高中化学《电解池》课件

第四章电化学基础第三节电解池2021/5/912有关电解

金属钠是在1807年通过电解氢氧化钠制得的，这个原理应用于工业生产，约在1891年才获得成功。1921年电解氯化钠制钠的工业方法实现了。由于金属钠在现代技术上得到重要应用，它的产量显著地增加。目前，世界上钠的工业生产多数是用电解氯化钠的方法，少数仍沿用电解氢氧化钠的方法。

电解是将电能转化为化学能的一种重要方法。2021/5/92CCCuCl2溶液思考右图原电池的电极反应、电池总反应。负极：Zn–2e-=Zn2+正极：

Cu2+

＋2e-=Cu电池总反应：Zn+CuCl2=ZnCl2+CuCuCl2溶液问题：如果把两根石墨棒作电极插入CuCl2溶液中，外接直流电源，这还是原电池装置吗？会发生怎样的现象呢？原电池是把化学能转变成电能的装置。检查复习G

Zn

Cu2021/5/932021/5/94

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：2021/5/95①通电前：CuCl2=Cu2++2Cl－，

Cu2+、Cl－为自由移动的离子；②通电后：Cu2+移向阴极得到电子，

Cl－移向阳极失去电子；③电极反应：阳极：2Cl-

－2e-=Cl2↑（氧化反应）阴极：Cu2+

＋2e－

=Cu（还原反应）总反应式：CuCl2Cu+Cl2↑

电解A：理论先行2021/5/96有气泡，刺激性气味，并能使湿润的KI—淀粉试纸变蓝碳棒上有一层红色物质析出阳极阴极氯气铜阳极：阴极：B：实验事实2021/5/97一、电解原理电解：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。理解：电解质溶液导电的过程就是

过程。电解电流是直流电；电解是非自发地将

能转化为

能。电化学1、电解池（槽）：电能转化为化学能的装置。2、构成电解池的条件：（1）直流电源、两个电极；（2）电解质溶液或熔融的电解质；（3）闭合回路。2021/5/98发生氧化反应阴离子移向电源正极(阳极)3.电源、电极、电极反应关系电源负极(阴极)发生还原反应阳离子移向离子放电：阴离子失电子、阳离子得电子的过程。2021/5/99装置原电池电解池实例

原理

形成条件

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：2Cl--2e-=Cl2

↑(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2021/5/9104、离子放电顺序：（1）阳离子放电（得电子）顺序：Ag+>Hg2+>Fe3+

>Cu2+>H+（酸）

>Pb2+>Sn2+>Fe2+

>Zn2+>H+（水）

>

Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>Ba2+>K+（2）阴离子放电（失电子）顺序：氧化性还原性S2–

>I–>Br–

>Cl–

>OH–

(水)>(NO3－、SO42–

等)含氧酸根>F－注意：若阳极是活性电极(铂、碳、金之外）阳极本身失去电子被氧化，阴离子不在阳极放电;若阳极是惰性电极，还原性强的阴离子在阳极放电，阴极材料不发生任何变化。2021/5/911总结：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判断阳极材料及阴阳两极附近离子种类及离子放电顺序先电离后电解2021/5/91213★电解规律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↓减小减小CuCl2CuCl2溶液

CuCl2Cu+Cl2↑电解1、电解电解质型2021/5/91314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2021/5/91415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2021/5/91516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2021/5/91617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+2021/5/9175.电极反应式的书写（1）写出用石墨电极电解硫酸铜溶液的电极反应式及总反应式（2）写出用铜做电极电解硫酸铜溶液的电极反应式阳极4OH-－4e-=2H2O+O2↑阴极2Cu2++4e-=2Cu总反应式2CuSO4+2H2O===2Cu+2H2SO4+O2↑电解阳极(Cu)：阴极(Cu)：Cu

－2e–

＝Cu2+

Cu2++2e–

＝Cu2021/5/918（2）电极反应式要注意溶液的酸碱性对书写的影响；要注意两边的电荷要守恒（电子看作负电荷）（3）标明条件：通电或电解。若电解的H+或OH-来自于H2O，在方程式中要以H2O形式存在，不能书写H+或OH-作为反应物（4）电解反应是一个氧化还原反应，是被外界强迫发生的反应，所以：弱氧化剂+弱还原剂=强氧化剂+强还原剂的反应形式也很常见（1）首先看阳极材料，若阳极是活性电极阳极本身失去电子被氧化，若阳极是惰性电极，阴离子在阳极放电。5.电极反应式的书写2021/5/919电解池：正阳氧，负阴还!×32021/5/920练习1：根据电解原理，画出电解NaCl水溶液的装置图。用碳棒作两极材料，注明哪是阳极哪是阴极，写出两极反应式及总的电解化学方程式。阳极阴极氯化钠溶液阳极：2Cl-+2e-=Cl2↑阴极：2H++2e-=H2↑总反应式2NaCl+2H2O==H2↑+Cl2↑+2NaOH电解2021/5/921练习2分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池①③⑤⑥⑦2021/5/922A、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–+阴极阳极阴极d：阳极c：2Cl–

–2e–

＝Cu2++2e–

＝CuC练习3：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Cl2↑2021/5/923二.电解原理的应用1.电解饱和NaCl溶液（氯碱工业）两极材料：碳棒或其它惰性电极NaCl==Na++Cl–H2O==H++OH–阴极：阳极：2Cl–

–2e–

＝Cl2↑2H+

+2e–

＝H2↑2NaCl+2H2O==2NaOH+H2↑+Cl2↑总反应：通电阳极产物Cl2和阴极产物NaOH（H2）如何检验？阳极：使湿润的KI淀粉试纸变蓝阴极：滴入酚酞，溶液变红2021/5/924–+Cl2Cl2Cl—H2Na+H+OH—淡盐水NaOH溶液精制饱和NaCl溶液阳离子交换膜

阳极金属钛网阴极碳钢网阳极室阴极室电解饱和食盐水的原理示意图101.电解饱和NaCl溶液2021/5/925（1）生产设备名称：离子交换膜电解槽

阴极：碳钢阳极：钛(惰性)氯碱工业：离子交换膜法制烧碱（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、避免氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠影响氢氧化钠的产量。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。阳离子交换膜：2021/5/926电镀制品2021/5/9272、电镀⑴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方法。⑵电镀材料的选择：阴极⑶

装置：铜镀件CuSO4溶液阳极阴极（电镀铜）阳极：阴极：Cu–2e–=Cu2+

Cu2++2e–=Cu⑷电镀的特点：电镀液的浓度基本不变。阳极参加反应——镀件阳极——镀层金属电镀液——含有镀层金属离子的溶液2021/5/9281.a、b哪一极为正极？2.若要给铁叉镀银，a极选用什么材料？选择何种溶液？【思考】e––+阳极阴极2021/5/9293、铜的电解精炼粗铜：含杂质（Zn、Fe、Ni、Ag、Au等）阳极：

Zn–2e–=Zn2+Fe–2e–=Fe2+Ni

–2e–=Ni2+Cu–2e–=Cu2+

ZnFeNiCuAgAu阴极：阳极泥粗铜纯铜硫酸铜溶液阳极阴极Cu2++2e–=Cu2021/5/930思考：若把阴极纯铜换成铁棒，电解过程变吗？不变，但不是精炼铜了，而叫电镀铜。电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？基本不变，但变小2021/5/93132阳极：6O2--12e-=3O2↑阴极：4Al3++12e-=4Al通电总式：2Al2O3（熔融）

4Al+3O2↑冶炼铝原理: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?4、电冶金冶炼活泼金属K~~Al

2021/5/9321、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

。2、两极都用银片作电极电解AgNO3时，阳极的产物是

；阴极的产物是

。练习1:CuCl2Ag+Ag3、试写出下列装置中所发生的电极反应式。石墨石墨粗铜纯铜纯铜铁CuSO4溶液CuSO4溶液CuSO4溶液(A)(B)(C)2021/5/933

练习2.请观察下列实验装置图，指出各