第2课时电解原理

1、高考第一轮复习高考第一轮复习 学习目标：学习目标： 1 1、掌握电解池工作原理、掌握电解池工作原理; ; 2 2、掌握电解时放电的顺序和电极反应式的书写；、掌握电解时放电的顺序和电极反应式的书写； 3 3、掌握几种常见的电解池类型，总结电解规律；、掌握几种常见的电解池类型，总结电解规律；1 1、电解池、电解池: :把把转变为转变为的装置叫做电解池或电解的装置叫做电解池或电解槽，是借助于槽，是借助于 引起引起 的的装置。装置。 2 2、构成电解池的、构成电解池的条件：条件： （1 1）电源。电源。* *（2 2）两个电极。其中与电源的）两个电极。其中与电源的相连的电极相连的电极叫做叫做，与电源的

2、，与电源的相连的电极叫做相连的电极叫做。 （3 3）电解质）电解质或或电解质电解质。外加外加电流电流强制性强制性的的氧化还原反应氧化还原反应电能电能化学能化学能直流直流正极正极阳极阳极负极负极阴极阴极溶液溶液熔融态熔融态 (4)(4)形成闭合回路。形成闭合回路。两极一液成回路两极一液成回路外加电源外加电源一、电解池工作原理一、电解池工作原理3 3、电解池工作原理、电解池工作原理：电子和离子移动方向电子和离子移动方向 电子：电子：从电源从电源 流向电解池的流向电解池的 ；从电解池；从电解池的的 流向电源的流向电源的 。离子：离子：阳离子移向电解池的阳离子移向电解池的 ；阴离子移向电；阴离子移向电

3、解池的解池的 。2Cl-2e= Cl2氧化氧化Cu22e= Cu还原还原负极负极阴极阴极阳极阳极阴极阴极阳极阳极电解氯化铜溶液的电电解氯化铜溶液的电极产物反思？为何不极产物反思？为何不是是O2和和H2呢？呢？正极正极阴极阴极阳极阳极氧化性强的离子先得电子氧化性强的离子先得电子金属越不活泼的对应阳离子氧化性越强，越容易得电子。金属越不活泼的对应阳离子氧化性越强，越容易得电子。S2IBrClOH(水水) 含氧酸根含氧酸根F （2）阳极：失电子，氧化反应，电极材料不同，情况不同。）阳极：失电子，氧化反应，电极材料不同，情况不同。Ag+Hg2+ Fe3+ Cu2+H+(酸酸)Pb2+Fe2+ Zn2+

4、 H+(水水) Al3+ Mg2+Na+ K+ (Al3+ K K+ +在水溶液中不放电在水溶液中不放电）（1）阴极：得电子，还原反应，电极材料不得电子，溶液中）阴极：得电子，还原反应，电极材料不得电子，溶液中阳离子争夺电子。阳离子争夺电子。还原性强的离子先失电子还原性强的离子先失电子若阳极是惰性材料（若阳极是惰性材料（C/Pt/AuC/Pt/Au），溶液中阴离子失去电子。，溶液中阴离子失去电子。若阳极是金属活性材料（若阳极是金属活性材料（PtAuPtAu除外除外），则不管溶液中是何离，则不管溶液中是何离子，均由金属失电子，电极溶解。子，均由金属失电子，电极溶解。（放电顺序放电顺序）关注阳极材

5、料，金属）关注阳极材料，金属S2IBrClOH(水水) 含氧酸根含氧酸根F；阴极上氧化剂得电子阴极上氧化剂得电子,被保护。被保护。4 4、电解池放电顺序、电解池放电顺序：【归纳与整理】电解规律归纳及其应用【归纳与整理】电解规律归纳及其应用 【针对训练针对训练】1、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，电解过程中阴极作阴极，电解过程中阴极附近溶液附近溶液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 . Fe增大增大MnO42_e e- - =MnO42K2MnO4

6、+2H2O=2KMnO4+2KOH+H2电解电解2、用惰性电极电解、用惰性电极电解MgCl2溶液，写出电极反应式溶液，写出电极反应式和总反应式，加入和总反应式，加入 可恢复到电解前的状态。可恢复到电解前的状态。 正正负负试纸变蓝试纸变蓝试纸变红试纸变红4OH4e=2H2OO2偏转偏转 4H4e=2H2H2O2+第四章第四章 电化学基础电化学基础 第三节第三节 电解池电解池4-3-3 电解原理的应用电解原理的应用学习目标：学习目标： 1 1、掌握电解原理的如下应用：电解饱和食盐水、掌握电解原理的如下应用：电解饱和食盐水、 电镀、电解精炼铜以及冶金等。电镀、电解精炼铜以及冶金等。 2 2、加深对电

7、解原理的理解，掌握简单的电解计算。、加深对电解原理的理解，掌握简单的电解计算。【问题导学】【问题导学】右图为阳离子交换膜法电解饱和食盐水右图为阳离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图。下列说法不正确的是原理示意图。下列说法不正确的是 （ ）A从从E口逸出的气体是口逸出的气体是Cl2B从从B口加入含少量口加入含少量NaOH的水溶液以增强导电性的水溶液以增强导电性C标准状况下每生成标准状况下每生成22.4 LCl2，便产生，便产生2 mol NaOHD粗盐水中含粗盐水中含Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42等离子，等离子，精制时先加精制时先加Na2CO3溶液溶液 AD突破口突破口注重细节注重细节2

8、H+2e-=H2 2Cl- -2e-=Cl2 2NaCl+2H2O = 2NaOH+ H2 +Cl2 电解电解2Cl-+2H2O = 2OH-+ H2 +Cl2 电解电解氯碱工业：氯碱工业：离子交换膜法制烧碱离子交换膜法制烧碱1、电解饱和食盐水、电解饱和食盐水（1）生产设备名称：离子交换膜电解槽）生产设备名称：离子交换膜电解槽阴极：碳钢网阴极：碳钢网 阳极：钛网阳极：钛网阳阳离子交换膜：离子交换膜：只允许只允许阳阳离子通过离子通过(Cl、OH和和气体不能通过气体不能通过)，把电解槽隔成阴极室和阳极室。，把电解槽隔成阴极室和阳极室。+Cl2ClH2Na+H+OH淡盐水淡盐水NaOH溶液溶液精制饱

9、和精制饱和NaCl溶液溶液H2O（含少量（含少量NaOH）阳离子交换膜阳离子交换膜 阳阳 极极金属钛网金属钛网阴阴 极极碳钢网碳钢网阳阳极极室室阴阴极极室室增强溶液的导电性增强溶液的导电性a、防止氢气和氯气混合而引起爆炸；、防止氢气和氯气混合而引起爆炸；b、避免氯气和氢氧化钠反应生成、避免氯气和氢氧化钠反应生成 ，而影响氢氧化钠的产量和纯度，而影响氢氧化钠的产量和纯度（2）离子交换膜的作用：）离子交换膜的作用：饱和饱和NaCl溶液溶液【变式训练】【变式训练】按下图电解饱和的按下图电解饱和的NaCl溶液，则：溶液，则：（1）气体出口处收集到）气体出口处收集到 气体；气体；（2）写出该电解池中发生

10、反应的总反应方程式：）写出该电解池中发生反应的总反应方程式：H2 NaCl H2O = NaClO H2 电解电解2、铜的电解精炼、铜的电解精炼粗铜：含杂质（粗铜：含杂质（Zn、Fe、Ni、Ag、Au 等）等）阳极：阳极： Zn 2e = Zn2+Fe 2e = Fe2+Ni 2e = Ni2+Cu 2e = Cu2+ Zn Fe Ni CuAg Au 阴极：阴极：阳极泥阳极泥思考：电解完后，思考：电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？溶液的浓度有何变化？粗铜粗铜纯铜纯铜硫酸铜溶液硫酸铜溶液阳极阳极阴极阴极Cu2+ + 2e = Cu基本不变，但变小基本不变，但变小 若把阴极纯铜换成铁棒，电

11、解过若把阴极纯铜换成铁棒，电解过程变吗？程变吗？ 不变，但不变，但不是不是精炼铜了，而叫精炼铜了，而叫电镀铜电镀铜。 3、电镀、电镀 定义：定义：利用利用电解原理电解原理在某些金属的表面镀上一在某些金属的表面镀上一薄层其它薄层其它金属金属或是或是合金合金的方法。的方法。电镀材料的选择：电镀材料的选择：阴极阴极镀件镀件阳极阳极镀层金属镀层金属 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 装置：装置：铜铜镀件镀件CuSO4溶液溶液阳极阳极阴极阴极（电镀铜）（电镀铜）阳极：阳极： 阴极：阴极：Cu 2e = Cu2+ Cu2+ + 2e = Cu 电镀的特点：电镀的特点：电镀液的浓度基

12、本不变。电镀液的浓度基本不变。阳极参加反应的电解，阳极参加反应的电解，2金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是（下列叙述正确的是（ ）（已知：氧化性（已知：氧化性Fe2Ni2Cu2）A阳极发生还原反应，其电极反应式：阳极发生还原反应，其电极反应式： Ni22eNiB电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等增加相等C电解后，溶液中存在的金属阳离子只有电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2和和Zn2D电解后，电解槽底部

13、的阳极泥中只有电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和和PtDNi2+加入冰晶石加入冰晶石Na3AlF6降低熔点，节省能耗。降低熔点，节省能耗。AlCl3 ？MgO ？ MgCl2 (熔融熔融) = Mg + Cl2通电通电2Al2O3 (熔融熔融) = 4Al + 3O2通电通电冰晶石冰晶石4、电冶金、电冶金（1）冶炼金属冶炼金属Al 电解熔融电解熔融Al2O3（2）冶炼金属）冶炼金属Na、Mg不用不用MgO，因其熔点高，能耗大。，因其熔点高，能耗大。不用不用AlCl3，因其是共价化合物，熔融不导电。，因其是共价化合物，熔融不导电。冶炼活泼金属冶炼活泼金属 K Al 通电 金属活动性顺序与金属

14、冶炼方法的关系金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系电解法电解法热还原法热还原法热分热分 解法解法K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au物理物理富集富集KAlZnCuFe2O3+2Al = 2Fe + Al2O3高温高温铝热反应铝热反应（热还原法）：（热还原法）：电解简单计算电解简单计算(1)计算依据：计算依据： 电子守恒电子守恒根据电极反应式和电子守恒列出根据电极反应式和电子守恒列出计算关系式：计算关系式：(2) 计算方法：计算方法：O22Cu4Ag4H2H22Cl24OH0.4 3、用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶、用惰性电极电解一定浓度的硫酸

15、铜溶液，通电一段时间后，向所得溶液中加入液，通电一段时间后，向所得溶液中加入0.1molCu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度和后恰好恢复到电解前的浓度和pH，则，则电解过程中转移的电子数为：电解过程中转移的电子数为： mol。例例1 ： 用石墨电极电解用石墨电极电解100mL H2SO4与与CuSO4的混合液，的混合液，通电一段时间后，两极均收集到通电一段时间后，两极均收集到2.24L（标况）气体，（标况）气体，则原混合液中则原混合液中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/LA(1)分别用电解池、电镀池、电池完成下列三空分别用电解池、电镀池、电池完成下列三空是是_，是是_，是是_。(2)在在装置中装置中C