第3节《电解池》-课件

第四章电化学基础第3节电解池（课时1）本节课采取的设计思路是：先让学生动手实验（电解氯化铜溶液）→分析实验现象、交流结论→依据实验结论提升知识，归纳出电解的定义与电解池的组成→分析电解可能的产物并动手实验（电解氯化钠溶液、硫酸铜溶液）→归纳分析、解决电解问题的方法→利用结论解决实际问题，落实知识。首先观察电解氯化铜溶液实验，引入电解和电解池的概念、反应原理、电解池的装置形成条件，接着探讨电解池正负极的判别，阴、阳离子放电顺序的讲解。电极反应的书写采用归纳法讲解，由“一碱二酸类盐”的电极反应式书写归纳出电极反应式的书写。电解原理应用讲述顺序为：氯碱工业、精炼铜、电镀、冶炼铝。实验现象：如图所示，将两根石墨棒分别跟直流电源的正极和负极连接，浸入U型管的CuCl2溶液中，再接通12V直流电,观察现象。约3～5min后切断电源。阳极--与电源正极相连的碳棒有气泡产生，且有刺激性气味，与电源负极相连的碳棒上有红色的固体析出.阴极---Cl2Cu能使湿润的KI－淀粉试纸变蓝.电解氯化铜视频=53d04c875aa8e961a5a69822原理分析:电极与负极相连的电极与正极相连的电极电极类型__________实验现象有_________析出有___________生成电子流向_____电子_____电子电极反应_______________________________反应类型_____反应_____反应总反应__________________阴极阳极红色物质黄绿色气体流入流出Cu2++2e-=Cu2Cl--2e-=Cl2↑还原氧化CuCl2====Cl2↑+Cu电解一、电解的基础知识1、电解使电流通过电解质溶液(或熔化的电解质)而在阴阳两极发生氧化—还原反应的过程2、电解池（1）概念：把电能转化为化学能的装置（2）形成条件(1)有外加电源(3)与电解质溶液(或熔化的电解质)形成闭合回路（2）有阴阳两个电极阳极阴极AgNO3溶液ee电子流向（3）反应原理阳离子阴离子阴极阳极电极反应：4OH--4e=2H2O+O2电极反应：Ag++e=Ag氧化反应还原反应电解总反应:4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3电解碳棒碳棒3、电解池中正负极的判断如何判断电解池的正负极？（2）根据电子流动的方向判断（3）根据发生的反应判断与电源负极相连的为阴极，与电源正极相连的为阳极；电子流出的一极为阳极，电子流进的一极为阴极；发生氧化反应的一极为阳极；发生还原反应一极的为阴极（1）根据电源正负极判断4、电极反应式和电解总反应式的书写如何书写电解池的电极反应式？（1）阳极：注意是否是惰性电极(C.Pt.Au)（2）阴极：失电子的一极,发生氧化反应,需判断什么物质发生了氧化反应,生成了什么物质。得电子的一极,发生还原反应,需判断什么物质发生了还原反应,生成了什么物质。注意：总反应式=阳极反应式+阴极反应式阳极的电极反应：4OH--4e=2H2O+O2阴极的电极反应：Ag++e=Ag电解总反应:4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3电解怎么判断阴阳离子的放电顺序（即失或得电子的顺序）？（1）阳离子放电由难到易(离子浓度接近时)（3）活泼电极作阳极时先放电变成阳离子常见阴阳离子放电顺序K+Ca2+Na+Mg2+Al3+(H+)Zn2+Fe2+Pb2+H+Cu2+Fe3+Hg2+Ag+（2）阴离子放电由难到易F-ROmn-OH-Cl-Br-I-S2-电解类型举例电极反应溶液pH变化溶液复原方法物质类别实例水电解含氧酸H2SO4强碱NaOH活泼金属的含氧酸盐Na2SO4溶质电解无氧酸HCl不活泼金属的无氧酸盐CuCl2溶质和水同时电解活泼金属的无氧酸盐NaCl不活泼金属的含氧酸盐CuSO45.电解质溶液用惰性电极电解的规律小结：阳极：4OH—-4e—=O2↑+2H2O阴极：4H++4e—=2H2↑阳极2Cl—-2e—=Cl2↑阴极：4H++4e—=2H2↑阳极2Cl—-2e-=Cl2↑阴极：Cu2++2e—=Cu阳极2Cl—-2e—=Cl2↑阴极：2H2O+2e—=H2↑+2OH-阳极：4OH—-4e—=O2↑+2H2O阴极：2Cu2++4e—=2Cu减小增大不变增大增大减小H2OHClCuCl2HClCuO[例]以石墨碳棒为电极，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程式。(1)NaCl溶液:(2)CuSO4溶液:阳极：4OH--4e-＝2H2O+O2↑或(4H2O4H++4OH-)阴极：2Cu2++4e-＝2Cu电解总反应式：2Cu2++2H2O＝Cu+O2↑+4H+阳极：2Cl--2e-=Cl2↑阴极：2H++2e-=H2↑或(2H2O2H++2OH-)总反应方程式：2Cl-+2H2O=Cl2↑+H2↑+2OH-电解想一想，H+应该在哪一极生成？OH-在哪一极？（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(Cl－、OH－离和气体不能通过)，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生成，而影响氢氧化钠的产量。方法:离子交换膜法制烧碱概念：电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气二、电解原理的应用:氯碱工业电解饱和食盐水=53d04c7f5aa8e961a5a69820－+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.铜的电解精炼一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质（如锌、铁、镍、银、金等），这种粗铜的导电性远不能满足电气工业的要求，如果用以制电线，就会大大降低电线的导电能力。因此必须利用电解的方法精炼粗铜。粗铜含杂质(ZnFeNiAgAu等)纯铜粗铜阳极：Zn→Zn2+＋2e-Fe→Fe2+＋2e-Ni→Ni2+＋2e-Cu→Cu2+＋2e-ZnFeNiCuAgAu阴极:Cu2++2e-→Cu阳极泥问：电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？CuSO4溶液3.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，它是电解原理的又一重要应用。电镀可以使金属更加美观耐用，增强防锈抗腐能力。例如，钢铁是人们最常用的金属，但钢铁有个致命的缺点，就是它们易被腐蚀。防止钢铁发生腐蚀的一种最常用方法就是在其表面镀上其他金属，如锌、铜、铬、镍等。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阳极：6O2--12e-=3O2↑阴极：4Al3++12e-=4Al4.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?电解池电解精炼池电镀池定义形成条件电极名称电极反应将电能转变成化学能的装置。应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属的装置。①两电极接直流电源②电极插人电解质溶液③形成闭合回路①镀层金属接电源正极待镀金属接电源负极②电镀液须含有镀层金属的离子阳极：电源正极相连阴极：电源负极相连阳极：镀层金属；阴极：镀件阳极：氧化反应阴极：还原反应阳极：氧化反应阴极：还原反应应用电解原理将不纯的金属提纯的装置。①不纯金属接电源正极纯的金属接电源负极②电解质溶液须待提纯金属的离子阳极：不纯金属；阴极：纯金属阳极：氧化反应阴极：还原反应电解池、电解精炼池、电镀池的比较FeCu氯化铜溶液氯化铜溶液CuC氯化铜溶液CuC1、写出下列装置的电极反应，并标明氧化反应还原反应ABDCFeCu氯化钠溶液（A）（B）（C）（D）CuSO4AgNO3AgNO3NaHSO4AgCuCuCPtPtAgFe2、写出下列装置的极反应，并判断A、B、C溶液PH值的变化。