1、電解池的工作原理的應(yīng)用,一、電解原理,電解:使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰、陽兩極引起氧化還原反應(yīng)的過程。,電流是發(fā)生反應(yīng)的動(dòng)力(使不能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)順利進(jìn)行) 陰陽離子做定向移動(dòng)的導(dǎo)電過程,也就是兩極發(fā)生氧化還原的過程,即電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程即為電解過程 電流是直流電。 在電解過程中電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。,在水溶液或熔化狀 態(tài)下，不需通電。,在水溶液或熔化 狀態(tài)下通電。,電解質(zhì)電離成為 自由移動(dòng)的離子。,陰、陽離子定向移動(dòng)， 在兩極上得失電子成 為分子或原子。,只產(chǎn)生自由移 動(dòng)的離子。,發(fā)生氧化還原反應(yīng)， 有新物質(zhì)生成。,電離是電解的先決 條件和物質(zhì)基礎(chǔ)。,必須有電解質(zhì)的 電離作前提。,電離和電解的

2、比較,二、電解池：,1、定義：電能轉(zhuǎn)化為的化學(xué)能的裝置 2、形成電解池的條件： 與電源相連的兩個(gè)電極 電解質(zhì)溶液或熔化電解質(zhì) 形成閉合回路 3、電極名稱： 陰極:與電源負(fù)極相連,進(jìn)電子,還原反應(yīng) 陽極:與電源正極相連,出電子,氧化反應(yīng) 4、電極材料 惰性電極：C、Pt、Au不發(fā)生反應(yīng) 活性電極：Ag及以前金屬，作陽極則溶解,正、負(fù)極,陰、陽極,原 電 池,電 解 池,負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng) 正極發(fā)生還原反應(yīng),陽極發(fā)生氧化反應(yīng) 陰極發(fā)生還原反應(yīng),構(gòu)成的三個(gè)條件,有外加電源,陽離子得電子或陰離子失電子使離子電荷降低的過程叫做放電。,5、電解時(shí)離子放電順序,陰極:陽離子放電，金屬活動(dòng)順序的反順序,Ag+H

3、g2+Fe3+Cu2+H+Pb2+Fe2+Zn2+,陽極:,S2IBrCl OH含氧酸根F,活性電極(Ag以前)，電極失電子 惰性電極(Pt、Au、石墨)，陰離子放電,注意(一)Fe3+ Cu2+；,1、銅的電解精煉,1、銅的電解精煉,(3)電極反應(yīng)式 (4)陽極上比銅不活潑的金屬，沉積于陽極底部，成為陽極泥，可以提煉金、銀等貴重金屬,電鍍銅,概念：應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一層其它金屬或合金的過程。,電鍍池形成條件,電鍍的特點(diǎn),電鍍液的組成及酸堿性基本保持不變,為了使鍍層致密、堅(jiān)固、光滑，還要采取一些措施： (1)鍍件進(jìn)行拋光和清洗，使鍍件潔凈、光滑； (2)電鍍液的離子濃度始終保持恒定

4、，常將電鍍液制成絡(luò)合物； (3)電鍍時(shí)，要不斷攪拌，并控制溫度、電流、電壓，使電鍍液pH在一定范圍內(nèi)。 在電鍍工業(yè)的廢水中常含有劇毒物質(zhì)，如氰化物、重金屬離子等， 減少電鍍污染的途徑： (1)電鍍廢水經(jīng)過處理，回收其中有用成分，把有毒有害物質(zhì)的濃度降低到符合工業(yè)廢水的排放標(biāo)準(zhǔn). (2)改進(jìn)電鍍工藝,盡量使用污染少的原料.如采用無氰電鍍等,閱讀了解,（1）生產(chǎn)設(shè)備名稱：離子交換膜電解槽 陰極：碳鋼 陽極：鈦 陽離子交換膜：只允許陽離子通過(Cl、OH離子和氣體不能通過)，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)生成 ，

5、而影響氫氧化鈉的產(chǎn)量。 （3）推廣電解NaSO4(aq)制NaOH、H2SO4溶液。,氯堿工業(yè):離子交換膜法制燒堿,3、電解飽和氯化鈉溶液,Cl2,Cl2,Cl,H2,H+,OH,淡鹽水,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,3、電解飽和氯化鈉溶液,電解前應(yīng)除去食鹽溶液中的Ca2+、Mg2+、SO42- 等雜質(zhì)離子,4、鋁的冶煉,（1）電解AlCl3溶液能否得到單質(zhì)鋁？ （2）電解熔融狀態(tài)的AlCl3能否得到單質(zhì)鋁？ （3）為了降低Al2O3的熔點(diǎn)，加入什么？ （4）電解Al2O3的電極反應(yīng)和電解總式？,冶煉其它活潑金屬（鉀、鈣、鈉、鎂等）,

6、電解規(guī)律（惰性電極）小結(jié),陽極：S2- I- Br- Cl- OH- 含氧酸根 F-,與區(qū)：電解本身型 如CuCl2 、HCl 與區(qū)：析氫生堿型 如NaCl 與區(qū)：析氧生酸型 如CuSO4、AgNO3 與區(qū)：電解水型 如Na2SO4、H2SO4 、NaOH,陰極：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+,增大,加H2O,電解水,不變,減小,減小,增大,增大,減小,增大,生成新物質(zhì),生成新物質(zhì),通入HCl,通入HCl,加入CuO,電解電解質(zhì),放出H2生成堿,放出O2生成酸,用惰性電極電解下列溶液,根據(jù)電解規(guī)律填寫下表,四、電解規(guī)律（惰性電極）,練習(xí)1、為下圖所示裝置中，a

7、、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,例1、根據(jù)電解原理，畫出電解CuSO4水溶液的電解裝置，用碳棒做兩極材料，注明陰、陽兩極，寫出電極反應(yīng)式及總的電解化學(xué)方程式。 若陰極上有1.6gCu析出,則電子轉(zhuǎn)移數(shù)是 _。陽極產(chǎn)生氣體的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）為_。,五、電化學(xué)有關(guān)計(jì)算,練習(xí)1、將兩支惰性電極插入500mL CuSO4溶液中，接通電源 （1）當(dāng)兩極上析出1.6g Cu時(shí)（設(shè)電解時(shí)陰極沒有氫氣放出，且電解液在電解前后體積變化忽略不計(jì)），則電解后溶液的

8、c(H+)是_ （3）經(jīng)一段時(shí)間后，兩極均能得到11.2L氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況），則原CuSO4溶液的物質(zhì)的量濃度是_ （4）若將經(jīng)過（3）以后的溶液恢復(fù)原來的濃度，需要向溶液中加入_mol的_,1mol/L,0.5,CuO,0.1mol/L,2、以惰性電極電解CuSO4溶液，若陽極上產(chǎn)生的氣體的物質(zhì)的量為0.0100 mol，則陽極上析出Cu的質(zhì)量為( ) A、0.64 g B、1.28 g C、2.56 g D、5.12g,B,3、用兩支惰性電極插入50mLAgNO3溶液中， 通電電解。當(dāng)電解液的PH值從6.0變?yōu)?.0時(shí)(設(shè)電解時(shí)陰極沒有氫氣析出，且電解液在電解前后體積變化可以忽略)，電極上析

9、出銀的質(zhì)量大約是： A、27mg B、54mg C、108mg D、216mg,B,例2、下圖所示裝置中， 甲，乙、丙三個(gè)燒杯依 次分別盛放100g5.00% 的NaOH溶液、足量的 CuSO4溶液和100g10% 的K2SO4溶液，電極均為石墨電極。 （1）接通電源，經(jīng)過一段時(shí)間后，測(cè)得丙中K2SO4濃度為10.47%，乙中c電極質(zhì)量增加，據(jù)此回答問題： 電源的N端為_極、電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)為_ 列式計(jì)算電極b上生成的氣體在標(biāo)狀況下的體積。,電極c的質(zhì)量變化是_g，電解前后各溶液的酸、堿性大小是否發(fā)生變化，簡述其原因： 甲溶液_ 乙溶液_ 丙溶液_ （2）如果電解過程中銅全部析出，此時(shí)電

10、解能否繼續(xù)進(jìn)行，為什么？,例2、下圖所示裝置中， 甲，乙、丙三個(gè)燒杯依 次分別盛放100g5.00% 的NaOH溶液、足量的 CuSO4溶液和100g10% 的K2SO4溶液，電極均為石墨電極。,練習(xí)4、 如下圖兩個(gè)電解槽中，A、B、C、D均為石墨電極。如果電解過程中共有0.02mol電子通過，下列敘述中正確的是( ) A、甲燒杯中A極上最多可析出銅0.64g B、甲燒杯中B極上電極反應(yīng)式為： 4OH4e=2H2O+O2 C、乙燒杯中滴入酚酞試液，D極附近變紅 D、乙燒杯中C極上發(fā)生還原反應(yīng),C,例3、鉑電極電解1L0.5mol/LFeCl3和0.1mol/L HCl混合溶液，通電一段時(shí)間當(dāng)C

11、l2完全放出時(shí)停止通電，求此時(shí)產(chǎn)生的H2在標(biāo)況下體積是多少升？,練習(xí)5、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)生標(biāo)況下11.2L氣體。求電解后溶液的pH。,Cu2+得電子數(shù)+ H+得電子數(shù)=OH-失電子總數(shù) n(Cu2+)2+0.52=0.54 n(Cu2+)=0.5mol Cu2+2H+ C(H+)=1mol/L pH=0,解析：陽極 4OH-4e- =2H2O+O2 陰極 Cu2+2e-=Cu 2H+2e=H2,六、原電池與電解池的結(jié)合,池及電極的判斷方法,有一極能與電解液反應(yīng)則該極為原電池、該極負(fù)極，與之相連的為電解池的陰極。若都能反應(yīng)，則活潑性最強(qiáng)的或

12、兩極差距最大的為原電池,1、無外接電源， 可能是原電池：依據(jù)原電池的形成條件判定， “三看” 電極：兩極為導(dǎo)體且活潑性不同 電解液：兩極插入電解液中 回路：形成閉合回路或兩極接觸,2、有外接電源，兩極插入電解質(zhì)溶液中，可能是電解池或電鍍池：當(dāng)陽極金屬與電解質(zhì)溶液中的金屬陽離子相同，為電鍍池，其余情況為電解池。,練習(xí)1、寫出下列裝置的電極反應(yīng)，并標(biāo)明氧化反應(yīng)還原反應(yīng),A,B,D,C,練習(xí)2.請(qǐng)觀察下列實(shí)驗(yàn)裝置圖，指出各裝置的名稱。,電解池,電鍍池,NaCl溶液 硫酸溶液,原電池,Cu,Zn,C,Cu,Fe,Fe,粗Cu,CuSO4溶液,精Cu,精煉池,A,B,C,D,CuSO4溶液,電解池,原電

13、池,陰極,陽極,練習(xí)3、判斷下列裝置各屬于什么池？,正極,負(fù)極,（ A ）,（B）,（C）,（D）,CuSO4,AgNO3,H2SO4,NaHSO4,Ag,Cu,純Cu,粗銅,Pt,Pt,PbO2,Pb,練習(xí)4、寫出下列裝置的電極反應(yīng)，并判斷A、B、C溶液PH值的變化。,原電池與電解池,化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,反應(yīng)不自發(fā),反應(yīng)自發(fā),連接電源的正極，作為陽極,相對(duì)活潑的金屬 作為負(fù)極,連接電源的負(fù)極，作為陰極,相對(duì)不活潑的金屬或石墨作為正極,陰離子向陽極遷移，陽離子向陰極遷移,陰離子向負(fù)極遷移，陽離子向正極遷移,兩個(gè)電極、電解質(zhì)溶液形成閉合回路。 電解池有外電源，原電池?zé)o需外電源。,知

14、識(shí)重組：,氧化反應(yīng)失去電子,還原反應(yīng)獲得電子,負(fù)極正極,負(fù)極陰極，陽極正極,3、如何使鐵棒上析出銅，而鐵的質(zhì)量不變？,問題討論：,1、如圖，有什么現(xiàn)象？鐵棒的質(zhì)量、溶液質(zhì)量各有什么變化？,2、如何使鐵棒逐漸溶解，而銅不在鐵棒上析出？,食鹽水,Fe,4、如何使右圖鐵棒上析出氫氣而鐵的質(zhì)量不變？,4、如何使右圖碳棒上析出氧氣，同時(shí)溶液PH增大？若溶液PH減小呢？不變呢？,1：在50mL 0.2mol/L的硫酸銅溶液中插入兩個(gè)電極，通電電解(不考慮水分蒸發(fā))，則： 若兩極均為銅片，試說明電解過程中溶液溶質(zhì)濃度將怎樣變化 。若陽極為純鋅，陰極為銅片，陽極反應(yīng)式是 。 如果兩極均為銅片且不考慮H+在陰極

15、上放電，當(dāng)電路中有0.01mol電子通過時(shí)，陰極增重 g，陰極上的電極反應(yīng)式是 。,不變,0.32,Zn 2eZn2+,Cu2+ +2eCu,2、某同學(xué)按右圖所示的裝置進(jìn)行電解實(shí)驗(yàn)。下列說法正確的是( ) A電解過程中，銅電 極上有H2產(chǎn)生 B電解初期，主反應(yīng) 方程式為：Cu+H2SO4 CuSO4+H2 C電解一定時(shí)間后， 石墨電極上有銅析出 D整個(gè)電解過程中，H的濃度不斷增大,B C,3、三氧化二鎳（Ni2O3）可用于制造高能電池，其電解法制備過程如下：用NaOH調(diào)NiCl2溶液pH至7.5，加放適量硫酸鈉后進(jìn)行電解。電解過程中產(chǎn)生的Cl2在弱堿性條件下生成ClO，把二價(jià)鎳氧化為三價(jià)鎳。以

16、下說法正確的是( ) A 可用鐵作陽極材料 B 電解過程中陽極附近溶液的pH升高 C 陽極反應(yīng)方程式為：2Cl2eCl2 D 1mol二價(jià)鎳全部轉(zhuǎn)化為三價(jià)鎳時(shí)，外電路中通過了1mol電子。,C D,4、電解原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛應(yīng)用。右圖表示一個(gè)電解池，裝有電解液a；X、Y是兩塊電極板，通過導(dǎo)線與直流電源相連。請(qǐng)回答以下問題：若X、Y都是惰性電極，a是飽和NaCl溶液，實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，同時(shí)在兩邊各滴入幾滴酚酞試液，則電解池中X極上的電極反應(yīng)式是 。在X極附近觀察到的現(xiàn)象是 。Y電極上的電極反應(yīng)式是 ，檢驗(yàn)該電極反應(yīng)產(chǎn)物的方法是 。如要用電解方法精煉粗銅，電解液a選用CuSO4溶液，則X電極的材料是

17、 ， 電極反應(yīng)式是 。Y電極的材料是 ， 電極反應(yīng)式是 。 （說明：雜質(zhì)發(fā)生的電極反應(yīng)不必寫出）,5、鋁和氫氧化鉀都是重要的工業(yè)產(chǎn)品。請(qǐng)回答： （1）工業(yè)冶煉鋁的化學(xué)方程式是_。 （2）鋁與氫氧化鉀溶液反應(yīng)的離子方程式是_。 （3）工業(yè)品氫氧化鉀的溶液中含有某些含氧酸根雜質(zhì)，可用離子交換膜法電解提純。電解槽內(nèi)裝有陽離子交換膜（只允許陽離子通過），其工作原理如圖所示。,該電解槽的陽極反應(yīng)式_。 通電開始后，陰極附近溶液pH會(huì)增大，請(qǐng)簡述原因: _。 除去雜質(zhì)后的氫氧化鉀溶液從液化出口_（“A”或“B”）導(dǎo)出。,（2）寫出電極反應(yīng)：A中：_B中：_ C中：_ D中：_,（1）標(biāo)出電源的正、負(fù)極，X

18、為 _，Y為_.,模擬訓(xùn)練：,由電極產(chǎn)物判斷電源電極,：4H42H,：4OH42HOO,C：2H2H,D：2Cl2Cl,分析電極、離子移動(dòng)方向,依據(jù)放電規(guī)律，判斷產(chǎn)物。,6、如圖裝置中,E為一只盛有AlCl3溶液的燒杯，C為鉑棒、D為鐵棒，X與Y為電源的電極，A、B中插入多孔的惰性電極。切斷開關(guān)K1，閉合開關(guān)K2，通直流電一端時(shí)間后，A、B中液面如圖所示，請(qǐng)回答 ：,(3)電解AlCl3溶液時(shí),下圖所示的電解變化曲線合理的是( ) (忽略表面皿陽極產(chǎn)生氣體與溶液的反應(yīng)),A BCD,A,依據(jù)陰陽兩極得失電子守恒，以及鋁元素的性質(zhì)特點(diǎn)，結(jié)合圖表分析,Al3+3Cl-3e-3OH-Al(OH)3,

19、如圖裝置中,E為一只盛有AlCl3溶液的燒杯，C為鉑棒、D為鐵棒，X與Y為電源的電極，A、B中插入多孔的惰性電極。切斷開關(guān)K1，閉合開關(guān)K2，通直流電一端時(shí)間后，A、B中液面如圖所示，請(qǐng)回答 ：,模擬訓(xùn)練：,如圖裝置中,E為一只盛有AlCl3溶液的燒杯，C為鉑棒、D為鐵棒，X與Y為電源的電極，A、B中插入多孔的惰性電極。切斷開關(guān)K1，閉合開關(guān)K2，通直流電一端時(shí)間后，A、B中液面如圖所示，請(qǐng)回答 ：,(4)電解AlCl3溶液時(shí),若產(chǎn)生沉淀1.56g時(shí), 將A極產(chǎn)生的氣體在常溫下燃燒,生成液態(tài)水,放出8.574KJ熱量,寫出其燃燒熱的熱化學(xué)方程式.,依據(jù)電路中轉(zhuǎn)移電子相等,Al3+3Cl-3e-

20、3OH-Al(OH)3,：22,3H2 6e- 2Al(OH)3 熱量,3mol 2*78g QKJ 0.03 mol 1.56g 8.54KJ,H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l); H=-285.8KJ/mol,模擬訓(xùn)練：,（5）若電解一段時(shí)間后，A、B中均有氣體包圍，此時(shí)切斷開關(guān)K2，閉合開關(guān)K1，則電流指針_(是或否）偏轉(zhuǎn). 若偏轉(zhuǎn)寫出電極反應(yīng)：A中：_ B中：_ .,負(fù)極（A）：2H24OH4e- =4H2O 正極（B）：O22H2O + 4e- = 4OH- 總反應(yīng)： 2H2 O2 =2H2O,如圖裝置中,E為一只盛有AlCl3溶液的燒杯，C為鉑棒、D為鐵棒，X與Y為電源的電極，A、B中插入多孔的惰性電極。切斷開關(guān)K1，閉合開關(guān)K2，通直流電一端時(shí)間后，A、B中液面如圖所示，請(qǐng)回答 ：,負(fù)氧正還(升負(fù)降正),電極產(chǎn)物是否與電解質(zhì)溶液發(fā)生反應(yīng),遵循電子轉(zhuǎn)移守恒、電荷守恒、質(zhì)量守恒,模擬訓(xùn)練：,模擬訓(xùn)練：,（6）若把A氣體換為甲醇，此時(shí)切斷開關(guān)K2，閉合開關(guān)K