电解池的学习教案

电解池的学习教案第1页/共45页

G

ZnCuCCCuCl2溶液写出右图原电池的电极反应、电池总反应。负极：Zn–2e-=Zn2+正极：Cu2+

＋2e-=Cu电池总反应：Zn+CuCl2=ZnCl2+CuCuCl2溶液问题：如果把两根石墨棒作电极插入CuCl2溶液中，外接直流电源，这还是原电池装置吗？原电池是把化学能转变成电能的装置。第2页/共45页【实验4—2】实验现象及结论：与电源负极相连的碳棒有一层红色的铜生成。发生还原反应——阴极。与电源正极相连的碳棒上有气泡产生，是氯气。发生氧化反应——阳极。反应式：CuCl2Cu+Cl2↑CCCuCl2溶液CuCl2＋－阳极阴极整个装置就是电解池。第3页/共45页通电前，溶液中有哪些离子？运动情况如何？思考3.当离子定向移动到电极表面时，发生的是什么类型的反应？2.通电后，离子的运动情况有什么改变？CuCl2=Cu2++2Cl-H2O

H++OH-

阳离子：Cu2+、H+

移向阴极阴离子：Cl-、OH-移向阳极无规则动定向运动氧化还原反应－＋阴极阳极Ⅱ通电后Ⅰ通电前第4页/共45页4、指出该装置中电解池的阴阳极，写出电极反应式及总反应的化学方程式。5、在CuCl2溶液中有自由移动的Cu2+、Cl-、H+、OH-，为什么只有Cu2+、Cl-得失电子，而H+、OH-却不能或很难在两极上得失电子呢？在阴、阳极上，离子的放电顺序又是怎样的？阳极：2Cl-_2e-

=Cl2

↑阴极：Cu2++2e-=Cu总反应：CuCl2

Cl2

↑+Cu第5页/共45页5.离子放电顺序及电解产物的判断活泼金属阳极>S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH－＞含氧酸根>F-（1）阳极上（氧化反应）

(2)阴极上（还原反应）无论是惰性电极还是金属电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。阳离子在阴极上放电顺序是：

上述顺序基本上是金属活动性顺序，越活泼的金属，其阳离子越难得到电子，但Fe3+氧化性较Cu2+强。Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>(H+)

>

Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+第6页/共45页电解：

使直流电通过电解质溶液而在阴、阳两极引起

氧化还原反应的程，叫做电解。构成电解池的条件：是电能转变为化学能的装置！①直流电源；与电源负极相连的电极为阴极与电源正极相连的电极为阳极②阴、阳电极③电解质溶液或熔融电解质；电解池：电能转变为化学能的装置。CC第7页/共45页练习：以碳棒为电极，电解下列溶液，写出电极反应式1、CuCl2HIHCl2、Na2SO4、H2SO4

、NaOH3、NaCl，4、AgNO3、实例电极反应浓度pH复原第8页/共45页阴极阳极氯气铜实例电极反应浓度PH值复原CuCl2

CuCl2Cu+Cl2↑电解阳极:(Cl-OH-):2Cl--2e-=Cl2↑阴极(Cu2+H+)：Cu2++2e-=2Cu减小增大加适量CuCl2晶体第一组：电解CuCl2第9页/共45页阴极阳极碘氢气实例电极反应浓度PH值复原ZnCl2

2HII2+H2↑阳极:(I-，OH-):2I--2e-=I2阴极(H+)：2H++2e-=H2↑减小增大通入适量HI第一组：电解HI溶液电解第10页/共45页实例电极反应

浓度PH值复原HCl溶液

阳极：2Cl--2e-=Cl2↑阴极：2H++2e-=H2减小增大HCl2HClH2

↑

+Cl2↑电解阳极C阴极C氯气氢气盐酸溶液第11页/共45页阴极阳极氧气氢气阳极(OH-SO42-):

4OH--4e-=2H2O+O2↑

实例电极反应浓度PH值复原Na2SO4

阴极(H+Na+):4H++4e-=2H2↑变大不变

加H2O2H2O==2H2↑+O2↑通电第二组：电解Na2SO4第12页/共45页阴极阳极氧气氢气阳极(OH-SO42-):

4OH--4e-=2H2O+O2↑

实例电极反应浓度PH值复原H2SO4

阴极(H+):4H++4e-=2H2↑变大变小

加H2O2H2O==2H2↑+O2↑通电第二组：电解H2SO4第13页/共45页阴极阳极氧气氢气阳极(OH-):

4OH--4e-=2H2O+O2↑

实例电极反应浓度PH值复原NaOH

阴极(H+Na+):4H++4e-=2H2↑变大变大

加H2O2H2O==2H2↑+O2↑通电第二组：电解NaOH第14页/共45页第三组：电解NaCl阴极阳极氢气氯气实例电极反应浓度PH值复原NaCl

阳极(Cl-OH-):2Cl--2e-=Cl2↑阴极(Na+H+):2H++2e-=H2↑2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑减小增大通入适量HCl电解第15页/共45页阴极阳极氧气铜实例电极反应浓度PH值复原CuSO4

2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4阴极(Cu2+H+):2Cu2++4e-=2Cu减小加适量CuO固体第四组：电解CuSO4阳极(SO42-OH-):4OH--4e-=2H2O+O2↑

减小电解第16页/共45页分析电解反应的一般思路：明确溶液中存在哪些离子根据阴阳离子放电顺序及阳极氧化、阴极还原分析得出产物阴阳两极附近有哪些离子小结第17页/共45页电解规律（惰性电极）小结

阳极：S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-

ⅠⅡⅢⅣⅠ与Ⅲ区：电解本身型如CuCl2

、HClⅠ与Ⅳ区：放氢生碱型如NaClⅡ与Ⅲ区：放氧生酸型如CuSO4、AgNO3Ⅱ与Ⅳ区：电解水型如Na2SO4、H2SO4

、NaOH阴极：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>（H+）>Al3+>Mg2+>Na+第18页/共45页

电解质溶液用惰性电极电解的示例：电解类型举例电极反应溶液PH变化溶液复原方法物质类别实例仅溶剂水电解

仅溶质电解

溶质和溶剂同时电解

含氧酸H2SO4强碱NaOH活泼金属的含氧酸盐Na2SO4无氧酸HCl阳极：4OH-→4e-＋O2+2H2O阴极：4H++4e-→2H2↑减小增大不变H2O阳极：2Cl-→

2e-＋Cl2↑阴极：2H++2e-→

H2↑增大HCl不活泼金属的无氧酸盐CuCl2阳极：2Cl-→

2e-＋Cl2↑阴极：Cu2++2e-→

Cu↓减少CuCl2活泼金属的无氧酸盐NaCl阳极：2Cl-→

2e-＋Cl2↑阴极：2H++2e-→

H2↑增大HCl不活泼金属的含氧酸盐CuSO4阳极：4OH-→

4e-

＋O2↑+2H2O阴极：2Cu2++4e-→

2Cu↓减小CuO第19页/共45页（A）（B）（C）（D）CuSO4AgNO3AgNO3NaHSO4AgCuCuCPtPtAgFe1.写出下列装置的电极反应式，并判断A、B、C溶液PH值的变化。巩固练习第20页/共45页2.如上图所示，通电后A极上析出Ag，对该装置的有关叙述正确的是

A.P是电源的正极B.F极上发生的反应为：4OH--4e-=2H2O+O2↑C.电解时，甲、乙、丙三池中，除E、F两极外，其余电极均参加了反应D.通电后，甲池的PH减小，而乙、丙两池溶液的PH不变

B第21页/共45页3.用铂电极电解下表中各组物质的水溶液，电解一段时间以后，甲、乙两池中溶液的pH值均减小，而在①和④两极，电极产物的物质的量之比为1︰2的是甲乙

ABCD甲KOHH2SO4Na2SO4CuSO4乙CuSO4AgNO3HClHNO3

D第22页/共45页4.为下图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b极附近溶液呈红色。下列说法正确的是A．X是正极，Y是负极B．X是负极，Y是正极C．CuSO4溶液的PH值逐渐减小D．CuSO4溶液的PH值不变

a

•XY•bPtCuCuSO4溶液NaCl和酚酞溶液AC第23页/共45页想一想？

如果要在某铁制品表面镀上一层银，请你选择合适的电极材料和电镀液，并写出电极反应方程式。

阴极——某铁制品阳极——金属银电镀液——含有硝酸银的溶液阳极：Ag-

e-

=Ag+阴极：Ag+＋e－=

Ag溶液中离子浓度不变第24页/共45页（一）电镀1、定义：利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其它金属或是合金的过程。2、目的：4、电镀的特点：3、电镀材料的选择：阴极——镀件电镀液——含有镀层金属离子的溶液阳极——镀层金属

使金属增强抗腐蚀的能力，增加美观和表面硬度。1）阳极本身参加电极反应2）电解质溶液的浓度保持不变二、电解池原理的应用第25页/共45页（二）铜的电解精炼阳极：Cu-2e-

=Cu2+阴极：Cu2++2e-

=Cu杂质比铜活泼的Zn、Ni、Fe等：Zn-2e-=

Zn2+

Ni-2e-=Ni2+Fe-2e-=Fe2+活泼性在铜之后的银、金等：还原性比铜差的，不能失去电子，它们以单质的形式留在溶液中，成为阳极泥。电解质溶液硫酸铜的浓度略有减小。第26页/共45页

(三）氯碱工业（1）在NaCl溶液中,NaCl电离出

，H2O电离出

。通电后，在电场的作用下，

向阴极移动，

向阳极移动。在阳极，由于

容易失去电子，被氧化生成

。阳极方程式：

;（2）在阴极，由于

容易得到电子被还原生成

．使H2O电离向右移动，因此阴极

浓度增大PH

。阴极方程式：

。Na+、Cl-H+、OH-Cl-、OH-Cl-Cl2H+H2OH-增大Na+、H+2Cl--2e-=Cl22H++2e-=H2第27页/共45页

总化学方式：

;

总离子方程式:

.(3)电解前向溶液中滴加酚酞，通电后现象为：

___________

，两极极板上都有气体产生，如何检验气体的种类？

阴极附近的溶液无色变为红色阳极:把湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极附近,产生气体可以使湿润KI淀粉试纸变蓝色.NaOH2HClOH2NaCl2222电解+++OH2HClOH2Cl2222电解+++第28页/共45页（四）、电冶金（使用电解法冶炼像钠、钙、镁、铝等活泼金属的方法）1、制取金属钠电解熔融状态的氯化钠。阳极：2Cl-

－2e-==Cl2↑阴极：2Na++2e-==2Na总反应：2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑第29页/共45页电解熔融氯化钠制钠第30页/共45页（四）、电冶金（使用电解法冶炼像钠、钙、镁、铝等活泼金属的方法）2、制取金属铝电解熔融状态的氧化铝。阳极：6O2-

－12e-==3O2↑阴极：4Al3++12e-==4Al总反应：2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑冰晶石第31页/共45页电解池小结与电源正极相连阳极阴极与电源负极相连发生氧化反应阳离子移向阴离子移向发生还原反应1、电源、电极、电极反应关系2、电解原理的应用：氯碱工业、电镀、电冶金第32页/共45页装置原电池电解池实例

原理

形成条

电极名称

电子流向

电流方向

电极反应

能量转化

应用

发生氧化还原反应，从而形成电流电流通过引起氧化还原反应两个电极、电解质溶液或熔融态电解质、形成闭合回路、自发发生氧化还原反应电源、电极（惰性或非惰性）、电解质（水溶液或熔融态）

由电极本身决定正极：流入电子负极：流出电子

由外电源决定阳极：连电源正极

阴极：连电源负极（外电路）负极→正极

电源负极→阴极→阳极→电源正极（外电路）正极→负极电源正极→阳极→阴极→电源负极负极：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）正极：2H++2e-

=H2↑（还原原应）

阳极：2CI--2e-=CI2

↑(氧化反应)阴极:Cu2++2e-=Cu(还原反应)化学能→电能电能→化学能设计电池、金属防腐氯碱工业、电镀、电冶、金属精炼铜锌原电池电解氯化铜第33页/共45页电解池、电解精炼池、电镀池的比较电解池电解精炼池电镀池定义形成条件电极名称电极反应将电能转变成化学能的装置。应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属的装置。①两电极接直流电源②电极插人电解质溶液③形成闭合回路①镀层金属接电源正极待镀金属接电源负极②电镀液须含有镀层金属的离子阳极：电源正极相连阴极：电源负极相连阳极：镀层金属；阴极：镀件阳极：氧化反应阴极：还原反应阳极：氧化反应阴极：还原反应应用电解原理将不纯的金属提纯的装置。①不纯金属接电源正极纯的金属接电源负极②电解质溶液须待提纯金属的离子阳极：不纯金属；阴极：纯金属阳极：氧化反应阴极：还原反应第34页/共45页练习分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池。第35页/共45页金属性强弱的判断

已知①M+N2+=M2++N②Pt极电解相同浓度P和M的硫酸盐，阴极先析出M③N与E有导线相连放入E的硫酸盐溶液,电极反应：E2++2e-=E，N-2e-=N2+，则四种金属活泼性由强到弱为

答案：P>M>N>E第36页/共45页工业上采用Fe、C为电极电解K2MnO4溶液制KMnO41.电解时,应以

作阴极，电解过程中阴极附近溶液pH将会

,

2.阳极反应式为

,

3.总电解反应式为

.

2K2MnO4+2H2O=2KMnO4+2KOH+H2↑答案:Fe增大MnO42—_e-

=MnO4—第37页/共45页

电解计算——电子守恒法例一：铂电极电解1LCu(NO3)2和KNO3混合溶液,通电一段时间,两极均产生11.2L(S.T.P)气体.求电解后溶液的pH,并确定析出铜的物质的量.解析：阳极4OH--4e-=2H2O+O2↑

阴极Cu2++2e-=Cu↓2H++2e-=H2↑

阳极转移电子的物质的量为:0.5×4=2mol,消耗4OH-2mol,即产生H+2mol.

阴极生成0.5molH2,消耗H+1mol;所以溶液中C(H+)=1mol/LpH=0

生成H2转移的电子:0.5×2=1mol,故还有1mole-

用于还原Cu2+,可析出铜为0.5mol.第38页/共45页O2～2Cu～4Ag～4H＋～2H2～2Cl2～4OH－计算关系式：例二：用石墨电极电解100mLH2SO4与CuSO4的混合液，通电一段时间后，两极均收集到2.24L（标况）气体，则原混合液中Cu2+的物质的量浓度为（）

A.1mol/LB.2mol/LC.3mol/LD.4mol/LA阳极O2为0.1mol，电子为0.4mol则H2为0.1mol，所以Cu为0.1mol，浓度为A第39页/