4.3电解池.ppt

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1、第四章第四章 电化学基础电化学基础4.3 4.3 电解池电解池(一一)电解原理电解原理知识回顾知识回顾1、电解质是指在、电解质是指在_能够导电的化能够导电的化 合物。合物。2、电离是指电解质在、电离是指电解质在_或或_状态下离解成状态下离解成_的过的过程。程。3、原电池是、原电池是_ 的装置的装置。4、构成原电池的条件是、构成原电池的条件是 水溶液或熔融状态下水溶液或熔融状态下水溶液水溶液熔融熔融自由移动离子自由移动离子把化学能转化为电能把化学能转化为电能a.a.两个电极、两个电极、b.b.电解质溶液或电解质溶液或熔融态电解质、熔融态电解质、c.c.形成闭合回形成闭合回路路探究探究实验实验2

2、2如图所示，将两根石墨如图所示，将两根石墨棒浸入盛有棒浸入盛有CuCl2溶液的溶液的U形管中形管中，把湿润的把湿润的KI-淀粉试纸放在与电源正淀粉试纸放在与电源正极相连的电极附近极相连的电极附近，再，再接通接通18V直流电直流电,观察现观察现象。象。约约35min后切断电源。后切断电源。Cu2+oooooooooooooooooooo 阴极阴极阳极阳极CuCl2ooooooooooooooooooooooo电解氯化铜溶液实验装置电解氯化铜溶液实验装置e-e-电解池中离子和电子的移动方向电解池中离子和电子的移动方向 实验结果交流实验结果交流实验记录实验记录实验现象实验现象产物验证产物验证产物确定

3、产物确定与电源正极连与电源正极连接的电极接的电极与电源负极连与电源负极连接的电极接的电极有气泡逸出有气泡逸出有红色固有红色固体析出体析出氯气氯气氯气氯气铜铜使淀粉碘化钾试使淀粉碘化钾试使淀粉碘化钾试使淀粉碘化钾试纸变蓝纸变蓝纸变蓝纸变蓝（阴极阴极阴极阴极）（阳极）（阳极）（阳极）（阳极）离子移动离子移动 通电前：通电前：CuCl2=Cu2+2Cl，Cu2+、Cl为自由移动的离子；为自由移动的离子；通电后：通电后：Cu2+移向阴极，移向阴极，Cl移向阳极；移向阳极；电极反应：电极反应：2Cl 2e=Cl2（氧化反应）（氧化反应）Cu2+2e=Cu（还原反应）（还原反应）放电：离子在阴阳两极得失电

4、子的反应放电：离子在阴阳两极得失电子的反应通电前通电前 阴极阴极阳极阳极通电后通电后一、电解原理：一、电解原理：阳极：阳极：阴极：阴极：1.1.电解：电解：使使直直流流电电通通过过电电解解质质溶溶液液而而在在阴阴、阳阳两两极极发发生生 氧氧化化还还原反应原反应的过程，叫做电解。的过程，叫做电解。2.电解池：电解池：电能转变为化学能的装电能转变为化学能的装置。置。CC一、电解原理3.3.构成电解池的条件：构成电解池的条件：直流电源；直流电源；与电源与电源负极负极相连的电极为相连的电极为阴极阴极与电源与电源正极正极相连的电极为相连的电极为阳极阳极阴、阳电阴、阳电极极电解质溶液或熔融电解质；电解质溶

5、液或熔融电解质；练习练习v分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池。放电顺序：放电顺序：阴极：氧化性强的离子先得电子阴极：氧化性强的离子先得电子金属越不活泼的对应阳离子氧化性越强，越容易得电子。金属越不活泼的对应阳离子氧化性越强，越容易得电子。S2IBrClOH 含氧酸根含氧酸根阳极：还原性强的离子先失电子阳极：还原性强的离子先失电子Ag+Hg2+Cu2+H+Na+K+电解质在水溶液中放电规律电解质在水溶液中放电规律电解硫化钠溶液中会有怎样的结果：电解硫化钠溶液中会有怎样的结果：H2O H+OH Na2S 2Na+S 2离子放电的顺序离子放电的顺序阳离子阳离子阴

6、离子阴离子H+Na+S2 OHS2 2e S2H+2eH2 总反应：总反应：S2-+2H2O S +H2+2OH-电解阳极阳极：阴极：阴极：思考思考1 1同一溶液中的下列离子，在同一溶液中的下列离子，在电电解解过过程中最程中最容易失去容易失去电电子的是子的是()AOH BI CCl DSO4 42 22电电解解CuCl2与与NaCl的混合溶液，阴极上和阳的混合溶液，阴极上和阳极上最先析出的物极上最先析出的物质为质为()AH2和和Cl2 BCu和和Cl2 CH2和和O2 3电电解池中，阳极的解池中，阳极的电电极材料一定极材料一定()A发发生氧化反生氧化反应应 B与与电电源正极相源正极相连连 C是

7、是铂电铂电极极 D得得电电子子BBBv1.1.分析溶液中存在的所有离子（包括水的电离）、分析溶液中存在的所有离子（包括水的电离）、并分成阳离子组和阴离子组。并分成阳离子组和阴离子组。v2.2.根据放电规律，阳离子在阴极发生还原反应，而根据放电规律，阳离子在阴极发生还原反应，而阴离子在阳极发生氧化反应，完成电极反应式。阴离子在阳极发生氧化反应，完成电极反应式。（注意得失电子守恒）（注意得失电子守恒）v3.3.由阴阳两电极反应式，合并得总反应式。由阴阳两电极反应式，合并得总反应式。（弱电（弱电解质的须保持分子形式）解质的须保持分子形式）写电极反应写电极反应【方法小结方法小结】练习练习1以以石墨碳棒

8、石墨碳棒为电极，请写出分别电解下列为电极，请写出分别电解下列溶液时溶液时,在阴、阳两极上发生的电极反应式及总的在阴、阳两极上发生的电极反应式及总的化学方程式。化学方程式。NaCl溶液溶液:CuSO4溶液溶液:练：在练：在50mL 0.2mol/L的硫酸铜溶液中插入两个电的硫酸铜溶液中插入两个电极，通电电解极，通电电解(不考虑水分蒸发不考虑水分蒸发)，则：，则：若两极均为铜片，试说明电解过程中溶液溶若两极均为铜片，试说明电解过程中溶液溶质浓度将怎样变化质浓度将怎样变化 。若阳极为纯锌，阴极为铜片，阳极反应式是若阳极为纯锌，阴极为铜片，阳极反应式是 如果两极均为铜片且不考虑如果两极均为铜片且不考虑

9、H+在阴极上放电在阴极上放电当电路中有当电路中有0.01mol电子通过时，阴极增重电子通过时，阴极增重 g，阴极上的电极反应式是阴极上的电极反应式是 。不变不变1.28Zn 2eZn2+Cu2+2eCu第四章第四章 电化学基础电化学基础4.3 4.3 电解池电解池(二二)电解池的应用电解池的应用二、电解原理的应用1.氯碱工业电解饱和食盐水制取氢氧化钠、氯气、氢气用来生产系列化工产品 思考思考:（1 1）通电前，饱和食盐水中存在哪些离子）通电前，饱和食盐水中存在哪些离子?这些离子的运动情况怎样？这些离子的运动情况怎样？（2 2）通电后，溶液中的在阴、阳放电的是）通电后，溶液中的在阴、阳放电的是什

10、么离子？什么离子？（3 3）电解后，在阴极区和阳极区分别得到）电解后，在阴极区和阳极区分别得到的产物是什么？怎样初步检验两极产物的生的产物是什么？怎样初步检验两极产物的生成成?v现象：现象：v阳极：有气泡产生，使湿阳极：有气泡产生，使湿润的淀粉润的淀粉KIKI试纸试纸变蓝变蓝v阴极：有气泡产生，滴加阴极：有气泡产生，滴加酚酞溶液酚酞溶液变红变红实验装置实验装置电解饱和电解饱和食盐食盐水可以制造水可以制造烧碱、氯气和氢气烧碱、氯气和氢气。动动手：动动手：请写出阳极和阴极的电极请写出阳极和阴极的电极反应式，以及总反应式反应式，以及总反应式（1）生产设备名称：离子交换膜电解槽）生产设备名称：离子交换

11、膜电解槽阴极：碳钢阴极：碳钢 阳极：钛阳极：钛阳离子交换膜：只允许阳离子通过阳离子交换膜：只允许阳离子通过(Cl、OH离子和离子和气体不能通过气体不能通过)，把电解槽隔成阴极室和阳极室。，把电解槽隔成阴极室和阳极室。（2）离子交换膜的作用：）离子交换膜的作用：a、防止氢气和氯气混合而引起爆炸；、防止氢气和氯气混合而引起爆炸；b、避免氯气和氢氧化钠反应、避免氯气和氢氧化钠反应，而影响氢氧化钠的产，而影响氢氧化钠的产量。量。氯碱工业氯碱工业:离子交换膜法制烧碱离子交换膜法制烧碱+Cl2Cl2ClH2Na+H+OH淡盐水淡盐水NaOH溶液溶液精制饱和精制饱和NaCl溶液溶液H2O（含少量（含少量Na

12、OH）离子交换膜离子交换膜 阳阳 极极金属钛网金属钛网阴阴 极极碳钢网碳钢网阳阳极极室室阴阴极极室室粗盐的成份：粗盐的成份：泥沙、泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42杂质，会与杂质，会与碱性物质反应产生沉淀，损坏离子交换膜碱性物质反应产生沉淀，损坏离子交换膜精制食盐水精制食盐水杂质的除去过程：杂质的除去过程：zxxk粗盐水粗盐水 含少量含少量Ca2+.Mg2+精制精制盐水盐水2.2.电镀电镀电镀：电镀是利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程，铁铁片片铜铜片片硫酸铜溶液硫酸铜溶液电极：电极：阳极阳极镀层金属镀层金属 阴极阴极待镀金属制品待镀金属制品 电电镀镀液液：含含有

13、有镀镀层层金金属属离离子子的的电电解解质溶液。质溶液。(1).(1).铜的电解精炼铜的电解精炼粗铜粗铜 含杂质含杂质(Zn、Fe、Ni、Ag、Au等等)纯铜粗铜阳极阳极：Zn Zn2+2e-Fe Fe2+2e-Ni Ni2+2e-Cu Cu2+2e-Zn Fe Ni CuAg Au 阴极阴极:Cu2+2e-Cu阳极阳极泥泥CuSO4溶液溶液阳极泥:相对不活泼的金属以单质的形式沉积在电解槽底,形成阳极泥4 4、电冶金、电冶金制取金属钠制取金属钠电解熔融状态的氯化钠。电解熔融状态的氯化钠。阳极：2Cl-2e-=Cl2阴极：2Na+2e-=2Na总反应：总反应：2NaCl(熔融熔融)2Na +Cl2

14、 目的：使金属离子获得电子，还原为单目的：使金属离子获得电子，还原为单质质电电解解熔熔融融氯氯化化钠钠制制钠钠阳极：阳极：6O2-12 e-=3O2 阴极：阴极：4Al3+12e-=4Al冶炼铝冶炼铝通电总式：总式：2Al2O3 4Al+3O2 原理原理:助熔剂：冰晶石（助熔剂：冰晶石（Na3AlF6 六氟合铝酸钠）六氟合铝酸钠）阳极材料阳极材料(碳碳)和熔融氧化铝需要定期补充和熔融氧化铝需要定期补充zxx思考思考:工业上为什么用电解熔融氧化铝的方法工业上为什么用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝而不用冶炼铝而不用AlCl3?冶炼铝设备图冶炼铝设备图阳极C电解质烟罩熔融态铝钢壳钢导电棒阴极C耐火材料C

15、CCuCl2溶液溶液原电池电解池比较原电池电解池比较装置装置名称名称原电池原电池电电解池解池电电极极名称名称正极负极正极负极阴极阳极阴极阳极电电极极反反应应负极：负极：n-2e-=Zn2+阴极：阴极：Cu2+2 e-=Cu正极：正极：2H+2e-=H2阳极：阳极：2Cl-2 e-=Cl2总总方方程式程式n+2+n2+H2CuCl2 Cu+Cl2反反应应现现象象锌电极不断溶解，铜电锌电极不断溶解，铜电极不断有气体放出极不断有气体放出阴极上有红色物质析出，阴极上有红色物质析出，阳极上有气泡冒出阳极上有气泡冒出能量能量转变转变化学能转化为电能化学能转化为电能电能转化为化学能电能转化为化学能电解练习练

16、习v分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池。分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池。1.a 1.a、b b哪一极为正极？哪一极为正极？2.2.若要给铁叉镀锌，若要给铁叉镀锌，a a极选用什么材料？极选用什么材料？选择何种溶液？选择何种溶液？思考:e-金属性强弱的判断 已知M+N2+=M2+N Pt极电解相同浓度P和M的硫酸盐，阴极先析出M N与E有导线相连放入E的硫酸盐溶液,电极反应：E2+2e-=E，N-2e-=N2+，则四种金属活泼性由强到弱为 答案：PMNEzxxk工业上采用工业上采用Fe、C为电极电解为电极电解K2MnO4溶液制溶液制KMnO41.电解时电解时,应以应以 作阴极，电解过程中

17、阴极附作阴极，电解过程中阴极附近溶液近溶液pH将会将会 ,2.阳极反应式为阳极反应式为 ,3.总电解反应式为总电解反应式为 .2K2MnO4+2H2O=2KMnO4+2KOH+H2答案答案:Fe 增大增大 MnO42_e e-=MnO4 电解计算电解计算电子守恒法电子守恒法例例1：铂铂电电极极电电解解1LCu(NO3)2和和KNO3混混合合 溶溶 液液,通通 电电 一一 段段 时时 间间,两两 极极 均均 产产 生生11.2L(S.T.P)气气体体.求求电电解解后后溶溶液液的的pH,并确定析出铜的物质的量并确定析出铜的物质的量.O22Cu4Ag4H2H22Cl24OH计算计算关系式：关系式：例

18、例2 ：用石墨电极电解用石墨电极电解100mL H2SO4与与CuSO4的混合的混合液，通电一段时间后，两极均收集到液，通电一段时间后，两极均收集到2.24L（标况）气（标况）气体，则原混合液中体，则原混合液中Cu2+的物质的量浓度为（的物质的量浓度为（）A.1mol/L B.2mol/L C.3mol/L D.4mol/LA阳极阳极O2为为0.1mol，电子为，电子为0.4mol则则H2为为0.1mol，所以，所以Cu为为0.1mol，浓度为，浓度为Av把分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、把分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联，通电，一氧化铝的三个电解槽串联，通电，一段时间后，析

19、出钾、镁、铝的物质的段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比为量之比为 A.1:2:3 B:3:2:1 C.6:3:1 D:6:3:2 （）D1.1.右右图图中中x x、y y分分别别是是直直流流电电源源的的两两极极,通通电电后后发发现现a a极极板板质质量量增增加加,b,b极极板板处处有有无无色色无无臭臭气气体体放放出出,符符合合这一情况的这一情况的A 练 习2.根据金属活动顺序表，根据金属活动顺序表，Cu不能发生如下反应：不能发生如下反应：Cu+2H2O=Cu(OH)2+H2。但选择恰当电极材料。但选择恰当电极材料 和电解液进行电解，这个反应就能变为现实。下列四和电解液进行电解，这个反应就能变为现实。下列四 种电极材料和电解液中，能实现该反应最为恰当的是种电极材料和电解液中，能实现该反应最为恰当的是ABCD阳极阳极石墨石墨CuCuCu阴极阴极石墨石墨石墨石墨FePt电解液电解液CuSO4溶液溶液Na2SO4溶液溶液H2SO4溶液溶液H2OB