化学选修四第四章电解池及电解的应用

2、电解：使直流电通过电解质溶液（或熔融电解质）而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。3、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阴、阳电极③电解质溶液或熔融电解质；1、电解池(电解槽)：将电能转变为化学能的装置。④形成闭合回路。(常用惰性电极：Pt、Au或石墨)一、电解池两极一液一电源CCCuCl2溶液思考1：如果把两根石墨棒作电极插入CuCl2溶液中，外接直流电源通电前，氯化铜溶液中有哪些离子？如何运动？通电后，阴、阳离子的运动有改变吗？Cl-Cu2+Cu2+Cu2+Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-a.通电前Cu2+Cu2+Cu2+Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-－＋阴极阳极b.通电后离子流向：异性相吸4、电解原理思考2：当离子定向移动到电极表面时，发生的是什么类型的反应？写出两电极反应和总的化学方程式。电极反应：阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑（氧化反应）阴极：Cu2+＋2e－=Cu（还原反应）总反应式：CuCl2Cu+Cl2↑电解Cu2+Cu2+Cu2+Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-－＋阴极阳极b.通电后阴离子失去电子,阳离子得到电子的过程叫放电。阳极氧化阴极还4、电解原理影响离子放电的因素：离子得失电子的能力离子的浓度放电顺序：阴极：氧化性强的阳离子先得电子金属越不活泼的对应阳离子氧化性越强，越容易得电子。Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+(酸）Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+H+(水）Al3+Mg2+Na+Ca2+K+（金属活动性顺序表逆）在CuCl2溶液中，除了有Cu2+和Cl-外，还有什么离子？为什么不是一起放电？【想一想】“遵循谁强谁先放电”放电顺序：金属S2－I－Br－Cl－OH－(水)NO3－SO42－F－阳极：还原性强的阴离子先失电子注意：若是铂、金以外的较活泼金属（如铁、铜锌、银、铅）作阳极，则是金属本身先于阴离子失去电子而放电。除Pt、Au“遵循谁强谁先放电”想一想：电解氯化铜溶液时，溶液中Cu2＋和Cl－放电基本完毕后，电解过程是否也就停止了呢？阴极：4H++4e—=2H2↑阳极：4OH-－4e—=2H2O+O2↑总反应：2H2O=2H2↑+O2↑电解分析：溶液中Cu2+和Cl—放电完毕后，原溶液变为纯水，此时，在纯水中存在H+和OH—，H+在阴极放电，OH—在阳极放电，实际上是电解水的过程，所以：（1）溶液中所含阳离子：H+、Na+，放电顺序：H+Na+阴极：2H++2e—=H2↑（2）溶液中所含阴离子：OH—、Cl—，放电顺序：Cl—OH—阳极：2Cl—－2e—=Cl2↑总反应：2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2↑电解想一想：在电解CuCl2溶液的装置中，若把电解质换成NaCl，其结果又如何呢？写出电极反应。熔融的氯化钠中有Na+和Cl—，Na+在阴极放电生成金属钠，Cl—在阳极放电生成氯气。阴极：2Na++2e-=2Na阳极：2Cl--2e-=Cl2↑总式：2NaCl2Na+Cl2↑电解阴极阳极熔融NaCl想一想：氯化钠溶液换成熔融的氯化钠，其结果又如何呢？写出电极反应。•1.分析溶液中存在的所有离子（包括水的电离）、并分成阳离子组和阴离子组。•2.根据放电规律，阳离子在阴极发生还原反应，而阴离子在阳极发生氧化反应，完成电极反应式。（注意得失电子守恒）•3.由阴阳两电极反应式，合并得总反应式。（弱电解质必须保持分子形式）写电极反应的方法小结试一试：电解硫酸钠溶液中会有怎样的结果？H2OH++OH—Na2SO4＝2Na++SO42—离子放电的顺序阳离子阴离子H+Na+OH－SO42－4OH－－4e－＝2H2O+O2↑4H++4e－＝2H2↑总反应：2H2O＝＝O2↑+2H2↑电解阳极：阴极：内容原电池电解池电极名称电极反应电子移动方向能量转变反应是否自发发生正极负极原电池与电解池的比较还原反应氧化反应还原反应氧化反应先从负极→导线→正极先负极→导线→阴极II阳极→导线→正极将化学能转化为电能将电能转化为化学能反应能够自发进行反应不能自发进行,要在外电场作用下才能发生阴极阳极【巩固练习】121、下列有关电解池的说法不正确的是（）A.电解池是把电能转化为化学能的装置。B.电解池中阴离子向阴极移动，阳离子向阳极移动。C.电解池中与电源正极相连的一极是阳极，发生氧化反应。D.电解质溶液的导电过程就是电解质溶液的电解过程。B132、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C3、相同条件下，以石墨作为电极，通以相同的电量，分别电解足量的CuCl2溶液和AgNO3溶液，如果析出64g铜，则析出银的质量为A．108gB．54gC．216gD．64g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：二、电解原理的应用1、电解饱和食盐水制烧碱、氯气和氢气(氯碱工业)2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑电解注意：不能写成2Cl-+2H+Cl2+H2电解阳极阴极Cl2H2NaCl溶液⑴概念：⑵装置：2、电镀利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其它金属或是合金的方法。+镀件（阴极）镀层金属（阳极）含镀层金属离子的盐溶液–即阳极金属与电解质溶液中的金属阳离子是同一元素。右图中a、b哪一极为正极？若要给铁叉镀银，a极选用什么材料？选择何种溶液？【思考】e––+阳极阴极AgAgNO33.电冶金铝土矿食盐晶体电解熔融盐是冶炼像Na、Ca、Mg、Al等活泼金属的几乎是唯一可行的工业方法。冶炼金属:Mn++ne-=M3、电冶金冶炼活泼金属K~~Al2Al2O3(熔融)==4Al+3O2↑电解MgCl2(熔融)==Mg+Cl2↑2NaCl(熔融)==2Na+Cl2↑AlCl3？为什么不电解钠、镁、铝的盐溶液？电解电解冰晶石盐溶液则相当于电解水中的H+得到氢气电解池与原电池异同①两电极接直流电源②电解质溶液③形成闭合回路①活泼性不同的两电极②电解质溶液③形成闭合回路④自发反应形成条件将电能转变成化学能的装置将化学能转变成电能的装置定义装置实例电解池原电池装置①镀层金属接电源正极,待镀金属接电源负极②电镀液必须含有镀层金属的离子应用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属的装置电镀池电解池与原电池异同(续)电源负极→电解池阴极(溶液中阴阳离子导电)→电解池阳极→电源正极电子流向阳极：氧化反应，溶液中的阴离子失电子或电极金属失电子阴极：还原反应，溶液中的阳离子得电子负极：氧化反应，金属失电子正极：还原反应，溶液中的阳离子得电子电极反应阳极：与电源正极相连阴极：与电源负极相连负极：较活泼金属正极：较不活泼金属（或能导电的非金属）电极名称电解池原电池装置负极正极导线阳极：氧化反应，金属电极失电子阴极：还原反应，溶液中的阳离子得电子阳极：必须是镀层金属阴极：镀件电镀池与电解池相同练习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（）A．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B．把铜片插入氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁C．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D．与电源负极相连的是电解槽的阴极B例：在50mL0.2mol/L的硫酸铜溶液中插入两个电极，通电电解(不考虑水分蒸发)，则⑴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。⑵若阳极为纯锌，阴极为铜片，阳极反应式是⑶如果两极均为铜片且不考虑H+在阴极上放电当电路中有0.01mol电子通过时，阴极增重g，阴极上的电极反应式是。不变1.28Zn－2e－＝Zn2+Cu2++2e－＝Cu指出下列装置的名称、电极名称，写出电极反应式，并表示出电子移动方向。能力提高ⅠⅡe-e-e-e-e-－+阳阴原电池电解池思考与练习如图所示装置，指出A、B池的名称、电极名称、电极反应式、二池pH值的变化情况。A池:原电池B池:电解池a负极:Zn-2e-=Zn2+b正极:2H++2e-=H2工作一段时间后溶液pH增大c阳极:4OH--4e-=2H2O+O2d阴极:Cu2++2e-=Cu工作一段时间后溶液pH减小多池组合，一般含最活泼金属的电池为原电池，其余为电解池，若最活泼的电极相同时，则两极金属性差别较大的为原电池，其余为电解池。