选四第四章电解池

1第四章电化学基础第三节电解池2氢气氧气

电解电解水：2H2O2H2＋O2

+-3e-e-e-e-e-e-通电时离子和电子的移动方向＋－

H+OH-电极电势高电极电势低H2↑O2↑—————+++++H2OH++OH-电解液中阳离子的移动方向始终与内电路中电流的流向一致2H++2e-=H2↑

4OH--4e-=O2↑+2H2O阳离子移向的一极始终发生的是还原反应4定义：把电能转化为化学能的装置，也叫电解槽。(充电)组成：两个电极、电解质溶液、直流电源电极阳极：与外电源正极相连的电极，出电子，氧化反应。阴极：与外电源负极相连的电极，进电子，还原反应。惰性电极：C、Pt、Au等，不论做阴极、阳极，本身都不反应。活泼电极：Fe、Cu、Ag等,做阴极本身不反应,做阳极，本身被氧化溶解。电解池电极材料2、阳离子移向的一极对应的电极材料始终不参与反应，是被保护的一极在外加直流电源的作用下，电解质的阴阳离子在阴阳两极发生氧化还原反应的过程，叫电解。1、电解原理53、构成电解池的条件：①直流电源；与电源负极相连的电极为阴极与电源正极相连的电极为阳极②电极③电解质溶液或熔融电解质；④

形成闭合的回路6实践探究1、向氯化铜溶液中通入直流电A：理论先行思考1：氯化铜溶液中含有哪些微粒?思考2：在通电时这些微粒各向什么区移动？思考3：猜想在通电时在阳极和阴极各会发生什么样的电极反应？产物可能是哪些？阳离子：Cu2+H+

阴离子：Cl-OH-Cu2+H+向阴极区移动；Cl-OH-向阳极区移动Cl-→Cl2↑OH-→O2↑H2OH++OH-

CuCl2＝Cu2++2Cl-

阴极区：Cu2+→CuH+→H2↑阳极区：7e-e-e-e-通电时离子和电子的移动方向

＋－Cu2+

H+OH-

Cl-电极电势高电极电势低——————+++++8实践探究1、向氯化铜溶液中通入直流电B:实践检验实验:将两根石墨棒分别跟直流电源的正极和负极连接，浸入U型管的CuCl2溶液中，再接通12V直流电,观察现象。约3～5min后切断电源。现象阳极---有气泡产生O2?Cl2?如何检验?阴极---有红色的固体Cu解释阳极---阴极---2Cl--2e-=Cl2↑Cu2++2e-=Cu2Cl-+Cu2+=Cl2↑+Cu总反应式：通电9阳极气体的检验O2的检验—Cl2的检验———（黄绿色）（变蓝）（下层呈紫色）（复燃）带火星的木条看气体颜色湿润的淀粉碘化钾试纸气体通入碘化钾溶液后用四氯化碳萃取此法较为简捷方便10装置原电池电解池实例

原理

形成条

电极名称

电子流向

电流方向

电极反应

能量转化

应用

发生氧化还原反应，从而形成电流电流通过引起氧化还原反应两个电极、电解质溶液或熔融态电解质、形成闭合回路、自发发生氧化还原反应电源、电极（惰性或非惰性）、电解质（水溶液或熔融态）

由电极本身决定正极：流入电子负极：流出电子

由外电源决定阳极：连电源正极

阴极：连电源负极（外电路）负极→正极

电源负极→阴极→阳极→电源正极（外电路）正极→负极电源正极→阳极→阴极→电源负极负极：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）正极：2H++2e-

=H2↑（还原原应）

阳极：2CI--2e-=CI2

↑(氧化反应)阴极:Cu2++2e-=Cu(还原反应)化学能→电能电能→化学能设计电池、金属防腐氯碱工业、电镀、电冶、金属精炼铜锌原电池电解氯化铜11练习电解池原电池电极材料电极名称电极反应能量变换电子流向特征可以相同可以不同不同阴阳极由外电源决定与电源负极相连的为阴极与电源正极相连的为阳极正负极由电极材料决定活泼性较强的金属做负极阳极：氧化反应阴极：还原反应负极：氧化反应正极：还原反应电能→化学能化学能→电能有外加电源本身是电源，外接用电器负→阴阳→正负→导线→正12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小结1电解与电离的区别与联系134.电解池电极反应规律（阳氧阴还）

(1)阴极：得电子，还原反应

①电极本身不参加反应②一定是电解质溶液中阳离子“争”得电子(2)阳极：失电子，氧化反应

①若为金属（非惰性）电极，电极失电子②若为惰性电极，电解质溶液中阴离子“争”失电子14电极产物反思为什么不是氧气呢？为什么不产生氢气呢？说明：得失电子的能力不同失电子能力：Cl-＞OH-得电子能力：Cu2+＞H+15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16重点要判断电极反应的产物，必须掌握离子的放电顺序。（放电就是指阳离子的还原与阴离子的氧化）阳极：

①活性材料作电极时：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-17Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(H+浓度较大时，酸电离的)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>

H+

(H+浓度较小时，水电离的)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+

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: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？18说出下列装置中电解池的阴阳极，写出电极反应式及总反应的化学方程式、离子方程式。阳极：阴极：总反应：2Cl--2e-=Cl2↑2H++2e-=

H2

↑2HCl==H2↑

+Cl2↑电解2H++2Cl-==H2↑

+Cl2↑电解（二）电极反应书写HCl溶液1、溶液中哪些微粒？2、阳极区有哪些离子？

阴极区又有哪些离子？3、哪个离子先放电？19阳极：阴极：4H++4e-=2H2↑H2SO4溶液2H2O=2H2↑+O2↑电解总反应：4OH--4e-

=2H2O+O2

↑该自己独立思考啦!练习：以石墨作电极，电解下列溶液，写出电极反应及电解总反应式。204H++4e-=2H2↑NaOH溶液阳极：阴极：总反应：2H2O==2H2↑+O2↑电解4OH--4e-=2H2O+O2

↑Na2SO4溶液阴极：阳极：总反应：4OH--4e-

=2H2O+O2

↑4H++4e-=2H2↑2H2O==2H2↑+O2↑电解21阳极：阴极：总反应：2Cl--2e-

=Cl2↑2H++2e-=

H2

↑2NaCl+2H2O===2NaOH+H2

↑+Cl2↑电解2Cl-+2H2O====2OH-

+H2

↑+Cl2↑电解放氢生碱型22阳极：4OH--4e-=2H2O+O2

↑阴极：Cu2++2e-=Cu2CuSO4+2H2O==2H2SO4+O2↑+2Cu电解总反应：2Cu2++2H2O==4H++O2↑+2Cu电解电解AgNO3溶液阳极：4OH--4e-=2H2O+O2↑阴极：4Ag++4e-=4Ag↓总反应式：4Ag++2H2O==4Ag↓+O2↑+4H+放氧生酸型23

电解质溶液用惰性电极电解的规律电解类型举例电极反应溶液PH变化溶液复原方法物质类别实例电解水型

电解电解质型

既电解电解质又电解水型

含氧酸H2SO4强碱NaOH活泼金属的含氧酸盐Na2SO4无氧酸HCl阳极：4OH--4e-=O2+2H2O阴极：4H++4e-=2H2↑减小增大不变H2O阳极：2Cl--

2e-=Cl2↑阴极：2H++2e-=

H2↑增大HCl不活泼金属的无氧酸盐CuCl2阳极：2Cl--

2e-=Cl2↑阴极：Cu2++2e-=

CuCuCl2活泼金属的无氧酸盐（放氢生碱）NaCl阳极：2Cl--

2e-=Cl2↑阴极：2H++2e-=H2↑增大HCl不活泼金属的含氧酸盐（放氧生酸）CuSO4阳极：4OH--

4e-

=O2↑+2H2O阴极：2Cu2++4e-=

2Cu减小CuO24练习1.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

B25练习2.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是正极，Y是负极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AC26

练习3.右图中x、y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板处有无色无臭气体放出,符合这一情况的A27（1）生产设备名称：离子交换膜电解槽阴极：碳钢阳极：钛阳离子交换膜：只允许阳离子通过(Cl－、OH－离子和气体不能通过)，把电解槽隔成阴极室和阳极室。（2）离子交换膜的作用：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次氯酸钠

而影响氢氧化钠的产量。1、氯碱工业:离子交换膜法制烧碱二、电解原理的应用28－+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29现象：阳极：有气泡产生，使湿润的淀粉－KI试纸变蓝阴极：有气泡产生，滴加酚酞溶液变红实验装置阳极：2Cl--2e-=Cl2↑阴极：2H++2e-=H2↑总式：2NaCl+2H2O=＝＝2NaOH+H2↑+Cl2↑电解电解饱和食盐水可以制造烧碱、氯气和氢气。30(2)避免生成物H2和Cl2混合,因为:

.(1)避免Cl2接触NaOH溶液会反应,使产品不纯,反应方程式:

.第一个问题:Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O混合遇火或遇强光爆炸解决方法:使用离子交换膜31提示：第二个问题：精制食盐水

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，你能设计一个合理的顺序逐一除杂吗？2.用什么试剂除去Ca2+

、Mg2+、Fe3+

、SO42-1.用什么方法除去泥沙？32泥沙、Na+、Cl-、Mg2+、Ca2+、Fe3+

、SO42-Na+、Cl-、Mg2+、Ca2+、Fe3+

、SO42-Na+、Cl-、Mg2+、Ca2+、Fe3+

、引入Ba2+

Na+、Cl-、Ca2+、

Ba2+、引入OH-Na+、Cl-、OH-

、引入CO32-Na+、Cl-沉降除泥沙略过量BaCl2

溶液除SO42-略过量Na2CO3

溶液除Ca2+、Ba2+

略过量NaOH溶液除Fe3+、Mg2+

过滤，加适量HCl溶液调节PH除CO32-、OH-332.铜的电解精炼

一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质（如锌、铁、镍、银、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粗铜。粗铜含杂质(ZnFeNiAgAu等)纯铜粗铜阳极：

Zn-2e-→Zn2+Fe-2e-→Fe2+

Ni-

2e-→Ni2+Cu-2e-

→Cu2+

ZnFeNiCuAgAu阴极:

Cu2++2e-→Cu阳极泥问：电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？CuSO4溶液阳极泥: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343.电镀1.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.目的：4.电镀的特点：3.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。1）阳极本身参加电极反应2）电解质溶液的浓度保持不变354、电冶金①对象：钠、钙、镁、铝这样的活泼金属②电解液：熔融态的电解质③实例2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑电解2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑电解冰晶石不能用AlCl3代替Al2O3因为AlCl3是共价化合物助熔剂：冰晶石（Na3AlF6

六氟合铝酸钠）阳极材料(碳)和熔融氧化铝需要定期补充阳极：6O2--12e-=3O2↑阴极：4Al3++12e-=4Al36电解熔融氯化钠制钠37冶炼铝设备图阳极C电解质烟罩熔融态铝钢壳钢导电棒阴极C耐火材料38原电池电解池电解精炼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。应用电解原理将不纯的金属提纯的装置。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电极插人电解质溶液③形成闭合回路①不纯金属接电源正极纯的金属接电源负极②电解质溶液须待提纯金属的离子①镀层金属接电源正极，待镀金属接电源负极②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：不纯金属；阴极：纯金属阳极：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：还原反应阳极：氧化反应阴极：还原反应四池比较：原电池、电解池、电镀池的比较391.a、b哪一极为正极？2.若要给铁叉镀锌，a极选用什么材料？

选择何种溶液？思考:e-40金属性强弱的判