第三节 电解池(w)

第四章电化学基础,第三节电解池,氢气,氧气,电解电解水：2H2O=2H2O2,+,_,探究实验1,甲,无现象,没有且不能自发发生原电池反应,甲装置不满足构成原电池的条件。,分析原因:,CuCl2溶液,探究实验2,如图所示，将两根石墨棒分别跟直流电源的正极和负极连接，浸入盛有CuCl2溶液的烧杯中，再接通12V直流电,观察现象。约35min后切断电源。,Cu,Cl2,阴极,阳极,CuCl2溶液,向氯化铜溶液中通入直流电,A：理论先行,思考1：氯化铜溶液中含有哪些微粒?思考2：在通电时这些微粒各向什么区移动？思考3：猜想在通电时在阳极和阴极各会发生什么样的电极反应？产物可能是哪些？,阳离子：Cu2+、H+阴离子：Cl-、OH-,Cu2+、H+向阴极区移动；Cl-、OH-向阳极区移动,Cl-Cl2OH-O2,H2OH+OH-,CuCl2Cu2+2Cl-,阴极区：,Cu2+CuH+H2,阳极区：,B.实验记录,有气泡逸出,有红色固体析出,氯气,铜,使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝,氧气？,氢气？,阴极,阳极,阴离子失去电子,阳离子得到电子的过程叫放电。,影响离子放电的因素：,放电能力：,Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+Ca+K+,阴极：氧化性强的离子先得电子。,阳极：还原性强的离子先失电子。,金属S2IBrClOHNO3SO42F,除Pt、Au,Cu2+,oooooooooooooooooooo,阴极,阳极,Cu,Cl2,ooooooooooooooooooooooo,电解氯化铜溶液实验装置,e-,e-,单击电子流动,OH,H+,电极反应：,2Cl2e=Cl2（氧化反应）,Cu2+2e=Cu（还原反应）,阳极：,阴极：,1.电解：,使直流电通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程，叫做电解。,3.构成电解池的条件：,直流电源；,阴极:与电源负极相连还原反应,阳极:与电源正极相连氧化反应,电极：,电解质溶液或熔融电解质；,2.电解池：,电能转变为化学能的装置。,一、电解原理,形成闭合回路。,小结：,电极反应：,阳氧化、阴还原,离子流向：,异性相吸,电子流向：,电子从负极流向阴极，经溶液离子导电，再从阳极流回正极,(阳氧),思考?,电解硫酸钠溶液中会有怎样的结果？,离子放电的顺序,H+Na+,OHSO42,4OH4e2H2O+O2,4H+4e2H2,阳极：,阴极：,1.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。2.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。（注意得失电子守恒）3.由阴阳两电极反应式，合并得总反应式。（弱电解质的须保持分子形式）,写电极反应【方法小结】,例以石墨碳棒为电极，请写出分别电解下列溶液时,在阴、阳两极上发生的电极反应式及总的化学方程式。(1)NaCl溶液:(2)CuSO4溶液:,想一想、做一做,阳极：4OH-4e-2H2O+O2阴极：2Cu2+4e-2Cu,电解,总反应式：2Cu2+2H2O2Cu+O2+4H+,阳极：2Cl-2e-=Cl2阴极：2H+2e-=H2,总反应：2Cl-+2H2O=Cl2+H2+2OH-,电解,H+应该在哪一极？,OH-在哪一极？,(2H2O2H+2OH-),(4H2O4H+4OH-),电解池与原电池有哪些异同,两电极接直流电源电解质溶液形成闭合回路,活泼性不同的两电极电解质溶液形成闭合回路,形成条件,将电能转变成化学能的装置,将化学能转变成电能的装置,定义,装置实例,电解池,原电池,装置,电解池与原电池有哪些异同(续),电源负极电解池阴极电解池阳极电源正极,电子流向,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,负极：氧化反应，金属失电子正极：还原反应，溶液中的阳离子得电子,电极反应,阳极：与电源正极相连阴极：与电源负极相连,负极：较活泼金属正极：较不活泼金属（或能导电的非金属）,电极名称,电解池,原电池,装置,练习：以石墨作电极，电解下列溶液，写出电极反应及电解总反应式。AgNO3溶液,试一试,阳极：4OH-4e-=2H2O+O2阴极：4Ag+4e-=4Ag总反应式：4Ag+2H2O=4Ag+O2+4H+,通电,二、电解规律(用惰性电极电解时),1、电解含氧酸、强碱溶液、活泼金属的含氧酸盐溶液时，如电解H2SO4、HNO3、NaOH、Na2SO4等溶液,电解后溶液中溶质的质量分数，若要恢复原来的浓度，只需加入一定量的即可。,实质：电解水,例如：电解硫酸钠溶液,增大,水,2、电解无氧酸溶液(氢氟酸除外)、不活泼金属的无氧酸盐溶液，如电解盐酸、CuCl2溶液等,电解后溶液中溶质的质量分数，若要恢复原来的组成和浓度，需加入一定量的(通入一定量的HCl气体),阳极：2Cl2eCl2,阴极：2H+2eH2,电解盐酸,实质：电解质本身被电解,减小,溶质,3、电解不活泼金属的含氧酸盐时，电解质和水都有一部分被电解，如电解CuSO4溶液、AgNO3溶液等。,阳极：4OH4e2H2O+O2,阴极：2Cu2+4e2Cu,电解后原溶液中溶质的质量分数减小，若要恢复原来的组成和浓度，需加入一定量金属氧化物。,电解CuSO4溶液,4、电解活泼金属的无氧酸盐溶液时，电解质和水都有一部分被电解，如电解NaCl溶液等。,电解后原溶液中溶质的质量分数减小，若要恢复原来的组成和浓度，需通入一定量的HCl。,阳极(C)：2Cl2eCl2,阴极(C)：2H+2eH2,（1）在NaCl溶液中,NaCl电离出，H2O电离出。通电后，在电场的作用下，向阴极移动，向阳极移动。在阳极，由于容易失去电子，被氧化生成。阳极方程式：;（2）在阴极，由于容易得到电子被还原生成使H2O电离向右移动，因此阴极浓度增大，PH。阴极方程式：。,2Cl-2e-=Cl2,2H+2e-=H2,Na+、Cl-,H+、OH-,Cl-、OH-,Cl-,Cl2,H+,H2,OH-,增大,Na+、H+,三、电解原理的应用,1、氯碱工业电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气。,总化学方程式：;总离子方程式:.(3)电解前向溶液中滴加酚酞，通电后现象为：_，两极极板上都有气体产生，如何检验气体的种类？,阴极附近的溶液无色变为红色,阳极:产生刺激气体使湿润KI淀粉试纸变蓝色.,阴极:产生无色、无味气体,(2)避免生成物H2和Cl2混合,因为:.,(1)避免Cl2接触NaOH溶液会反应,使产品不纯,反应方程式:.,第一个问题:,Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O,混合遇火或遇强光爆炸,解决方法:使用离子交换膜,电解饱和食盐水必须解决两个主要问题:,提示：,第二个问题：精制食盐水,泥沙、Na+、Cl-、Mg2+、Ca2+、Fe3+、SO42-,Na+、Cl-、.Mg2+、Ca2+、Fe3+、SO42-,Na+、Cl-、Mg2+、Ca2+、Fe3+、引入Ba2+,Na+、Cl-、Ca2+、Ba2+、引入OH-,Na+、Cl-、CO32-、OH-,Na+、Cl-,沉降,除泥沙,略过量BaCl2溶液,除SO42-,略过量Na2CO3溶液,除Ca2+.Ba2+,略过量NaOH溶液,除Fe3+,Mg2+,适量HCl溶液,调节PH除CO32-、OH-,2、铜的电解精炼,、粗铜所含的杂质,Zn、Fe、Ni、Ag、Au等,、粗铜的精炼,以粗铜为阳极，以纯铜为阴极，以CuSO4溶液为电解液进行电解,阳极：Zn2eZn2+Fe2eFe2+Ni2eNi2+Cu2eCu2+,阴极：Cu2+2eCu,3、电镀,、概念：应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属或合金的过程。,、电镀池形成条件,、镀件作阴极,、镀层金属作阳极,、含镀层金属阳离子的盐溶液作电解液,、电镀的特点,电镀液的组成及酸碱性保持不变,4、电冶金（冶炼活泼金属钠、镁、铝等）,制取金属钠,电解熔融状态的氯化钠。,通直流电后，,阳极：,2Cl-2e-=Cl2,阴极：,2Na+2e-=2Na,总反应：,2NaCl(熔融)2Na+Cl2,结论：电解法是冶炼金属的一种重要方法，是最强有力的氧化还原的手段。,制取金属铝,电解熔融状态的氧化铝。,阳极：,6O2-12e-=3O2,阴极：,4Al3+12e-=4Al,总反应：,原电池、电解池、电镀池判定规律,若无外接电源，可能是原电池，然后依据原电池的形成条件分析判定，主要思路是“三看”先看电极：两极为导体且活泼性不同再看溶液：两极插入电解质溶液中后看回路：形成闭合回路或两极接触若有外接电源，两极插入电解质溶液中，则可能是电解池或电镀池。当阳极金属与电解质溶液中的金属阳离子相同，则为电镀池，其余情况为电解池。,讨论：比较电解池和原电池的异同,发生氧化还原反应，从而形成电流,电流通过引起氧化还原反应,两个电极、电解质溶液或熔融态电解质、形成闭合回路、自发发生氧化还原反应,电源、电极（惰性或非惰性）、电解质（水溶液或熔融态）,由电极本身决定正极：流入电子负极：流出电子,由外电源决定阳极：连电源正极阴极：连电源负极,（外电路）负极正极,电源负极阴极阳极电源正极,（外电路）正极负极,电源正极阳极阴极电源负极,负极：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）正极：2H+2e-=H2（还原原应）,阳极：2Cl-2e-=Cl2(氧化反应)阴极:Cu2+2e-=Cu(还原反应),化学能电能,电能化学能,设计电池、金属