及其应用课件

选修四化学反应原理专题一化学反应与能量变化第二单元化学能与电能的转化电解池的工作原理与应用

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。你能想起我们已学过的化学课程里涉及到的用电解反应来制取新物质的例子吗？你知道吗？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、O22Al2O3＝4Al+3O2￪举例说明：你知道吗？

工业上分别以氯化钠和氧化铝为原料生产金属钠和金属铝。你知道工业生产中是如何实现此过程的吗？P17电解熔融氯化钠完成P17交流与讨论阴极阳极氯气钠熔融NaCl通电前：分析熔融电解质中的离子情况阳离子：阴离子：通电后：（必须直流电）

Na+Cl-交流与讨论1：做无规则运动钠离子和氯离子做定向移动，钠离子移向阴极附近，氯离子移向阳极附近.交流与讨论2：e-e-e-e-e-e-电解池中离子和电子的移动方向

＋－Cl-Na+Cl-电解原理及电解池1.电解:让直流电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电解。2.电解池:把电能转化为化学能的装置叫电解池。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。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e－e－CC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比较原电池与电解池的异同点。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①活动性不同两电极②电解质溶液③形成闭合回路①两电极接直流电源②电极插入电解质溶液③形成闭合回路负极：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：还原反应稀硫酸稀硫酸稀硫酸稀硫酸

ABCD1.下列装置中属于原电池的是（）属于电解池的是（）

BCD

原电池、电解池的区分关键看是否有外接电源跟踪习题2.分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池。跟踪习题电解过程不仅可以在熔融电解质中进行，也可以在电解质溶液中进行。活动与探究现象：

阳极：有气泡，有刺激性气味，并能使湿润的KI-淀粉试纸变蓝（Cl2)

阴极：碳棒上有一层红色的铜析出活动与探究通电前：分析电解质溶液中的离子情况阳离子：H+、Cu2+

阴离子：OH-、Cl-做无规则运动通电后：（必须直流电）（1）确定电极名称：(与电极材料无关)

阳极（接电源正极）阴极（接电源负极）

阳离子：Cu2+>H+

阴离子：Cl->OH-Cu2+、H+Cl-、OH-（2）判断离子的放电顺序：（3）判断电极产物并书写电极反应:

阳离子移向阴极放电，阴离子移向阳极放电（4）分析电解质溶液的变化情况：氯化铜溶液浓度降低离子放电顺序：

①活性材料作电极时（除金和铂)：金属在阳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。

②用惰性电极(Pt、Au、石墨、钛等)时：溶液中阴离子的放电顺序（由难到易）是：S

2->SO32->I

->Br

->Cl

->OH

->NO3->SO42-(等含氧酸根离子）>F-阳极：阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电.

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。阳离子在阴极上放电顺序是：阴极:Ag+>Fe3+>Cu2+>H+（酸）>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+（水）

>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+交流研讨四3.分析总结电极反应的一般思路。明确溶液中存在哪些离子根据阳极氧化、阴极还原，结合离子得失电子能力强弱，分析得出优先放电离子及产物阴阳两极附近有哪些离子5、电极反应式、电解方程式的书写：写出用石墨做电极电解CuCl2溶液的电极反应式及总的电解方程式.③、最后使得失数相等，两极半反应相加得总方程式；电解电解阴极：阳极：2Cl－－2e＝Cl2↑Cu2+＋2e＝Cu①、首先分析、比较出阴阳极的放电离子：②、然后写电极反应式：Cu＋Cl2↑或CuCl2（电解化学方程式）Cu＋Cl2↑Cu2++2Cl－（电解离子方程式）5、电极反应式、电解方程式的书写：写出用石墨做电极电解CuSO4溶液的电极反应式及总的电解方程式.③、最后使得失数相等，两极半反应相加得总方程式；电解电解阴极：阳极：4OH--4e-=2H2O+O2↑2Cu2+＋4e-＝2Cu①、首先分析、比较出阴阳极的放电离子：②、然后写电极反应式：2Cu＋O2↑+4H+或2CuSO4+2H2O（电解化学方程式）2Cu＋O2↑+2H2SO42Cu2++2H2O（电解离子方程式）一、书写电极方程式写出电解下列溶液的电极反应式和总反应式：1、用惰性电极①硫酸钠②氯化铜③硫酸铜

④硝酸铜2、用铜电极①硝酸银溶液②稀硫酸电解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↑通电如电解H2SO4、HNO3、NaOH、Na2SO4等溶液时其电极反应式为：阳极：4OH－－4e－＝2H2O+O2↑阴极：4H++4e－＝2H2↑

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：总反应：2H2OO2↑+2H2↑

电解电解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

CuCl2Cu+Cl2↑电解阳极：2Cl--2e-=Cl2↑阴极：Cu2++2e-=2Cu减小----

加CuCl2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－－2e－＝Cl2↑阴极：2H++2e－＝H2↑电解盐酸(2)电解电解质本身：总反应：2HClCl2↑+H2↑

电解用惰性电极电解电解质溶液规律电解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+

2H2O2Cu+O2

↑+2H2SO4电解阴极：Cu2++2e-=Cu减小

加CuO阳极:4OH--4e-=2H2O+O2

减小如电解CuSO4溶液、AgNO3溶液等。阳极：4OH－－4e－＝2H2O

+O2↑阴极：2Cu2++4e－＝2Cu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：总反应：2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4

电解用惰性电极电解电解质溶液规律电解KCl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KCl

阳极:2Cl--2e-=Cl2↑阴极:2H++2e-=H2↑2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑

+Cl2↑电解减小增大

加HCl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－－2e－＝Cl2↑阴极(C)：2H++2e－＝H2↑

(4)放氢生碱型：总反应：2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑

电解用惰性电极电解电解质溶液规律小结：电解规律(用惰性电极电解)⑴电解含氧酸（如H2SO4)、强碱(如NaOH)溶液、活泼金属的含氧酸盐(如K2SO4)溶液①实质是电解水；

②电解后溶液中溶质的质量分数增大，若要恢复原来的浓度，加水。

③pH值三种变化电解质先电离成离子，向两极移动，分别在两极得失电子。⑵电解无氧酸溶液(除氢氟酸)、不活泼金属的无氧酸盐溶液。①实质是电解电解质本身.②电解后溶质的质量分数减小，若要恢复原来，需加入一定量的溶质

③pH值变化⑶电解不活泼金属的含氧酸盐①是电解水和电解质。②电解后溶质的质量分数减小,若要恢复原来,需加入一定量金属氧化物。③

pH值减小⑷电解活泼金属的无氧酸盐溶液①是电解水和电解质②电解后溶质的质量分数减小，若要恢复原来，需通入一定量的HX等。③pH值增大以Cl-SO42-Na+Cu2+H+五种离子恰当地组成电解质,按下列要求进行电解.请填写溶液中的离子成分.1.以惰性电极使电解质质量不变,水量和PH都变小.可选用的是____________.2.以石墨为电极,使电解质质量减小,水量和PH几乎不变,可选用__________.3.以石墨为阳极,铁为阴极,使电解质和水量及PH都变小________________.H+SO42-Cu2+Cl-Cu2+SO42-练习电解池电极的判断方法：（1）根据外接电源：与正极相连的为

极；（2）根据电极质量变化：减轻的为

极；增加的为

极；质量不变的

。（3）根据总反应：化合价升高被氧化的为

极；（4）根据气态产物：有H2生成的为

极；有O2、Cl2生成的为

极；（5）酚酞溶液变红的为

极。（6）根据电子的流向：电子流出的为

极；（7）根据电流的方向：电流流出的为

极；（8）根据离子移向：阳离子移向的为

极；阳阴阳不能判断阳阴阳阴阳阴阴－+Cl2Cl2Cl—H2Na+H+OH—淡盐水NaOH溶液精制饱和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）离子交换膜

阳极金属钛网阴极碳钢网阳极室阴极室a、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，而影响氢氧化钠的产量电解原理的重要应用1、电解饱和食盐水

在NaCl溶液中,NaCl电离出

，H2O电离出

。电后，在电场的作用下，

向阴极移动，

向阳极移动。在阳极，由于

容易失去电子，被氧化生成

。阳极反应：

；在阴极，由于

容易得到电子被还原生成

。使H2O电离向右移动，因此阴极

浓度增大，pH

。阴极反应：

。2Cl--2e-=Cl2↑2H++2e-=H2↑Na+、Cl-H+、OH-Cl-、OH-Cl-Cl2H+H2OH-增大Na+、H+交流研讨三结论：氯碱工业发生的电极反应式及总反应方程式：阳极反应：阴极反应：总反应式：2Cl--2e-=Cl2↑2H++2e-=H2↑2NaCl+2H2O

H2↑+Cl2↑+2NaOH电解2Cl-+2H2O

H2↑+Cl2↑+2OH-电解351.电解前向溶液中滴加酚酞溶液，通电后现象是什么？阴极附近的溶液由无色变为红色。阳极：把湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极附近，产生气体可以使湿润碘化钾淀粉试纸变蓝色。2.两极极板上都有气体产生，如何检验两种气体？交流研讨四阴极：收集纯净气体，点燃，并在上方罩一个干冷的烧杯，产生淡蓝色火焰，且烧杯壁上有水珠出现。（1）避免Cl2与NaOH溶液接触发生反应，使产品不纯，反应方程式：Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O；（2）避免生成物H2和Cl2混合，因两者混合遇火或遇强容易发生光爆炸。解决方法：使用离子交换膜3.在氯碱工业中需要注意哪些问题？交流研讨四371、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。2、装置阳极：Ag—e-=Ag

+阴极：Ag++e-=Ag

3、电镀材料的选择：阴极——镀件阳极——镀层金属电镀液——含有镀层金属离子的溶液4、电镀的结果，电镀液的浓度保持不变电解原理的重要应用

2、电镀

电镀液Ag阳极阴极e-e-e-e-若在铜片上镀银时，下列叙述正确的是：（）①将铜片接在电源的正极②将银片接在电源的正极③在铜片上发生的反应是:Ag+＋e-=Ag④在银片上发生的反应是:4OH-—4e-=2H2O+O2↑⑤可用硫酸铜溶液做电解质溶液⑥可用硝酸银溶液做电解质溶液A①③⑥B②③⑥C①④⑤D②③④⑥B

已知粗铜中含有Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质，试讨论如何通过电解的方法将粗铜提纯？阴、阳极上分别发生什么反应？交流研讨五3.铜的电解精炼+纯铜粗铜－粗铜为阳极，纯铜为阴极，阳极反应：阴极反应：CuSO4溶液为电解液进行电解。Zn－2e-＝Zn2+Fe－2e-＝Fe2+Ni－2e-＝Ni2+Cu－2e-＝Cu2+Cu2++2e-＝CuCuSO4溶液41交流研讨八

电解饱和NaCl溶液能否得到金属钠？如何能通过电解的方法得到金属钠？4.电冶金电解饱和NaCl溶液不能得到金属钠，应用电冶金法。制取金属钠电解熔融状态的氯化钠。阳极反应：2Cl--2e-=Cl2↑阴极反应：2Na++2e-=2Na总反应式：2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑电解结论：电解法是冶炼金属的一种重要方法，是最强有力的促进氧化还原反应的手段。阳极阴极电解质Al2O3Na3AlF3碳块阴极：4Al3++12e-==4Al阳极：6O2--

12e-==3O2总式：2Al2O3====4Al+3O2电解铝的冶炼铝4、可充电电池阴极：正极：还原反应极→得电子极→电子流入极放电：原电池充电：电解池负极：阳极：氧化反应极→电子流出极失电子极→氧化反应极失电子极→电子流出极→还原反应极得电子极电子流入极→【原电池与电解池的结合】池及电极的判断方法有一极能与电解液反应则该极为原电池、该极负极，与之相连的为电解池的阴极。若都能反应，则活泼性最强的或两极差距最大的为原电池原电池、电解池、电镀池判定规律1、无外接电源，可能是原电池：依据原电池的形成条件判定，“三看”

电极：两极为导体且活泼性不同电解液：两极插入电解液中

回路：形成闭合回路或两极接触2、有外接电源，两极插入电解质溶液中，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，为电镀池，其余情况为电解池。练习分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池。1．100mL浓度为2mol/L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（）。A．加入适量的6mol/L的盐酸B．加入数滴氯化铜溶液C．加入适量蒸馏水D．加入适量的氯化钠溶液2．用石墨作电极，电解1mol/L下列物质的溶液，溶液的PH值保持不变的是（）。A．HClB．NaOHC．Na2SO4D．NaCl3．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B．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D．电解稀硫酸制H2、O2时，铜作阳极

2.如上图所示，通电后A极上析出Ag，对该装置的有关叙述正确的是

A.P是电源的正极B.F极上发生的反应为：4OH--4e-=2H2O+O2↑C.电解时，甲、乙、丙三池中，除E、F两极外，其余电极均参加了反应D.通电后，甲池的PH减小，而乙、丙两池溶液的PH不变

B4.为下图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b极附近溶液呈红色。下列说法正确的是A．X是负极，Y是正极B．X是负极，Y是正极C．CuSO4溶液的pH值逐渐减小D．CuSO4溶液的pH值不变

a•XY•bPtCuCuSO4溶液NaCl和酚酞溶液C石墨棒上覆盖有红色物质

Cu2+＋2e-＝Cu（还原反应）

有气泡，刺激性气味，湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝

2Cl-－2e-=Cl2↑（氧化反应）

总反应：CuCl2====Cu+Cl2↑通电阴极阳极例.（1）用如图所示的电解池电解物质的量浓度为1:1的CuSO4、NaCl混合溶液，开始电解

，反应

；接着电解

，反应

；最后电解

，反应

。阴极阳极例.（2）用如图所示的电解池电解物质的量浓度为1:2的CuSO4、NaCl混合溶液，开始电解

，反应

；接着电解

，反应

；阴极阳极例.（3）用如图所示的电解池电解物质的量浓度为1:3的CuSO4、NaCl混合溶液，开始电解

，反应

；接着电解

，反应

；最后电解

，反应

。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(提示:比较电解质、电解装置、电极反应、电解产物）小结与电源正极相连阳极阴极与电源负极相连发生氧化反应阳离子移向阴离子移向发生还原反应1、电源、电极、电极反应关系2、电解原理的应用：氯碱工业、电镀、电冶金例。一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为：CH3CH2OH－4e—+H2O===

CH3COOH＋4H+。下列有关说法正确的是