高中化学人教选修4 第三节 电解池

1、 第三节 电解池11.1.理解电解池的工作原理。理解电解池的工作原理。2.2.了解电解饱和食盐水、电镀、电解精炼铜以及电了解电解饱和食盐水、电镀、电解精炼铜以及电冶金等电解原理的应用。冶金等电解原理的应用。2电解法在元素发展史中的重要地位电解法在元素发展史中的重要地位3如果提供的电解质溶液是如果提供的电解质溶液是CuClCuCl2 2溶液，电极均为石墨棒，溶液，电极均为石墨棒，请猜想并画出电解装置的草图。利用这个装置，可能获得请猜想并画出电解装置的草图。利用这个装置，可能获得什么单质？这些单质分别在哪一个电极上生成？什么单质？这些单质分别在哪一个电极上生成？ 4看视频，观察阴阳两极有何变化？看

2、视频，观察阴阳两极有何变化？5实验现象：实验现象：阳极阳极-与电源正极相连的碳棒有气泡与电源正极相连的碳棒有气泡产生，且有刺激性气味，产生，且有刺激性气味，与电源负极相连的碳棒上有红色与电源负极相连的碳棒上有红色的固体析出的固体析出. .阴极阴极- ClCl2 2CuCu 能使湿润的能使湿润的KIKI淀粉试纸变蓝淀粉试纸变蓝. .看完视频，回答下列问题看完视频，回答下列问题6CuClCuCl2 2溶液在电流的作用下为什么会生成溶液在电流的作用下为什么会生成CuCu和和ClCl2 2呢？呢？问题问题1 1：通电前，氯化铜溶液中含有哪些微粒：通电前，氯化铜溶液中含有哪些微粒? ?问题问题2 2：在

3、通电时这些微粒各向什么极移动？：在通电时这些微粒各向什么极移动？思考思考3 3：通电后在阳极和阴极各会发生什么样的电极反应？：通电后在阳极和阴极各会发生什么样的电极反应？ Cu Cu2+2+, Cl, Cl- -, H, H+ +,OH,OH- - Cu Cu2+2+和和H H+ +向阴极，向阴极，OHOH- -和和ClCl- -向阳极向阳极7电解氯化铜溶液电解氯化铜溶液8电解原理电解原理1.1.电解：电流通过电解质溶液（或熔融电解质）而在阴、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。阳两极引起氧化还原反应的过程。2.2.电解池：将电能转化为化学能的装置。电

4、解池：将电能转化为化学能的装置。构成电解池的条件：构成电解池的条件：1.1.直流电源、两个电极；直流电源、两个电极；2.2.电解质溶液或熔融的电解质；电解质溶液或熔融的电解质；3.3.闭合回路。闭合回路。碳碳碳碳阴极阴极阳极阳极9电极名称及电极反应电极名称及电极反应1.1.阳极：阳极：（1 1）与电源正极相连）与电源正极相连, ,电子流出；电子流出；（2 2）阴离子移向该极，失电子，发生氧化反应。）阴离子移向该极，失电子，发生氧化反应。2.2.阴极：阴极：（1 1）与电源负极相连，电子流入；）与电源负极相连，电子流入；（2 2）阳离子移向该极，得电子，发生还原反应。）阳离子移向该极，得电子，发

5、生还原反应。电极反应式：电极反应式：阴极：阴极：阳极：阳极： 2Cl2Cl2e2e = Cl= Cl2 2CuCu2+ 2+ + 2e+ 2e = Cu= Cu还原反应还原反应氧化反应氧化反应总反应：总反应：CuCu2+2+ +2Cl+2Cl Cu + Cl Cu + Cl2 2通电通电10 尝试小结电解氯化铜溶液这一过程的特点和规律。尝试小结电解氯化铜溶液这一过程的特点和规律。与电源正极相连与电源正极相连与电源负极相连与电源负极相连阴离子移向阴离子移向 阳离子移向阳离子移向发生发生还原反应还原反应发生发生氧化反应氧化反应阳极阳极阴极阴极电源、电极、电极反应关系电源、电极、电极反应关系11在溶

6、液中存在在溶液中存在CuCu2+2+、ClCl- -、H H+ +、OHOH- -四种离子，为何发生氧四种离子，为何发生氧化还原反应的是化还原反应的是CuCu2+2+、ClCl- -？12阳离子：阳离子：AgAg+ +FeFe3+3+CuCu2+2+H H+ +FeFe2+2+ZnZn2+2+AlAl3+3+MgMg2+2+NaNa+ +K K+ +阴离子：阴离子：S S2-2-I I- -BrBr- -ClCl- - OHOH- -含氧酸根含氧酸根 离子放电顺序（惰性电极）离子放电顺序（惰性电极）131.1.阳离子的放电顺序与金属活动性顺序相反阳离子的放电顺序与金属活动性顺序相反(Fe(Fe

7、3+3+大于大于CuCu2+2+) )，阴离子的放电顺序与常见的几种非金属单质的，阴离子的放电顺序与常见的几种非金属单质的活泼性顺序相反。活泼性顺序相反。2.2.当当FeFe3+3+和和CuCu2+2+共同在溶液中时，先共同在溶液中时，先FeFe3+3+e+e- - =Fe =Fe2+2+，然后然后CuCu2+2+放电。放电。143.3.金属电极做阳极，金属本身被氧化（金、铂除外），溶液金属电极做阳极，金属本身被氧化（金、铂除外），溶液中的阴离子不放电。中的阴离子不放电。4.4.无论活性电极还是惰性电极做阴极，阴极均不参加反应。无论活性电极还是惰性电极做阴极，阴极均不参加反应。电解原理应用电解

8、原理应用用惰性电极电解食盐水，两极的产物是什么？用惰性电极电解食盐水，两极的产物是什么？15提示：分析电解反应的一般思路提示：分析电解反应的一般思路明确溶液中存在哪些离子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判断阳极材料及阴阳两极附近离子种类及离子放电顺序离子放电顺序先电离先电离后电解后电解16电极方程式的书写电极方程式的书写1.1.电解饱和电解饱和NaClNaCl溶液溶液两极材料：碳棒或其他惰性电极两极材料：碳棒或其他惰性电极NaClNaCl = Na = Na+ + Cl+ Cl- -阴极：阴极：阳极：

9、阳极： 2Cl2Cl 2e 2e = Cl= Cl2 22H2H+ + + 2e+ 2e = H= H2 22NaCl + 2H2NaCl + 2H2 2O = 2NaOH + HO = 2NaOH + H2 2+ Cl+ Cl2 2总反应：总反应：通电通电H H2 2O= HO= H+ + + OH+ OH- -17阳极：阳极：使湿润的使湿润的KI-KI-淀粉试纸淀粉试纸变蓝变蓝阴极：阴极：滴入酚酞，溶液滴入酚酞，溶液变红变红阳极产物阳极产物ClCl2 2和阴极产物和阴极产物NaOHNaOH（H H2 2）如何检验？）如何检验？ 182.2.写出用石墨电极电解硫酸铜溶液的电极反应式及总反写出

10、用石墨电极电解硫酸铜溶液的电极反应式及总反应式应式3.3.写出用铜做电极电解硫酸铜溶液的电极反应式写出用铜做电极电解硫酸铜溶液的电极反应式阳极阳极4OH4OH- -4e-4e- -=2H=2H2 2O+OO+O2 2阴极阴极2Cu2Cu2+2+4e+4e- -=2Cu=2Cu总反应总反应 2CuSO2CuSO4 4+2H+2H2 2O=2Cu+2HO=2Cu+2H2 2SOSO4 4+O+O2 2电解电解阳极阳极( Cu )( Cu )：阴极阴极( Cu )( Cu )：CuCu - 2e- 2e = Cu= Cu2+2+ CuCu2+2+ + 2e + 2e = Cu = Cu 完成下列的问

11、题完成下列的问题19实例实例电极反应电极反应 浓度浓度pHpHCuClCuCl2 2阴极阴极阳极阳极氯氯气气铜铜阳极：阳极：2Cl2Cl- -2e-2e- -=Cl=Cl2 2阴极：阴极：CuCu2+2+2e+2e- -=Cu=Cu减小减小减小减小CuClCuCl2 2溶液溶液 CuClCuCl2 2 Cu+Cl Cu+Cl2 2电解电解电解规律电解规律20实例实例电极反应电极反应 浓度浓度pHpHNaNa2 2SOSO4 4阳极阳极阴极阴极O O2 2H H2 2阳极阳极:4OH:4OH- -4e-4e- -=2H=2H2 2O+OO+O2 2阴极阴极: 4H: 4H+ + 4e+ 4e-

12、- = 2H= 2H2 2变大变大不变不变NaNa2 2SOSO4 4溶液溶液2H2H2 2O 2HO 2H2 2 + O+ O2 2电解电解21实例实例电极反应电极反应 浓度浓度pHpHNaClNaCl阳极阳极阴极阴极氯氯气气氢氢气气阳极阳极: 2Cl: 2Cl- - -2e-2e- - = Cl= Cl2 2阴极阴极: 2H: 2H+ + 2e+ 2e- - = H= H2 2 2NaCl+2H2NaCl+2H2 2O 2NaOH+HO 2NaOH+H2 2+Cl+Cl2 2 电解电解减小减小增大增大NaClNaCl溶液溶液22电解质溶液电解规律（惰性电极）电解质溶液电解规律（惰性电极）

13、阳极阳极: S: S2- 2- II- - BrBr- - ClCl- - OH OH- - 含氧酸根离子含氧酸根离子FF- - 与与区：电解本身型区：电解本身型 如如CuClCuCl2 2与与区：放氢生碱型区：放氢生碱型 如如NaClNaCl与与区：放氧生酸型区：放氧生酸型 如如CuSOCuSO4 4、AgNOAgNO3 3与与区：电解水型区：电解水型 如如NaNa2 2SOSO4 4、 H H2 2SOSO4 4 、NaOHNaOH阴极阴极: Ag: Ag+ + FeFe3+ 3+ CuCu2+ 2+ HH+ +FeFe2+2+ZnZn2+ 2+ Al Al3+3+MgMg2+2+NaNa

14、+ +23电解原理的应用电解原理的应用电镀（在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法）电镀（在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法）电镀铜原理电镀铜原理铜片铜片待镀件待镀件硫酸铜溶液硫酸铜溶液阳极：镀层金属阳极：镀层金属阴极：待镀金属制品阴极：待镀金属制品电镀液：含有镀层金电镀液：含有镀层金属的电解质属的电解质CuCu2+2+ +2e +2e=CuCu阴极：阴极：Cu2eCu2e= Cu= Cu2+ 2+ 阳极：阳极：24电镀应用于电镀应用于铜的精炼铜的精炼电极反应式电极反应式阴极阴极( (纯铜纯铜): Cu): Cu2+2+ + 2e + 2e- - = Cu ( = Cu (还原

15、反应还原反应) )阳极阳极( (粗铜粗铜): Cu - 2e): Cu - 2e- - = Cu = Cu2+2+ ( (氧化反应氧化反应) )杂质：杂质：Zn - 2eZn - 2e- - = Zn = Zn2+2+ Ni-2e Ni-2e- - = Ni = Ni2+2+阳极泥阳极泥: : 相对不活泼的金属以单质的形式沉积在电解槽相对不活泼的金属以单质的形式沉积在电解槽底底, ,形成阳极泥形成阳极泥电解精炼铜原理电解精炼铜原理粗铜板粗铜板纯铜板纯铜板硫酸铜溶液硫酸铜溶液25电冶金（使用电解法冶炼像钠、钙、镁、铝等活泼金属电冶金（使用电解法冶炼像钠、钙、镁、铝等活泼金属的方法）的方法）制取金

16、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：阳极：2Cl2Cl- - -2e-2e- - = Cl= Cl2 2阴极：阴极： 2Na2Na+ + + 2e+ 2e- - = 2Na= 2Na总反应：总反应： 2NaCl(2NaCl(熔融熔融) 2Na + Cl) 2Na + Cl2 2 通电 26电解熔融氯化钠制钠电解熔融氯化钠制钠27电解池电解池原原 理理应应 用用电能转化为化学能电能转化为化学能阳极：氧化反应阳极：氧化反应阴极：还原反应阴极：还原反应氯碱工业氯碱工业电镀电镀电解精炼铜电解精炼铜电冶金电冶金281.1.利用电解法可将含有利用电解法可将含有FeFe、ZnZn、A

17、gAg、PtPt等杂质的粗铜提等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是纯，下列叙述正确的是( )( )A.A.电解时以精铜作阳极电解时以精铜作阳极B.B.电解时阳极发生还原反应电解时阳极发生还原反应C.C.精铜连接电源负极，其电极反应是精铜连接电源负极，其电极反应是Cu +2eCu +2e- - = Cu= Cu2+2+D.D.电解后，电解槽底部会形成含少量电解后，电解槽底部会形成含少量AgAg、PtPt等金属的阳等金属的阳极泥极泥D D292.2.在铁制品上镀一定厚度的铜层，以下方案设计正确的是在铁制品上镀一定厚度的铜层，以下方案设计正确的是（ ）A.A.铜作阳极，镀件作阴极，溶液中含有铜离子铜作阳极，镀件作阴极，溶液中含有铜离子B.B.铂作阴极，镀件作阳极，溶液中含有铜离子铂作阴极，镀件作阳极，溶液中含有铜离子C.C.铁作阳极，镀件作阴极，溶液中含有亚铁离子铁作阳极，镀件作阴极，溶液中含有亚铁离子D.D.铜作阴极，镀件作阳极，溶液中含有铜离子铜作阴极，镀件作阳极，溶液中含有铜离子A A303.3.如图所示，通电后如图所示，通电后A A极上析出极上析出AgAg，对该装置的有关叙