电解池课件.ppt2

1、 G Zn Cu CC CuCl2溶液溶液 写出右图原电池的电极反应、电池总反应。写出右图原电池的电极反应、电池总反应。 负极：负极：Zn 2e- = Zn2+ 正极：正极： Cu2+ 2e- = Cu 电池总反应：电池总反应：Zn + CuCl2 = ZnCl2 + Cu CuCl2溶液溶液 问题：问题：如果把两根石墨棒作电极插入如果把两根石墨棒作电极插入 CuCl2 溶液中，外接直流电源，这还溶液中，外接直流电源，这还 是原电池装置吗？是原电池装置吗？ 原电池是把化学能转变成电能的装置。原电池是把化学能转变成电能的装置。 【实验实验42】 实验现象及结论：实验现象及结论： 与电源负极相连的

2、碳棒有一层红色的与电源负极相连的碳棒有一层红色的铜铜生成。生成。 发生还原反应发生还原反应 阴极阴极。 与电源正极相连的碳棒上有气泡产生，是与电源正极相连的碳棒上有气泡产生，是氯气氯气。 发生氧化反应发生氧化反应 阳极。阳极。 反应式：反应式：CuCl2 Cu + Cl2 通电 CC CuCl2溶液溶液 CuCl2 阳极阳极阴极阴极 整个装置就是电解池。整个装置就是电解池。 电解：电解：使直流电通过电解质溶液而在阴、阳两极引起使直流电通过电解质溶液而在阴、阳两极引起 氧化还原反应的程，叫做电解。氧化还原反应的程，叫做电解。 构成电解池的条件：构成电解池的条件： 是电能转变为化 学能的装置！ 直

3、流电源；直流电源； 与电源与电源负极负极相连的电极为相连的电极为阴极阴极 与电源与电源正极正极相连的电极为相连的电极为阳极阳极 阴、阳电极阴、阳电极 电解质溶液或熔融电解质；电解质溶液或熔融电解质；闭合回路闭合回路 电解池：电解池：电能转变为化学能的装置。 电能转变为化学能的装置。 CC 1. 通电前，溶液中有哪些离子？通电前，溶液中有哪些离子？ 运动情况如何？运动情况如何？ 思考 3.3.当离子定向移动到电极表面时，当离子定向移动到电极表面时， 发生的是什么类型的反应？发生的是什么类型的反应？ 2 2. .通电后，离子的运动情况有什么改变？通电后，离子的运动情况有什么改变？ CuCl2 =

4、Cu2+ + 2Cl- H2O H+ + OH- 阳离子：阳离子：Cu2+、H+ 移向阴极移向阴极 阴离子：阴离子：Cl-、OH-移向阳极移向阳极 无规则运动无规则运动 定向运动定向运动 氧化还原反应氧化还原反应 Cl- Cu2+ Cu2+ Cu2+ Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cu2+ Cu2+ Cu2+ Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- 阴极 阳极 通电后通电后 通电前通电前 4、指出该装置中电解池的阴阳极，、指出该装置中电解池的阴阳极， 写出电极反应式及总反应的化学方写出电极反应式及总反应的化学方 程式。程式。 5、在在CuCl2溶液中有自由移动的溶液中有自由移

5、动的Cu2+、Cl-、 H+、OH-，为什么只有，为什么只有Cu2+、Cl-得失电子，而得失电子，而 H+、OH-却不能或很难在两极上得失电子呢？却不能或很难在两极上得失电子呢？ 在阴、阳极上，离子的放电顺序又是怎样的？在阴、阳极上，离子的放电顺序又是怎样的？ 阳极：2Cl- _ 2e- = Cl2 阴极：Cu 2+ 2e- = Cu 总反应：CuCl2 Cl2 + Cu 5.离子放电顺序及电解产物的判断离子放电顺序及电解产物的判断 活泼金属阳极活泼金属阳极S2-I-Br-Cl-OH 含氧酸根含氧酸根 （1）阳极上（氧化反应）阳极上（氧化反应） (2)阴极上（还原反应）阴极上（还原反应） 无论

6、是惰性电极还是金属电极都不参与电极反应，无论是惰性电极还是金属电极都不参与电极反应， 发生反应的是发生反应的是溶液中的阳离子溶液中的阳离子。阳离子在阴极上放电。阳离子在阴极上放电 顺序是：顺序是： 上述顺序基本上是金属活动性顺序，越活泼的上述顺序基本上是金属活动性顺序，越活泼的 金属，其阳离子越难得到电子，但金属，其阳离子越难得到电子，但Fe3+氧化性较氧化性较 Cu2+强。强。 Ag+ Hg2+Fe3+Cu2+ H+（酸）（酸）Pb2+Sn2+Fe2+ Al3+Mg2+Na+Ca2+K+ 分析电解反应的一般思路：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 根据阴阳

7、离子放电顺序及阳极氧化、阴根据阴阳离子放电顺序及阳极氧化、阴 极还原分析得出产物极还原分析得出产物 阴阳两极附近有哪些离子阴阳两极附近有哪些离子 小结小结 练习：以碳棒为电极，电解下列溶液，练习：以碳棒为电极，电解下列溶液， 写出电极反应式写出电极反应式 1 1、 CuClCuCl2 2 HI HI HClHCl 2 2、 NaNa2 2SOSO4 4、 H H2 2SOSO4 4 、NaOHNaOH 3 3、 NaClNaCl， 4 4、 AgNOAgNO3 3、 实例电极反应浓度pH复原 阴极阴极阳极阳极 氯氯 气气 铜铜 实例实例电极反应电极反应 浓度浓度PH 值值 复原复原 CuCl2

8、 总：CuCl2 Cu+Cl2 电解 阳极阳极:(Cl- OH-) : 2Cl-2 e- =Cl2 阴极阴极(Cu2+ H+)：Cu2+ 2e-=2Cu 减小减小 增增 大大 加适量加适量 CuCl2 晶体晶体 第一组：电解CuCl2 阴极阴极阳极阳极 碘碘 氢气氢气 实例实例电极反应电极反应 浓度浓度PH 值值 复原复原 HI 2HI I2 + H2 阳极阳极:(I- ，OH-) : 2I-2 e- =I2 阴极阴极( H+)：2H+ 2e-= H2 减小减小 增增 大大 通入通入 适量适量 HI 第一组：电解HI溶液 电解 实例实例电极反应电极反应 浓度浓度PH 值值 复原复原 HCl 溶

9、液溶液 阳极：阳极：2Cl-2 e- =Cl2 阴极：阴极：2H+ + 2e-=H2 减小减小 通入通入 HCl 2 HCl H2 +Cl2 电解 阳极阳极C阴极阴极C 氯氯 气气 氢氢 气气 盐酸盐酸溶液溶液 增大增大 阴极阴极 阳极阳极 氧氧 气气 氢氢 气气 阳极阳极(OH- SO42-): 4OH- 4e- = 2H2O+O2 实例实例电极反应电极反应 浓度浓度PH 值值 复原复原 Na2SO4 阴极阴极(H+ Na+) :4H + 4e- = 2H2 变大变大 不不 变变 加加 H2O 2H2O = 2H2 +O2 通电通电 第二组：电解第二组：电解Na2SO4 阴极阴极 阳极阳极

10、氧氧 气气 氢氢 气气 阳极阳极(OH- SO42-): 4OH- 4e- = 2H2O+O2 实例实例电极反应电极反应 浓度浓度PH 值值 复原复原 H2SO4 阴极阴极(H+ ) :4H + 4e- = 2H2 变大变大 变变 小小 加加 H2O 2H2O = 2H2 +O2 通电通电 第二组：电解第二组：电解H2SO4 阴极阴极 阳极阳极 氧氧 气气 氢氢 气气 阳极阳极(OH- ): 4OH- 4e- = 2H2O+O2 实例实例电极反应电极反应 浓浓 度度 PH 值值 复原复原 NaOH 阴极阴极(H+ Na+) :4H + 4e- = 2H2 变大变大 变变 大大 加加 H2O 2

11、H2O = 2H2 +O2 通电通电 第二组：电解第二组：电解NaOH 第三组：电解第三组：电解NaCl 阴极阴极阳极阳极 氢氢 气气 氯氯 气气 实例实例电极反应电极反应 浓度浓度PH 值值 复原复原 NaCl 阳极阳极(Cl- OH-): 2Cl- 2e- = Cl 2 阴极阴极(Na+ H+):2H + 2e- = H2 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2 +Cl2 减小减小 增增 大大 通入通入 适量适量 HCl 电解 阴极阴极阳极阳极 氧氧 气气 铜铜 实例实例电极反应电极反应 浓浓 度度 PH 值值 复原复原 CuSO4 2CuSO4+2H2O 2Cu +O2+2H2SO4 阴

12、极阴极(Cu2+ H+): 2Cu2+ 4e-=2Cu 减小减小 加适量加适量 CuO 固体固体 第四组：电解第四组：电解CuSO4 阳极阳极(SO42- OH-) :4OH- 4e- = 2H2O+O2 减减 小小 电解 电解质溶液用惰性电极电解的示例电解质溶液用惰性电极电解的示例： 电解电解 类型类型 举举 例例 电极反应电极反应 溶液溶液PH 变化变化 溶液复原方法溶液复原方法 物质类别物质类别实例实例 仅溶剂仅溶剂 水电解水电解 仅溶质仅溶质 电解电解 溶质和溶质和 溶剂同溶剂同 时电解时电解 含氧酸含氧酸H2SO4 强碱强碱 NaOH 活泼金属的活泼金属的 含氧酸盐含氧酸盐 Na2S

13、O4 无氧酸无氧酸HCl 阳极：阳极：4OH-=4e-O2+2H2O 阴极：阴极：4H+ + 4e- = 2H2 减小减小 增大增大 不变不变 H2O 阳极：阳极：2Cl- = 2e-Cl2 阴极：阴极：2H+2e- = H2 增大增大 HCl 不活泼金属不活泼金属 的无氧酸盐的无氧酸盐 CuCl2 阳极：阳极：2Cl- = 2e- Cl2 阴极：阴极：Cu2+2e- = Cu CuCl2 活泼金属的活泼金属的 无氧酸盐无氧酸盐 NaCl 阳极：阳极：2Cl- = 2e- Cl2 阴极：阴极：2H+2e- = H2 增大增大 HCl 不活泼金属的不活泼金属的 含氧酸盐含氧酸盐 CuSO4 阳极

14、：阳极：4OH- = 4e- O2+2H2O 阴极：阴极：2Cu2+4e- = 2Cu 减小减小 CuO （ A ）（B）（C） （D） CuSO4AgNO3 AgNO3 NaHSO4 AgCu CuC Pt Pt AgFe 1.写出下列装置的电极反应式，并判断写出下列装置的电极反应式，并判断A、B、C溶液溶液 PH值的变化。值的变化。 巩固练习巩固练习 2.2.如上图所示，通电后如上图所示，通电后A A极上析出极上析出AgAg，对该装置的有关，对该装置的有关 叙述正确的是叙述正确的是 A.PA.P是电源的正极是电源的正极 B.FB.F极上发生的反应为：极上发生的反应为：4OH4OH- - -

15、 4e - 4e- -=2H=2H2 2O+OO+O2 2 C.C.电解时，甲、乙、丙三池中，除电解时，甲、乙、丙三池中，除E E、F F两极外，其余电两极外，其余电 极均参加了反应极均参加了反应 D.D.通电后，甲池的通电后，甲池的PHPH减小，而乙、丙两池溶液的减小，而乙、丙两池溶液的PHPH不变不变 B 3.用铂电极电解下表中各组物质的水溶液，用铂电极电解下表中各组物质的水溶液， 电解一段时间以后，甲、乙两池中溶液的电解一段时间以后，甲、乙两池中溶液的 pH值均减小，而在和两极，电极产物值均减小，而在和两极，电极产物 的物质的量之比为的物质的量之比为12的是的是 甲 乙 A B C D

16、甲 KOH H2SO4 Na2SO4 CuSO4 乙 CuSO4 AgNO3 HCl HNO3 D 4.为下图所示装置中，为下图所示装置中，a、b都是惰性电极，都是惰性电极， 通电一段时间后，通电一段时间后，b极附近溶液呈红色。下极附近溶液呈红色。下 列说法正确的是列说法正确的是 AX是正极，是正极，Y是负极是负极 BX是负极，是负极，Y是正极是正极 CCuSO4溶液的溶液的PH值逐渐减小值逐渐减小 DCuSO4溶液的溶液的PH值不变值不变 a X Y bPt Cu CuSO4溶液溶液NaCl和酚酞溶液和酚酞溶液 AC 想一想？想一想？ 如果要在某铁制品表面镀上一层银，如果要在某铁制品表面镀上

17、一层银， 请你选择合适的电极材料和电镀液，并写请你选择合适的电极材料和电镀液，并写 出电极反应方程式。出电极反应方程式。 阴极阴极某铁制品某铁制品 阳极阳极金属银金属银 电镀液电镀液含有硝酸银的溶液含有硝酸银的溶液 阳极：阳极：Ag - e- =Ag+ 阴极：阴极：Ag+e = Ag 溶液中离子浓度不变溶液中离子浓度不变 （一）电镀（一）电镀 1 1、定义：、定义：利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄 层其它金属或是合金的过程。层其它金属或是合金的过程。 2 2、目的：、目的： 4、电镀的特点：、电镀的特点： 3 3、电镀材料的选择：、电镀材料的选择： 阴极

18、阴极镀件镀件 电镀液电镀液含有镀层金属离子的溶液含有镀层金属离子的溶液 阳极阳极镀层金属镀层金属 使金属增强抗腐蚀的使金属增强抗腐蚀的 能力，增加美观和表面硬度。能力，增加美观和表面硬度。 1 1）阳极本身参加电极反应阳极本身参加电极反应 2 2）电解质溶液的浓度保持不变电解质溶液的浓度保持不变 二、电解池原理的应用二、电解池原理的应用 （二）铜的电解精炼（二）铜的电解精炼 阳极：阳极： Cu Cu - 2e- = Cu= Cu2+ 2+ 阴极：阴极： CuCu2+ 2+ 2e + 2e- - = Cu Cu 杂质比铜活泼的杂质比铜活泼的ZnZn、NiNi、FeFe 等：等： Zn Zn -

19、2e- = ZnZn2+ 2+ Ni - 2e- = Ni 2+ Fe Fe - 2e- = FeFe2+ 2+ 活泼性在铜之后的银、金等：活泼性在铜之后的银、金等： 还原性比铜差的，不能失去电子，它们以单质的形式还原性比铜差的，不能失去电子，它们以单质的形式 留在溶液中，成为阳极泥。留在溶液中，成为阳极泥。 电解质溶液硫酸铜的浓度略有减小。电解质溶液硫酸铜的浓度略有减小。 (三）氯碱工业三）氯碱工业 （1 1）在在NaClNaCl溶液中溶液中,NaCl,NaCl电离出电离出 ，H H2 2O O电离出电离出 。 通电后，在电场的作用下，通电后，在电场的作用下， 向阴极移动，向阴极移动， 向阳

20、极移动。向阳极移动。 在阳极，由于在阳极，由于 容易失去电子，被氧化生成容易失去电子，被氧化生成 。 阳极方程式：阳极方程式： ; ; （2 2）在阴极，由于）在阴极，由于 容易得到电子被还原生成容易得到电子被还原生成 使使H H2 2O O 电离向右移动，因此阴极电离向右移动，因此阴极 浓度增大浓度增大 PHPH 。 阴极方程式：阴极方程式： 。 Na+、Cl-H+、OH- Cl-、OH- Cl-Cl2 H+ H2 OH- 增大增大 Na+、H+ 2Cl- - 2e- =Cl2 2H+ + 2e- = H2 总化学方式：总化学方式： ; ; 总离子方程式总离子方程式: . (3) (3)电解

21、前向溶液中滴加酚酞，通电后现象为：电解前向溶液中滴加酚酞，通电后现象为： _ ，两极极板上，两极极板上 都有气体产生，如何检验气体的种类？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阴极附近的溶液无色变为红色 阳极阳极:把湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极附近把湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极附近, 产生气体可以使湿润产生气体可以使湿润KI淀粉试纸变蓝色淀粉试纸变蓝色. NaOH2HClOH2NaCl2 222 电解 + + OH2HClOH2Cl2 222 电解 + （四）、电冶金（使用电解法冶炼像钠、钙、镁、铝等活泼金（四）、电冶金（使用电解法冶炼像钠、钙、镁、铝等活泼金 属的方法

22、）属的方法） 1、制取金属钠、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：2Cl - 2e- = Cl2 阴极：阴极： 2Na+ + 2e- = 2Na 总反应：总反应： 2NaCl(熔融熔融) 2Na + Cl2 通电 （四）、电冶金（使用电解法冶炼像钠、钙、镁、铝等活泼金（四）、电冶金（使用电解法冶炼像钠、钙、镁、铝等活泼金 属的方法）属的方法） 2、制取金属铝、制取金属铝 电解熔融状态的氧化铝。电解熔融状态的氧化铝。 阳极：阳极： 6O 2- 12e- = 3O2 阴极：阴极：4Al 3+ + 12e- = 4Al 总反应：总反应：2Al2O3(熔融 熔融) 4A

23、l + 3O2 通电 冰晶石 电解池小结电解池小结 与电源正极相连与电源正极相连 阳极阳极 阴极阴极 与电源负极相连与电源负极相连 发生氧化反应发生氧化反应 阳离子移向阳离子移向 阴离子移向阴离子移向 发生还原反应发生还原反应 1、电源、电极、电极反应关系、电源、电极、电极反应关系 2、电解原理的应用：氯碱工业、电镀、电冶金、电解原理的应用：氯碱工业、电镀、电冶金 装置原电池 电解池 实例 原理 形成条 电极名称 电子流向 电流方向 电极反应 能量转化 应用 发生氧化还原反应，从而形成电流发生氧化还原反应，从而形成电流电流通过引起氧化还原反应电流通过引起氧化还原反应 两个电极、电解质溶液或熔融

24、态电解质、两个电极、电解质溶液或熔融态电解质、 形成闭合回路、形成闭合回路、自发发生氧化还原反应自发发生氧化还原反应 电源、电极（惰性或非惰性）、电电源、电极（惰性或非惰性）、电 解质（水溶液或熔融态）解质（水溶液或熔融态） 由电极本身决定由电极本身决定 正极正极：流入电子：流入电子 负极负极：流出电子：流出电子 由外电源决定由外电源决定 阳极阳极：连电源正极连电源正极 阴极阴极：连电源负极连电源负极 （外电路）负极（外电路）负极 正极正极 电源负极电源负极阴极阴极阳极阳极电源正极电源正极 （外电路）正极（外电路）正极负极负极 电源正极电源正极阳极阳极阴极阴极电源负极电源负极 负极：负极：Zn

25、 - 2e- =Zn2+（氧化反应）（氧化反应） 正极：正极：2H+ + 2e- =H2（还原原应）（还原原应） 阳极：阳极：2 CI- - 2e- = CI2 (氧化反应氧化反应) 阴极阴极: Cu2+ + 2e- = Cu (还原反应还原反应) 化学能化学能 电能电能电能电能化学能化学能 设计电池、金属防腐设计电池、金属防腐氯碱工业、电镀、电冶、金属精炼氯碱工业、电镀、电冶、金属精炼 铜锌原电池铜锌原电池 电解氯化铜电解氯化铜 电解池、电解精炼池、电镀池的比较电解池、电解精炼池、电镀池的比较 电解池电解池电解精炼池电解精炼池电镀池电镀池 定义定义 形成形成 条件条件 电极电极 名称名称 电

26、极电极 反应反应 将电能转变成化学能将电能转变成化学能 的装置。的装置。 应用电解原理在某些应用电解原理在某些 金属表面镀上一层其金属表面镀上一层其 它金属的装置。它金属的装置。 两电极接直流电源两电极接直流电源 电极插人电解质溶液电极插人电解质溶液 形成闭合回路形成闭合回路 镀层金属接电源正极镀层金属接电源正极 待镀金属接电源负极待镀金属接电源负极 电镀液须含有镀层金电镀液须含有镀层金 属的离子属的离子 阳极：电源正极相连阳极：电源正极相连 阴极：电源负极相连阴极：电源负极相连 阳极：镀层金属；阳极：镀层金属； 阴极：镀件阴极：镀件 阳极：氧化反应阳极：氧化反应 阴极：还原反应阴极：还原反应

27、 阳极：氧化反应阳极：氧化反应 阴极：还原反应阴极：还原反应 应用电解原理将不纯应用电解原理将不纯 的金属提纯的装置。的金属提纯的装置。 不纯金属接电源正极不纯金属接电源正极 纯的金属接电源负极纯的金属接电源负极 电解质溶液须待提纯电解质溶液须待提纯 金属的离子金属的离子 阳极：不纯金属；阳极：不纯金属； 阴极：纯金属阴极：纯金属 阳极：氧化反应阳极：氧化反应 阴极：还原反应阴极：还原反应 练习练习 分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池。 金属性强弱的判断金属性强弱的判断 已知已知M+N2+=M2+N Pt极电解相同浓度极电解相同浓度P 和和M的硫酸盐，阴极先析出的硫酸盐，阴极先析出M N与与

28、E有导线相连放有导线相连放 入入E的硫酸盐溶液的硫酸盐溶液,电极反应：电极反应：E2+2e-=E，N-2e- =N2+，则四种金属活泼性由强到弱为，则四种金属活泼性由强到弱为 答案：答案：PMNE 工业上采用工业上采用Fe、C为电极电解为电极电解K2MnO4溶液制溶液制KMnO4 1.电解时电解时,应以应以 作阴极，电解过程中阴极附近溶液作阴极，电解过程中阴极附近溶液 pH将会将会 , 2.阳极反应式为阳极反应式为 , 3.总电解反应式为总电解反应式为 . 2K2MnO4+2H2O=2KMnO4+2KOH+H2 答案答案:Fe 增大增大 MnO42_e e- - =MnO4 电解计算电解计算电

29、子守恒法电子守恒法 例一例一 ： 铂电极电解铂电极电解1LCu(NO3)2和和KNO3混合混合 溶液溶液,通电一段时间通电一段时间,两极均产生两极均产生11.2L(S.T.P) 气体气体.求电解后溶液的求电解后溶液的pH,并确定析出铜的物并确定析出铜的物 质的量质的量. 解析：阳极解析：阳极 4OH-4e-=2H2O+O2 阴极阴极 Cu2+2e- =Cu 2H+2e- =H2 阳极转移电子的物质的量为阳极转移电子的物质的量为: 0.54 = 2mol,消耗消耗 4OH- 2mol,即产生即产生H+ 2mol. 阴极生成阴极生成0.5molH2,消耗消耗H+ 1mol;所以溶液中所以溶液中 C

30、(H+)=1mol/L pH=0 生成生成H2转移的电子转移的电子:0.5 2=1mol,故还有故还有1mole- 用于还原用于还原Cu2+,可析出铜为可析出铜为0.5mol. O22Cu4Ag4H2H22Cl24OH 计算计算关系式：关系式： 例二例二 ： 用石墨电极电解用石墨电极电解100mL H2SO4与与CuSO4的混合的混合 液，通电一段时间后，两极均收集到液，通电一段时间后，两极均收集到2.24L（标况）气（标况）气 体，则原混合液中体，则原混合液中Cu2+的物质的量浓度为（的物质的量浓度为（ ） A.1mol/L B.2mol/L C.3mol/L D.4mol/L A 阳极O2为0.1mol，电子为0.4mol 则H2为0.1mol，所以Cu为0.1mol，浓度为A 例三例三 ： 某硝酸盐晶体化学式为某硝酸盐晶体化学式为M(NO3)xnH2O，式量为，式量为 242，将，将1.21g该晶体溶于水配成该