电解池(上课用)

第三节电解池1

G

ZnCuCuCl2溶液CCCuCl2溶液ZnCu酒精溶液〖复习回顾〗判断下列装置那些构成原电池？⑴两个活性不同的电极⑵电解质溶液⑶形成闭合回路前提：自发进行的氧化还原反应形成条件2探究实验实验步骤如图所示，将用导线连接在一起的两根石墨碳棒插入盛有CuCl2溶液的U型管中，观察现象。实验现象结论

无明显变化没有且不能自发发生原电池反应装置不满足构成原电池的条件分析原因:CC3【猜想】CuCl2溶液在导电（通电）时会不会发生化学反应？阴极阳极CuCl2溶液4实践探究向氯化铜溶液中通入直流电理论先行思考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：5Cu2+－＋e-e-Cl-oooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooCl2oooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooCl-Cu通电前：CuCl2=Cu2+＋2Cl-H2OH++OH-

通电后：

Cu2+

、Ｈ+移向阴极：2Cl－-2e－=Cl2↑Cu2++2e－=Cu

Cl-

、OH-移向阳极：总反应：阳极阴极H+OH-6实验探究阴极阳极电极现象电极产物电极反应反应类型有红色物质析出。无气泡产生。有气泡产生，该气体可使润湿的淀粉碘化钾试纸变蓝。CuCu2++2e-

=Cu还原反应Cl22Cl--2e-

=Cl2↑氧化反应CuCl2Cu+Cl2↑总反应电解71.电解： 使直流电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：电能转变为化学能的装置。一、电解原理8－＋e-阳极阴极

构成电解池的条件是什么？(1)外接直流电源；(2)有两个电极；(3)有电解质溶液或熔融态的电解质；(4)形成闭合回路。+Cu2+－＋Cl-Cl-H+OH-(阴极、阳极)9电子流向负极阴极阳极正极经导线－＋e-阳极阴极Cu2+－＋e-e-Cl-Cl-H+OH-经导线10练习分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池。①③⑤⑥⑦11阳极：①与电源正极相连；②阴离子移向该极，失电子，发生氧化反应。阴极：①与电源负极相连；②阳离子移向该极，得电子，发生还原反应。碳碳阴极阳极电极反应式：阴极：阳极：2Cl–

–2e–

＝Cl2↑Cu2+

+2e–

＝Cu还原反应氧化反应总反应：Cu2+

+2Cl–Cu+Cl2↑通电④阴、阳电极12电子的流向:

电子从外加电源的负极流出，流到电解池的阴极，再从阳极流回电源正极。（注：电子只在外电路定向移动，不能从溶液中移动）离子定向移动的方向:

阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动.13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+放电能力放电次序14离子放电顺序：

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、石墨等)时：溶液中阴离子的放电顺序（由难到易）是：金属>

S

2->SO32->I

->Br

->Cl

->OH

->NO3->SO42-(等含氧酸根离子）>F-阳极：15离子放电顺序：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸的溶液)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+（水提供）>

Al3+>Mg2+>Na+>Ca+>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:（只在熔融状态下放电，在水溶液中永远不放电）16清楚离子的移动趋向比较离子的放电能力，然后根据阴极还原、阳极氧化得出电极产物e-e-e-e-e-还原反应氧化反应C阳离子明确电解质溶液中或熔融态电解质中存在的离子分析方法阴离子17【电解原理的学习方法】1.分电极

与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极。2.析溶液分析溶液中存在的所有离子（水溶液中包括水的电离）、并分成阳离子组和阴离子组。3.判流向

阴离子定向移向阳极；阳离子定向移向阴极。

18

4.定反应⑴用惰性电极电解电解质水溶液时，根据放电规律，阳离子在阴极发生还原反应，而阴离子在阳极发生氧化反应，⑵若用金铂钛以外的金属作电极时：若为阴极，则金属不参加电极反应；若为阳极则首先是电极材料失电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不能失电子。5.先写电极式

正确书写电极式，要注意得失电子守恒和离子来自何种电解质6.再写方程式

将阴阳两极的电极反应式合并即可得总方程式，要注意条件，并用分子式表示弱电解质。19实验：用惰性（石墨）电极电解熔融的氯化钠现象：

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：有金属钠析出阴极阳极氯气钠熔融NaCl电解过程不仅可以在电解质溶液中进行，也可以在熔融电解质中进行。20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

阳极：2Cl--

2e-==Cl2↑氧化反应

阴极：2Na++2e-==2Na

还原反应

总式：

2NaCl2Na+Cl2↑通电21OH－

SO4

2－例：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，方法

阴极：阳极：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＝O2↑+2H2O2Cu2+＋4e＝2CuH+Cu2+H2OH++OH－CuSO4

＝Cu2++SO4

2－①、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）＜22电解池与原电池有哪些异同①两电极接直流电源②电解质溶液③形成闭合回路①活泼性不同的两电极②电解质溶液③形成闭合回路形成条件将电能转变成化学能的装置将化学能转变成电能的装置定义装置实例电解池原电池装置23电解池与原电池有哪些异同(续)电源负极→电解池阴极电解池阳极→电源正极电子流向阳极：氧化反应，溶液中的阴离子失电子或电极金属失电子阴极：还原反应，溶液中的阳离子得电子负极：氧化反应，金属失电子正极：还原反应，溶液中的阳离子得电子电极反应阳极：与电源正极相连阴极：与电源负极相连负极：较活泼金属正极：较不活泼金属（或能导电的非金属）电极名称电解池原电池装置负极正极导线24阳极阴极总电极反应AgNO3溶液CC4OH--4e-=O2↑+2H2O4Ag++4e-=4Ag总反应式：4AgNO3+2H2O==4Ag+O2↑+4HNO3练习：书写电解硝酸银溶液的电极反应式及总方程式电解25阳极阴极H2SO4溶液CCu

Cu-2e-=Cu2+

2H++2e-=H2↑练习：设计电解池Cu+H2SO4==CuSO4+H2↑写出电极反应式电解电解质溶液：H2SO4溶液阳极：金属铜26巩固练习1、电极反应方程式及电解总反应方程式的书写(惰性电极，溶液)：

H2SO4 HCl NaOHK2SO4 CuCl2 CuSO4NaCl KMnO42、用石墨作电极电解CuCl2、NaCl的混合溶液时，阴极析出的物质是_____；阳极产物是_____。3、两极都用银片作电极电解AgNO3溶液时，阳极的产物是____；阴极的产物是____。27练习4、试写出下列装置中所发生的电极反应方程式。石墨石墨CuSO4溶液CuSO4溶液(A)(B)纯铜铁28阴极阳极氯气铜实例电极反应

浓度PH值复原CuCl2

阳极：2Cl--2e-=Cl2↑阴极：Cu2++2e-=2Cu↓减小接近7CuCl2CuCl2溶液

CuCl2Cu+Cl2↑电解1、电解电解质型二、电解规律(用惰性电极电解时)29阳极阴极氧气氢气实例电极反应

浓度PH值复原Na2SO4

阳极:4OH--4e-

=

2H2O+O2↑阴极:

4H++4e-=2H2↑变大不变

加H2ONa2SO4溶液2H2O2H2↑

+O2↑电解2、电解水型30阳极阴极氯气氢气实例电极反应

浓度PH值复原NaCl

阳极:2Cl--2e-=Cl2↑

阴极:2H++2e-=H2↑2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑

+Cl2↑电解减小增大加HClNaCl溶液3、放氢生碱型31实例电极反应浓度PH值复原CuSO4阳极阴极氧气铜阳极:4OH--4e-=

2H2O+O2↑阴极：Cu2++2e-=Cu减小减小加CuOCuSO4溶液

2CuSO4+

2H2O2Cu+O2

↑+2H2SO4电解4、放氧生酸型32电解规律（惰性电极）小结

阳极：S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-

ⅠⅡⅢⅣⅠ与Ⅲ区：电解本身型如CuCl2

、HClⅠ与Ⅳ区：放氢生碱型如NaClⅡ与Ⅲ区：放氧生酸型如CuSO4、AgNO3Ⅱ与Ⅳ区：电解水型如Na2SO4、H2SO4

、NaOH阴极：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>（H+）>Al3+>Mg2+>Na+331、如右图是电解氯化铜溶液的装置,其中c、d为石墨电极，则下列有关判断正确的是A、a为负极，b为正极B、a为阳极，b为阴极C、电解过程中，d电极质量增加D、电解过程中，氯离子浓度不变【亲身体验】–+阴极阳极阴极d：阳极c：2Cl–

–2e–

＝Cl2↑Cu2+

+2e–

＝CuCCuCl2溶液342、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，符合这一情况的是（）a极b极X电极Z溶液A锌石墨负极CuSO4B石墨石墨负极NaOHC银铁正极AgNO3D铜石墨负极CuCl2A35练习5、如图所示装置，指出A、B池的名称、电极名称、电极反应式、二池pH值的变化情况。367.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

B379.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AC38二、电解原理的应用39电解饱和食盐水反应原理

思考:（1）电解池的两极各产生什么现象?若在两极附近均滴加酚酞试液，会有什么现象?（2）怎样初步检验两极产物的生成?（3）结合教材，分析产生这种现象的原因。在U型管里装入饱和食盐水，用一根碳棒作阳极，一根铁棒作阴极。接通直流电源实验装置401.电解食盐水现象：阳极：有气泡产生，使湿润的淀粉－KI溶液变蓝阴极：有气泡产生，滴加酚酞溶液变红阳极：2Cl--2e-=Cl2↑阴极：2H++2e-=H2↑总式：2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2↑(条件:通电)实验装置41(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:使用离子交换膜电解饱和食盐水必须解决两个主要问题:42（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；b、避免氯气和氢氧化钠反应生成，而影响氢氧化钠的产量。氯碱工业:离子交换膜法制烧碱43－+Cl2Cl2Cl—H2Na+H+OH—淡盐水NaOH溶液精制饱和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）阳离子交换膜阳极金属钛网阴极碳钢网阳极室阴极室44

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。452.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→Zn2+＋2e-Fe→Fe2+＋2e-

Ni

→Ni2+＋2e-Cu→Cu2+＋2e-

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463、电镀⑴、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。⑵、电镀池形成条件+镀件镀层金属－含镀层金属离子的盐溶液①、镀件作阴极②、镀层金属作阳极③、含镀层金属阳离子的盐溶液作电解液⑶、电镀的特点电镀液的组成及酸碱性保持不变474、电冶金（冶炼活泼金属钠、镁、铝等）制取金属钠电解熔融状态的氯化钠。通直流电后，阳极：2Cl-

－2e-==Cl2↑阴极：2Na++2e-==2Na总反应：2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑结论：电解法是冶炼金属的一种重要方法，是最强有力的氧化还原的手段。48电解熔融氯化钠制钠494、电冶金（使用电解法冶炼像钠、镁、铝等活泼金属的方法）制取金属铝电解熔融状态的氧化铝。阳极：6O2-

－12e-==3O2↑阴极：4Al3++12e-==4Al总反应：2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑冰晶石助熔剂：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思考:工业上为什么用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝而不用AlCl3?50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51原电池、电解池、电镀池判定规律若无外接电源，可能是原电池，然后依据原电池的形成条件分析判定，主要思路是“三看”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，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，其余情况