电解原理及应用35601.doc

电解原理及应用【本讲教育信息】一. 教学内容：电解原理及应用二. 教学目标理解电解原理，掌握电极反应式的书写及电解原理的应用三. 教学重点、难点电解原理教学过程一、电解原理：电解是电流通过电解质溶液而在阴、阳两极发生氧化还原反应的过程；电解池是将电能转化为化学能的装置；构成条件为：必须连接有直流电源，要有电极（阴、阳极），以及电解质溶液或熔融电解质。在电解过程中与电源正极相连的极称为阳极，在阳极上发生氧化反应；与电源负极相连的极称为阴极，在阴极上发生还原反应；电解质溶液中的阴离子移向阳极，阳离子移向阴极。说明：1、电解质溶液的导电过程实质上就是其电解过程。在电解池中电子流向：电子由电源的负极电解池的阴极，再由电解质溶液电解池的阳极电源正极。溶液中离子的移动方向：溶液中阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。2、电解与电离的比较：电离电解条件电解质溶于水或熔化状态下电解质电离后, 再通直流电过程电解质离解成为自由移动的离子, 如CuCl2Cu22Cl阴、阳离子定向移动, 在两极上失、得电子成为原子或分子, 如CuCl2Cu（阴极）Cl2（阳极）特点只产生自由移动的离子发生氧化还原反应, 生成新物质联系电解必须建立在电离的基础上3、电解池与原电池的判断：有外加电源的装置一定是电解池，无外加电源的装置一定是原电池, 多池组合时, 一般是含有活泼金属的池为原电池，其余都是在原电池带动下工作的电解池；若最活泼的电极相同时，则两极间活泼性差别较大的是原电池，其余为电解池。4、电解池的反应原理：放电：阳离子得到电子或阴离子失去电子。离子放电的顺序取决于离子的本性，也与离子浓度和电极材料有关。（1）阳极产物的判断先看电极，若是活泼电极（金属活动顺序表Ag以前，包含Ag），电极放电，溶液中的阴离子不放电；若是惰性电极（如铂、石墨等），则看溶液中阴离子的失电子能力。 在惰性电极上，阴离子放电顺序为：（2）阴极产物的判断：直接根据阳离子放电顺序进行判断，阳离子放电顺序为：注意：高价含氧酸根离子一般不放电 5、分析电解问题的基本思路：通电前：电解质溶液中含有哪些阴、阳离子（包括水电离出的H和OH）。通电时：阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，结合放电顺序分析谁优先放电。写电极反应式，并结合题目要求分析电解结果，如两极现象、水的电离平衡移动、离子浓度的变化、pH变化等。分析讨论按要求填写下表（用惰性电极电解下列物质的溶液）电解质（溶液）阳极反应阴极反应总反应方程式溶液pH变化CuCl22Cl2eCl2Cu22eCuCuCl2CuCl2稍变大HCl2Cl2eCl22H2eH22HClH2Cl2变大Na2SO44OH4e2H2OO22H2eH22H2O2H2O2不变H2SO44OH4e2H2OO22H2eH22H2O2H2O2减小NaOH4OH4e2H2OO22H2eH22H2O2H2O2增大NaCl2Cl2eCl22H2eH22NaCl +2H2O 2NaOH + H2+ Cl2增大CuSO44OH4e2H2OO2Cu22eCu2 CuSO42H2O2 Cu2H2SO4O2减小规律总结：用惰性电极电解不同的电解质溶液时：电解质的组成无氧酸（除HF）、不活泼金属的无氧酸盐（F除外）不活泼金属的含氧酸盐、活泼金属的无氧酸盐含氧酸、可溶性碱、活泼金属的含氧酸盐被电解的物质电解质本身电解质和水都发生变化电解水实例CuCl2、HBr、HClNaCl、CuSO4、AgNO3H2SO4、NaOH、KNO3二、电解原理的应用：1、电解精炼铜原理：粗铜的溶解与纯铜的生成：阳极（粗铜）：Cu2e Cu2阴极（纯铜）： Cu2 2eCu比铜活泼的金属：Zn、Fe、Ni只溶解，不析出；比铜不活泼的金属：Au、Pt不溶解，而以单质沉积形成阳极泥；电解质溶液中CuSO4的浓度基本不变；2、电镀：镀件作阴极，镀层金属作阳极，含镀层金属离子的电解质配成电镀液；电镀铜的原理：阳极（镀层金属）：Cu2e Cu2阴极（镀件）： Cu22eCu电镀液浓度不变；3、氯碱工业：电解饱和食盐水制氢氧化钠和氯气：电极反应及总反应：阳极反应：2Cl2e Cl2（氧化反应）阴极反应：2H2eH2（还原反应）总反应离子方程式：2Cl2H2O2OH H2Cl2总反应：阴极区 阳极区4、电冶金：通过电解熔融的氯化钠制取金属钠，电解熔融的氧化铝冰晶石的混合物制取金属铝：制取金属钠：阳极反应：2Cl2e Cl2 阴极反应：2Na2e2Na 制取金属铝：阳极反应：612e 3O2 阴极反应：4Al312e4Al 说明：1、原电池、电解池和电镀池的比较：原电池电解池电镀池定义（装置特点）将化学能转变成电能的装置将电能转变成化学能的装置应用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属的装置反应特征自发反应非自发反应非自发反应装置特征无电源，两极不同有电源, 两极可同可不同有电源形成条件1. 活泼性不同的两极（连接）2.电解质溶液（电极插入其中并与电极自发反应）3.形成闭合回路1. 两电极连接直流电源2. 两电极插入电解质溶液3. 形成闭合回路1. 镀层金属接电源正极, 待镀金属接电源负极2. 电镀液必须含有镀层金属的离子电极名称（电极构成）负极: 较活泼金属（电子流出的极）正极: 较不活泼的金属 （或能导电的非金属）（电子流入的极）阳极：与电源正极相连的极阴极：与电源负极相连的极名称同电解,但有限制条件阳极:必须是镀层金属；阴极: 镀件电极反应负极: 氧化反应, 一般是金属失电子正极: 还原反应,溶液中的阳离子得电子或者氧气得电子（吸氧腐蚀）阳极: 氧化反应, 溶液中的阴离子失电子, 或电极金属失电子阴极: 还原反应, 溶液中的阳离子得电子阳极: 金属电极失电子阴极: 电镀液中阳离子得电子电子流向正极阴极同电解池溶液中带电粒子移动阳离子向正极移动阴离子向负极移动阳离子向阴极移动阴离子向阳极移动同电解池联系在两极上都发生氧化和还原反应2、氯碱工业：离子交换膜法制烧碱（1）：阳离子交换膜的作用：将电解槽隔成阴极室和阳极室，它只允许阳离子（Na）通过，而阻止阴离子（Cl、OH）和气体通过。可防止H2、Cl2混合爆炸，也可防止Cl2与NaOH反应。（2）：食盐的精制：粗盐的成份：泥沙、Ca2、Mg2、Fe3、SO42杂质，会与碱性物质反应产生沉淀，损坏离子交换膜；杂质的除去过程：（3）、在精制食盐时，所加除杂试剂均为过量，因此，所