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1、第三节第三节 电解池电解池1、原电池：、原电池： 将化学能转变为电能的装置。将化学能转变为电能的装置。复习：复习：ZnCCuSO4溶液溶液负极负极 (Zn)：Zn2eZn2+正极正极 (C)： Cu2+ +2eCu(氧化反应氧化反应)ee(还原反应还原反应)想一想：构成原电想一想：构成原电池的条件是什么池的条件是什么?3、原电池电极的判断、原电池电极的判断负极：负极： 较活泼金属，电子流出，发生氧化反应较活泼金属，电子流出，发生氧化反应正极：正极：较不活泼金属或非金属，电子流入，发较不活泼金属或非金属，电子流入，发生还原反应生还原反应2、构成原电池的条件：、构成原电池的条件： 、具有不同的电极
2、，较活泼的金属作负极，、具有不同的电极，较活泼的金属作负极，较不活泼的金属或非金属作正极。较不活泼的金属或非金属作正极。 、具有电解质溶液、具有电解质溶液、形成闭合回路、形成闭合回路电解氯化铜溶液微观模拟电解氯化铜溶液微观模拟现象：现象：与电源正极相连的电极上与电源正极相连的电极上有气泡放出，与电源负极相有气泡放出，与电源负极相连的电极上有红色物质析出连的电极上有红色物质析出CCCuCl2溶液溶液一、电解原理一、电解原理1、电解：、电解：使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极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。引起氧化还原反应的过程。2、电解池：、电解池：电能转化为化学能的装
3、置电能转化为化学能的装置3、形成电解池的条件、形成电解池的条件eeCCCuCl2溶液溶液、与电源相连的两个电极、与电源相连的两个电极、电解质溶液或熔化的、电解质溶液或熔化的 电解质电解质、形成闭合回路、形成闭合回路4、电极的判断、电极的判断阴极：阴极： 与电源与电源负极相连负极相连，电子流入，发生，电子流入，发生还原还原反应反应阳极阳极:与电源与电源正极相连正极相连，电子流出，发生，电子流出，发生氧化氧化反应反应阴极阴极阳极阳极阴极阴极 ： Cu2+ +2e Cu 5、电极反应的书写：、电极反应的书写：阳极阳极 ： 2Cl 2eCl2总反应：总反应：CuCl2 Cu+ Cl2 电解电解CC6、
4、电解时离子放电顺序、电解时离子放电顺序阴极阴极: 阳离子放电，得电子能力强先放电阳离子放电，得电子能力强先放电Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+阳极阳极:S2IBrCl OH含氧酸根离子含氧酸根离子 首先看电极，若是活性电极首先看电极，若是活性电极(金属活金属活动顺序表动顺序表 Ag以前以前(包括包括Ag)，则电极材料，则电极材料失电子失电子 。若是惰性电极。若是惰性电极(Pt、Au、石墨、石墨)，则放电顺序如下：则放电顺序如下：分析电解反应的一般思路：分析电解反应的一般思路：明确溶液中存在哪些离子明确溶液中存在哪些离子根据阳极氧化，阴极还原分析得出产物根据阳极
5、氧化，阴极还原分析得出产物阴阳两极附近有哪些离子阴阳两极附近有哪些离子电解池电解池能量转换能量转换离子的迁移方离子的迁移方向向发生氧化反应发生氧化反应的电极的电极 发生还原反应发生还原反应的电极的电极 电能转化为化学能电能转化为化学能阳极（接电源正极）阳极（接电源正极）阴极（接电源负极）阴极（接电源负极）阴离子向阳极迁移阴离子向阳极迁移阳离子向阴极迁移阳离子向阴极迁移原电池原电池化学能转化为电能化学能转化为电能负极负极正极正极阴离子向负极迁移阴离子向负极迁移阳离子向正极迁移阳离子向正极迁移相同点相同点(从原理分析从原理分析)都是氧化还原反应都是氧化还原反应7.原电池与电解池的比较原电池与电解池
6、的比较:（3 3）原电池的正极和电解池的阳极均发生氧化）原电池的正极和电解池的阳极均发生氧化 反应（反应（ ）（2 2）电解质溶液导电过程就是电解过程）电解质溶液导电过程就是电解过程( ( ）1 1、判断、判断（1 1）电解、电离均需要通电才能实现（）电解、电离均需要通电才能实现（ ）巩固提高：巩固提高：二、电解规律的讨论：二、电解规律的讨论：(用用惰性电极惰性电极电解时电解时)C或或PtC或或Pt、电解含氧酸、强碱溶液、活泼金属的含氧酸盐电解含氧酸、强碱溶液、活泼金属的含氧酸盐溶液时，实质上是电解水。溶液时，实质上是电解水。如电解如电解H2SO4、HNO3NaOH、Na2SO4等溶液时其电极
7、反应式为：等溶液时其电极反应式为：阳极阳极 ： 4OH4e2H2O +O2阴极：阴极： 4H+ +4e2H2 总反应：总反应：2H2O O2 +2H2 电解 电解后溶液中溶质的质量分数增大，若要恢复电解后溶液中溶质的质量分数增大，若要恢复原来的浓度，只需加入一定量的水即可。原来的浓度，只需加入一定量的水即可。、电解无氧酸溶液电解无氧酸溶液(氢氟酸除外氢氟酸除外)、不活泼金属的、不活泼金属的无氧酸盐溶液时，实质上是电解质本身被电解无氧酸盐溶液时，实质上是电解质本身被电解。如电解盐酸、如电解盐酸、CuCl2溶液等时溶液等时 电解后溶液中溶质的质量分数减小，若要恢复电解后溶液中溶质的质量分数减小，若
8、要恢复原来的组成和浓度，需加入一定量的溶质原来的组成和浓度，需加入一定量的溶质(通入一通入一定量的定量的HCl气体气体)阳极：阳极： 2Cl 2eCl2阴极：阴极： 2H+ +2e H2 总反应：总反应：2HCl Cl2 + H2 电解电解盐酸电解盐酸、电解不活泼金属的含氧酸盐时，电解质和水都电解不活泼金属的含氧酸盐时，电解质和水都有一部分被电解有一部分被电解，如电解，如电解CuSO4溶液、溶液、AgNO3溶液溶液等。等。阳极阳极 ： 4OH4e2H2O +O2阴极：阴极： 2Cu2+ +4e2Cu总反应：总反应： 2CuSO4 +2H2O 2Cu+O2 +2H2SO4 电解 电解后原溶液中溶
9、质的质量分数减小，若要恢电解后原溶液中溶质的质量分数减小，若要恢复原来的组成和浓度，需加入一定量金属氧化物。复原来的组成和浓度，需加入一定量金属氧化物。电解电解CuSO4溶液溶液:、电解活泼金属的无氧酸盐溶液时，电解质和水、电解活泼金属的无氧酸盐溶液时，电解质和水都有一部分被电解，如电解都有一部分被电解，如电解NaCl溶液等。溶液等。 电解后原溶液中溶质的质量分数减小，若要恢电解后原溶液中溶质的质量分数减小，若要恢复原来的组成和浓度，需通入一定量的复原来的组成和浓度，需通入一定量的HCl。阳极阳极 (C)： 2Cl 2eCl2阴极阴极 (C)： 2H+ +2e H2 总反应：总反应：2NaCl
10、+2H2O2NaOH+ Cl2 + H2 电解二、电解的类型（惰性电极电解水溶液）二、电解的类型（惰性电极电解水溶液）HNO3H2ONaOHH2ONaNO3H2O电解电解水型水型HClHClCuCl2CuCl2电解质电解质分解型分解型NaCl溶质和水溶质和水放氢生碱放氢生碱AgNO3溶质和水溶质和水放氧生酸放氧生酸？电解物质电解物质电极反应电极反应电解对象电解对象浓度浓度变化变化PH变化变化电解质复电解质复原所加物原所加物质质Na2SO4(ag)HCl(ag)CuCl2(ag)NaCl(ag)KBr(ag)CuSO4(ag)AgNO3(ag)用用惰性惰性电极电解下列溶液电极电解下列溶液阳极阳极
11、:4OH-4e-=2H2O+O2阴极阴极:2H+2e-=H2阳极阳极:2Cl-2e-=Cl2阴极阴极:2H+2e-=H2阳极阳极:2Cl-2e-=Cl2阴极阴极:Cu2+2e-=Cu阳极阳极:2Cl-2e-=Cl2阴极阴极:2H+2e-=H2阳极阳极:2Br-2e-=Br2阴极阴极:2H+2e-=H2阳极阳极:4OH-4e-=2H2O+O2阴极阴极:Cu2+2e-=Cu阳极阳极:4OH-4e-=2H2O+O2阴极阴极:Ag+e-=AgH2OHClCuCl2NaClH2OKClH2OCuSO4H2OAgNO3H2O增大增大减小减小减小减小减小减小减小减小减小减小减小减小不变不变增大增大增大增大增
12、大增大减小减小减小减小H2OHClCuCl2HClHBrCuOAg2OH2SO4(ag)NaOH(ag)阳极阳极:4OH-4e-=2H2O+O2阴极阴极:2H+2e-=H2H2O增大增大减小减小H2O阳极阳极:4OH-4e-=2H2O+O2阴极阴极:2H+2e-=H2H2O增大增大 增大增大H2O以碳棒作电极电解饱和氯化钠溶液的电以碳棒作电极电解饱和氯化钠溶液的电极反应式及总反应极反应式及总反应阳极阳极 ： 2Cl 2eCl2阴极阴极 ：2H+ +2e H2 总反应：总反应：2NaCl+2H2O2NaOH+ Cl2 + H2 电解电解三、电解原理的应用三、电解原理的应用1、电解饱和食盐水反应原
13、理、电解饱和食盐水反应原理思考思考:（1）电解池的两极各产生什么现象）电解池的两极各产生什么现象?若在两极附近均滴加酚酞试液，会若在两极附近均滴加酚酞试液，会有什么现象有什么现象?（2）怎样初步检验两极产物的生成）怎样初步检验两极产物的生成?（3）结合教材，分析产生这种现象）结合教材，分析产生这种现象的原因。的原因。 在在U型管里装入饱和食型管里装入饱和食盐水，用一根碳棒作阳盐水，用一根碳棒作阳极，一根铁棒作阴极。极，一根铁棒作阴极。接通直流电源接通直流电源实验装置实验装置1.电解食盐水电解食盐水现象：现象：阳极：有气泡产生，阳极：有气泡产生，使湿润的淀粉使湿润的淀粉KI溶液变蓝溶液变蓝阴极：
14、有气泡产生，阴极：有气泡产生，滴加酚酞溶液变滴加酚酞溶液变红红实验装置实验装置（1）生产设备名称：离子交换膜电解槽）生产设备名称：离子交换膜电解槽阴极：碳钢阴极：碳钢 阳极：钛阳极：钛阳离子交换膜：只允许阳离子通过阳离子交换膜：只允许阳离子通过(Cl、OH离子和气体不能通过离子和气体不能通过)，把电解槽隔成，把电解槽隔成阴极室和阳极室。阴极室和阳极室。 （2）离子交换膜的作用：）离子交换膜的作用：a、防止氢气和氯气混合而引起爆炸；、防止氢气和氯气混合而引起爆炸；b、避免氯气和氢氧化钠反应生成、避免氯气和氢氧化钠反应生成 ，而影响，而影响氢氧化钠的产量。氢氧化钠的产量。氯碱工业氯碱工业:离子交换
15、膜法制烧碱离子交换膜法制烧碱+Cl2Cl2ClH2Na+H+OH淡盐水淡盐水NaOH溶液溶液精制饱和精制饱和NaCl溶液溶液H2O（含少量（含少量NaOH）离子交换膜离子交换膜 阳阳 极极金属钛网金属钛网阴阴 极极碳钢网碳钢网阳阳极极室室阴阴极极室室粗盐的成份：粗盐的成份： 泥沙、泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42杂质，会与杂质，会与碱性物质反应产生沉淀，损坏离子交换膜碱性物质反应产生沉淀，损坏离子交换膜精制食盐水精制食盐水杂质的除去过程：杂质的除去过程：粗盐水粗盐水 含少量含少量Ca2+.Mg2+精制精制盐水盐水)SO(BaCl242除过量)(除泥沙及沉淀过滤)Ba.Ca(CONa
16、2232除过量)CO(23除适量盐酸)Mg.Ca(22除阳离子交换塔)Fe.Mg(NaOH32除过量2、电镀、电镀、概念：应用电解原理在某些金属表面镀上一层、概念：应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属或合金的过程。其它金属或合金的过程。、电镀池形成条件、电镀池形成条件+镀件镀件镀层金属镀层金属含镀层金属离子的盐溶液含镀层金属离子的盐溶液、镀件作阴极、镀件作阴极、镀层金属作阳极、镀层金属作阳极、含镀层金属阳离子、含镀层金属阳离子 的盐溶液作电解液的盐溶液作电解液3、铜的电解精炼、铜的电解精炼、粗铜所含的杂质、粗铜所含的杂质Zn、Fe、Ni、Ag、Au等等+纯铜纯铜粗铜粗铜CuSO4溶液溶液
17、、粗铜的精炼、粗铜的精炼 以粗铜为阳极，以纯以粗铜为阳极，以纯铜为阴极，铜为阴极， 以以CuSO4溶液溶液为电解液进行电解为电解液进行电解阳极：阳极： Zn 2eZn2+ Fe2eFe2+ Ni 2eNi2+ Cu2eCu2+ 阴极：阴极： Cu2+ +2eCu阳极：阳极：6O2-12 e- =3O2 阴极：阴极：4Al3+ + 12e- =4Al4.冶炼铝冶炼铝通电通电总式：总式：2Al2O3 4Al+3O2 原理原理:助熔剂：冰晶石（助熔剂：冰晶石（Na3AlF6 六氟合铝酸钠）六氟合铝酸钠）思考思考:工业上为什么用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝而工业上为什么用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝而不用
18、不用AlCl3?阳极阳极C电解质电解质烟罩烟罩熔融熔融态铝态铝钢壳钢壳钢导电棒钢导电棒阴极阴极C耐火耐火材料材料冶炼铝设备图冶炼铝设备图电解池、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
19、镀金属接电源负极电镀液须含有镀层金电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
20、应阴极：还原反应1、写出电极反应式、写出电极反应式 Cu（） 。 Cu（） 。2、写出直流电源的电极名称、写出直流电源的电极名称 a: ,b: .2H2H2e2e- - H H2 2Cu-2eCu-2e- -CuCu2+2+CuH2SO4 CuSO4H2电解负极负极 正极正极直流电源 Cu（） Cu（）ab稀硫酸溶液稀硫酸溶液 2、在浸泡过碘化钾溶液和、在浸泡过碘化钾溶液和淀粉溶液的滤纸上，接上电源（如图）。淀粉溶液的滤纸上，接上电源（如图）。通电后，发现在通电后，发现在A处出现蓝色。处出现蓝色。（1）请写出）请写出A、B处的电极方程式和写出总反应处的电极方程式和写出总反应 A、 ， B、 ，
21、 总反应：总反应： 。 （2）若有）若有0.02mol电子流入电源正极，电子流入电源正极， 理论上可产生理论上可产生 molH2。AB+2I2I- - - - 2e2e- - = I= I2 22H2H+ + + 2e+ 2e- - =H=H2 22KI+2H2KI+2H2 2O 2KOH+IO 2KOH+I2 2+H+H2 2电解0.010.01电解原电解原理应用理应用氯碱工业氯碱工业1反应原理反应原理:阳极阳极: 2Cl- 2e- = Cl2阴极阴极: 2H+ + 2e- = H2总反应总反应: 2NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl2通电通电工业上用电解饱和食盐水的方法来制取工业上
22、用电解饱和食盐水的方法来制取NaOHCl2和和H2,并以它们为原料生产一系并以它们为原料生产一系列化工产品列化工产品,称为氯碱工业称为氯碱工业.2设备设备: 离子交换膜电解槽离子交换膜电解槽-由阳极由阳极阴极阴极离子交换膜离子交换膜电解槽框和导电铜棒等组电解槽框和导电铜棒等组成成,每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成. 电解槽的电解槽的阳极阳极用金属钛网制成用金属钛网制成,为了延长电极使为了延长电极使用寿命和提高电解效率用寿命和提高电解效率,钛阳极网上涂有钛钛阳极网上涂有钛钌钌等氧化物涂层等氧化物涂层;阴极阴极由碳钢网制成由碳钢网制成,上面涂有镍涂上面涂
23、有镍涂层层;阳离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室阳离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室.阳离子交换膜有一种阳离子交换膜有一种特殊特殊的性质的性质, 即它只允许阳即它只允许阳离子通过离子通过,而阻止阴离子和气体通过而阻止阴离子和气体通过.这样即能防这样即能防止阴极产生的止阴极产生的H2和阳极产生的和阳极产生的Cl2相混合而引起相混合而引起烛爆炸烛爆炸, 又能避免又能避免Cl2和和NaOH溶液作用生成溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量和产量而影响烧碱的质量和产量.3原料精制原料精制: 精制的精制的目的目的是除去粗盐水中的泥沙是除去粗盐水中的泥沙Ca2+Mg2+Fe3+SO42-杂质杂质,以免
24、成品以免成品混入杂质混入杂质,同时也可以避免电解过程中产同时也可以避免电解过程中产生生Mg(OH)2之类的不溶性杂质堵塞隔膜之类的不溶性杂质堵塞隔膜孔隙孔隙.最后通过阳离子交换树脂除去少量最后通过阳离子交换树脂除去少量的的Ca2+Mg2+.精制时加入的试剂顺序为精制时加入的试剂顺序为:BaCl2Na2CO3NaOHHCl除除SO42-除除Ca2+过量过量的的Ba2+ 除除Mg2+Fe3+除除CO32-,并调并调节溶液节溶液PH值值有关离子有关离子方程式方程式:Ca2+CO32-=CaCO3Ba2+SO42-=BaSO4,Mg2+2OH-=Mg(OH)2,Fe3+3OH-=Fe(OH)3,H+O
25、H-=H2O(NaOH)(Na2CO3)例：在例：在50mL 0.2mol/L的硫酸铜溶液中插入两个电的硫酸铜溶液中插入两个电极，通电电解极，通电电解(不考虑水分蒸发不考虑水分蒸发)，则：，则： 若两极均为铜片，试说明电解过程中溶液溶若两极均为铜片，试说明电解过程中溶液溶质浓度将怎样变化质浓度将怎样变化 。 若阳极为纯锌，阴极为铜片，阳极反应式是若阳极为纯锌，阴极为铜片，阳极反应式是 如果两极均为铜片且不考虑如果两极均为铜片且不考虑H+在阴极上放电在阴极上放电当电路中有当电路中有0.01mol电子通过时，阴极增重电子通过时，阴极增重 g，阴极上的电极反应式是阴极上的电极反应式是 。不变不变1.28Zn 2eZn2+Cu2+ +2eCu
