1、1,1,第三節(jié) 電解池,2,2,一、電解原理,3,3,直流電源,電極,電解質(zhì),電極反應(yīng),陰極:,陽極:,總反應(yīng):,Cu2+,Cl,Cu2+ + 2e Cu,2Cl2e Cl2,Cu2+ + 2Cl,CuCl2,（還原反應(yīng)）,（氧化反應(yīng)）,被還原,得e,失e,被氧化,（放出Cl2）,（析出Cu）,電解氯化銅原理,CuCl2 Cu2+2Cl,陰極,陽極,Cu +Cl2,Cu +Cl2,（氧化還原反應(yīng)）,4,4,1、電解定義,在外加直流電源的作用下，電解質(zhì)的陰陽離子在陰陽兩極發(fā)生氧化還原反應(yīng)的過程，叫電解。,電流是發(fā)生氧化還原反應(yīng)的根源、動(dòng)力。,陰陽離子在做定向運(yùn)動(dòng)導(dǎo)電的同時(shí)，也就在兩極發(fā)生了氧化還

2、原反應(yīng)，生成了新物質(zhì)；而金屬導(dǎo)電是由自由電子的定向運(yùn)動(dòng)形成，無反應(yīng)發(fā)生，無新物質(zhì)生成，兩者有本質(zhì)區(qū)別。,明 確,5,5,（1）定義：,把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。又叫電解槽,（2）形成條件：,兩個(gè)電極,電解質(zhì)溶液或熔融的電解質(zhì),外接電源,陽極：,與電源正極相連的一極,陰極：,與電源負(fù)極相連的一極,2、電解池,形成閉合回路,6,6,(3)、電解池中電子及離子移動(dòng)方向：,電子由電源負(fù)極流向陰極，由陽極流回電源正極,溶液中：陽離子移向陰極，陰離子移向陽極,7,7,(4).原理：陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)、陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng),(5)、陰陽兩極得失電子規(guī)律,(1)陽極： 若為活性電極（除C、Pt、Au外的

3、金屬）， 則電極本身失電子被氧化（注意：Fe-2e-=Fe2+) 若為惰性電極（C、Pt、Au ）， 則由溶液中陰離子“爭(zhēng)”失電子,溶液中陰離子的放電順序（失電子能力）是：,S 2-I -Br -Cl -OH -含氧酸根F-,8,(2)陰極：無論活性還是惰性電極，電極本身都不參加反應(yīng)，由溶液中陽離子“爭(zhēng)”得電子,Ag+Fe3+Cu2+H+（酸）Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+H+（水） Al3+Mg2+Na+Ca2+K+,陽離子在陰極上放電順序（得電子能力）是：,9,9,想一想：若以銅為陽極,鐵為陰極,電解氯化銅溶液，情況又如何？,(6)電極反應(yīng)及總反應(yīng)的書寫,原則：得失電子守恒，兩極反應(yīng)相加

4、即得總反應(yīng)。書寫電極反應(yīng)時(shí)，用實(shí)際參加反應(yīng)的離子表示（弱電解質(zhì)也可用化學(xué)式表示）。書寫總反應(yīng)時(shí)，注明“電解”或“通電”條件，且弱電解質(zhì)必須寫成化學(xué)式。,方法：先看電極材料，主要是陽極，再分析得失電子的物質(zhì)或離子同時(shí)注意溶液中的離子是否參加反應(yīng)。,10,陽極：,4OH- - 4e- = 2H2O + O2 ,陰極：,Cu 2+ 2e -= Cu,總反應(yīng)：,11,11,(7)用惰性電極電解電解質(zhì)溶液的規(guī)律,電解水型：含氧酸、強(qiáng)堿、活潑金屬的含氧酸鹽。如H2SO4、NaOH、Na2SO4等,陽極：4OH-4e-=O2 +2H2O 陰極：4H+ + 4e- = 2H2,總反應(yīng)：2H2O = 2H2 +

5、O2 ,通電,電解質(zhì)溶液復(fù)原所加物質(zhì)：H2O,pH變化：原來呈酸性的pH減小，原來呈堿性的pH增大，原來呈中性的pH不變,12,分解電解質(zhì)型：無氧酸、不活潑金屬的無氧酸鹽（其中氟化物除外）。如HCl、HBr、CuCl2等,電解質(zhì)溶液復(fù)原所加物質(zhì)：原溶質(zhì),pH變化：若為酸則pH增大但不超過7，若為鹽則不定（與酸有關(guān)），如CuCl2忽略Cl2的溶解則pH增大,13,放H2生堿型：活潑金屬的無氧酸鹽（氟化物除外），如NaCl、KBr、MgCl2等,陽極：2Cl- - 2e- =Cl2 陰極：2H+2e- =H2,電解質(zhì)溶液復(fù)原所加物質(zhì)：一般為HX,pH變化：明顯增大,14,放O2生酸型：不活潑金屬的

6、含氧酸鹽，如CuSO4、AgNO3等,陽極：4OH- - 4e- =O2+2H2O 陰極：2Cu2+4e- = 2Cu,電解質(zhì)溶液復(fù)原所加物質(zhì)：相應(yīng)金屬氧化物,pH變化：明顯減小,小結(jié)：電解質(zhì)溶液復(fù)原所加物質(zhì)為：從陰陽兩極析出的物質(zhì)的化合物，即離開體系的物質(zhì)的化合物。,15,15,1.判斷A、B、C、D屬于原電池的是，屬于電解池的是；并寫出下列裝置的電極反應(yīng)式。,鞏固練習(xí),16,16,2.如上圖所示，通電后A極上析出Ag，對(duì)該裝置的有關(guān)敘述正確的是 A.P是電源的正極 B.F極上發(fā)生的反應(yīng)為：4OH- - 4e-=2H2O+O2 C.電解時(shí)，甲、乙、丙三池中，除E、F兩極外，其余電極均參加了反

7、應(yīng) D.通電后，甲池的PH減小，而乙、丙兩池溶液的PH不變,B,17,17,3.用鉑電極電解下表中各組物質(zhì)的水溶液，電解一段時(shí)間以后，甲、乙兩池中溶液的pH值均減小，而在和兩極，電極產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為12的是 甲 乙 A B C D 甲 KOH H2SO4 Na2SO4 CuSO4 乙 CuSO4 AgNO3 HCl HNO3,甲,乙,D,18,18,4.為下圖所示裝置中，a、b都是惰性電極，通電一段時(shí)間后，b極附近溶液呈紅色。下列說法正確的是 AX是正極，Y是負(fù)極 BX是負(fù)極，Y是正極 CCuSO4溶液的pH值逐漸減小 DCuSO4溶液的pH值不變,AC,19,19,二、電解原理的應(yīng)用,1

8、.電解食鹽水,陽極：濕潤(rùn)的淀粉KI試紙 陰極：酚酞試液,20,20,現(xiàn)象： 陽極：有氣泡產(chǎn)生，使?jié)駶?rùn)的淀粉KI試紙變藍(lán) 陰極：有氣泡產(chǎn)生，滴加酚酞溶液變紅,實(shí)驗(yàn)裝置,電解飽和食鹽水可以制造燒堿、氯氣和氫氣。,陰極產(chǎn)物,陽極產(chǎn)物,21,21,（1）生產(chǎn)設(shè)備名稱：離子交換膜電解槽 陰極：碳鋼網(wǎng) 陽極：鈦網(wǎng) 陽離子交換膜：只允許陽離子通過,Cl-、OH-和氣體不能通過，把電解槽隔成陰極室和陽極室。 （2）離子交換膜的作用： a、防止氫氣和氯氣混合而引起爆炸； b、避免氯氣和氫氧化鈉反應(yīng) ，而影響氫氧化鈉的產(chǎn)量。,氯堿工業(yè):離子交換膜法制燒堿,22,22,Cl2,Cl2,Cl,H2,H+,OH,淡鹽水

9、,NaOH溶液,精制飽和NaCl溶液,H2O（含少量NaOH）,離子交換膜,陽極室,陰極室,陰極室中加入NaOH是為了增強(qiáng)導(dǎo)電性,23,23,粗鹽的成份： 泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42雜質(zhì)，會(huì)與堿性物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，損壞離子交換膜,精制食鹽水,雜質(zhì)的除去過程：,粗鹽水,含少量Ca2+.Mg2+,精制鹽水,24,24,2.銅的電解精煉,一般火法冶煉得到的粗銅中含有多種雜質(zhì)（如鋅、鐵、鎳、銀、金等），這種粗銅的導(dǎo)電性遠(yuǎn)不能滿足電氣工業(yè)的要求，如果用以制電線，就會(huì)大大降低電線的導(dǎo)電能力。因此必須利用電解的方法精煉粗銅。,粗銅 含雜質(zhì)(Zn Fe Ni Ag Au 等),純銅,粗銅,陽

10、極：,Zn-2e-= Zn2+ Fe -2e-= Fe2+ Ni -2e-= Ni2+ Cu-2e-= Cu2+,Zn Fe Ni CuAg Au,陰極: Cu2+ + 2e- = Cu,陽極泥,問：電解完后，CuSO4溶液的濃度有何變化？,CuSO4溶液,陽極泥: 不活潑金屬以單質(zhì)的形式沉積在電解槽底,形成陽極泥,陽極泥中可以提取貴金屬,25,25,3. 電鍍,電鍍是利用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的過程，它是電解原理的又一重要應(yīng)用。電鍍可以使金屬更加美觀耐用，增強(qiáng)防銹抗腐能力。例如，鋼鐵是人們最常用的金屬，但鋼鐵有個(gè)致命的缺點(diǎn)，就是它們易被腐蝕。防止鋼鐵發(fā)生腐蝕的一種最常

11、用方法就是在其表面鍍上其他金屬，如鋅、銅、鉻、鎳等。,電鍍：電鍍是利用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的過程，,電極： 陽極鍍層金屬 或惰性電極 陰極待鍍金屬制品,電鍍液：含有鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液。,26,26,4、電冶金,制取金屬鈉,電解熔融狀態(tài)的氯化鈉。,陽極：,2Cl - 2e- = Cl2,陰極：,2Na+ + 2e- = 2Na,總反應(yīng)：,2NaCl(熔融) 2Na + Cl2 ,27,27,電解熔融氯化鈉制鈉,28,28,陽極：6O2-12 e- =3O2 陰極：4Al3+ + 12e- =4Al,冶煉鋁,原理:,助熔劑：冰晶石（Na3AlF6 六氟合鋁酸鈉） 陽

12、極材料(碳)和熔融氧化鋁需要定期補(bǔ)充,思考:工業(yè)上為什么用電解熔融氧化鋁的方法冶煉鋁而不用AlCl3?,29,29,冶煉鋁設(shè)備圖,煙罩,30,30,思考交流,試比較電解飽和食鹽水與電解熔融氯化鈉的異同 (提示:比較電解質(zhì)、電解裝置、電極反應(yīng)、電解產(chǎn)物）,小結(jié),與電源正極相連,陽極,陰極,與電源負(fù)極相連,發(fā)生氧化反應(yīng),陽離子移向,陰離子移向,發(fā)生還原反應(yīng),1、電源、電極、電極反應(yīng)關(guān)系,2、電解原理的應(yīng)用：氯堿工業(yè)、電鍍、電冶金,31,31,電解池、電解精煉池、電鍍池的比較,將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置。,應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一層其它金屬的裝置。,兩電極接直流電源 電極插人電解質(zhì)溶液 形成閉

13、合回路,鍍層金屬接電源正極待鍍金屬接電源負(fù)極 電鍍液須含有鍍層金屬的離子,陽極：電源正極相連 陰極：電源負(fù)極相連,陽極：鍍層金屬； 陰極：鍍件,陽極：氧化反應(yīng) 陰極：還原反應(yīng),陽極：氧化反應(yīng) 陰極：還原反應(yīng),應(yīng)用電解原理將不純的金屬提純的裝置。,不純金屬接電源正極純的金屬接電源負(fù)極 電解質(zhì)溶液須待提純金屬的離子,陽極：不純金屬； 陰極：純金屬,陽極：氧化反應(yīng) 陰極：還原反應(yīng),32,32,1下列說法或?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象的描述不正確的是（ ）。 A把銅片和鐵片緊靠在一起浸入稀硫酸中，銅片表面出現(xiàn)氣泡 B把銅片插入氯化鐵溶液中，在銅片表面出現(xiàn)一層鐵 C把鋅粒放入盛有鹽酸的試管中，加入幾滴氯化銅溶液，氣泡放出速

14、度加快 D與電源負(fù)極相連的是電解槽的陰極 2100mL濃度為2mol/L的鹽酸跟過量的鋅片反應(yīng)，為加快反應(yīng)速率，又不影響生成氫氣的總量，可采用的方法是（ ）。 A加入適量的6mol/L的鹽酸 B加入數(shù)滴氯化銅溶液 C加入適量蒸餾水 D加入適量的氯化鈉溶液 3用石墨作電極，電解1mol/L下列物質(zhì)的溶液，溶液的PH值保持不變的是（ ）。 AHCl BNaOH CNa2SO4 DNaCl 4下列關(guān)于銅電極的敘述，正確的是（ ）。 A銅鋅原電池中銅是正極 B用電解法精煉粗銅時(shí)，銅作陽極 C在鍍件上電鍍銅時(shí)可用金屬銅作陽極 D電解稀硫酸制H2、O2時(shí)，銅作陽極,33,33,1. a 、b哪一極為正極？

15、,2. 若要給鐵叉鍍鋅， a極選用什么材料？ 選擇何種溶液？,思考:,e-,34,34,金屬性強(qiáng)弱的判斷 已知M+N2+=M2+N Pt極電解相同濃度P和M的硫酸鹽，陰極先析出M N與E有導(dǎo)線相連放入E的硫酸鹽溶液,電極反應(yīng)：E2+2e-=E，N-2e-=N2+，則四種金屬活潑性由強(qiáng)到弱為,答案：PMNE,35,35,工業(yè)上采用Fe、C為電極電解K2MnO4溶液制KMnO4 1.電解時(shí),應(yīng)以 作陰極，電解過程中陰極附近溶液pH將會(huì) , 2.陽極反應(yīng)式為 , 3.總電解反應(yīng)式為 .,2K2MnO4+2H2O=2KMnO4+2KOH+H2,答案:Fe 增大 MnO42_e- =MnO4,36,36

16、,電解計(jì)算電子守恒法 例一 ： 鉑電極電解1LCu(NO3)2和KNO3混合溶液,通電一段時(shí)間,兩極均產(chǎn)生11.2L(S.T.P)氣體.求電解后溶液的pH,并確定析出銅的物質(zhì)的量.,解析：陽極 4OH-4e-=2H2O+O2 陰極 Cu2+2e- =Cu 2H+2e- =H2 陽極轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為: 0.54 = 2mol,消耗4OH- 2mol,即產(chǎn)生H+ 2mol. 陰極生成0.5molH2,消耗H+ 1mol;所以溶液中C(H+)=1mol/L pH=0 生成H2轉(zhuǎn)移的電子:0.5 2=1mol,故還有1mole- 用于還原Cu2+,可析出銅為0.5mol.,37,37,O22Cu4Ag4H2H22Cl24OH,計(jì)算關(guān)系式：,例二 ： 用石墨電極電解100mL H2SO4與CuSO4的混合液，通電一段時(shí)間后，兩極均收集到2.24L（標(biāo)況）氣體，則原混合液中Cu2+的物質(zhì)的量濃度為（ ） A.1mol/L B.2mol/L C.3mol/L D.4mol/L,A,陽極O2為0.1mol，電子為0.4mol,則H2