苏教版 电解池的工作原理及应用

1、1. 1. 原电池是将原电池是将_能转变成能转变成_能的装置能的装置 。2. 2. 构成原电池的条件是？构成原电池的条件是？思考回忆：思考回忆：在生产和生活中，我们不但要利用原电池，使化在生产和生活中，我们不但要利用原电池，使化学能转化为电能，还常常需要学能转化为电能，还常常需要把电能转化为化学把电能转化为化学能能，使许多不能自发进行的反应顺利进行。，使许多不能自发进行的反应顺利进行。如：如：在工业上是如何实现的？在工业上是如何实现的？化学化学电电2NaCl 2Na+ Cl2 专题专题1 化学反应与能量变化化学反应与能量变化第二单元第二单元 化学能与电能的转化化学能与电能的转化电解池的工作原理

2、及应用电解池的工作原理及应用学习目标学习目标1.1.了解电解池的构造特点及工作原理了解电解池的构造特点及工作原理2.2.掌握放电顺序，能正确书写出电解池的掌握放电顺序，能正确书写出电解池的阴、阳极的电极反应式及电池反应式。阴、阳极的电极反应式及电池反应式。3.3.了解电解原理在生产生活中的应用了解电解原理在生产生活中的应用 重点：电解池的工作原理重点：电解池的工作原理 难点：阴、阳极的电极反应式的书写难点：阴、阳极的电极反应式的书写电解池的工作原理及应用电解池的工作原理及应用一、一、电解池的电解池的构成构成及工作原理及工作原理电解：电解：在在直流电直流电的作用下，在的作用下，在两电极两电极上上

3、分别发生氧化反应和还原反应的过程。分别发生氧化反应和还原反应的过程。电解池：电解池：借助氧化还原反应，借助氧化还原反应，把把电能转电能转化为化学能化为化学能的装置的装置。1.1.电解电解 电解池电解池一、一、电解池的电解池的构成构成及工作原理及工作原理分析下图分析下图,判断哪个是电解池判断哪个是电解池?(1)(1)外加外加直流直流电源电源(2)(2)与电源相连的两个与电源相连的两个电极电极：(3)(3)电解质电解质溶液或熔化的电解质溶液或熔化的电解质(4(4）形成闭合回路）形成闭合回路2.2.电解池的构成条件电解池的构成条件接电源接电源负极负极的为的为_;_;接电源接电源正极正极的为的为_。蔗

4、糖溶液蔗糖溶液eeCC阴极阴极阳极阳极电解质溶液电解质溶液阳极阳极阴极阴极3.3.电解池的工作原理电解池的工作原理eeCC阴极阴极阳极阳极电解质溶液电解质溶液接电源接电源负极负极的为的为阴极阴极_电电子，发生子，发生_反应；反应；接电源接电源正极正极的为的为阳极阳极_电电子，发生子，发生_反应反应。电解质溶液中的电解质溶液中的阳离子阳离子向向_极移动；极移动；阴离子阴离子向向_极移动。极移动。得到得到氧化氧化失去失去还原还原阴阴阳阳3.3.电解池的工作原理电解池的工作原理【实例一实例一】电解熔融态氯化钠。请讨论下列问题电解熔融态氯化钠。请讨论下列问题1.通电前通电前,(图图120左图左图)和通

5、电后和通电后(图图120右图右图)，熔融，熔融态氯化钠中态氯化钠中Na+和和Cl-的运动有何差异？请在图的运动有何差异？请在图120中中用箭头表示用箭头表示Na+和和Cl-的运动情况的运动情况。2.2.通电后电极表面分别发生了什么变化？请写出两电极通电后电极表面分别发生了什么变化？请写出两电极上发生的电极反应式。上发生的电极反应式。 参考图参考图1-191-19【实例一实例一】电解熔融态氯化钠。电解熔融态氯化钠。2Cl- 2e- Cl2 Na+ + e- Na或或2Na + 2e-2Na电池反应式：电池反应式：2NaCl 2Na+ Cl2 通电通电氧化反应氧化反应还原反应还原反应【实例一实例一

6、】电解熔融态氯化钠。电解熔融态氯化钠。3.3.请分析电解过程中的电子的流向。请分析电解过程中的电子的流向。e阴极阴极阳极阳极熔融熔融NaCle电子从电源负极流出，电子从电源负极流出，进入进入_，又从，又从_流出，回到电流出，回到电源正极。源正极。阴极阴极阳极阳极【练习练习】图为电解熔融态氯化铜。请写出（图为电解熔融态氯化铜。请写出（1 1）电极反）电极反应式并判断反应类型；（应式并判断反应类型；（2 2）电池反应式）电池反应式熔融态氯化铜熔融态氯化铜2Cl- 2e- Cl2 Cu2+ + 2e-Cu电池反应式：电池反应式：CuCl2 Cu+ Cl2 通电通电氧化反应氧化反应还原反应还原反应【实

7、例二实例二】电解氯化铜溶液电解氯化铜溶液氯化铜溶液氯化铜溶液将湿润的淀粉碘化钾试纸放在将湿润的淀粉碘化钾试纸放在阳阳极极附近，观察管内的现象和试纸附近，观察管内的现象和试纸颜色的变化颜色的变化思考思考:1.通电前溶液中有哪些离子通电前溶液中有哪些离子?如何运动如何运动?2.通电后如何运动通电后如何运动?3.产生什么现象产生什么现象?为什么为什么? 电解氯化铜溶液微观模拟电解氯化铜溶液微观模拟【实例二实例二】电解氯化铜溶液电解氯化铜溶液现象：现象：阳极阳极上有气泡析出，有刺激性气味上有气泡析出，有刺激性气味, ,并能使湿润淀粉碘化钾试纸变蓝；并能使湿润淀粉碘化钾试纸变蓝；阴极阴极上有红色物质析出

8、。上有红色物质析出。结论：结论：阳极：是阳极：是_优先反应；优先反应；阴极：阴极：是是_优先反应。优先反应。Cl-Cu2+ 【实例二实例二】电解氯化铜溶液电解氯化铜溶液Cu2+ + 2e- Cu2Cl- - 2e- Cl2 电池反应式：电池反应式：CuCl2 Cu+ Cl2 通电通电氧化反应氧化反应还原反应还原反应离子放电顺序的规律离子放电顺序的规律阴极阴极上上常见阳离子常见阳离子放电的先后顺序是：放电的先后顺序是：阳极阳极上上常见阴离子常见阴离子放电的先后顺序是（惰性电极）：放电的先后顺序是（惰性电极）：阳离子得到电子或阴离子失去电子的过程统称阳离子得到电子或阴离子失去电子的过程统称放电放电

9、。AgFe3+Cu2(H+)Fe2Zn2 Al3+Mg2+Na+S2IBrClOH 含氧酸根含氧酸根 F （基本与相应金属的活泼性顺序相反）（基本与相应金属的活泼性顺序相反）注意注意:如果阳极材料不是如果阳极材料不是惰性电极惰性电极（如铂、金、石墨），（如铂、金、石墨），而是而是活性电极活性电极（除铂、金以外的金属）时，那么，（除铂、金以外的金属）时，那么，失电子的就是失电子的就是电极本身电极本身，而不是溶液中的离子。，而不是溶液中的离子。即：即：活泼金属活泼金属 S2IBrClOH 含氧含氧酸根酸根 F 对阳极：对阳极：1.通电前溶液中有哪些离子通电前溶液中有哪些离子?2.阴极是哪种离子优先

10、反应？阴极是哪种离子优先反应？电极反应式：电极反应式：阳极是哪种离子优先反应？阳极是哪种离子优先反应？电极反应式：电极反应式：3.电解化学方程式：电解化学方程式：反应后溶液的反应后溶液的pH变化了吗？变化了吗？ 不变不变电解电解Na2SO4溶液的分析溶液的分析阴极阴极阳极阳极4OH- 4e- = 2H2O+O2 4H + 4e- = 2H2 2H2O 2H2 +O2 通电通电练习练习Na2SO4溶液溶液分析电解反应的一般思路分析电解反应的一般思路:阴阳极附近存在的离子阴阳极附近存在的离子写出两极上的电极反应式写出两极上的电极反应式判断哪种离子优先反应（根据放电顺序）判断哪种离子优先反应（根据放

11、电顺序）判断电解池的阴、阳极判断电解池的阴、阳极电极反应式、电解方程式的书写电极反应式、电解方程式的书写4OH 4e-O2+2H2O-2H2O4OH 忽略了中性条件，溶液中不存在大量忽略了中性条件，溶液中不存在大量OH （）2H2O4OH OH 是由是由电解食盐水电解食盐水电解熔融氯化钠电解熔融氯化钠电解熔融氧化铝电解熔融氧化铝2NaCl 2Na+ Cl2 通电通电2Al2O3 4Al +3 O2 通电通电2NaCl +2H2O 2NaOH +H2 + Cl2 通电通电观察下列电解化学方程式，试说说电解原理观察下列电解化学方程式，试说说电解原理在实际生产中有什么应用？在实际生产中有什么应用？制

12、取较活泼的金属制取较活泼的金属（钠、镁、铝）（钠、镁、铝）氯碱工业，获取氯碱工业，获取烧碱、氯气烧碱、氯气还可以进行电镀、对某些金属进行精炼还可以进行电镀、对某些金属进行精炼应应用非常广泛。用非常广泛。二、电解原理的应用二、电解原理的应用1、在氯化钠溶液中存在、在氯化钠溶液中存在Na+、H+、Cl-和和OH-，请根据实验事实指出哪些离子，请根据实验事实指出哪些离子优点在电极上发生反应。优点在电极上发生反应。2、写出阴极和阳极的电极反应式。、写出阴极和阳极的电极反应式。观看实验视频观看实验视频【实例一实例一】氯碱工业氯碱工业电解饱和食盐水电解饱和食盐水P20P20阳阳极放出有极放出有刺激性气味刺

13、激性气味的气体，且能的气体，且能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。阴阴极放出极放出无色无味无色无味的气体，且溶液变红的气体，且溶液变红现象：现象：结论：结论：阴阴极是极是H+优先反应。优先反应。阴极：阴极： 2 2HH+ + +2e+2e- - = H = H2 2阳阳极是极是ClCl- -优先反应。优先反应。阳极：阳极：2Cl2Cl- - - 2e- 2e- - = Cl = Cl2 2【实例一实例一】氯碱工业氯碱工业电解饱和食盐水电解饱和食盐水P20P20阴极阴极: :2 2HH+ + +2e+2e- - = H = H2 2 阳极阳极: :2Cl2Cl- - - 2

14、e- 2e- - = Cl = Cl2 2 电解离子方程式：电解离子方程式：2H2H2 2OO+2Cl+2Cl- - =2OH2OH-+H+H2 2+Cl+Cl2 2 2NaCl +2H2NaCl +2H2 2OO = 2NaOH + Cl= 2NaOH + Cl2 2 + H + H2 2通电通电H+Na+Cl-OH-即即2H2H2 2O+2eO+2e- - = 2OH = 2OH- - + H+ H2 2 电解化学方程式：电解化学方程式：【实例一实例一】氯碱工业氯碱工业电解饱和食盐水电解饱和食盐水P20P203.如图所示，为什么要用如图所示，为什么要用阳离子交换膜阳离子交换膜阻止阴阻止阴极

15、的极的OH-进入阳极区？进入阳极区？只允许阳离子和水分子只允许阳离子和水分子通过，不允许阴离子和通过，不允许阴离子和气体通过。气体通过。这样可使这样可使OH-在阴极在阴极室里逐渐富集，且含室里逐渐富集，且含NaCl杂质很少，最杂质很少，最后能在阴极得到后能在阴极得到浓度浓度较大，纯度较高较大，纯度较高的的 NaOH溶液。溶液。【实例一实例一】氯碱工业氯碱工业电解饱和食盐水电解饱和食盐水P20P20二、电解原理的应用二、电解原理的应用【实例二实例二】电镀电镀镀银镀银 P20P20(1)(1)定义定义：(2)(2)目的目的：电镀是电镀是应用应用电解原理电解原理在某些金属或非在某些金属或非金属材料表

16、面金属材料表面镀镀上一薄层其他上一薄层其他金属或金属或合金合金的过程。的过程。 电镀的目的主要是使电镀的目的主要是使金属增强抗腐蚀金属增强抗腐蚀能力能力、增加美观和表面硬度。增加美观和表面硬度。 (3)(3)组成：组成：阴极阴极？阳极阳极？电镀液电镀液？(3)(3)组成：组成：阴极阴极阳极阳极电镀液电镀液P21 P21 观察与思考（电镀银）观察与思考（电镀银）1.1.电子流向：电子流向：阴极流向阳极阴极流向阳极2.2.阴极：阴极： 阳极：阳极：AgAge eAgAgAgAge eAgAg3.3.能量变化：能量变化：电能电能化学能化学能待镀待镀金属制品；金属制品；镀层镀层金属；金属；用用含有含有

17、镀层金属离子镀层金属离子的电解质溶液的电解质溶液二、电解原理的应用二、电解原理的应用【实例三实例三】电解精炼铜电解精炼铜原理与电镀相似原理与电镀相似组成：组成：阴极阴极阳极阳极电解质溶液电解质溶液CuSOCuSO4 4溶液溶液（纯铜）（纯铜）（粗铜）（粗铜）CuCu2e2eCuCu2 2CuCu2 22e2eCuCu改成纯铜改成纯铜另外，由于阳极上的另外，由于阳极上的AgAg、AuAu等活泼性差，等活泼性差，不能失电子形成离子溶解到溶液中，故会不能失电子形成离子溶解到溶液中，故会沉淀下来，成为沉淀下来，成为阳极泥阳极泥。逐渐溶解逐渐溶解CuCu2e2eCuCu2 2CuCu2 22e2eCuC

18、u质量逐渐质量逐渐增加增加小结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电极本身或电极本身或阴离子移向阴离子移向发生还原反应发生还原反应1. 1. 电源、电极、电极反应关系电源、电极、电极反应关系2.2.电解原理的应用电解原理的应用: :氯碱工业、电镀、电解精炼铜氯碱工业、电镀、电解精炼铜3.3.原原电池与电解池的比较电池与电解池的比较（见教材（见教材P21 P21 整理与归纳）整理与归纳）原电池原电池电解池电解池电极名称电极名称电极反应（氧化、电极反应（氧化、还原反应）还原反应）能量转换形式能量转换形式实例（写化学

19、方实例（写化学方程式）程式）正极、负极正极、负极阳极、阴极阳极、阴极正极：还原反应正极：还原反应负极：氧化反应负极：氧化反应阳极：氧化反应阳极：氧化反应阴极：还原反应阴极：还原反应化学能转换成电能化学能转换成电能 电能转换成化学能电能转换成化学能2NaCl +2H2NaCl +2H2 2OO = = 2NaOH + Cl2NaOH + Cl2 2 + H + H2 2通电通电Zn+CuSOZn+CuSO4 4= =ZnSO=ZnSO4 4+Cu+Cu1.1.在铜的精炼过程中，下列说法错误的是（在铜的精炼过程中，下列说法错误的是（ ） A A、阳极是粗铜，其中的锌、银等杂质均失、阳极是粗铜，其中

20、的锌、银等杂质均失 电子被氧化电子被氧化 B B、阴极上首先析出铜、阴极上首先析出铜 C C、粗铜不断溶解、粗铜不断溶解 D D、电解溶液可以用硫酸铜溶液、电解溶液可以用硫酸铜溶液A课堂练习课堂练习2.2.在原电池和电解池的电极上所发生的反应，同属氧化在原电池和电解池的电极上所发生的反应，同属氧化反应或同属还原反应的是反应或同属还原反应的是( )( )A A原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应B B原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应C C原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应D D原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应B C3.在标准状况下，用铂电极电解在标准状况下，用铂电极电解CuSO4溶液，溶液，当阴极产生当阴极产生6.4g铜时，阳极放出的气体是铜时，阳极放出的气体是（ ）A、1.12L H2 B、1.12L O2C、2.24L H2 D、2.24LO2BNaOH溶液溶液4.图为电解图为电解NaOH溶液的装置。溶液的装置。（1）a为为_极，极，b为为_极。请极。请分别写出两个电极反应式：分别写出两个电极反应式：a极：极：b极：极：ab（2）写出其电池反应式：）写出其电池反应