高中化学人教版选修四43电解池

1、原电池,氧化反应,失e-,沿导线传递，有电流产生,还原反应,阴离子,阳离子,负极,正极,第三节 电解池,一、电解原理,现象：,阴极： 碳棒上覆盖了一层红色物质。,阳极： 生成有刺激性气味的气体， 该气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。,说明：阴极有Cu生成，阳极有Cl2生成。,阴极,阳极,CuCl2溶液,【实验4-2】电解CuCl2溶液,电解氯化铜溶液微观模拟,实验分析：,思考：为什么CuCl2溶液在通电时会生成Cu和Cl2的呢？,结论：电解质溶液在导电的同时发生了氧化还原反应。,(1)通电前水中的离子及运动状况?,无规则的自由运动.,(2)通电后这些离子的运动状况有何改变?,定向运动.,(3)

2、当离子定向移动到电极表面上时,发生了什么变化?,阴极：,Cu2+ + 2e- = Cu,阳极：,2Cl- - 2e- = Cl2,发生还原反应,发生氧化反应,阴极,阳极,H+ Cu2+,OH- Cl-,氧化性：Cu2+H+ 还原性：Cl-OH-,电解：使电流通过电解质溶液或熔融电解质，而在 阴、阳 两极引起氧化还原反应的过程。,-把电能转变为化学能的装置。,构成电解池的条件： 两电极分别与直流电源相连，插入电解质溶液，形成闭合回路,阳极：,惰性电极：碳棒、Pt、Au,活泼电极：除Pt、Au外的金属做电极,1、装置：电解池（电解槽）,按电极材料分类,阴极：,受保护，不损耗。,优先放电，要损耗。,

3、电解的实质,电源负极,电源正极,电解池阴极,电解池阳极,电解液中的阳离子得电子,电解液中的阴离子 （金属）失电子,2、电流的形成,3、能量变化：电能 化学能,4、放电顺序,阳极 失电子能力顺序（即还原性强弱顺序）：,金属 S2- I-Br-Cl-OH-NO3-(SO42-) F-,阴极 阳离子得电子能力顺序：,Ag+ Cu2+ H+(酸) Pb2+Fe2+Zn2+H+ (浓度小)Al3+Mg2+,5、电解方程式的书写：,例：,写出用石墨做电极电解CuSO4溶液的电极反应式及总的电解方程式,方 法,阴极：,阳极：, 最后使得失电子数相等，两极反应相加得总方程式:,阴极：,阳极：,OH SO4 2

4、,Cu2+ H+,H2O H+OH,CuSO4 Cu2+ SO4 2, 首先分析、比较出阴阳极的放电离子：, 然后写电极反应式 ：,电解化学方程式 :,电解离子方程式 :,4OH- 4e- = O2+2H2O,2Cu2+4e- = 2Cu,1、写出用惰性电极电解下列物质的电极反应式,HCl CuCl2 H2SO4 NaOH Na2SO4 NaCl,阳极反应,总反应,阴极反应,pH值的变化,如何恢复为原电解液,电解质溶液用惰性电极电解的示例：,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+ + 4

5、e- = 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,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,电解规律（惰性电极）小结,阳极：S2- I- Br- Cl- OH- 含氧酸根 F-,与区：电解本身型 如CuC

6、l2 、HCl 与区：放氢生碱型 如NaCl 与区：放氧生酸型 如CuSO4、AgNO3 与区：电解水型 如Na2SO4、H2SO4 、NaOH,阴极：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+（H+）Al3+Mg2+Na+,1、比较金属导电和电解质溶液导电； 2、比较电离和电解； 3、比较原电池和电解池。,正、负极,阴、阳极,负极发生氧化反应 正极发生还原反应,阴极发生还原反应 阳极发生氧化反应,化学能转变成电能,电能转变成化学能,两者均须形成电回路才能工作，,电解质溶液的导电过程，就是该溶液的电解过程。,两电极电子转移量相等,自发的氧还反应,不自发的氧还反应,讨论1： 如下图所示的两个装置

7、中，溶液的体积均为100 mL， 开始时电解质溶液的浓度均为0.1 mol/L，工作一段时间后，测得 导线上通过0.02 mol电子，若不考虑盐的水解和溶液的体积变化， 则下列叙述正确的是（ ） A.产生气体的体积 B.电极上析出固体物质的质量 C.溶液pH变化增大减小 D.电极反应式：中阳极：4OH-4e- = 2H2O+O2 中负极：2H+2e- = H2,讨论2：根据右图回答下列问题：,（1）烧杯的名称为_池，烧杯的名称为_池； （2）烧杯中Cu是_极，烧杯中Cu是_极； （3）写出烧杯中发生的总化学方程式： _； （4）试描述两装置中所产生的现象： _； （5）当锌片溶解6.5g时，烧

8、杯铜片上产生标况下气体体积 _L.,讨论3：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,讨论4：判断下列各容器内的电极反应.,讨论5：用惰性电极电解pH6的CuSO4溶液500mL，当电极上有16mg铜析出时，溶液(设电解前后溶液体积变化可忽略，阴极上无H2析出)的pH约为( ) A1 B3 C6 D9,讨论6： 用石墨电极电解100mL H2SO4与CuS

9、O4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/L B.2mol/L C.3mol/L D.4mol/L,电化学解题技巧：一抓五确定,一抓：得失电子守恒,五确定：,1、确定是原电池还是电解池 2、确定电极名称 3、确定电子流动方向 4、确定各电极产物 5、确定电极反应式和总反应式,小结,1、用两支惰性电极插入50mLAgNO3溶液中，通电电解。当电解液的PH值从6.0变为3.0时(设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略)，电极上析出银的质量大约是（ ） A、27mg B、54mg C、108mg

10、D、216mg,2、某硝酸盐晶体化学式为M(NO3)xnH2O，相对分子质量为242，将1.21g该晶体溶于水配成100mL溶液，用惰性电极进行电解。当有0.01 mol 电子转移时，溶液中金属离子全部析出，此时阴极增重0.32g。求： 金属M的相对原子质量及 x、n 值； 电解溶液的pH（溶液体积仍为100mL）。,阳极：2Cl2e Cl2（氧化反应） 阴极：2H+ + 2eH2（还原反应）,（一）电解饱和食盐水制烧碱、氯气和氢气,现象： 阳极：有气泡产生，使湿润淀粉KI 溶液变蓝 阴极：有气泡产生，滴加酚酞溶液变红,二、电解原理的应用,1、电解饱和食盐水：,Cl2,Cl2,Cl,H2,H+

11、,OH,淡盐水,NaOH溶液,精制饱和NaCl溶液,H2O（含少量NaOH）,离子交换膜,阳极室,阴极室,2、离子交换膜法制烧碱：,（1）离子交换膜电解槽的组成：,由阳极（金属钛网）、阴极（碳钢网）、离子交 换膜、电解槽框和导电铜棒等组成； 每个电解槽由若干个单元槽串联或并联组成；,装置,（2）阳离子交换膜的作用：,将电解槽隔成阴极室和阳极室，它只允许阳离子（Na+）通过，而阻止阴离子（Cl、OH）和气体通过。 可防止H2、Cl2混合爆炸，也可防止Cl2与NaOH反应。,3、原料的精制,1、粗盐的成分:,2、除杂的过程:,粗盐水,含少量Ca2+、 Mg2+,精制盐水,BaCl2必须在Na2CO

12、3之前,必须先过滤再加盐酸,泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42杂质，会与碱性物质反应产生沉淀，损坏离子交换膜.,电解饱和食盐水,以氯碱工业为基础的化工生产,电镀：应用电解原理在某些金属 表面镀上一薄层其它金属的过程。,电解质溶液：含镀层金属离子,电镀的条件：,阳极：镀层金属,阴极：待镀金属（即镀件）,试设计一个电解池在铁皮上镀锌：,（二）电镀铜,阳极：粗铜 阴极：精铜 电解液：CuSO4,阳极：,不及铜活泼的贵重金属（银、金等）沉入槽底形成阳极泥。,阴极：Cu2+ + 2e- =Cu （Cu2+氧化性最强且浓度最大）,比铜活泼的金属：,Zn 2e- = Zn2+ Fe 2e- = Fe2+ Ni 2e- = Ni2+,Cu 2e- = Cu2+,电解质溶液浓度：基本不变,电解精炼的方法：,纯净金属做阴极，粗糙金属做阳极，共同插入 含此金属阳离子的电解质溶液中电解。,（三）电解精炼铜,电解精炼铜,（四）电冶金,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 ,电解是最强有力的氧化还原手段，所