高中化学人教版选修四电解池

一、电解原理现象：阴极：碳棒上覆盖了一层红色物质。阳极：生成有刺激性气味的气体，该气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。说明：阴极有Cu生成，阳极有Cl2生成。阴极阳极CuCl2溶液【实验4-2】电解CuCl2溶液第一页第二页，共32页。电解氯化铜溶液微观模拟实验分析：第二页第三页，共32页。思考：为什么CuCl2溶液在通电时会生成Cu和Cl2的呢？结论：电解质溶液在导电的同时发生了氧化还原反应。(1)通电前水中的离子及运动状况?无规则的自由运动.(2)通电后这些离子的运动状况有何改变?定向运动.(3)当离子定向移动到电极表面上时,发生了什么变化?阴极：Cu2++2e-=Cu阳极：2Cl--2e-=Cl2发生还原反应发生氧化反应阴极阳极H+Cu2+OH-Cl-氧化性：Cu2+>H+

还原性：Cl->OH-第三页第四页，共32页。

电解：使电流通过电解质溶液或熔融电解质，而在

阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。------把电能转变为化学能的装置。构成电解池的条件：两电极分别与直流电源相连，插入电解质溶液，形成闭合回路阳极：惰性电极：碳棒、Pt、Au活泼电极：除Pt、Au外的金属做电极阴极：连接电源负极，发生还原反应阳极：连接电源正极，发生氧化反应电极1、装置：电解池（电解槽）按电极材料分类阴极：受保护，不损耗。优先放电，要损耗。电解的实质第四页第五页，共32页。电源负极电源正极电解池阴极电解池阳极e-e-自由离子定向移动

电解液中的阳离子得电子电解液中的阴离子（金属）失电子2、电流的形成3、能量变化：电能→化学能第五页第六页，共32页。4、放电顺序阳极失电子能力顺序（即还原性强弱顺序）：金属>S2->I->Br->Cl->OH->NO3-(SO42-)>F-阴极

阳离子得电子能力顺序：Ag+>Cu2+>H+(酸)>Pb2+>Fe2+>Zn2+>H+(浓度小)>Al3+>Mg2+第六页第七页，共32页。5、电解方程式的书写：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最后使得失电子数相等，两极反应相加得总方程式:阴极：阳极：OH－>SO4

2－Cu2+>H+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：电解化学方程式:电解离子方程式:4OH-－4e-=O2↑+2H2O2Cu2++4e-=

2Cu↓第七页第八页，共32页。1、写出用惰性电极电解下列物质的电极反应式HClCuCl2H2SO4NaOHNa2SO4NaCl阳极反应总反应阴极反应pH值的变化如何恢复为原电解液第八页第九页，共32页。

电解质溶液用惰性电极电解的示例：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仅溶剂水电解

仅溶质电解

溶质和溶剂同时电解

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-=

Cu↓CuCl2活泼金属的无氧酸盐NaCl阳极：2Cl-

-

2e-=

Cl2↑阴极：2H++2e-=

H2↑增大HCl不活泼金属的含氧酸盐CuSO4阳极：4OH--4e-=

O2↑+2H2O阴极：2Cu2++4e-=

2Cu↓减小CuO第九页第十页，共32页。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+第十页第十一页，共32页。1、比较金属导电和电解质溶液导电；2、比较电离和电解；3、比较原电池和电解池。原电池电解池电极名称电极反应总反应能量转变相同点正、负极阴、阳极负极发生氧化反应正极发生还原反应阴极发生还原反应阳极发生氧化反应化学能转变成电能电能转变成化学能两者均须形成电回路才能工作，电解质溶液的导电过程，就是该溶液的电解过程。两电极电子转移量相等自发的氧还反应不自发的氧还反应第十一页第十二页，共32页。讨论1：如下图所示的两个装置中，溶液的体积均为100mL，开始时电解质溶液的浓度均为0.1mol/L，工作一段时间后，测得导线上通过0.02mol电子，若不考虑盐的水解和溶液的体积变化，则下列叙述正确的是（）A.产生气体的体积①＞②B.电极上析出固体物质的质量①＞②C.溶液pH变化①增大②减小D.电极反应式：①中阳极：4OH--4e-=2H2O+O2↑②中负极：2H++2e-=H2↑第十二页第十三页，共32页。讨论2：根据右图回答下列问题：稀硫酸CuSO4溶液ZnCCuCu（1）烧杯Ⅰ的名称为________池，烧杯Ⅱ的名称为________池；（2）烧杯Ⅰ中Cu是_____极，烧杯Ⅱ中Cu是_____极；（3）写出烧杯Ⅰ中发生的总化学方程式：________________________________________________；（4）试描述两装置中所产生的现象：________________________________________________；（5）当锌片溶解6.5g时，烧杯铜片上产生标况下气体体积______________L.第十三页第十四页，共32页。讨论3：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

第十四页第十五页，共32页。讨论4：判断下列各容器内的电极反应.稀硫酸稀硫酸ZnCCuC稀硫酸稀硫酸ZnFeCuZn稀硫酸稀硫酸ZnZnCuFe第十五页第十六页，共32页。讨论5：用惰性电极电解pH＝6的CuSO4溶液500mL，当电极上有16mg铜析出时，溶液(设电解前后溶液体积变化可忽略，阴极上无H2析出)的pH约为(

)

A．1

B．3

C．6

D．9

第十六页第十七页，共32页。讨论6：用石墨电极电解100mLH2SO4与CuSO4的混合液，通电一段时间后，两极均收集到2.24L（标况）气体，则原混合液中Cu2+的物质的量浓度为（）A.1mol/LB.2mol/LC.3mol/LD.4mol/L第十七页第十八页，共32页。电化学解题技巧：一抓五确定一抓：得失电子守恒五确定：1、确定是原电池还是电解池2、确定电极名称3、确定电子流动方向4、确定各电极产物5、确定电极反应式和总反应式小结第十八页第十九页，共32页。1、用两支惰性电极插入50mLAgNO3溶液中，通电电解。当电解液的PH值从6.0变为3.0时(设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略)，电极上析出银的质量大约是（）A、27mgB、54mgC、108mgD、216mg第十九页第二十页，共32页。2、某硝酸盐晶体化学式为M(NO3)x·nH2O，相对分子质量为242，将1.21g该晶体溶于水配成100mL溶液，用惰性电极进行电解。当有0.01mol电子转移时，溶液中金属离子全部析出，此时阴极增重0.32g。求：①金属M的相对原子质量及x、n值；②电解溶液的pH（溶液体积仍为100mL）。第二十页第二十一页，共32页。阳极：2Cl－－2e－＝Cl2↑（氧化反应）阴极：2H++2e－＝H2↑（还原反应）2Cl－

+2H2O2OH－

+H2↑+Cl2↑电解2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑电解阴极区阳极区（一）电解饱和食盐水制烧碱、氯气和氢气现象：阳极：有气泡产生，使湿润淀粉－KI

溶液变蓝阴极：有气泡产生，滴加酚酞溶液变红二、电解原理的应用1、电解饱和食盐水：第二十一页第二十二页，共32页。－+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2、离子交换膜法制烧碱：第二十二页第二十三页，共32页。（1）离子交换膜电解槽的组成：由阳极（金属钛网）、阴极（碳钢网）、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成；每个电解槽由若干个单元槽串联或并联组成；装置（2）阳离子交换膜的作用：将电解槽隔成阴极室和阳极室，它只允许阳离子（Na+）通过，而阻止阴离子（Cl－、OH－）和气体通过。可防止H2、Cl2混合爆炸，也可防止Cl2与NaOH反应。第二十三页第二十四页，共32页。3、原料的精制1、粗盐的成分:2、除杂的过程:粗盐水过量BaCl2(除SO42-)过量NaOH(除Mg2+、Fe3+)过量Na2CO3(除Ca2+、Ba2+)过滤(除泥沙及沉淀)含少量Ca2+、Mg2+阳离子交换塔(除Ca2+、Mg2+)精制盐水BaCl2必须在Na2CO3之前适量HCl(除CO32-、OH-)必须先过滤再加盐酸

泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42－杂质，会与碱性物质反应产生沉淀，损坏离子交换膜.第二十四页第二十五页，共32页。含氯漂白剂有机合成、造纸玻璃、肥皂纺织、印染有机合成氯化物合成农药金属冶炼有机合成HCl盐酸电解饱和食盐水以氯碱工业为基础的化工生产H2NaOH湿氯气湿氢气液碱Cl2第二十五页第二十六页，共32页。电镀：应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其它金属的过程。电解质溶液：含镀层金属离子电镀的条件：阳极：镀层金属阴极：待镀金属（即镀件）试设计一个电解池在铁皮上镀锌：Zn+-FeZnCl2溶液（二）电镀铜电镀铜原理铜片待镀件硫酸铜溶液第二十六页第二十七页，共32页。阳极：粗铜阴极：精铜电解液：CuSO4阳极：

不及铜活泼的贵重金属（银、金等）沉入槽底形成阳极泥。阴极：Cu2++2e-=Cu（Cu2+氧化性最强且浓度最大）比铜活泼的金属：Zn–2e-=Zn2+Fe–2e-=Fe