第三节电解池.ppt

1、第四章 电化学基础,第三节 电解池,实验4-2：P79,现象：（1）阴极石墨棒上逐渐覆盖了一层红色的铜（2）阳极石墨棒上有使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝刺激性气味气体产生,阴极,阳极,1、电解的概念：使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫做电解。,一、电解原理,2、电解池的概念：把电能转变为化学能的装置，又称电解槽。,3、构成：直流电源、两个电极、电解质溶液或熔融态电解质,注意：,电解质先电离后电解；,导电过程就是电解过程。,2 Cl- - 2e- = Cl2 (氧化反应),Cu2+ + 2e- = Cu (还原反应),阴极不参与电解反应；,活性阳极先于阴离子放电。,惰性电极：

2、石墨、金、铂,活性电极：石墨、金、铂 以外的金属,阳离子得电子，放电,e-,e-,阴离子失电子，放电,氧化性强的先得电子,还原性强的先失电子,阴极：氧化性强的阳离子先得电子,金属越不活泼,对应阳离子氧化性越强，越容易得电子。,阳极：还原性强的阴离子先失电子,Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+（先于H+ 放电） Pb2+ Sn2+ +Fe2+Zn2+ 浓度大时先于 H+放电 H+ Al3+Mg2+Na+Ca2+K+ 水中H+先放电,4、放电顺序：,金属阳极先放电，离子后放电,电能转化为化学能,阳极（接电源正极）,阴极（接电源负极）,阴离子向阳极迁移 阳离子向阴极迁移,化学能转化为电能,负极,正极

3、,阴离子向负极迁移 阳离子向正极迁移,都是氧化还原反应,整理与归纳：,电 解 原 理 并 不 难， 惰 性 材 料 做 极 板； 两 板 接 通 直 流 电， 阳 极 氧 化 阴 极 还。,练习 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： 。,2Cl- - 2e- = Cl2,2H+ + 2e- = H2,Na+、Cl-,H+、OH-,Cl-、OH-,Cl-

4、,Cl2,H+,H2,OH-,增大,Na+、H+,3.电解前向溶液中滴加酚酞，通电后现象为： _ ，怎样确定阳极上产生的气体是氯气？,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.,1、如右图是电解氯化铜溶液的装置，其中c、d为石墨电极，则下列有关判断正确的是 A、a为负极，b为正极 B、a为阳极，b为阴极 C、电解过程中，d电极质量增加 D、电解过程中，氯离子浓度不变,亲 身 体 验,C,2、电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题： （1）若X、

5、Y都是惰性电极，a是AgNO3溶液，则 电解池中X极上的电极反应为 。 在X极附近观察到的现象是 。 Y电极上的电极反应式为 。 电解池反应方程式为 。,亲 身 体 验,（2）若X是铜，Y是惰性电极，a是AgNO3溶液，则 电解池中X极上的电极反应为 。 Y电极上的电极反应式为 。电解池反应方程式为 。,产生气体,4Ag+4e-=4Ag,Cu-2e-=Cu2+,2Ag+2e-=2Ag,3、右图中x、y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板处有无色无臭气体放出,符合这一情况的是,亲身体验,A,练习,用石墨作电极电解下列溶液，电解一段时间后，阴极质量增加，阳极有无色气体产生的是：

6、CuSO4； FeCl3； Ba(OH)2； NaOH；,练习：以碳棒为电极，电解下列溶液，写出电极反应式 1、 CuCl2 、HI 2、 Na2SO4、 H2SO4 、NaOH 3、 NaCl、 4、 AgNO3、CuSO4,阴极,阳极,氯 气,铜,CuCl2 Cu+Cl2 ,阳极:(Cl- OH-) : 2Cl-2 e- =Cl2 ,阴极(Cu2+ H+)：Cu2+ 2e-=2Cu,减小,增 大,加适量 CuCl2 晶体,第一组：电解CuCl2,阴极,阳极,碘,氢气,2HI I2 + H2 ,阳极:(I- ，OH-) : 2I-2 e- =I2,阴极( H+)：2H+ 2e-= H2,减小

7、,增 大,通入 适量 HI,第一组：电解HI溶液,阴极,阳极,氧气,氢 气,阳极(OH- SO42-): 4OH- 4e- = 2H2O+O2 ,阴极(H+ Na+) :4H + 4e- = 2H2 ,变大,不 变,加 H2O,2H2O = 2H2 +O2 ,电解,第二组：电解Na2SO4,阴极,阳极,氧气,氢 气,阳极(OH- SO42-): 4OH- 4e- = 2H2O+O2 ,阴极(H+ ) :4H + 4e- = 2H2 ,变大,变 小,加 H2O,2H2O = 2H2 +O2 ,电解,第二组：电解H2SO4,阴极,阳极,氧气,氢 气,阳极(OH- ): 4OH- 4e- = 2H2

8、O+O2,阴极(H+ Na+) :4H + 4e- = 2H2 ,变大,变 大,加 H2O,2H2O = 2H2 +O2 ,电解,第二组：电解NaOH,第三组：电解NaCl,阴极,阳极,氢 气,氯气,阳极(Cl- OH-): 2Cl- 2e- = Cl 2 ,阴极(Na+ H+):2H + 2e- = H2 ,2NaCl+2H2O 2NaOH+H2 +Cl2 ,减小,增 大,通入适量 HCl,阴极,阳极,氧 气,铜,2CuSO4+2H2O 2Cu +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- O

9、H-) :4OH- 4e- = 2H2O+O2 ,减 小,5、电解质溶液电解规律（惰性电极）,阳极：S2- I- Br- Cl- OH- 含氧酸根 F-,与区：电解本身型 如CuCl2 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、以Fe为阴极 ，Cu为阳极，电解CuSO4，画出电解池，标出电极名称，写出电极反应。,2、以Cu为阴极，Ag为阳极，电解AgNO3，画出电解池，标出电极，写出电极反应。,练习,用石墨作电极，电解1mol

10、/L下列物质的溶液，溶液的PH值保持不变的是（ ）。 AHCl BNaOH CNa2SO4 DNaCl,C,二、电解原理的应用,1、氯碱工业（电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气的工业）,阳极：,2Cl - 2e- = Cl2,阴极：,2H+ + 2e- = H2 ,总反应：,食盐水中存在的离子：,Na+ 、Cl- 、H+ 、OH-,离子放电顺序： 阳离子 H+ Na+ 阴离子 Cl- OH-,电极反应： 阳极 氧化反应 阴极 还原反应,H+,Na+,Cl-,OH-,阴极,阳极,关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是（ ） A.电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠 B.若在阳极附近的溶液中

11、滴入KI溶液，溶液呈棕色 C.若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色 D.电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性,B,二、电解原理的应用,2、电镀（在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法）,阳极：镀层金属 阴极：待镀金属制品 电镀液：含有镀层金 属的电解质,阳极：镀层金属（纯铜板） 阴极：待镀金属制品 电镀液：含有镀层金 属的电解质（硫酸铜溶液）,电镀铜,在铁制品上镀一层锌，以下方案设计正确的 ( ) A锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含有锌离子 B铂作阴极，镀件为阳极，溶液中含有锌离子 C铁作阳极，镀件为阴极，溶液中含有亚铁离 子 D锌作阴极，镀件作阳极，溶液

12、中含有锌离子,A,电镀应用于铜的电解精练,电极反应式 阴极（纯铜）: Cu2+ + 2e- = Cu (还原反应) 阳极（粗铜）: Cu - 2e- = Cu2+ (氧化反应),杂质：Zn - 2e- = Zn2+ Ni-2e- = Ni2+,阳极泥: 相对不活泼的金属以单质的形式沉积在 电解槽底,形成阳极泥,3、电冶金（使用电解法冶炼像钠、钙、镁、铝等活泼金属的方法）,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：,电解熔融氯化钠制钠,3、电冶金（使用电解法冶炼像钠、钙、镁、铝等活泼金属的方法）,制取金属铝,电解

13、熔融状态的氧化铝。,阳极：,6O 2- 12e- = 3O2,阴极：,4Al 3+ + 12e- = 4Al,总反应：,在金属活动顺序表中, 等金属的还原性很强,这些金属都很容易失电子,因此不能用一般的方法和还原剂使其从化合物中还原出来,只能用电解其化合物 状态方法来冶如工业冶炼 Na -Mg -Al,(二).电冶金,K、Ca 、 Na、 Mg、Al,NaCl,MgCl2,Al2O3,熔融,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、精炼铜、电冶金,发生氧化还原反应

14、，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,电源负极阴极阴离子阳极电源正极,（外电路）正极负极,电源正极阳极 阳离子 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：2 Cl- - 2e- = Cl2 (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,1下列关于铜电极的叙述，正确的是（ ） A铜锌原电池中铜是负极 B用电解法精炼粗铜时，纯铜作阳极 C在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极 D电解稀硫酸制H2、O2时，铜作阳极,C,练习,分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池。,原电池,电解池,2(1)右