第4章第3节电解池课件(上课用)新人教版选修4

1、第三节第三节 电解池电解池阅读阅读P7980,P7980,思考：思考：1 1、什么叫做电解？、什么叫做电解？2 2、请以电解氯化铜溶液为例，说明电解、请以电解氯化铜溶液为例，说明电解的原理？的原理？3 3、构成电解池有哪些条件？它与原电池、构成电解池有哪些条件？它与原电池有何区别？有何区别？(1)(1)将两根碳棒分别浸入盛有将两根碳棒分别浸入盛有CuClCuCl2 2溶液的溶液的U U型管，浸一会型管，浸一会儿取出；儿取出；(2)(2)用导线连接两根碳棒后再浸入用导线连接两根碳棒后再浸入CuClCuCl2 2溶液一段时间；溶液一段时间；(3)(3)浸入浸入CuClCuCl2 2溶液的两根碳棒分

2、别跟直流电源的正极和溶液的两根碳棒分别跟直流电源的正极和负极相连接，把湿润负极相连接，把湿润KI KI 淀粉试纸放在与直流电源的正淀粉试纸放在与直流电源的正极相连的电极附近极相连的电极附近, ,过一段时间。过一段时间。湿润湿润KIKI淀粉试纸淀粉试纸变蓝色的变蓝色的 (1) (1)通电前，氯化铜溶液里主要存在通电前，氯化铜溶液里主要存在哪些离子？这些离子的运动情况怎样？哪些离子？这些离子的运动情况怎样？ (2)(2)通电后，这些离子的运动情况有通电后，这些离子的运动情况有什么改变？什么改变？ (3)(3)当离子定向运动到电极表面上时，当离子定向运动到电极表面上时，发生了什么变化？发生了什么变化

3、？一、电解原理一、电解原理1.1.电解：电解：使电流通过电解质溶液（或熔融的电解使电流通过电解质溶液（或熔融的电解质）而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。质）而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。2.2.电解池：电解池：在外加电源的作用下，将电能转变成在外加电源的作用下，将电能转变成化学能的装置叫做电解池化学能的装置叫做电解池( (电解槽电解槽) )。3.3.电解池形成条件：电解池形成条件： 直流电源直流电源 电解质溶液或熔融电解质电解质溶液或熔融电解质 两个电极两个电极( (常用惰性电极）常用惰性电极） 形成闭合回路。形成闭合回路。阳极阳极阴极阴极CuCl2溶液溶液4.4.电极反应电极反应

4、阳极阳极：与电源：与电源正极正极相连，相连，氧化氧化反应反应 阴极阴极：与电源：与电源负极负极相连，相连，还原还原反应反应 2Cl2Cl- - - 2e - 2e- - = Cl = Cl2 2CuCu2+2+ + 2e + 2e- - = Cu = Cu电解电解CuClCuCl2 2溶液的化学方程式：溶液的化学方程式：CuCl2 = Cu + Cl2电解电解 电子从电源负极电子从电源负极 电解池阴极电解池阴极 溶液中的溶液中的阳离子向阴极移动阳离子向阴极移动并并在阴极表面获得电子在阴极表面获得电子. . 溶液中的溶液中的阴离子向阳极移动阴离子向阳极移动并并在阳极表面失去电子在阳极表面失去电子

5、. . 电子沿阳极回到电源正极电子沿阳极回到电源正极(1)(1)阳极上的放电顺序阳极上的放电顺序 活性材料电极活性材料电极( (除除PtPt、AuAu、C C外的金属外的金属) ) S S2-2-II- -BrBr- -ClCl- -OHOH- - 非还原性含氧酸根离子非还原性含氧酸根离子FF- -AgAg+ + Fe Fe3+ 3+ CuCu2+ 2+ H H+ +( (大）大） PbPb2+ 2+ SnSn2+ 2+ FeFe2+ 2+ ZnZn2+ 2+ H H+ +（小）（小） AlAl3+ 3+ MgMg2+2+(2)(2)阴极上的放电顺序：阴极上的放电顺序：注注: :（1 1）阳离

6、子放电顺序与金属活动性顺序相反）阳离子放电顺序与金属活动性顺序相反 （2 2）注意）注意FeFe2+2+、FeFe3+3+的位置的位置 （3 3）H H前金属的离子一般不考虑放电，但当前金属的离子一般不考虑放电，但当 C(ZnC(Zn2+2+)C(H)C(H+ +),Zn),Zn2+2+可放电可放电. .首先看材料首先看材料与材料无关与材料无关(1)(1)电解电解质型电解电解质型 (2) (2) 电解水型电解水型（3 3）放）放H H2 2生碱型生碱型不活泼金属的无氧酸盐不活泼金属的无氧酸盐( (氟化物除外氟化物除外）、无氧酸（）、无氧酸（HFHF除外除外）（如：）（如： CuClCuCl2

7、2、HClHCl）活泼金属的含氧酸盐、强碱、含氧酸（如：活泼金属的含氧酸盐、强碱、含氧酸（如： K2SO4 、 NaOH、H2SO4)活泼金属的无氧酸盐（活泼金属的无氧酸盐（氟化物除外氟化物除外）（如：）（如：NaClNaCl、）、）（4 4）放）放O O2 2生酸型生酸型不活泼金属的含氧酸盐（如：不活泼金属的含氧酸盐（如：CuSOCuSO4 4 、AgNOAgNO3 3 ）1.1.右图中右图中x x、y y分别是直流电源的分别是直流电源的两极两极, ,通电后发现通电后发现a a极板质量增极板质量增加加,b,b极板处有无色无臭气体放出极板处有无色无臭气体放出, ,符合这一情况的（符合这一情况的

8、（ ）A 练习：练习：A:A:原电池原电池a(a(负极）：负极）： Zn 2e Zn 2e- - = Zn = Zn2+2+b(b(正极）：正极）： 2H2H+ + + 2e + 2e- - = H = H2 2电子由电子由ZnZn经导线移动到经导线移动到y y，再从，再从x x移动到移动到CuCu；电流方向；电流方向与之相反。与之相反。B:B:电解池电解池x x（阳极）：（阳极）：4OH4OH- - - 4e - 4e- - = 2H = 2H2 2O + OO + O2 2y y（阴极）（阴极）: 4H: 4H+ + + 4e + 4e- - = 2H = 2H2 2阳极：阳极：阴极：阴极

9、：放出有刺激性气味的气体，能放出有刺激性气味的气体，能使湿润的使湿润的KIKI淀粉试纸变蓝淀粉试纸变蓝放出无色、无味气体，附近溶放出无色、无味气体，附近溶液变红液变红2Cl2Cl- -2e2e- - = Cl= Cl2 2 【氧化反应氧化反应】 2H2H+ + + 2e+ 2e- - = H= H2 2 【还原反应还原反应】【演示实验演示实验】以惰性材料作电极以惰性材料作电极，电，电解滴有几滴酚酞的饱和食盐水，并以湿润的解滴有几滴酚酞的饱和食盐水，并以湿润的KIKI淀粉试纸淀粉试纸检验阳极产物，观察实验现象。检验阳极产物，观察实验现象。1.1.电解饱和食盐水制氯气、氢气和烧碱电解饱和食盐水制氯

10、气、氢气和烧碱2NaCl + 2H2O = 2NaOH + H2+ Cl2通电通电粗铜的溶解与纯铜的生成：粗铜的溶解与纯铜的生成：阳极阳极（粗铜）：（粗铜）：Cu Cu 2e2e- - = Cu = Cu2+2+阴极阴极（纯铜）：（纯铜）： CuCu2+ 2+ + 2e+ 2e- - = Cu = Cu比铜活泼的金属：比铜活泼的金属：ZnZn、FeFe、NiNi只溶解，不析出；只溶解，不析出；比铜不活泼的金属：比铜不活泼的金属：AuAu、PtPt不溶解，而以单质不溶解，而以单质沉积形成阳极泥；沉积形成阳极泥；电解质溶液中电解质溶液中CuSOCuSO4 4的浓度基本不变。的浓度基本不变。 利用电

11、解的原理在金属表面上利用电解的原理在金属表面上镀上一层其它金属或合金的过程。镀上一层其它金属或合金的过程。（1 1）阳极：阳极：镀层金属。镀层金属。 阴极：阴极：待镀的金属待镀的金属( (镀件）镀件） 电镀液：电镀液：用含有镀层金属离子的溶液。用含有镀层金属离子的溶液。 电镀过程中电镀液的电镀过程中电镀液的浓度保持浓度保持不变不变（2 2）实质：）实质：阳极参加反应的电解阳极参加反应的电解（3 3）阴极必须可以导电，且表面洁净、光滑）阴极必须可以导电，且表面洁净、光滑（4 4）为了使镀层均匀、美观，电镀液中镀层离子的浓）为了使镀层均匀、美观，电镀液中镀层离子的浓 度时刻保持稳定，常制成络离子度

12、时刻保持稳定，常制成络离子 电解电解熔融盐熔融盐是冶炼像是冶炼像NaNa、CaCa、MgMg、AlAl等活等活泼金属的几乎唯一可行的工业方法。泼金属的几乎唯一可行的工业方法。(1)(1)钠的冶炼钠的冶炼 电解熔融的电解熔融的NaClNaCl阳极：阳极：2Cl2Cl- - 2e2e- - = Cl= Cl2 2阴极：阴极：2Na2Na+ + + 2e+ 2e- - = 2Na= 2Na总反应：总反应：2NaCl(2NaCl(熔融熔融) 2Na+Cl) 2Na+Cl2 2通电通电金属冶炼原理金属冶炼原理: M: Mn+ n+ + ne+ ne- - = M= M(2)(2)铝的冶炼铝的冶炼电解熔融

13、的电解熔融的AlAl2 2O O3 3烟罩烟罩阳极阳极C电解质电解质熔融态铝熔融态铝钢壳钢壳钢导电棒钢导电棒耐火材料耐火材料阴极阴极C阴极：阴极： 4Al4Al3+ 3+ + 12e+ 12e- - = 4Al= 4Al阳极：阳极： 6O6O2-2-12e12e- - = 3O= 3O2 2总反应：总反应： 2Al2Al2 2O O3 3( (熔融熔融) 4Al+3O) 4Al+3O2 2铝电解槽铝电解槽 通电通电 Na3AlF6直流电源直流电源两电极两电极电解质溶液电解质溶液形成闭合回路形成闭合回路活泼性不同的两电极活泼性不同的两电极电解质溶液电解质溶液形成闭合回路形成闭合回路自发氧化还原反

14、应自发氧化还原反应形形成成条条件件将电能转变成将电能转变成化学能的装置化学能的装置将化学能转变将化学能转变成电能的装置成电能的装置定定义义装装置置实实例例电解池电解池原电池原电池装装置置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必须含有镀层电镀液必须含有镀层金属的离子金属的离子应用电解原理在某应用电解原理在某些金属表面镀上一些金属表面镀上一层其他金属的装置层其他金属的装置电镀池电镀池电源负极电源负极电解池阴极电解池阴极 (溶液中阴阳离子导电溶液中阴阳离子导电)电解池阳极电解池阳极电源正极电源正极电电子子流流向向阳极：阳极：氧化反应，金属电氧化反应，金属

15、电极失电子或溶液中的阴离极失电子或溶液中的阴离子失电子子失电子阴极：阴极：还原反应，溶液中还原反应，溶液中的阳离子得电子的阳离子得电子负极：负极：氧化反应，金属氧化反应，金属 失电子失电子正极：正极：还原反应，溶液还原反应，溶液 中的阳离子得电子中的阳离子得电子电电极极反反应应阳极：阳极：与电源正极相连与电源正极相连阴极：阴极：与电源负极相连与电源负极相连负极：负极：较活泼金属较活泼金属正极：正极：较不活泼金属较不活泼金属（或能导电的非金属）（或能导电的非金属）电电极极名名称称电解池电解池原电池原电池装装置置负极负极 正极正极导线导线阳极：阳极：氧化反应，氧化反应，金属电极失电子金属电极失电子

16、阴极：阴极：还原反应，还原反应，溶液中的阳离子得溶液中的阳离子得电子电子阳极：阳极：必须是镀层必须是镀层 金属金属阴极：阴极：镀件镀件电镀池电镀池与电解池相同与电解池相同练习：练习：1.1.汽车上用的铅蓄电池是以一组充满海绵状灰汽车上用的铅蓄电池是以一组充满海绵状灰铅的铅板和另一组结构相似的充满二氧化铅的铅板组铅的铅板和另一组结构相似的充满二氧化铅的铅板组成，用成，用H H2 2SOSO4 4作电解液。总反应式为：作电解液。总反应式为：Pb+PbOPb+PbO2 2+2H+2H2 2SOSO4 4 2PbSO 2PbSO4 4+2H+2H2 2O O（1 1）试写出放电时的正、负极反应式）试写

17、出放电时的正、负极反应式正极正极:_:_负极负极:_:_（2 2）试写出充电时的阳、阴极反应式）试写出充电时的阳、阴极反应式阳极阳极:_:_阴极阴极:_:_PbSOPbSO4 4 + 2e + 2e- - = Pb + SO= Pb + SO4 42-2-PbSOPbSO4 4 + 2H+ 2H2 2O - 2eO - 2e- - = PbO= PbO2 2 + + 4H4H+ + + SO+ SO4 42- 2- PbOPbO2 2 + 4H+ 4H+ + + SO+ SO4 42- 2- + 2e+ 2e- - = PbSO= PbSO4 4 + 2H+ 2H2 2O OPb + SOPb

18、 + SO4 42-2-2e2e- - = PbSO= PbSO4 42、如图所示装置，指出、如图所示装置，指出A、B池的名称、电极池的名称、电极名称、电极反应式、两名称、电极反应式、两池池pH值的变化情况。值的变化情况。工作一段时间后溶液工作一段时间后溶液pH增大增大工作一段时间后溶液工作一段时间后溶液pH减小减小A池池:原电池原电池a负极负极:Zn-2e-=Zn2+b正极正极:2H+ +2e-=H2B池池:电解池电解池c c阳极阳极:4OH:4OH- -4e-4e- - = 2H= 2H2 2O+OO+O2 2d d阴极阴极:Cu:Cu2+2+ +2e +2e- - = Cu= Cu（ A ）（B）（C）（D）CuSO4NaNO3AgNO3H2SO4AgCuCuCPtPtAgFe3.3.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 A、B B、C C溶液溶液PHPH值的变化。值的变化。4.4.在下图所示装置中，在下图所示装置中，a a、b 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 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（ ）A AX X是正极，是正极，Y Y是负极是负极B BX X是负极，是负极，Y Y是正极是正极C CCuSOCuSO4 4溶液的溶