电解原理及应用

电解原理及应用第一页，共二十五页，编辑于2023年，星期一〔思考1〕下列装置中哪些为原电池？为什么。〔思考2〕铅蓄电池反应，总化学方程式为：，请写出放电时的电极方程式反应式。第二页，共二十五页，编辑于2023年，星期一1、电解氯化铜（如图）第三页，共二十五页，编辑于2023年，星期一（2）实验现象在第一步和第二步中均无新现象发生。在第三步实验中，电流表的指针发生偏转；阴极石墨棒周围CuCl2溶液绿色变深，阳极石墨棒周围CuCl2溶液绿色变浅；阴极石墨棒上逐渐覆盖了一层红色固体，阳极石墨棒上有气泡放出，并可闻到刺激性的气味，同时看到湿润的碘化钾淀粉试纸变为蓝色。第四页，共二十五页，编辑于2023年，星期一（3）实验结论在通直流电的条件下，溶液里的CuCl2发生了分解反应：CuCl2=

Cu＋Cl2↑Cu生成于阴极的石墨棒上，Cl2生成于阳极的石墨棒上。第五页，共二十五页，编辑于2023年，星期一（4）原理分析：CuCl2是强电解质且易溶于水，在水溶液中电离生成Cu2＋和Cl－。CuCl2＝Cu2＋＋2Cl－通电前，Cu2＋和Cl－在水里自由地移动着；通电后，这些自由移动着的离子，在电场作用下，改作定向移动。溶液中带正电的Cu2＋向阴极移动，带负电的氯离子向阳极移动。在阴极，铜离子获得电子而还原成铜原子覆盖在阴极上；在阳极，氯离子失去电子而被氧化成氯原子，并两两结合成氯分子，从阳极放出。阴极：Cu2＋＋2e－＝Cu阳极：Cl－－2e－＝Cl2↑电解CuCl2溶液的化学反应方程式：CuCl2=Cu＋Cl2↑第六页，共二十五页，编辑于2023年，星期一电解原理1、电解的概念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。注意：①电流必须是直流而不是交流。②熔融态的电解质也能被电解。第七页，共二十五页，编辑于2023年，星期一2、电解池:借助于电流引起氧化还原反应的装置，也就是把电能转变为化学能的装置叫做电解池或电解槽。

3、构成电解池的条件（1）直流电源。（2）两个电极。其中与电源的正极相连的电极叫做阳极，与电源的负极相连的电极叫做阴极。（3）电解质溶液或熔融态电解质。第八页，共二十五页，编辑于2023年，星期一4、两电极及电极反应阳极（与电源正极相连）：氧化反应阴极（与电源负极相连）：还原反应第九页，共二十五页，编辑于2023年，星期一5、电解质导电的实质

对电解质溶液（或熔融态电解质）通电时，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，电解质的阳离子移向阴极得电子发生还原反应；电解质的阴离子移向阳极失去电子（有的是组成阳极的金属原子失去电子）发生氧化反应，电子从电解池的阳极流出，并沿导线流回电源的正极。这样，电流就依靠电解质溶液（或熔融态电解质）里阴、阳离子的定向移动而通过溶液（或熔融态电解质），所以电解质溶液（或熔融态电解质）的导电过程，就是电解质溶液（或熔融态电解质）的电解过程。第十页，共二十五页，编辑于2023年，星期一电解质溶于水或熔融状态下电解质电离后，再通电电解质电离成自由移动的离子，如：CuCl2=Cu2++2Cl-阴阳离子定向移动，在两极失得e-成为原子、分子，如：CuCl2==Cu

+Cl2↑电解只产生自由移动的离子氧化还原反应生成新物质电解必须建立在电离基础上第十一页，共二十五页，编辑于2023年，星期一比较项目电解池原电池能量转换电能转化为化学能化学能转化为电能能否自发反应不自发，可以是两个活性相同的电极反应自发，两个活性不同的电极两个电极氧化反应失去电子

接电源正极，阳极作为负极，对外电路送出电子还原反应获得电子

接电源负极，阴极作为正极，接受由外电路流回的电子电池内离子的迁移方向阴离子向正极（阳极）迁移阳离子向负极（阴极）迁移阴离子向负极迁移阳离子向正极迁移无关离子不迁移相同点两个电极、导线、电解质溶液第十二页，共二十五页，编辑于2023年，星期一化学能→电能电能→化学能负极正极阳极阴极负极：氧化反应（失e-）正极：还原反应（得e-）阳极：氧化反应（失e-）阴极：还原反应（得e-）负极→正极电源正极←阳极电源负极→阴极无有第十三页，共二十五页，编辑于2023年，星期一阴极上，阳离子的放电顺序为：K+<Ca2+<Na+<Mg2+<Al3+<Zn2+<Fe2+<H+<Cu2+<

Fe3+<Hg2+<Ag+阳极上，阴离子的放电顺序为：F-<含氧酸根<OH-<Cl-<Br-<I-<S2-惰性电极思考：活性电极上的放电顺序又怎样呢？第十四页，共二十五页，编辑于2023年，星期一

6、离子放电顺序：①阳离子得到电子或阴离子失去电子而使离子所带电荷数目降低的过程又叫做放电。②用石墨、金、铂等还原性很弱的材料制做的电极叫做惰性电极，理由是它们在一般的通电条件下不发生化学反应。用铁、锌、铜、银等还原性较强的材料制做的电极又叫做活性电极，它们做电解池的阳极时，先于其他物质发生氧化反应。③阴极上放电的先后顺序是：Ag＋＞Hg2＋＞Fe3+＞Cu2＋＞(H+)＞Fe2＋＞Zn2＋；阳极上放电的先后顺序是：活泼金属电极›S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－>(F－、NO3－、SO42-等)（惰性电极）第十五页，共二十五页，编辑于2023年，星期一电解质溶液电解规律S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>H+>

Al3+>Mg2+>Na+ⅠⅢⅡⅣⅠ与Ⅲ区：电解电解质型Ⅰ与Ⅳ区：放氢生碱型Ⅱ与Ⅲ区：放氧生酸型Ⅱ与Ⅳ区：电解水型第十六页，共二十五页，编辑于2023年，星期一电解质水溶液中离子的放电规律阳极:含氧酸根<OH-<Cl-<I-<S2-阴极:金属活动顺序的逆顺序〔练习2〕写出用惰性电极电解下列溶液的电极反应式及总的电解方程式

（1）Na2SO4HCl

（2）NaOHNaCl

（3）H2SO4CuSO4

（4）AgNO3H2O第十七页，共二十五页，编辑于2023年，星期一惰性电极电解水溶液的规律：类型电极反应特点实例电解对象电解质浓度pH电解质溶液复原电解水型分解电解质型放H2生碱型放O2生酸型阴：4H++4e=2H2↑阳：4OH--4e=O2↑+2H2O电解质的阴阳离子分别在两极放电阴：水放H2生碱阳：电解质阴离子放电阴：电解质阳离子放电阳：水放O2生酸NaOHH2SO4Na2SO4HClNaClCuSO4水电解质本身电解质+水生成新电解质生成新电解质H2OHClHClCuO第十八页，共二十五页，编辑于2023年，星期一〔练习1〕用碳棒做电极电解CuSO4水溶液（1）画出电解装置，注明阴、阳两极。（2）写出电极反应式及总的电化学方程式。（3）若阴极上有1.6gCu析出，则电子转移___mol，阳极产生气体体积（标况）为____L第十九页，共二十五页，编辑于2023年，星期一二、电解原理的应用

1、铜的电解精炼

第二十页，共二十五页，编辑于2023年，星期一（2）电解法精炼铜的化学原理阳极（粗铜）：Cu－2e－＝Cu2＋阴极（纯铜）：Cu2＋＋2e－＝Cu结论：电解液CuSO4的浓度基本保持不变第二十一页，共二十五页，编辑于2023年，星期一说明：粗铜中往往含有锌、铁、镍、银、金等多种杂质，当含杂质的铜在阳极不断溶解时，位于金属活动性顺序铜以前的金属杂质如Zn、Fe、Ni等，也会同时失去电子，如：Zn－2e－＝Zn2＋

Ni－2e－＝Ni2＋但是它们的阳离子比铜离子难以还原，所以它们并不在阴极获得电子析出，而只是留在电解液里。而位于金属活动性顺序铜之后的银、金等杂质，因为给出电子的能量比铜弱，难以在阳极失去电子变成阳离子溶解下来，当阳极上的铜失去电子变成离子溶解之后，它们以金属单质的形式沉积在电解槽底，形成阳极泥（阳极泥可作为提炼金、银等贵重金属的原料）第二十二页，共二十五页，编辑于2023年，星期一2、电镀(1)定义：电镀是应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。