第四章-电化学基础-第三节电解池课件.ppt

1、第四章第四章 电化学基础电化学基础第第 三节三节 电解池电解池探究实验探究实验1甲甲实验实验步骤步骤如图如图甲甲所示，将用导线连接在一起的所示，将用导线连接在一起的两根石墨碳棒插入盛有两根石墨碳棒插入盛有CuCl2溶液的溶液的U型管中，观察现象型管中，观察现象。实验实验现象现象结论结论 无无 现现 象象没有且不能自发发生原电池反应没有且不能自发发生原电池反应 甲装置不满足构成原电池的条件甲装置不满足构成原电池的条件分析原因分析原因:探究探究实验实验2 2如图所示，将两根石墨如图所示，将两根石墨棒分别跟棒分别跟直流电源直流电源的正的正极和负极连接，浸入盛极和负极连接，浸入盛有有CuCl2溶液的烧

2、杯中溶液的烧杯中 ，再接通再接通12V直流电直流电,观察观察现象。现象。约约35min后切断电源。后切断电源。CCCuCl2溶液溶液实践探究实践探究1、向氯化铜溶液中通入直流电向氯化铜溶液中通入直流电A：理论先行：理论先行思考思考1 1：氯化铜溶液中含有哪些微粒：氯化铜溶液中含有哪些微粒? ?思考思考2 2：在通电时这些微粒各向什么区移动？：在通电时这些微粒各向什么区移动？思考思考3 3：猜想在通电时在阳极和阴极各会发生什么猜想在通电时在阳极和阴极各会发生什么样的电极反应？产物可能是哪些？样的电极反应？产物可能是哪些？阳离子：阳离子：Cu2+ H+ 阴离子：阴离子：Cl- OH-Cu2+ H+

3、向阴极区移动向阴极区移动； Cl- OH-向阳极区移动向阳极区移动Cl-Cl2 OH-O2 H2O H+ + OH- CuClCuCl2 2 CuCu2+2+2Cl+2Cl- - 阴极区：阴极区：Cu2+Cu H+H2阳极区：阳极区：实验结果交流实验结果交流B. 实验记录实验记录实验现象产物验证产物确定有气泡逸出有气泡逸出有红色固有红色固体析出体析出1.电解：电解：使使直流电直流电通过电解质溶液而在阴、阳两极引起通过电解质溶液而在阴、阳两极引起 氧化还原反应氧化还原反应的过程，叫做电解。的过程，叫做电解。3.构成电解池的条件：构成电解池的条件：直流电源；直流电源；阴极阴极:与电源与电源负极负极

4、相连相连 阳极阳极:与电源与电源正极正极相连相连 阴、阳阴、阳 电极电极电解质溶液或熔融电解质；电解质溶液或熔融电解质；2.电解池：电解池：电能转变为化学能的装置。电能转变为化学能的装置。CC一、电解原理形成闭合回路。形成闭合回路。 一、电解原理一、电解原理影响离子放电的因素：影响离子放电的因素：离子得失电子的能力离子得失电子的能力离子的浓度离子的浓度能力能力阴极：阴极：氧化性强的离子先得电子氧化性强的离子先得电子电解质在水溶液中放电顺序顺序Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+ Pb2+ Sn2+ Fe2+Zn2+ H+ Al3+Mg2+Na+Ca2+K+ （指酸溶液中的（指酸溶液中的 H +

5、）（指水溶液中的（指水溶液中的 H + ）金属越不活泼，对应阳离子氧化性金属越不活泼，对应阳离子氧化性越强，越容易得电子。越强，越容易得电子。用金属电极用金属电极(除除Pt、石墨、石墨)时：时：阳极阳极金属直接失金属直接失电子而放电，阴离子不放电。电子而放电，阴离子不放电。用惰性电极用惰性电极(Pt(Pt、石墨、石墨) )时：时：溶液中溶液中阳极阳极阴离子阴离子的放电顺序（由易到难）是：的放电顺序（由易到难）是：阳极阳极：还原性强的离子先失电子还原性强的离子先失电子金属金属 S2IBrClOHNO3SO42（F 除Pt、Au实验分析：实验分析：（1）确定电极名称：）确定电极名称： 阳极阳极（接

6、电源正极）（接电源正极） 阴极阴极（接电源负极）（接电源负极）（2）判断离子的放电顺序：）判断离子的放电顺序： 阳离子阳离子：Cu2+H+ 阴离子阴离子：Cl-OH-（3）判断电极产物并书写电极反应）判断电极产物并书写电极反应: 阳离子移向阴极放电，阴离子移向阳极放电阳离子移向阴极放电，阴离子移向阳极放电 阳极阳极：2Cl- 2e =Cl2 氧化反应氧化反应 阴极阴极：Cu2+2e = Cu 还原反应还原反应总式：总式： CuCl2 Cu+Cl2 通电通电1、HCl溶液溶液2、CuBr2溶液溶液想一想、做一做想一想、做一做以以石墨碳棒石墨碳棒为电极，请写出分别电解下为电极，请写出分别电解下列溶

7、液时列溶液时,在阴、阳两极上发生的电极在阴、阳两极上发生的电极反应式及总的化学方程式、离子方程式：反应式及总的化学方程式、离子方程式：Cu2+oooooooooooooooooooo 阴极阳极CuCl2ClClooooooooooooooooooooooo电解氯化铜溶液实验装置e-e-单击电子流动5、电解池中离子和电子的移动方向电解池中离子和电子的移动方向 小结：小结：离子流向：离子流向：异性相吸异性相吸 电子流向：电子流向： 电子从电子从负极负极流向流向阴极阴极，经溶液离子，经溶液离子导电，再从导电，再从阳极阳极流回流回正极正极总结：分析电解反应的一般思路：总结：分析电解反应的一般思路：明确

8、溶液中存在哪些离子明确溶液中存在哪些离子根据根据阳极氧化、阴极还原阳极氧化、阴极还原分析得出产物分析得出产物判断判断阳极材料阳极材料及阴阳两极附及阴阳两极附近近离子种类离子种类及离子放电顺序及离子放电顺序先电离先电离后电解后电解。练习分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池2、(2003上海)如图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极。则下列有关的判断正确的是 ()Aa为负极、b为正极Ba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C3、能用电解原理说明的问题是 ()电解是把电能转变成化学能电解是化学能转变成电能电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化不能

9、自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理可以实现任何溶液被电解时，必须导致氧化还原反应的发生ABC D答案D思考思考?电解硫酸钠溶液中会有怎样的结果： H H2 2O O H H+ + + OH+ OH Na2SO4 2 2Na+ SO4 2离子放电的顺序离子放电的顺序阳离子阳离子阴离子阴离子H+ Na+OHSO424OH4e2H2O +O24H+ +4e2H2 总反应：总反应：2H2O O2 +2H2 电解阳极阳极 ：阴极：阴极： 书写电解方程式的注意事项2.电极反应式要注意溶液的酸碱性对书写的影响；要注意两边的电荷要守恒（电子看作负电荷）3.标明条件：通电或电解。若电解的H+或OH-来自于H

10、2O，在方程式中要以H2O形式存在，不能书写H+或OH-作为反应物1.首先看阳极材料，若阳极是活性电极阳极本身失去电子被氧化，若阳极是惰性电极，阴离子在阳极放电。 以以石墨碳棒石墨碳棒为电极，请写出分别电解下列溶液时为电极，请写出分别电解下列溶液时,在阴、阳两极上发生的电极反应式及总的化学方在阴、阳两极上发生的电极反应式及总的化学方程式、离子方程式：程式、离子方程式： 1、NaOH溶液溶液 2、H2SO4溶液溶液 3、Na2SO4溶液溶液 4、HCl溶液溶液 5、CuBr2溶液溶液 6、NaCl溶液溶液 7、CuSO4溶液溶液想一想、做一做想一想、做一做电解饱和食盐水反应原理电解饱和食盐水反应

11、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，用一根碳棒作盐水，用一根碳棒作阳极，一根铁棒作阴阳极，一根铁棒作阴极。接通直流电源极。接通直流电源实验装置实验装置实验实验电解饱和食盐水电解饱和食盐水现象：现象：阳极：有气泡产生，使湿润阳极：有气泡产生，使湿润的淀粉的淀粉KI溶液变蓝溶液变蓝阴极：有气泡产生，

12、滴加酚阴极：有气泡产生，滴加酚酞溶液变红酞溶液变红阳极：阳极：2Cl-2e Cl2阴极：阴极：2H+2e H2总式：总式：2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2(条件条件:通电通电)实验装置实验装置阴极放电：阴极放电：H+Na+阳极放电：阳极放电：Cl-OH-总反应离子方程式：总反应离子方程式： 2Cl-+2H2O = Cl2+H2+2OH-OHOH- -在哪一极生成？在哪一极生成？阳极阳极: 4OH- 4e- 2H2O+O2阴极：阴极：Cu2+ 2e- Cu减小减小减小减小 加加CuO阳极阳极阴极阴极氧氧气气铜铜CuSO4溶液溶液 2CuSO4+ 2H2O 2Cu +O2 + 2H2S

13、O4电解电解硫酸铜溶液电解硫酸铜溶液阴极放电：阴极放电：Cu2+H+阳极放电：阳极放电： OH- SO42-总反应离子式：总反应离子式： 2Cu2+2H2OCu+O2+4H+想一想，想一想，H H+ +应该在哪一极生成？应该在哪一极生成？AgNOAgNO3 3溶液溶液 阳极：阳极：4OH-4e-=2H2O+O2阴极：阴极：4Ag+4e-=4Ag总反应式：总反应式：4Ag+2H2O=4Ag +O2 +4H+通电通电想一想，想一想，H H+ +应该在哪一极生成？应该在哪一极生成？两电极接直流电源两电极接直流电源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

14、液电解质溶液形成闭合回路形成闭合回路形成形成条件条件将电能将电能 转变成化学能的装置转变成化学能的装置将化学能将化学能 转变成电能的装置转变成电能的装置定义定义装置装置实例实例电解池电解池原电池原电池装置装置电源负极电源负极电解池阴极电解池阴极电解池阳极电解池阳极电源正极电源正极电子电子流向流向阳极：阳极：氧化反应，溶液氧化反应，溶液中的阴离子失电子或电中的阴离子失电子或电极金属失电子极金属失电子阴极：阴极：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极

15、电极反应反应阳极：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）电极电极名称名称电解池电解池原电池原电池装置装置负极负极 正极正极导线导线放电过程总反应：放电过程总反应：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l) Pb(s) + SO42- (aq)-2e- =PbSO4 (s)正极：正极：PbO2(s) + 4H+(aq)+SO42- (aq)+2e- =2PbSO4 (s) +2H2O(l) 氧化反应氧化反应 还原

16、反应还原反应负极：负极：放电过程放电过程铅蓄电池充电的反应则是上述反应的铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程逆过程回顾铅蓄电池工作原理铅蓄电池工作原理2PbSO4(s)+2H2O(l) Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)充电过程充电过程PbSO4 (s) +2e- =Pb(s) + SO42- (aq) 还原反应还原反应阴极：阴极：阳极：阳极：2PbSO4 (s)+2H2O(l) -2e- = PbO2(s) + H+(aq) + SO42-(aq) 氧化反应氧化反应接电源负极接电源负极接电源正极接电源正极充电过程总反应：充电过程总反应：2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb

17、(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)铅蓄电池的充放电过程：铅蓄电池的充放电过程：放电放电充电充电 还原剂 + 氧化剂 还原产物 + 氧化产物(升价)(降价)(升价)(降价)负极阳极正极阴极原电池、电解池的联系三、电解规律三、电解规律( (用惰性电极电解时用惰性电极电解时) )电解电解时，时，如电解如电解H2SO4、HNO3、NaOH、Na2SO4等溶液等溶液阳极阳极 ： 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电解后溶液中溶质的质量分数 ，若要恢复，若要恢复原来的浓度，只需加入一定量的原来的

18、浓度，只需加入一定量的 即可。即可。实质：电解水实质：电解水例如：电解硫酸钠溶液例如：电解硫酸钠溶液增大增大水水电解电解无氧酸溶液无氧酸溶液(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无氧酸盐溶液，如电解盐酸、，如电解盐酸、CuCl2溶液等溶液等 电解后溶液中溶质的质量分数电解后溶液中溶质的质量分数 ，若要恢复，若要恢复原来的组成和浓度，需加入一定量的原来的组成和浓度，需加入一定量的 (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实质：电解质本身被

19、电解实质：电解质本身被电解减小减小溶质溶质电解电解不活泼金属的含氧酸盐不活泼金属的含氧酸盐时，电解质和水都时，电解质和水都有一部分被电解，如电解有一部分被电解，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 电解后原溶液中溶质的质量分数电解后原溶液中溶质的质量分数减小减小，若要恢，若要恢复原来的组成和浓度，需加入一定量复原来的组成和浓度，需加入一定量金属氧化物金属氧化物。电解电解CuSO4溶液溶液电解电解活泼金属的含氧酸盐溶液活泼金

20、属的含氧酸盐溶液时，电解质和水时，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电解后原溶液中溶质的质量分数减小减小，若要恢，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+2H2O2NaOH+ Cl2 + H2 电解电解规律（惰性电极）小结电解规律（惰性电极）小结 阳极：阳极：S2- I- Br- Cl- OH- 含氧酸根含氧酸根 F-阴极：阴极：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2

21、+Al3+Mg2+Na+ （1 1）在在NaClNaCl溶液中溶液中,NaCl,NaCl电离出电离出 ，H H2 2O O电离出电离出 。 通电后，在电场的作用下，通电后，在电场的作用下， 向阴极移动，向阴极移动， 向阳极移动。向阳极移动。 在阳极，由于在阳极，由于 容易失去电子，被氧化生成容易失去电子，被氧化生成 。 阳极方程式：阳极方程式： ; ; （2 2）在阴极，由于）在阴极，由于 容易得到电子被还原生成容易得到电子被还原生成 使使H H2 2O O 电离向右移动，因此阴极电离向右移动，因此阴极 浓度增大，浓度增大，PHPH 。 阴极方程式：阴极方程式： 。 2Cl- - 2e- =

22、Cl22H+ + 2e- = H2Na+、Cl-H+、OH-Cl-、OH-Cl-Cl2H+H2OH-增大增大Na+、H+四、电解原理的应用四、电解原理的应用1、氯碱工业、氯碱工业 电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气。电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气。总化学方程式：总化学方程式： ; ;总离子方程式总离子方程式: . (3)(3)电解前向溶液中滴加酚酞，通电后现象为：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，两极极板上都有气体产生，如何检验气体的种类？体产生，如何检验气体的种类？ NaOH2HClOH2NaCl2222电解OH2HClOH2Cl2222电解 阴极附近的

23、溶液无色变为阴极附近的溶液无色变为红色红色阳极阳极:产生产生刺激刺激气体使湿润气体使湿润KI淀粉试纸变蓝色淀粉试纸变蓝色. 阴极阴极: :产生产生无色、无味气体无色、无味气体(2)避免生成物H2和Cl2混合,因为: .(1)避免Cl2接触NaOH溶液会反应,使产品不纯,反应方程式: .第一个问题:Cl2 +2 NaOH =NaCl + NaClO + H2O混合遇火或遇强光爆炸混合遇火或遇强光爆炸解决解决方法:使用离子交换膜使用离子交换膜 2、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溶液溶液粗铜的精炼粗铜的精炼 以粗铜为

24、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+ +2eCu3、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、电镀的特点

25、、电镀的特点电镀液的组成及酸碱性保持不变电镀液的组成及酸碱性保持不变 4、电冶金、电冶金（冶炼活泼金属钠、镁、铝等）（冶炼活泼金属钠、镁、铝等）制取金属钠制取金属钠电解熔融状态的氯化钠。电解熔融状态的氯化钠。通直流电后，通直流电后，实验：实验：用惰性（石墨）电极电解熔融的氯化钠用惰性（石墨）电极电解熔融的氯化钠现象：现象： 阳极：有气泡，有刺阳极：有气泡，有刺激性气味，并能使湿润激性气味，并能使湿润的的KI-淀粉试纸变蓝（淀粉试纸变蓝（Cl2)阴极阴极阳极阳极氯氯气气钠钠熔融熔融NaCl 阴极：有金属钠析出阴极：有金属钠析出阳极：阳极：2Cl - 2e- = Cl2阴极：阴极：2Na+ + 2

26、e- = 2Na总反应：总反应：2NaCl(熔融熔融) 2Na + Cl2 通电 结论：结论：电解法是冶炼金属的一种重要方电解法是冶炼金属的一种重要方 法，是法，是最强有力的氧化还原最强有力的氧化还原的手段。的手段。4、电冶金、电冶金（使用电解法冶炼像钠、镁、铝等活泼金属的（使用电解法冶炼像钠、镁、铝等活泼金属的方法）方法）制取金属铝制取金属铝电解熔融状态的氧化铝。电解熔融状态的氧化铝。阳极：阳极：6O 2- 12e- = 3O2阴极：阴极： 4Al 3+ + 12e- = 4Al总反应：总反应：2Al2O3(熔融熔融) 4Al + 3O2 通电 冰晶石原电池、电解池、电镀池判定规律原电池、电

27、解池、电镀池判定规律 若无外接电源，若无外接电源， 可能是原电池，然后依据原可能是原电池，然后依据原电池的形成条件分析判定，主要思路是电池的形成条件分析判定，主要思路是“三看三看” 先看电极：两极为导体且活泼性不同先看电极：两极为导体且活泼性不同 再看溶液：两极插入电解质溶液中再看溶液：两极插入电解质溶液中 后看回路：形成闭合回路或两极接触后看回路：形成闭合回路或两极接触 若有外接电源，两极插入电解质溶液中，若有外接电源，两极插入电解质溶液中，则可能是电解池或电镀池。当阳极金属与电解质则可能是电解池或电镀池。当阳极金属与电解质溶液中的金属阳离子相同，则为电镀池，其余情溶液中的金属阳离子相同，则

28、为电镀池，其余情况为电解池。电镀池属于电解池。况为电解池。电镀池属于电解池。讨论：讨论：比较电解池和原电池的异同比较电解池和原电池的异同练习1分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池2、下列说法或实验现象的描述不正确的是、下列说法或实验现象的描述不正确的是（ ）A把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡铜片表面出现气泡B把铜片插入氯化铁溶液中，在铜片表面出把铜片插入氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁现一层铁C把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速度加快氯化铜溶液，气泡放出速度加快D与电源负极相连

29、的是电解槽的阴极与电源负极相连的是电解槽的阴极B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问题四：1 1。用铂电极电解。用铂电极电解 0. 0 5mol/LCuSO4溶液溶液1 10 0mL, ,完全完全 电解后，电解后， 阴极质量增加多少？阴极质量增加多少？ 标准状况下产生气体多少？标准状况下产生气体多少？ 完全电解后，溶液的完全电解后，溶液的PH为为多少多少？2。用铂电极电解。用铂电极电解 CuSO4 溶液溶液5 0 0 mL,经过一段时间后，经过一段时间后， 标准状况下两极均产生标准状况下两极均产生 11.2L 的气体，则原溶液中的气体，则原溶液中 CuSO4 的物质的量浓度为的物质的量浓度为多少？多少？