电解原理及其应用（第一轮复习教案）

§12－2电解原理及其应用高考目的要求：1、了解电解池的构成条件及其工作原理、电极反应、电池反应的书写2、了解电解原理的应用——电解精炼、电镀、氯碱工业3、有关电池（原电池、电解池）的判断与计算一、电解池的工作原理和构成条件（以惰性电极电解CuCl2溶液为例）实验：用惰性电极电解CuCl2溶液现象：（1）接通电源（直流电），电流表指针发生偏转（2）阴极C棒上逐渐覆盖了一层红色物质（3）阳极C棒上有有刺激性气味的黄绿色气体生成，且气体能使湿润的KI淀粉试纸变蓝（4）溶液颜色变浅直至消失结论：CuCl2溶液能够导电，在导电的同时，发生了化学反应，生成Cu和Cl2。CuCl2Cu＋Cl2(阴极)（阳极）电解原理分析：（I）通电前（电离）CuCl2Cu2+＋Cl－H2OH＋＋OH－（Ⅱ）通电时H＋、Cu2＋向阴极迁移，OH－、Cl－向阳极迁移；（Ⅲ）电极反应阴极（Cu2＋＞H＋）Cu2＋＋2e－Cu(还原)阳极(Cl－＞OH－)2Cl－－2e－Cl2(氧化)总反应（电解反应方程式）CuCl2Cu＋Cl2(阴极)（阳极）（Ⅳ）现象（前面已述略）（Ⅴ）本质CuCl2(电解质本身)被电解流出经导线流向过程电子从外电源（直流电）的负极阴极流出经导线流向溶液中的阳离子在电场力作用下迁移到阴极得到电子发生还原反应溶液中的阴离子在电场力作用下迁移到阳极失去电子发生氧化反应流进经导线流回电子外电源的正极（形成闭合回路）流进经导线流回即：在外电路中依靠电子定向移动形成电流，在电解质溶液（或熔融的电解质）中依靠离子定向移动形成电流，在电极和电解质溶液（或熔融的电解质）之间依靠依靠氧化还原反应发生电子转移而导电。所以，电解质溶液（或熔融的电解质）的电解过程就是电解质溶液（或熔融的电解质）的导电过程，电解质溶液导电，就肯定发生了电解。1、基本概念（1）电解：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（电解质溶液（或熔融的电解质）导电，必定发生了电解）（2）电解池（电解槽）：把电能转化为化学能的装置叫电解池（电解槽）①两个电极（可同可不同）电解池（电解槽）的组成②电解质溶液（或熔融的电解质）③外接电源（直流电）并形成闭合回路（3）电极的名称（由外接直流电源决定）阴极——与外接电源负极相连的电极，阳极——与外接电源正极相连的电极；电极材料：可以是惰性电极（如C、Pt、Au等），也可以是金属电极（如Zn、Fe、Cu、Ag等）；未指明电极材料的电极通常指惰性电极。2、电极上阴阳离子放电的一般规律阴阳离子在电极上得失电子发生氧化还原反应的过程统称放电，放电的先后顺序主要决定于阴离子的还原能力和阳离子氧化能力的大小，一般规律如下：阳极放电顺序及对应的氧化产物：金属阳极（Zn、Fe、Cu、Ag等）＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子＞F－（失电子变成阳离子阳极溶解进入溶液）（失去电子，生成单质）（生成氧气）（在水溶液中不放电）阴极放电（阳离子得电子被还原）顺序及对应的还原产物（一般与金属活动性顺序相反）Ag＋＞（Fe3＋）＞Hg2＋＞Cu2＋＞(H＋酸)＞Pb2＋＞Sn2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞(H2O中的H＋)＞Al3＋＞Mg2＋＞Na＋＞Ca2＋＞K＋沉淀金属单质（Fe2＋）析出氢气沉淀金属单质析出氢气在水溶液中不放电3、电离和电解的比较（教师指导学生完成）电离电解条件过程特点联系5、归纳小结（1）电解池电能变成化学能，电极名称电源定，电源正极接阳极，外接负极便是阴；金阳溶解被氧化，惰阳放电离子阴，阴极沉淀或析氢，还原反应此极生。（2）电极变化规律惰性阳极，不予考虑，金属电极，不可不理；阳极溶解，进入溶液，阴极沉淀，或析氢气。6、学生练习用惰性电极电解下列溶液的电解过程的分析⑴HCl溶液⑵H2SO4溶液⑶KNO3溶液⑷NaOH溶液⑸NaCl溶液⑹CuSO4溶液从（Ⅰ）通电前（电离），（Ⅱ）通电时（迁移），（Ⅲ）电极反应（阴极反应阳极反应电解化学方程式离子方程式）（Ⅳ）可能有的现象，（Ⅴ）本质（实质）五个方面对每种溶液进行分析。7、归纳用惰性电极电解酸、碱、盐水溶液的规律（四种类型）（教师指导学生完成）类型电解质的组成特点实例电解对象电解质浓度PH电解质溶液复原电（分）解电解质型无氧酸及不活泼金属无氧酸盐HClCuCl2电（分）解水型含氧酸、强碱及活泼金属含氧酸盐HNO3NaOHNa2SO4（阴极）放氢生碱型活泼金属无氧酸盐NaCl生成新电解质（阳极）放氧生酸型不活泼金属含氧酸盐CuSO4生成新电解质二、电解原理的应用1、电解精炼铜（1）电解精炼铜电解池的组成①纯铜阴极②粗铜（含杂质Zn、Fe、Ni、Ag、Au等）阳极③含Cu2＋的盐溶液（如CuSO4溶液）做电解质溶液并与外电源形成闭合回路。（2）电解精炼铜的原理（过程）分析（Ⅰ）通电前（电离）CuSO4Cu2+＋SO42－H2OH＋＋OH－（Ⅱ）通电时（离子迁移）Cu2＋、H＋向阴极迁移，OH－、SO42－向阳极迁移。（Ⅲ）电极反应阴极（Cu2＋＞H＋）Cu2＋＋2e－Cu(还原)阳极（金属阳极＞OH－＞SO42－）M－2e－M2＋（氧化）（M＝Zn、Fe、Ni、Cu）Zn2＋、Fe2＋、Ni2＋比Cu2＋难放电而除去，Cu2＋在阴极获得电子析出纯铜，Ag、Au比铜难失电子从阳极脱落形成阳极泥（提取贵重金属金和银），所得金属铜叫做电解铜（含－％）制电器电线。电解Cu2＋电解方程式（一般不写）Cu(阳极金属铜溶解)Cu电解Cu2＋（Ⅳ）现象阳极逐渐溶解，底部有泥状物质沉淀；阴极析出红色物质。（Ⅴ）本质粗铜阳极上的铜在直流电的作用下逐渐转移到阴极，粗铜中的杂质进入溶液或阳极泥而除去。2、电镀（以镀铜为例来说明）（1）电镀池(电解池)的组成①被镀镀件做阴极②镀层金属（如铜）做阳极③含镀层金属阳离子（如CuSO4溶液）的盐溶液作电解质溶液，并与外电源形成闭合回路。电镀原理（过程）分析（Ⅰ）通电前（电离）CuSO4Cu2+＋SO42－H2OH＋＋OH－（Ⅱ）通电时（离子迁移）Cu2＋、H＋向阴极迁移，OH－、SO42－向阳极迁移。（Ⅲ）电极反应阴极（Cu2＋＞H＋）Cu2＋＋2e－Cu(还原)阳极（金属阳极＞OH－＞SO42－）Cu－2e－Cu2＋（氧化）电解电解Cu2＋Cu(阳极金属铜溶解)Cu(阴极金属铜析出)（Ⅳ）现象阳极逐渐溶解；阴极析出红色物质。（Ⅴ）本质铜阳极上的铜在直流电的作用下逐渐转移到阴极，阴极镀件上析出金属铜。镀锌、镀铬、镀镍等与镀铜类似。（3）电镀的概念利用电解原理在金属或非金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程叫做电镀。（4）电镀的目的（意义）使金属或非金属物件更加美观耐用，增强抗锈抗腐能力。（5）电镀池（槽）的组成①被镀镀件与直流电源负极相连（做阴极）②镀层金属与直流电源正极相连（做阳极）③含镀层金属阳离子的盐溶液作电解质溶液，并与外电源形成闭合回路。3、电冶金属（电解冶炼活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al等）电解Na3AlF6如2Al2O电解Na3AlF6电解电解熔融2NaCl2Na＋Cl2↑电解电解熔融MgCl2Mg＋Cl2↑4、氯碱工业——工业上用电解饱和食盐水（NaCl溶液）的方法制取烧碱（NaOH）、氯气(Cl2)、氢气(H2)，以及以烧碱（NaOH）、氯气(Cl2)、氢气(H2)为原料生产一系列其他化工产品的化工生产过程统称氯碱工业。（基础化工之一）氯碱工业的应用：化工、轻工、纺织、冶金、石化及公用事业。原理：2NaCl＋2H2OH2↑＋2NaOH＋Cl2↑设备：阳离子交换膜电解池（槽）归纳小结（