：第四章《电解池》

第三节电解池一、电解原理二、电解原理的应用有关电解

金属钠是在1807年通过电解氢氧化钠制得的，这个原理应用于工业生产，约在1891年才获得成功。1921年电解氯化钠制钠的工业方法实现了。由于金属钠在现代技术上得到重要应用，它的产量显著地增加。目前，世界上钠的工业生产多数是用电解氯化钠的方法，少数仍沿用电解氢氧化钠的方法。除此之外，电解还有没有其他用途呢？

电解是将电能转化为化学能的一种重要方法。一、电解原理【实验4-2】以电解氯化铜为例实验：用惰性（石墨）电极电解氯化铜溶液现象：与正极连接的电极：有气泡，有刺激性气味，并能使湿润的KI-淀粉试纸变蓝（Cl2)与负极连接的电极：碳棒上有一层红色的铜析出阴极阳极氯气铜CuCl2溶液实验分析：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：

阳极（接电源正极）

阴极（接电源负极）

与电极材料无关

（3）判断电极产物并书写电极反应:

阳离子移向阴极反应，阴离子移向阳极反应

阳极：2Cl--2e-=Cl2↑氧化反应

阴极：Cu2++2e-=Cu还原反应

总式：（2）判断溶液中实际反应的离子：

阳离子：Cu2+

阴离子：Cl-（4）分析电解质溶液的变化情况：

CuCl2溶液浓度降低

CuCl2Cu+Cl2↑电解分析电解反应的一般思路：明确溶液中存在哪些离子根据阳极氧化，阴极还原分析得出产物阴阳两极附近有哪些离子结论：电解质通电前在水溶液中自由移动的阴、阳离子作______________运动；在外电源的作用下（直流电)，改作_________移动而导电。在导电的同时，在阳、阴两极发生氧化—还原反应，即被电解，电离是__________的前提。

自由定向电解1、电解和电解池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叫做电解。2)电解池（电解槽）：把电能转化为化学能的装置。★构成条件:(1)外加直流电源

(2)与电源相连的两个电极：

接电源正极的为阳极，发生氧化反应接电源负极的为阴极，发生还原反应

(3)电解质溶液或熔化的电解质（4）闭合回路2、电解池中的电子的移动方向电源负极→电解池阴极→电解液中的阳离子（被还原）电解池中阴离子（被氧化）→电解池阳极→电源正极3、电解的本质电解质溶液的导电过程就是电解质溶液的电解过程

为何当一个电极存在多种可能的放电离子时，不是大家共同放电，而是只有一种离子放电？放电能力与什么因素有关？（物质在电解池的阴、阳两极发生反应的过程叫放电。）4、电解质在水溶液中的放电规律阴极：发生____反应，___电子，离子 _____越强，反应越容易。常见阳离子放电顺序：(Ag+>Fe3+)>Hg2+>Cu2+>(H+>Pb2+>Ni2

+>Fe2+>Zn2+)>Al3+>Mg2+>Na+

注:括号中离子的氧化性,随浓度的增大而增强得还原氧化性阳极：发生____反应，___电子，离子 _____越强，反应越容易。①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-失氧化还原性②当阳极为金属电极(即活性电极)时，

金属电极优先放电,被氧化而溶解。想一想：

若以铜为阳极,铁为阴极,电解氯化铜溶液，情况又如何？装置类别电解池原电池构成条件两个电极（活性可相同）、直流电源、电解质溶液或熔融状态电解质、闭合回路两个电极、电解质溶液、闭合回路反应是否自发反应不自发反应能自发电极名称阴极：接电源负极阳极：接电源正极负极：电子流出极正极:电子流入极电极反应阴极：还原反应阳极：氧化反应负极：氧化反应正极：还原反应能量转变电能转换为化学能化学能转换为电能课后练习分别分析电解氯化钠溶液和电解熔融状态氯化钠的实验现象，并试写出电极反应二、电解原理的应用1、电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气电极反应式阳极：2Cl-

-2e-==Cl2↑阴极：2H++2e-==H2↑总反应：2NaCl+2H2O

2NaOH+Cl2↑+H2↑电解熔融氯化钠通电前,Na+Cl-在____________运动。通电后,Na+向__极(与电源______相连)移动，Cl-向___极(与电源______相连)移动。 电子从电源负极流向_________极,电极反应为__________,发生____________________反应。 电子从电解池阳极流向_______极,电极反应为__________,发生_______________________反应。 总反应为_______________________。阴无规则自由负极阳正极电解池阴2NaCl

2Na+Cl2↑氧化还原电源正2Na++2e-==2Na2Cl-－2e-==Cl2↑2、电镀简单来说，电镀指借助外界直流电的作用，在溶液中进行电解反应，使导电体例如金属的表面沉积一金属或合金层。

电镀原理示意图电镀铜原理铜片待镀件硫酸铜溶液阳极：镀层金属电镀液：含有镀层金属的电解质阴极：待镀金属制品电镀应用于铜的电解精练电解铜原理演示电极反应式阴极（纯铜）:Cu2++2e-=Cu(还原反应)阳极（粗铜）:Cu-2e-=Cu2+(氧化反应)Zn-2e-=Zn2+Ni-2e-=Ni2+阳极泥:相对不活泼的金属以单质的形式沉积在电解槽底,形成阳极泥3、电冶金制取金属钠电解熔融状态的氯化钠。阳极：2Cl-

－2e-==Cl2↑阴极：2Na++2e-==2Na总反应：2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑电解熔融氯化钠制钠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、电冶金电离

电解

条件过程特点联系

电解质溶于水或受热融化状态电解质电离后，再通直流电电解质电离成为自由移动的离子。CuCl2=Cu2++2Cl-通电阴阳离子定向移动，在两极上失得电子成为原子或分子。CuCl2==Cu+Cl2↑只产生自由移动的离子发生氧化还原反应生成了新物质电解必须建立在电离的基础上电解与电离的区别与联系练习分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池。1．下列说法或实验现象的描述不正确的是（）。A．把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡B．把铜片插入氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁C．把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速度加快D．与电源负极相连的是电解槽的阴极2．100mL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BB作业：课本P833、5、6［课外作业］1、预习课本下一小节的内容2、课外总结电解池和原电池的异同点。第四节金属的电化学腐蚀与防护一、金属的电化学腐蚀二、金属的电化学防护金属腐蚀我国作为世界上钢铁产量最多的国家（2005年全国生产钢材37117.02万吨），每年被腐蚀的铁占到我国钢铁年产量的十分之一，因为金属腐蚀而造成的损失占到国内生产总值的2%~4%；约合人民币：3000亿元（2005年我国国内生产总值将达15万亿元）。根据各国调查结果，一般说来，金属腐蚀所造成的经济损失大致为该国国民生产总值的4%左右。另据国外统计，金属腐蚀的年损失远远超过水灾、火灾、风灾和地震（平均值）损失的总和，在这里还不包括由于腐蚀导致的停工、减产和爆炸等造成的间接损失。阅读：你有何感想？金属腐蚀的主要害处，不仅在于金属本身的损失，更严重的是金属制品结构损坏所造成的损失比金属本身要大到无法估量。腐蚀不仅造成经济损失，也经常对安全构成威胁。国内外都曾发生过许多灾难性腐蚀事故，如飞机因某一零部件破裂而坠毁；桥梁因钢梁产生裂缝而塌陷；油管因穿孔或裂缝而漏油，引起着火爆炸；化工厂中储酸槽穿孔泄漏，造成重大环境污染；管道和设备跑、冒、滴、漏，破坏生产环境，有毒气体如Cl2、H2S、HCN等的泄漏，更会危及工作人员和附近居民的生命安全。一、金属的电化学腐蚀金属阳离子失e-氧化反应（三）金属腐蚀的类型化学腐蚀电化腐蚀金属原子（二）金属腐蚀的本质：（一）金属腐蚀：是指金属或合金跟接触的气体或液体发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。M–ne-→Mn+1、化学腐蚀：金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。影响因素：和接触物质的氧化性及温度有关。2、电化学腐蚀：不纯的金属或合金与电解质溶液接触，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子被氧化的腐蚀。电化学腐蚀的类型析氢腐蚀吸氧腐蚀为什么铁在干燥的空气中不易生锈，在潮湿的空气中却易生锈？思考与交流1、铁锈的成份是什么？是怎样形成的？2、将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入如图所示的具支试管中．几分钟后，导管中的水柱上升了，你知道为什么吗？科学探究：为什么钢铁在干燥的空气中不易生锈，而在潮湿的空气中却易生锈呢？钢铁潮湿空气水膜CO2、SO2、H2S电解质溶液（H+)铁C原电池电解质溶液形成：H++OH-H2O+CO2H++HCO3-H2O钢铁在这过程发生了电化学腐蚀，根据电解质溶液的酸碱性的不同电化学腐蚀可分为两种。钢铁表面形成的微小原电池示意图钢铁的析氢腐蚀示意图钢铁的吸氧腐蚀示意图思考：你能写出它们的电极反应式？钢铁的腐蚀吸氧腐蚀（演示）析氢腐蚀（演示）发生条件钢铁表面吸附的水膜中溶有O2并呈极弱酸性或中性，反应中（）得电子被还原为OH-

。钢铁表面吸附的水膜呈现较强酸性。反应时有

析出。电极反应O2H2负极正极总反应Fe-2e-＝Fe2＋2H++2e-=H2Fe＋2H+=Fe2++H24Fe(OH)2＋O2+2H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3

·xH2O(铁锈）+（3-x）H2O2Fe-4e-＝2Fe2＋O2+2H2O+4e-=4OH-2Fe＋O2+H2O=2Fe(OH)2课堂练习1、如图,水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：（1）若液面上升，则溶液呈性，发生腐蚀,电极反应式为：负极：,正极：若液面下降，则溶液呈性，发生腐蚀，电极反应式为：负极：正极：。（2）中性或碱性吸氧Fe–2e-＝Fe2+O2+2H2O+4e-＝4OH-酸性析氢Fe–2e-＝Fe2+2H++2e-＝H2↑二、金属的电化学防护影响金属腐蚀的因素包括：金属的

和

。本性介质金属越活泼越容易被腐蚀金属合金中活泼的金属易腐蚀例如：钢铁腐蚀介质对金属腐蚀影响很大：金属在潮湿的空气中、接触腐蚀性气体或电解质溶液，都容易被腐蚀1.影响金属腐蚀的两个因素金属本性介质—金属是否活泼，纯净—金属与哪些物质共存2.金属腐蚀的本质金属原子失去电子成为阳离子的过程思考与交流根据你的所学知识以及生活经历，说说金属有哪些防护方法？<三>金属的防护方法（常见）1、改变金属内部组成结构而增强抗腐蚀能力（不锈钢、青铜器）2、在金属表面覆盖保护层（1）涂矿物质油脂，油漆或覆盖搪瓷塑料。（2）镀抗蚀金属－－电镀、热镀、喷镀法。（3）用化学方法使其表面形成一层致密氧化膜。3、电化学保护法牺牲阳极的阴极保护法（原电池原理）(轮船船身上的锌块、地下钢铁管道接镁块)牺牲金属保护法思考1、下列事实不能用电化学原理解释的是（）A铝片不需要特殊的保护方法。B炒过菜的铁锅未清洗易生锈。C轮船水线以下的船壳上镶有一定数量的锌。D镀锌铁比镀锡铁耐腐蚀。2、金属的腐蚀通常分为哪两种？试比较它们的异同A

类型化学腐蚀电化学腐蚀

发生的条件

电流

本质

相互关系金属与接触物直接反应不纯金属或合金与电解质溶液形成原电池无电流产生有电流产生金属被腐蚀较活泼金属被腐蚀两者往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍化学腐蚀与电化腐蚀比较3、2000年5月，保利集团在香港拍卖会上花费3000多万港币购回在火烧圆明园时流失的国宝：铜铸的牛首、猴首和虎首，普通铜器时间稍久容易出现铜绿，其主要成分是[Cu2(OH)2CO3]这三件1760年铜铸的国宝在240年后看上去仍然熠熠生辉不生锈，下列对起原因的分析，最可能的是A、它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金；B、环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去C、铜的金属活动性比氢小，因此不宜被氧化；D、它们是含一定比例金、银、锡、锌的合金；（D）上述各情况下，其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是

。讨论与交流4.在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：电解池阳极的腐蚀＞原电池阴极的腐蚀＞化学腐蚀＞有防腐措施的腐蚀5、2、1、3、4作业：课本P882-6［课外作业］1、复习本章内容。章节复习网络建构一、化学能与电能二、电化学中电解质溶液中离子的流向阳离子发生还原反应的阴极原电池正极电解池阴极趋向(具有氧化性)阴离子发生氧化反应的阳极原电池负极电解池阳极趋向(具有还原性)三、分析电解题的思路方法1、先看阳极材料，再看电解质类型，由此判断电极产物和电解后溶液的酸碱性2、用惰性电极电解盐溶液时溶液的酸碱性一般阳(极)显阳(H+)(阳极放O2生酸)阴(极)显阴(OH-)(阴极放H2生碱)如电解Na2SO4溶液，阳极附近呈酸性，阴极附近呈碱性，电解后整个溶液呈中性专题要点一、原电池、电解池和电镀池1、三池比较原电池电解池电镀池定义形成条件将电能转化为化学能的装置将化学能转化为电能的装置应用电解原理在某些金属表面镀上