电解池的工作原理及应用(20142)

1、思考：思考： 手机手机电池工作电池工作的时候是把什么形式的能量转化为的时候是把什么形式的能量转化为什么形式的能量？形成什么装置？什么形式的能量？形成什么装置？ 手机电池的电量用完后，插上电源充电即可再用。手机电池的电量用完后，插上电源充电即可再用。手机充电的时候，把什么形式的能量转化为什么形式手机充电的时候，把什么形式的能量转化为什么形式的能量？又形成了什么装置？的能量？又形成了什么装置？把电能转化为化学能，形成电解池把电能转化为化学能，形成电解池把化学能转化为电能，形成原电池装置。把化学能转化为电能，形成原电池装置。常温下金属钠与氯气能发生反应，放出大量的热。常温下金属钠与氯气能发生反应，放

2、出大量的热。2Na(s)+Cl2(g)=2NaCl(s) =-822.3kJ/mol金属铝也能在常温下与氧气发生反应。金属铝也能在常温下与氧气发生反应。2Al(s)+3/2O2(g)=Al2O3(s) =-1675.7kJ/mol工业上分别以工业上分别以NaCl和和Al2O3为原料生产金属为原料生产金属钠钠和金属和金属铝铝。但是这一过程不能在常温下发生，要如何实现这一过程但是这一过程不能在常温下发生，要如何实现这一过程呢？呢？ 通电，把电能转化为化学能，可以使物质电解，使本通电，把电能转化为化学能，可以使物质电解，使本不能发生的反应顺利进行。不能发生的反应顺利进行。 电解池的工作原理及应用电解

3、池：把电解池：把电能电能转化为转化为化学能化学能的装置的装置形成条件：形成条件：（1）闭合回路）闭合回路（2）电解质溶液）电解质溶液（3）电极（但）电极（但活泼性可以相同，活泼性可以相同，也可以都是能导电的非金属也可以都是能导电的非金属）（4）有外加电源有外加电源电源正极电源正极电源负极电源负极阳极阳极阴极阴极eeCC电解质溶液电解质溶液因为反应不能自因为反应不能自发进行发进行电解池的工作原理及应用稀硫酸稀硫酸 稀硫酸稀硫酸 稀硫酸稀硫酸 稀硫酸稀硫酸 A B C D A B C D 1.下列装置中属于原电池的是下列装置中属于原电池的是 （ ） 属于电解池的是属于电解池的是 （ ） BCDu原

4、电池、电解池的区分关键看原电池、电解池的区分关键看是否有外接电源是否有外接电源电解池的工作原理及应用电解熔融NaClNa+Na+Na+Na+Cl-Cl-Cl-Cl-阳极阳极阴极阴极e-e-e-e-ee电极反应：电极反应：阴极阴极： ; ；阳极阳极： ； ；总反应总反应： ;电子流向：电子流向： ；2Na+ + 2e- = 2Na还原反应还原反应2Cl-2e- =Cl2氧化反应氧化反应2NaCl = 2Na+Cl2电解电解电源负极电源负极阴极阴极 阳极阳极电源正极电源正极熔融氯化钠熔融氯化钠CC电解池的工作原理及应用电解CuCl2溶液OH-H+Cl-Cu2+Cu2+Cl-Cl-Cl-CuCl2溶

5、液溶液阴极阴极阳极阳极思考：思考：（1）在阳极，）在阳极，Cl-和和OH-都有都有可能失去电子，发生氧化反可能失去电子，发生氧化反应，到底谁优先？应，到底谁优先？（2）在阴极，）在阴极，Cu2+和和H+都都有可能得到电子，发生还原有可能得到电子，发生还原反应，到底谁优先？反应，到底谁优先？Cl-Cu2+eee-e-e-e-CC电解池的工作原理及应用电解CuCl2溶液OH-H+Cl-Cu2+Cu2+Cl-Cl-Cl-CuSO4溶液溶液阴极阴极阳极阳极eee-e-e-e-电极反应：电极反应：阴极阴极： ; ；阳极阳极： ； ；总反应总反应： ;电子流向：电子流向： ；CC2Cl-2e- = Cl2

6、还原反应还原反应Cu2+ + 2e- = Cu氧化反应氧化反应CuCl2 = Cu+Cl2电解电解电源负极电源负极阴极阴极 阳极阳极电源正极电源正极现象：现象：阴极阴极有红色物质生有红色物质生成；成；阳极阳极有刺激性气味气有刺激性气味气体产生，且使湿润的体产生，且使湿润的KI淀淀粉试纸变蓝粉试纸变蓝。阴极阴极: 溶液中阳离子溶液中阳离子_电子，发生电子，发生_反应，离子反应，离子_越强，反应越容易，得电子能力为越强，反应越容易，得电子能力为: Ag+ Fe3+ Cu2+ H+ （酸）（酸） Pb2+ Sn2+ Fe2+ Zn2+ H+ （水）（水） Al3+ Mg2+ Na+ 阳极阳极:先看电

7、极后看溶液先看电极后看溶液 (1) 活泼金属电极活泼金属电极:金属电极金属电极直接失电子（除金和铂直接失电子（除金和铂)，且且越活泼越易失越活泼越易失 (2) 惰性电极惰性电极(如石墨如石墨):溶液中阴离子溶液中阴离子_电子，发生电子，发生_反应，离子反应，离子_越强，反应越容易，失电子越强，反应越容易，失电子能力为能力为: S2- I - Br - Cl - OH - 含氧酸根含氧酸根F- 电解池的工作原理及应用离子放电顺序得得还原还原氧化性氧化性失失氧化氧化还原性还原性1.判断阴、阳极。判断阴、阳极。2.判断阴、阳离子的移动：判断阴、阳离子的移动：阳离子移向阴极，阴离子移阳离子移向阴极，阴

8、离子移向阳极。向阳极。3.判断离子判断离子(或电极材料或电极材料)的放电顺序。将优先放电的离子的放电顺序。将优先放电的离子根据根据“阴得阳失阴得阳失”的原则书写电极反应式。的原则书写电极反应式。4.根据根据电荷守恒电荷守恒和和质量守恒质量守恒，检查电极反应式。，检查电极反应式。电解池的工作原理及应用电极反应式书写电极反应式书写电解池的工作原理及应用电解饱和食盐水(氯碱工业)电极反应：电极反应：阴极阴极： ; ；阳极阳极： ； ；总反应总反应： ;2Cl - 2e- = Cl22H+ + 2e- = H2 还原反应还原反应氧化反应氧化反应2NaCl+2H2O 2NaOH +Cl2+H2 通电 在

9、阴极上，能得电子的微粒有：在阴极上，能得电子的微粒有： 在阳极上，能失电子的微粒有：在阳极上，能失电子的微粒有：H+ 和和 Na+OH- 和和 Cl- 或或2H2O+ 2e- = H2 +2OH-电解池的工作原理及应用电解饱和食盐水(氯碱工业)电极反应：电极反应：阴极阴极： ; ；阳极阳极： ； ；总反应总反应： ;2Cl - 2e- = Cl22H+ + 2e- = H2 还原反应还原反应氧化反应氧化反应2NaCl+2H2O 2NaOH +Cl2+H2 通电 或或2H2O+ 2e- = H2 +2OH-增大，因为水中增大，因为水中H H+ +已得电子生成氢气，导致已得电子生成氢气，导致OHO

10、H- -的的浓度增大，所以最终溶液的碱性会增强浓度增大，所以最终溶液的碱性会增强思考：电解饱和食盐水后溶液的碱性增大还是思考：电解饱和食盐水后溶液的碱性增大还是减小？为什么？减小？为什么？阳极阳极阴极阴极阳极阳极生成生成Cl2、阴极阴极生成生成H2和和NaOH，由于，由于Cl2活泼，活泼，极易与极易与NaOH反应反应，所以工业上把阴、阳极用离，所以工业上把阴、阳极用离子交换膜隔开子交换膜隔开 思考：为什么用离子交换膜把阴阳极隔开？思考：为什么用离子交换膜把阴阳极隔开？电解池的工作原理及应用电镀1.1.利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其它利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其它金金属属或

11、是或是合金合金的过程。的过程。2 2）装置）装置含银离子含银离子的溶液的溶液阳极：阳极： AgeAge- - = Ag = Ag+ +阴极：阴极： AgAg+ + e+ e- - = Ag = Ag3）电镀材料的选择：）电镀材料的选择： 阴极阴极 阳极阳极 电镀液电镀液银银镀镀件件镀件镀件镀层金属镀层金属含有含有镀层金属离子镀层金属离子的溶液的溶液电解池的工作原理及应用铜的电解精炼铜的电解精炼粗铜：含杂质粗铜：含杂质(Zn(Zn、FeFe、NiNi、AgAg、Au Au 等等) )阳极（粗铜）：阳极（粗铜）： Zn - 2eZn - 2e- - = = Zn Zn2+2+Fe - 2eFe -

12、 2e- - = = FeFe2+2+NiNi - 2e- 2e- - = Ni = Ni2+2+Cu - 2eCu - 2e- - = Cu= Cu2+2+ Zn Zn Fe Fe Ni Ni CuCuAg Ag Au Au 阴极（纯铜）阴极（纯铜）: :脱落下来，脱落下来，形成形成阳极泥阳极泥粗铜粗铜纯铜纯铜硫酸铜溶液硫酸铜溶液CuCu2+2+ + 2e + 2e- - = = Cu Cu失电子失电子 得电子得电子 阳极：阳极：电镀液：电镀液：阴极：阴极：待精炼的粗金属待精炼的粗金属含精炼金属离子含精炼金属离子的溶液的溶液纯的待精炼金属单质纯的待精炼金属单质电解池的工作原理及应用电解原理在生产中的应用（1）氯碱工业）氯碱工业电解饱和食盐水电解饱和食盐水总反应：总反应：2NaCl+2H2O 2NaOH+ Cl2 + H2 电解电解（2）活泼金属的冶炼）活泼金属的冶炼钠的制取：钠的制取：镁的制取镁的制取铝的制取铝的制取 总反应式总反应式 : 2NaCl 2Na+Cl2通电 总反应式总反应式 : MgCl2 Mg+Cl2通电 总反应式总反应式 : 2Al2O3 2Al+3O2通电（4）精炼铜）精炼铜（3）电镀）