电解池课件

第三节电解池一、电解池1．定义：借助于电流引起氧化还原反应，把电能转变为化学能的装置探究实验4-2CCCuCl2溶液阴极阳极与外电源正极相连的电极－阳极与外电源负极相连的电极—阴极操作步骤:1．在烧杯中注入CuCl2溶液2．连接电极，将两根石墨棒插入溶液中3．接通直流电源，在烧杯上方放一个湿润的淀粉KI试纸，观察阴极和阳极的实验现象并记录。注意:1．在实验过程中，两电极要始终放在溶液中，且两电极不能接触；有红色物质析出有刺激性气味的气体产生，且可使湿润的淀粉KI变蓝生成Cu生成Cl2CC阴极阳极CuCl2溶液实验现象：阴极：阳极：实验结论：阴极：阳极：电极反应：阴极：阳极：Cu2+＋2e－=Cu2Cl－－2e－=Cl2↑总反应式：CuCl2Cu+Cl2↑电解电解可以使非自发的氧化还原反应得以发生阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动阴极:阳极:Cu2++2e＝Cu2Cl－－2e＝Cl2↑（还原反应）（氧化反应）直流电源电极电解质Cu2+Cl–Cl–被还原得2e-失2e-被氧化（放出Cl2↑）（析出Cu）2、电解氯化铜原理CuCl2＝Cu2++2Cl–阴极阳极e-e-正极负极电源思考：在CuCl2溶液中，存在Cu2＋、Cl－、H＋和OH－，为什么电解时是Cu2＋得电子而不是H＋，Cl－失电子而不是OH－呢？3．离子放电顺序：（1）阴极：阳离子放电（得电子）顺序Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+(酸)Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+H+(水)Al3+Mg2+Na+Ca2+K+（2）阳极：S2–I–Br–Cl–OH–(NO3－、SO42–等)含氧酸根离子F－②若阳极是惰性电极，还原性强的阴离子在阳极放电，阴极材料不发生任何变化。①若阳极是活性电极(铂、碳、金之外）阳极本身失去电子被氧化，阴离子不在阳极放电;阴离子放电（失电子）顺序：还原性氧化性注：当离子浓度相差较大时，放电顺序要发生变化4、构成电解池的条件：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电极③电解质溶液或熔融电解质；④形成闭合的回路CCCuCl2溶液阴极阳极定义：把电能转化为化学能的装置。组成：两个电极、电解质溶液、直流电源电极阳极：与外电源正极相连的电极，出电子，氧化反应。阴极：与外电源负极相连的电极，进电子，还原反应。惰性电极：C、Pt、Au等，不论做阴极、阳极，本身都不反应。活泼电极：Fe、Cu、Ag等,做阴极本身不反应做阳极，本身被氧化溶解。电解池电极材料5、小结阳极、阴极电极材料可相同电解池电极反应规律（阳氧阴还）(1)阴极：得电子，还原反应①电极本身不参加反应②一定是电解质溶液中阳离子“争”得电子(2)阳极：失电子，氧化反应①若为金属（除Pt、Au）电极，电极也会失电子②若为惰性电极，电解质溶液中阴离子“争”失电子5、电极反应式、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，阴极：阳极：③、最后使得失数相等，两极半反应相加得总方程式；电解电解＞阴极：阳极：4OH－－4e＝O2↑+2H2O2Cu2+＋4e＝2CuOH－SO42－H+Cu2+H2OH++OH－CuSO4＝Cu2++SO42－①、首先分析、比较出阴阳极的放电离子：②、然后写电极反应式：2Cu＋O2↑+4H+或2CuSO4+2H2O（电解化学方程式）2Cu＋O2↑+2H2SO42Cu2++2H2O（电解离子方程式）＜二、电解原理的应用1.电解饱和NaCl溶液CC饱和NaCl溶液2Cl－+2e-=Cl2↑2H＋+2e-=H2↑总反应式2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH电解实验现象：阳极：阴极：有刺激性气味气体生成，可使湿润的淀粉KI试纸变蓝有无色无味气体生成，若向阴极区滴加酚酞试液，溶液变红阳极：阴极：氯碱工业（1）生产设备名称：离子交换膜电解槽阴极：碳钢阳极：钛阳离子交换膜：只允许阳离子通过，把电解槽隔成阴极室和阳极室。（2）离子交换膜的作用：a、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，而影响氢氧化钠的产量。氯碱工业:离子交换膜法制烧碱－+Cl2Cl2Cl—H2Na+H+OH—淡盐水NaOH溶液精制饱和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）离子交换膜阳极金属钛网阴极碳钢网阳极室阴极室2.铜的电解精炼粗铜含杂质(ZnFeNiAgAu等)纯铜粗铜阳极：Zn-2e-=Zn2+Fe-2e-=Fe2+Cu-2e-=Cu2+ZnFeCuAgAu阴极:Cu2++2e-→Cu阳极泥CuSO4溶液阳极泥: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.电镀电镀可以使金属更加美观耐用，增强防锈抗腐能力电镀：电镀是利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程铁片铜片硫酸铜溶液①电极：阳极——镀层金属或惰性电极阴极——待镀金属制品②电镀液：含有镀层金属离子的电解质溶液。溶液中CuSO4的浓度保持不变或变小4、电冶金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↑通电阳极：6O2--12e-=3O2↑阴极：4Al3++12e-=4Al冶炼铝通电总式：2Al2O34Al+3O2↑原理:助熔剂：冰晶石（Na3AlF6六氟合铝酸钠）阳极材料(碳)和熔融氧化铝需要定期补充思考:工业上为什么用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝而不用AlCl3?2．用石墨作电极电解CuCl2、NaCl的混合溶液时，阴极析出的物质是；阳极产物是。3．两极都用银片作电极电解AgNO3时，阳极的产物是；阴极的产物是。达标练习:CuCl2Ag+Ag1．能用电解原理说明的问题是①电解是把电能转变成化学能②电解是化学能转变成电能③电解质溶液导电过程一定是电解过程④不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理可以实现⑤任何溶液被电解时，必须导致氧化还原反应的发生A．①②③④B．②③⑤C．③④D．①③④⑤D4．试写出下列装置中所发生的电极反应式。石墨石墨粗铜纯铜纯铜铁CuSO4溶液CuSO4溶液CuSO4溶液(A)(B)(C)5．某溶液中含有两种溶质NaCl和H2SO4,它们的物质的量之比为3:1，用石墨作电极电解溶液时，根据电极产物，可明显分为三个阶段，下列叙述不正确的是A．阴极只析出H2B．阳极先析出Cl2,后析出O2C．电解最后阶段为电解水D．溶液PH不断增大，最后为7D5.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B6.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甲乙D7.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二、电解规律(用惰性电极电解时)⑴电解含氧酸、强碱溶液、活泼金属的含氧酸盐溶液时，如电解H2SO4、HNO3、NaOH、Na2SO4等溶液阳极：4OH－－4e－＝2H2O+O2↑阴极：4H++4e－＝2H2↑总反应：2H2O＝＝O2↑+2H2↑电解电解后溶液中溶质的质量分数，若要恢复原来的浓度，只需加入一定量的即可。实质：电解水例如：电解硫酸钠溶液增大水⑵电解无氧酸溶液(氢氟酸除外)、不活泼金属的无氧酸盐溶液，如电解盐酸、CuCl2溶液等电解后溶液中溶质的质量分数，若要恢复原来的组成和浓度，需加入一定量的(通入一定量的HCl气体)阳极：2Cl－－2e－＝Cl2↑阴极：2H++2e－＝H2↑总反应：2HCl＝＝Cl2↑+H2↑电解电解盐酸实质：电解质本身被电解减小溶质⑶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，如电解CuSO4溶液、AgNO3溶液等。阳极：4OH－－4e－＝2H2O+O2↑阴极：2Cu2++4e－＝2Cu总反应：2CuSO4+2H2O＝2Cu+O2↑+2H2SO4电解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。电解CuSO4溶液⑷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NaCl溶液等。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HCl。阳极(C)：2Cl－－2e－＝Cl2↑阴极(C)：2H++2e－＝H2↑总反应：2NaCl+2H2O＝＝2NaOH+Cl2↑+H2↑电解