选修四4.3 电解池.ppt

1、第四章 电化学基础,第三节 电解池,CuCl2溶液,写出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 + Cu,CuCl2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。,【复习回顾】,Cu,电解原理：,通电前：CuCl2 = Cu2+ + 2Cl-，H2O H+OH- H+ Cu2+、OH-、Cl- 为自由移动的离子；,通电后：Cu2+、H+移向阴极得到电子， Cl、OH-移向阳极失去电

2、子；,电极反应：,阳极：2Cl- 2e- = Cl2（氧化反应）,阴极：Cu2+ 2e = Cu（还原反应）,A,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,实验现象及结论：,阳极：,阴极：,一、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。,“两极一

3、液一电源”,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。,4、离子放电顺序：,1)、阳离子放电（得电子）顺序：,Ag+ Hg2+ Fe3+ Cu2+ H+（水） Pb2+ Sn2+ Fe2+ Zn2+ 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、金、碳之外）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

4、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。,5、电解池的反应原理,还原反应,Cu2 2eCu,电解质溶液,氧化反应,2Cl2eCl2,阴离子,阴极,阳极,石墨|石墨,正极,负极,阳离子,e,e,e,e,总反应：,【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,16,6.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+

5、 + 4e- = 2Cu,总反应式,阳极 ( Cu )：,阴极 ( Cu )：,Cu 2e Cu2+,Cu2+ + 2e Cu,7. 书写电解方程式的注意事项,（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。,（2）找出溶液中所有离子,（3）按放电顺序写出阴阳极反应,（4）加和得到总反应,（5）若有H+、OH-。由水电离产生的，则总反应中需将其变成H2O，所有总反应的条件均为电解 。,可以相同可以不同,不同,阴阳极由外电源决定 与电源负极相连的为阴极 与电源正极相连的为阳极,正负极由电极材料决定 活泼性较强的金属做负极,阳极：氧化反应 阴极：

6、还原反应,负极：氧化反应 正极：还原反应,电能化学能,化学能电能,有外加电源,本身是电源，外接用电器,负阴 阳正,负导线正,H2SO4 NaOH Na2SO4,H2O,增大,增大,增大,增大,减小,不变,加H2O,加H2O,加H2O,HCl CuCl2,HCl CuCl2,减小,减小,增大,/,加HCl 加CuCl2,NaCl CuSO4,电解质和水,部分离子浓度减小,部分离子浓度减小,增大,减小,加HCl,加CuO,阳极:4OH-4e-=2H2O+O2 阴极:4H+ 4e- =2H2 ,阳: 2Cl-2e - =Cl2 阴: 2H+ 2e - =H2 ,阳: 2Cl-2e - =Cl2 阴:

7、 Cu 2+ 2e - = Cu,阳: 2Cl-2e - =Cl2 阴: 2H+ 2e - =H2 ,阳: 4OH-4e- =2H2O+O2阴: 2Cu 2+ 4e- =2 Cu,【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： 2Cl-2e- = Cl2 阴极： 2H+2e- = H2,【练习2】,分析下图，哪些是原电池，哪些是电解池？,A、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d：,阳极c：,2Cl 2e ,Cu2+ + 2

8、e Cu,C,【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,C,【练习4】完成下列溶液的电极反应（以石墨为电极电解）,7 盐酸 8 CuCl2溶液,1 硫酸溶液 2 NaOH溶液 3 Na2SO4,4 AgNO3溶液 5 CuSO4溶液 6 KCl溶液,电解水型,电解电解质和水型,电解电解质本身型,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,阴极：,阳极：,2Cl 2e Cl2,2H+ + 2e H2,2NaCl + 2H2O = 2NaOH + H2+ Cl

9、2,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,+,Cl2,Cl2,Cl,H2,H+,OH,淡盐水,NaOH溶液,精制饱和NaCl溶液,阳离子交换膜,阳极室,阴极室,电解饱和食盐水的原理示意图,10,（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

10、离子交换膜：,思考: 利用电解原理，用铁、铜、硫酸铜溶液能否实现在铁上镀铜？怎样实现？,2、电镀, 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。, 电镀材料的选择：,阴极, 装置：,铜,镀件,CuSO4溶液,阳极,阴极,（电镀铜）,阳极：,阴极：,Cu 2e = Cu2+,Cu2+ + 2e = Cu, 电镀的特点：,电镀液的浓度基本不变。,阳极参加反应,镀件(待镀金属),阳极, 镀层金属,电镀液,含有镀层金属离子的溶液,1. 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,3、铜的电解精炼,粗铜：含杂

11、质（Zn、Fe、Ni、Ag、Au 等）,阳极：,Zn 2e = Zn2+ Fe 2e = Fe2+ Ni 2e = Ni2+ Cu 2e = Cu2+,Zn Fe Ni Cu Ag Au,阴极：,阳极泥,思考：电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？,粗铜,纯铜,硫酸铜溶液,阳极,阴极,Cu2+ + 2e = Cu,基本不变，稍变小,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。,4、电冶金,冶炼活泼金属 K Al,2Al2O3 (熔融) = 4Al + 3O2,通电,MgCl2 (熔融) = Mg + Cl2,2NaCl (熔融) = 2Na + Cl2,AlCl3

12、 ？,MgO ？,为什么不电解钠、镁、铝的盐溶液？,通电,通电,冰晶石,盐溶液则相当于电解水中的H+得到氢气,1、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:,Cu,Cl2,Ag+,Ag,3、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),如图所示装置，指出A、B池的名称、电极名称、电极反应式、二池pH值的变化情况。,+,阴极,阳极,PH变大,PH变小,练习2:,下列描述不

13、正确的是（ ） A把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡 B把铜片插入氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁 C把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速度加快 D与电源负极相连的是电解槽的阴极,B,练习3:,下列关于铜电极的叙述，正确的是（ ） A铜锌原电池中铜是负极 B用电解法精炼粗铜时，纯铜作阳极 C在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极 D电解稀硫酸制H2、O2时，铜作阳极,C,练习4:,下图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b极附近溶液呈红色。下列说法正确的是( ) AX是正极，Y是负极 BX是负极，Y是正极 CCuSO4溶液的PH值逐渐减小 DCu

14、SO4溶液的PH值不变,A C,+,阳,阴,阳,阴,练习5:,按照下图接通线路，反应一段时间后，回答下列问题 （1）U型管内发生什么现象?写出有关反应的化学方程式 （2）在a、b烧杯中发生什么现象 （3）如果小烧杯中有0.508克碘析出，问大烧杯中，负极减轻多少克?,0.13g,+,阳极,阴极,溶液变蓝,有气泡,练习6:,溶液变红,用铂电极电解 1L Cu(NO3)2 和 KNO3 混合溶液,通电一段时间,两极均产生11.2L(S.T.P)气体. 求： （1）电解后溶液的pH （2）确定析出铜的物质的量,0.5mol,PH=0,练习7:,用石墨电极电解100mL H2SO4与CuSO4的混合液，通电一段时间后，两极均收