1-2-02《电解池工作原理及应用》(2课时)

专题1化学反应与能量变化第二单元化学能与电能的转化电解池的工作原理及应用原电池：把化学能转化为电能的装置。电解池：把电能转化为化学能的装置。电解池相当于用电器,与直流电源两极相联。阴极——与电源负极相联的电极。

阳极——与电源正极相联的电极。-+电离：电解质在溶液或熔融状态下离解为自由移动离子的过程。回顾与复习

工业上分别以NaCl和Al2O3为原料生产金属钠和金属铝。你知道工业生产中是如何实现此过程的吗？上述生产过程中发生了什么形式的能量转化？电解电能转化为化学能

右图是电解熔融氯化钠示意图。

2．通电后电极分别发生了什么反应?请写出两电极上电极反应式。

阳极:2Cl--2e-

=Cl2↑

(氧化反应)阴极:2Na++2e-

=2Na

(还原反应)3．请分析电解过程中电子的流向。讨论下列问题：1.通电前和通电后(右)熔融氯化钠中Na+和Cl-的运动有何差异?请在右图中用箭头表示Na+和Cl-的运动情况：e-e-e-e-e-e-电解池中离子和电子的移动方向

＋－Cl-Na+Cl-离子定向移动：阴离子移向阳极，阳离子移向阴极。阳极

正极负极

阴极电子的流向：在电解质溶液中，无电子流动只有阴阳离子的定向移动电解熔融氯化钠通电前,Na+、Cl-在__________。通电后,Na+向__

极移动，Cl-向___极移动。 电子从电源负极流向________极,电极反应为__________,发生_______反应。 电子从电解池阳极流向_______极,电极反应为__________,发生_______反应。 总反应为_______________________。阴自由移动阳阴2NaCl

2Na+Cl2↑氧化还原正2Na++2e-=2Na2Cl--2e-=Cl2↑电解池:

把电能转化为化学能的装置.(1)直流电源(2)与电源相连的两个电极：

接电源正极的为阳极，发生氧化反应接电源负极的为阴极，发生还原反应(3)电解质溶液或熔融电解质(4)闭合回路电解:构成条件:1：定义P19两极只要求能导电,活泼性是否相同没有必然关系

在直流电的作用下，在两极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。稀硫酸稀硫酸稀硫酸硫酸ABCD例题1：下列装置中属于原电池的是（）属于电解池的是（）

BCD怎样区分原电池、电解池？原电池、电解池的区分关键看是否有外接电源电解过程不仅可以在熔融电解质中进行，也可以在电解质溶液中进行。活动与探究P19阳极：有刺激性气味的气体生成，能使湿润的淀粉KI试纸变蓝。阴极：碳棒上有红色的铜析出。判断离子的放电顺序：阳离子：Cu2+>H+

阴离子：Cl->OH-1、在氯化铜溶液中存在Cu2+、H+、Cl-和OH-，请根据实验事实指出，在直流电的作用下，哪些离子优先在电极上发生反应。2、写出电极反应式和电解反应方程式。阴极：Cu2++2e-==Cu

阳极：2Cl--2e-==Cl2↑

总反应：CuCl2===Cu+Cl2↑通电小结：电解池阴、阳极的判断方法：与电源正极相连与电源负相连阳极阴离子移向发生氧化反应电极溶解或产生O2、Cl2阴极发生还原反应阳离子移向析出金属或产生H2电极产物的判断及电极反应的书写阳极:先看电极后看溶液

(1)活泼金属电极:金属电极失电子，溶解（除金和铂)(2)惰性电极:溶液中阴离子失去电子,

阴离子放电顺序:S2->I->Br->Cl

->OH->含氧酸根>F-阴极:无需考虑电极材料，溶液中阳离子得电子,阳离子放电顺序:

Ag+>Fe3+>Cu2+>H+（酸）>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+（水）

>Al3+>Mg2+>……排在这两种离子后面的离子在水中不参与反应。4Al3++12e-=4Al

6O2-－12e-=3O2↑

2Al2O3=4Al+3O2↑电解熔融Al2O31、原料：纯净的Al2O3的熔点很高（约2045℃）。用熔化的冰晶石(Na3AlF6)可以做熔剂，使Al2O3在1000℃左右溶解在液态的冰晶石里，然后进行电解。

2、原理：

在熔化条件下：Al2O3=2Al3++3O2-

阴极：阳极：

总反应式：电解原理的应用：电冶炼金属、氯碱工业、电镀铝电解槽阳极C电解质钢壳烟罩熔融态铝钢导电棒阴极C耐火材料交流与讨论电解饱和食盐水时，发生如下反应：

2NaCl+2H2O===2NaOH+H2↑+Cl2↑通电请与同学交流讨论下列问题：1、在氯化钠溶液中存在Na+、H+、Cl-和OH-，请根据实验事实指出哪些离子优先在电极上发生反应。判断离子的放电顺序：阳离子：H+>Na+

阴离子：Cl->OH-2、写出阴极和阳极的电极反应式。阴极：2H++2e-==H2

↑阳极：2Cl--2e-==Cl2↑3、如图所示，电极池的阴极区和阳极区用阳离子交换膜隔开，使得阴极区的OH-不能进入阳极区。电解饱和食盐水时为什么要阻止阴极区的OH-进入阳极区？阳离子交换膜的作用:将电解槽隔成阴极区和阳极区,它只允许阳离子通过,而阻止阴离子和气体通过。这样它既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸；又避免Cl2和NaOH作用生成NaClO而影响烧碱的质量。3、如图所示，电极池的阴极区和阳极区用阳离子交换膜隔开，使得阴极区的OH-不能进入阳极区。电解饱和食盐水时为什么要阻止阴极区的OH-进入阳极区？思考：试比较电解饱和食盐水与电解熔融氯化钠的异同(提示:比较电解质、电解装置、电极反应、电解产物）1、下图中能验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置是DB粗铜纯铜－＋纯铜作阴极，粗铜作阳极；

e-AgAu阳极阴极硫酸铜溶液阳极泥知识回顾：

铜的电解精炼：⑴、粗铜所含的杂质Zn、Fe、Ni、Ag、Au等⑵、粗铜的精炼

以粗铜为阳极，以纯铜为阴极，以CuSO4溶液为电解液进行电解阳极：Zn－2e－＝Zn2+Fe－2e－＝Fe2+Ni－2e－＝Ni2+Cu－2e－＝Cu2+

阴极：

Cu2++2e－＝Cu变小，所以长时间电解后必须补充电解液知识回顾：

铜的电解精炼：问：电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？+纯铜粗铜－CuSO4溶液4、电镀1）定义：应用电解原理在某些金属或非金属材料表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。2）装置CuSO4溶液阳极：Cu—2e-=Cu2+阴极：Cu2++2e-=Cu

3）电镀材料的选择：阴极——镀件阳极——镀层金属

电镀液——含有镀层金属离子的溶液铜镀件问：电镀完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？不变电解硫酸铜溶液要达到如下三个要求：①阳极质量减小②阴极质量增加③电解过程中Cu2＋浓度不变则可选用的电极是(

)A．石墨作阳极，铁作阴极B．粗铜(含Fe、Ni、Zn)作阳极，纯铜作阴极C．纯铜作阳极，铁作阴极D．铁作阳极，纯铜作阴极C下列描述错误的是(

)A．从海水中可以制取镁、溴、碘等物质B．电解精炼铜(含少量Fe、Zn、Pt)的电解后溶液中，存在的金属阳离子只有Fe2＋、Zn2＋C．电解饱和食盐水可以制取烧碱、氯气、氢气D．在镀件上电镀铜，电镀过程中阳极减少的质量等于阴极增加的质量B电子元件、餐具及一些工艺制品常需要在表面上镀一层金属银。镀银时常以需要镀银的金属制品做阴极，金属银做阳极，含有银离子的溶液做电解质溶液。与同学交流讨论下列问题：1、试分析电镀过程中电子的流向。2、写出电镀银时阳极和阴极的电极反应式。3、指出电镀过程中发生的能量转化形式。原电池、电解池的比较原电池电解池电极名称负极：较活泼金属；正极：较不活泼金属(或能导电的非金属等)阳极：电源正极相连阴极：电源负极相连电极反应负极：氧化反应正极：还原反应阳极：氧化反应阴极：还原反应能量转化形式化学能转化为电能电能转化为化学能实例阴极：Cu2++2e-==Cu

阳极：2Cl--2e-==Cl2↑总反应：CuCl2===Cu+Cl2↑通电负极：Zn-2e-=Zn2+正极：Cu2++2e-=Cu总：Zn+Cu2+＝Zn2++Cu分析电解反应的一般思路溶液中存在的离子离子的移动方向及放电顺序判断电解池的阴、阳极根据阳极被氧化，阴极被还原分析得出产物电解Na2SO4溶液的分析阴极阳极氧气氢气阳极:4OH--4e-=2H2O+O2

实例电极反应浓度PH值复原Na2SO4

阴极:

4H++4e-=2H2变大不变

加H2O2H2O===2H2↑+O2↑通电如电解H2SO4、NaOH、Na2SO4等溶液时其电极反应式为：阳极：4OH－－4e－＝2H2O+O2↑阴极：4H++4e－＝2H2↑

总反应：2H2O＝＝O2↑+2H2↑

电解

电解后溶液中溶质的质量分数增大，若要恢复原来的浓度，只需加入一定量的水即可。用惰性电极电解电解质溶液规律(1)电解水型：电解CuCl2溶液的分析阴极阳极氯气铜实例电极反应浓度PH值复原CuCl2

CuCl2Cu+Cl2↑电解阳极：2Cl--2e-=Cl2阴极：Cu2++2e-=Cu减小接近7

加CuCl2如电解盐酸、CuCl2溶液等

电解后溶液中溶质的质量分数减小，若要恢复原来的组成和浓度，需加入一定量的溶质(通入一定量的HCl气体)阳极：2Cl－－2e－＝Cl2↑阴极：2H++2e－＝H2↑总反应：2HCl＝＝Cl2↑+H2↑

电解电解盐酸(2)电解本身：电解CuSO4溶液的分析阴极阳极氧气铜实例电极反应浓度PH值复原CuSO4

2CuSO4+

2H2O2Cu+O2

↑+2H2SO4电解阴极：Cu2++2e-=Cu减小

加CuO阳极:4OH--4e-=2H2O+O2

减小如电解CuSO4溶液、AgNO3溶液等。阳极：4OH－－4e－＝2H2O+O2↑阴极：2Cu2++4e－＝2Cu总反应：2CuSO4+2H2O＝2Cu+O2↑+2H2SO4

电解

电解后原溶液中溶质的质量分数减小，若要恢复原来的组成和浓度，需加入一定量金属氧化物。电解CuSO4溶液(3)放氧生酸型：电解NaCl溶液的分析阴极阳极氢气氯气实例电极反应浓度PH值复原NaCl

阳极:2Cl--2e-=Cl2阴极:2H++2e-=H22NaCl+2H2O2NaOH+H2↑

+Cl2↑电解减小增大

加HCl如电解NaCl、KCl、MgCl2溶液等。

电解后原溶液中溶质的质量分数减小，若要恢复原来的组成和浓度，需通入一定量的HCl气体。阳极(C)：2Cl－－2e－＝Cl2↑阴极(C)：2H++2e－＝H2↑

总反应：2NaCl+2H2O＝＝2NaOH+Cl2↑+H2↑

电解(4)放氢生碱型：C负

阳

3、由于Fe(OH)2极易被氧化，所以实验室很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。应用如图所示电解实验可以制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀，两电极的材料分别为石墨和铁。(1)a电极材料应为________，电极反应式为________________。(2)电解液c可以是(填编号)________。A．盐酸 B．NaCl溶液C．NaOH溶液 D．CuCl2溶液(3)d为一苯层，其作用为_______________________________，在加入苯之前对c应作何简单处理？__________________________。(4)若c中用Na2SO4溶液，当电解一段时间看到白色Fe(OH)2沉淀后，再反接电源电解，除了电极上看到气泡外，混合物中另一明显现象是_______________________________________。Fe

Fe－2e－===Fe2＋

BC

隔绝空气，防止生成的Fe(OH)