第三节电解池

1、第三节第三节 电解池电解池2022年年4月月9日星期六日星期六电解氯化铜溶液电解氯化铜溶液一、电解原理一、电解原理1.1.电解电解: :使使电流电流通过通过电解质溶液电解质溶液( (或熔融电解质或熔融电解质) )而在阴、阳两极引起而在阴、阳两极引起氧化还原氧化还原反应的过程。反应的过程。1、定义：、定义：将将电能电能转化为转化为化学能化学能的装置的装置2、形成电解池的条件：、形成电解池的条件： (1)(1)直流电源直流电源 (2)(2)两个电极两个电极 (3)(3)电解质溶液或熔融电解质电解质溶液或熔融电解质 (4)(4)形成闭合回路形成闭合回路阳极阳极阴极阴极 2.电解池：电解池：e-e-e

2、-e-e-e-电解池中离子和电子的移动方向电解池中离子和电子的移动方向 OH- Cl- -Cu2+ H+氧化反应氧化反应阴极阴极还原反应还原反应阳极阳极升失氧还升失氧还降得还氧降得还氧熟记电解时放电顺序：熟记电解时放电顺序： （1）阳极）阳极(失电子能力即比较还原性失电子能力即比较还原性)：金属活性电极金属活性电极 S2 I Br Cl OH 最高价含氧酸根（如最高价含氧酸根（如SO42、NO3等）等） F其中其中OHOH放电的电极反应式为：放电的电极反应式为：_ （2）阴极）阴极(得电子能力即比较氧化性得电子能力即比较氧化性)：Ag+ Hg2+ Fe3+ Cu2+ H+ (H+浓度较大时浓度

3、较大时) Pb2+ Sn2+ Ni2+ Fe2+ Zn2+ H+ (H+浓度较小浓度较小时时) Al3+ Mg2+ Na+ Ca2+ K+4OH4e=2H2O+O2一般在非水溶液中才能放电一般在非水溶液中才能放电2、画出、画出Cu+ Fe3+反应的原电池装置反应的原电池装置（1）一般装置（不带盐桥）一般装置（不带盐桥）（2）带盐桥）带盐桥3、画出电解水的电解池装置、画出电解水的电解池装置4、写出用惰性电极电解下列溶液的电极反应式、写出用惰性电极电解下列溶液的电极反应式和总反应式：和总反应式：(1)H2SO4 (2)NaOH (3)Na2SO4 (4) HCl(5)CuCl2 (6) NaCl

4、(7)CuSO4 (8)AgNO3 1、关于电流表指针偏转方向的问题：、关于电流表指针偏转方向的问题：电流表分为指示电子方向和指示电流方向两种电流表分为指示电子方向和指示电流方向两种,大多时候题中会给出大多时候题中会给出一个判断依据一个判断依据,如果前面没有判断依据时如果前面没有判断依据时,一般认为是指示电子方向一般认为是指示电子方向 电解规律电解规律:用惰性电极电解各种电解质溶液的规律：用惰性电极电解各种电解质溶液的规律： 阴极：阴极：2H+2e=H2阳极：阳极：4OH4e=2H2O+O2总：总：2H2O = 2H2+O2电解电解阴极：阴极：2H+2e=H2阳极：阳极：2Cl2e=Cl2总：

5、总：2HCl = H2+Cl2电解电解阴极：阴极：Cu2+ + 2e=Cu阳极：阳极：2Cl2e=Cl2总：总：CuCl2 = Cu+Cl2电解电解c增大增大c增大增大c增大增大c增大增大增大增大增大增大减小减小不变不变加水加水加水加水加水加水加水加水c减小减小c减小减小增大增大通通HCl 气体气体加加CuCl2 固体固体 c减小减小c减小减小c减小减小增大增大减小减小减小减小通通HCl加加CuO粉末粉末加加Ag2O阴极：阴极：2H+2e=H2阳极：阳极：2Cl2e=Cl2总：总：2Cl+2H2O = Cl2 + H2+2OH电解电解阴极：阴极：2Cu2+ + 4e=2Cu阳极：阳极：4OH4

6、e=2H2O+O2总：总：2Cu2+2H2O = 2Cu + O2+4H+电解电解阴极：阴极：4Ag+ + 4e=4Ag阳极：阳极：4OH4e=2H2O+O2总：总： 4Ag+2H2O = 4 Ag+ O2+4H+电解电解 2NaCl+2H2O = Cl2 + H2+2NaOH电解电解 2CuSO4+2H2O = 2Cu + O2+2H2SO4电解电解 4AgNO3+2H2O = 4 Ag+ O2+4HNO3电解电解作业：作业：1、 作业本作业本:写出用惰性电极电解写出用惰性电极电解AgNO3溶液溶液KOH溶液溶液的电极反应式和总反应式。的电极反应式和总反应式。2、预习第二课时完成下发的讲义，

7、（完成同步预习第二课时完成下发的讲义，（完成同步学案第一课时）。学案第一课时）。1.1.氯碱工业氯碱工业: :电解饱和食盐水制烧碱、氯气和氢气电解饱和食盐水制烧碱、氯气和氢气+ +-精制饱和精制饱和NaClNaCl淡盐水淡盐水ClCl2 2H H2 2NaOHNaOH溶液溶液H H2 2O O含少量含少量NaOHNaOHClCl- -ClCl2 2H H2 2OHOH- -NaNa+ +NaNa+ +交换膜交换膜2H2H+ +2e+2e- -=H=H2 22Cl2Cl- -2e-2e- -=Cl=Cl2 2阳阳 阴阴H H+ +从何来？从何来？总反应总反应：2NaCl+2H2O2NaOH+ C

8、l2 + H2 电解电解电解原理的应用电解原理的应用:2. 2. 电镀电镀1 1）定义：）定义： 利用电解原理在某些金属的表面镀上利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其它一薄层其它金属金属或是或是合金合金的过程。的过程。2 2）装置）装置硫酸铜溶液硫酸铜溶液阳极：阳极： Cu2eCu2e- - = Cu = Cu2+2+阴极：阴极： CuCu2+2+ 2e+ 2e- - = Cu = Cu 3）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 电镀液电镀液含有含有镀层金属离子镀层金属离子的溶液的溶液4 4）电镀的结果，电镀液的浓度保持不变）电镀的结果，电镀液的浓度

9、保持不变铜铜镀镀件件3.铜的电解精炼铜的电解精炼纯铜为纯铜为阴极阴极， 以以CuSOCuSO4 4溶液溶液为电解液为电解液阴极：阴极： Cu2+ +2eCu其特点是电解质溶液的浓度基本上不变。其特点是电解质溶液的浓度基本上不变。 粗铜粗铜纯铜纯铜粗铜为粗铜为阳极：阳极：含杂质含杂质(Zn(Zn、FeFe、NiNi、AgAg、Au Au 等等) )- 2e- 2e- - = = Zn Zn2+2+- 2e- 2e- - = Fe = Fe2+2+- 2e- 2e- - = Ni = Ni2+2+- 2e- 2e- - = Cu= Cu2+2+ Zn Zn Fe Fe Ni Ni CuCuAg A

10、g Au Au 阳极泥阳极泥问：电解完后，问：电解完后，CuSOCuSO4 4溶液的浓度有何变化？溶液的浓度有何变化？4.电冶金电冶金:活泼金属的冶炼活泼金属的冶炼（1）钠的制取）钠的制取（2）镁的制取）镁的制取（3）铝的制取）铝的制取 2NaCl 2Na+Cl2通电 MgCl2 Mg+Cl2通电 2Al2O3 2Al+3O2通电为什么不电解钠、镁、铝的盐溶液？为什么不电解钠、镁、铝的盐溶液？AlClAlCl3 3？MgOMgO？ 讨论探究讨论探究 踊跃展示踊跃展示(5分钟分钟)【要求】【要求】1、组长组织讨论，先分工研究，再轮流发言，质疑纠正，、组长组织讨论，先分工研究，再轮流发言，质疑纠正

11、，形成小组观点。形成小组观点。2、组长组织先讨论，、组长组织先讨论，B层次展示方案，层次展示方案，A层轮流迅速展示，层轮流迅速展示，C层同层同学继续讨论原有课题，积极探讨学继续讨论原有课题，积极探讨3、讨论完成形成小组观点，落实并进一步思考新生成问题，进行、讨论完成形成小组观点，落实并进一步思考新生成问题，进行拓展深化。拓展深化。展示内容展示内容 小组小组 点评点评1 电解的基本原理，理解导电的过程电解的基本原理，理解导电的过程一组一组 六六组组 2 阳极、阴极的放电顺序阳极、阴极的放电顺序二组二组3 原电池、电解池、电镀池的区别原电池、电解池、电镀池的区别三组三组4 电解规律电解规律四组四组

12、5 电解的应用电解的应用五组五组6 训练训练3 3、6、7、9题及板书题及板书11、13图图六组六组电解池、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

13、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：还原反应电解池阴、阳极的判断

14、电解池阴、阳极的判断阴阴阴阴阴阴阳阳阳阳阳阳看电源看电源看两极产物看两极产物看电子、电流方向看电子、电流方向失失e氧化反应氧化反应阳极阳极得得e还原反应还原反应阴极阴极正极正极阳极阳极负极负极阴极阴极e:负到阴；阳到正负到阴；阳到正I:正到阳；阴到负正到阳；阴到负2、画出、画出铜上镀银、铁上镀铜、精炼铜铜上镀银、铁上镀铜、精炼铜的装置，的装置，并写出电极反应式并写出电极反应式3、写出电冶金：冶炼、写出电冶金：冶炼钠、镁、铝钠、镁、铝的电极反应式的电极反应式和总反应式和总反应式1、氯碱工业？电极反应式和总反应式？、氯碱工业？电极反应式和总反应式？1、用石墨作电极电解、用石墨作电极电解CuCl2、

15、NaCl的混合溶液时，的混合溶液时，阴极析出的物质是阴极析出的物质是 ；阳极产物是；阳极产物是 。2、两极都用银片作电极电解、两极都用银片作电极电解AgNO3时，阳极的产物时，阳极的产物 是是 ；阴极的产物是；阴极的产物是 。练习练习2:CuCl2Ag+Ag3、试写出下列装置中所发生的电极反应式。、试写出下列装置中所发生的电极反应式。石墨石墨 石墨石墨 粗铜粗铜 纯铜纯铜 纯铜纯铜 铁铁CuSO4溶液溶液CuSO4溶液溶液CuSO4溶液溶液(A) (B) (C) 电解计算电解计算电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

16、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(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

17、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：以惰性电极电解以惰性电极电解CuSO4溶液，若阳极上产生的溶液，若阳极上产生的气体的物质的量为气体的物质的量为0.010 mol，则阴极上析出，则阴极上析出Cu的质量为的质量为 ( )A. 0.64 g B. 1.28 g C. 2.56 g D. 5.12gB把分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的把分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联，在一定条件下通电一段时间三个电解槽串联，在一定条件下通电一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比为后，析出钾、镁、铝的物质的量之

18、比为 （）（）A1：2：3 B3：2：1 C6：3：1 D6：3：2D2.2.用惰性电极电解饱和用惰性电极电解饱和NaNa2 2COCO3 3溶液，若保持溶液，若保持温度不变，则一段时间后温度不变，则一段时间后 （ ）A.A.溶液的溶液的pHpH变大变大B.B.c c(Na(Na+ +) )与与c c (CO (CO3 32-2-) )的比值变大的比值变大C.C.溶液浓度变大，有晶体析出溶液浓度变大，有晶体析出D.D.溶液浓度不变，有晶体析出溶液浓度不变，有晶体析出巩固练习：巩固练习：1.1.在电解水时在电解水时, ,常加入一些稀硫酸常加入一些稀硫酸, ,其目的是其目的是A.A.使溶液酸性增强

19、使溶液酸性增强 B.B.使溶液中离子浓度增大使溶液中离子浓度增大C.C.加快电解的速率加快电解的速率 D.D.使溶液的氧化性增强使溶液的氧化性增强C CD D2 2：如图所示，如图所示，x,yx,y为直流电源的两极，为直流电源的两极，z z溶液溶液通电后，通电后，a a极质量增加，极质量增加，b b极有无色无味气体极有无色无味气体放出，则符合的有放出，则符合的有 ( )( )a ab bx xz zA A锌锌石墨石墨 负极负极 CuSOCuSO4 4B B石墨石墨 石墨石墨 负极负极 NaOHNaOHC C银银铁铁正极正极 AgNOAgNO3 3D D铜铜石墨石墨 负极负极 CuClCuCl2

20、 2A z z溶液溶液 x yx ya b a b 3 3：用阳极用阳极X,X,阴极阴极Y Y电解电解Z Z的水溶液，通电一段的水溶液，通电一段时间后，加入时间后，加入W W，能使溶液恢复的有（，能使溶液恢复的有（ ) )X XY YZ ZW WA A石墨石墨 铁铁NaClNaClH H2 2O OB B铂铂铜铜CuSOCuSO4 4CuSOCuSO4 4 溶液溶液C C石墨石墨 石墨石墨 H H2 2SOSO4 4H H2 2O OD D银银铁铁AgNOAgNO3 3AgNOAgNO3 3C（2 2）对该装置的有关叙述正确的是）对该装置的有关叙述正确的是A. PA. P是电源的正极是电源的正

21、极B. FB. F极上发生的反应为：极上发生的反应为：4OH4OH- - - 4e- 4e- -=2H=2H2 2O+OO+O2 2C.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，两极外， 其余电极均参其余电极均参 加了反应加了反应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 巩固练习巩固练习1如图所示：如图所示：通电后通电后A极上析出极上析出Ag (1) 判断电源以及甲、判断电源以及甲、乙、丙三池中的电乙、丙三池中的电极名称，并分别书极名称，并分别书写电极反应式写电极反应式1.1.右图中右

22、图中x x、y y分别是直分别是直流电源的两极流电源的两极, ,通电后发通电后发现现a a极板质量增加极板质量增加,b,b极板极板处有无色无臭气体放出处有无色无臭气体放出, ,符合这一情况的符合这一情况的A 练练 习习2. 根据金属活动顺序表，根据金属活动顺序表，Cu不能发生如下反应：不能发生如下反应： Cu + 2H2O=Cu(OH)2+ H2。但选择恰当电极材料但选择恰当电极材料 和电解液进行电解，这个反应就能变为现实。下列四和电解液进行电解，这个反应就能变为现实。下列四 种电极材料和电解液中，能实现该反应最为恰当的是种电极材料和电解液中，能实现该反应最为恰当的是ABCD阳极阳极石墨石墨C

23、uCuCu阴极阴极石墨石墨石墨石墨FePt电解液电解液CuSO4溶液溶液Na2SO4溶液溶液H2SO4溶液溶液H2OB例例下列装置中的纯锌棒都浸在相同浓度的稀下列装置中的纯锌棒都浸在相同浓度的稀硫酸中，锌棒腐蚀速度从快到慢的顺序是硫酸中，锌棒腐蚀速度从快到慢的顺序是 A B C D D练：练：1LK2SO4,CuSO4的混合溶液中的混合溶液中c(SO42-)=2mol/L；用石墨作电极电解此溶液，当通；用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收到电一段时间后，两极均收到22.4L气体（标气体（标况），则混合溶液中况），则混合溶液中c(K+) ( )A. 0.5mol/L B.1mol/

24、L C.1.5mol/L D. 2mol/LD练：练：下列关于铜电极的叙述正确的是下列关于铜电极的叙述正确的是 ( )A.锌铜原电池中，铜是正极锌铜原电池中，铜是正极B.用电解法精炼粗铜时，粗铜作阴极用电解法精炼粗铜时，粗铜作阴极C.在镀件上电镀铜时，可用金属铜作阳极在镀件上电镀铜时，可用金属铜作阳极D.电解稀硫酸制电解稀硫酸制H2,O2时，铜作阳极时，铜作阳极 ACA A、a a为负极，为负极，b b为正极为正极 B B、a a为阳极，为阳极，b b为阴极为阴极 C C、电解过程中，、电解过程中，d d电极质量增加电极质量增加 D D、电解过程中，氯离子浓度不变、电解过程中，氯离子浓度不变阴极阴极阳极阳极阴极阴极d：阳极阳极c： 2Cl 2e Cu2+ + 2e CuC练习练习2 ：如右图是电解氯化铜溶液