化学选修四第四章电解池及电解的应用ppt课件.ppt

使直流电通过使直流电通过电解质溶液电解质溶液（或（或熔融电解质熔融电解质）而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。直流电源；直流电源；与电源与电源负极负极相连的电极为相连的电极为阴极阴极与电源与电源正极正极相连的电极为相连的电极为阳极阳极阴、阳电极阴、阳电极电解质溶液或熔融电解质；电解质溶液或熔融电解质；将电能转变为化学能的装置。将电能转变为化学能的装置。形成闭合回路。形成闭合回路。(常用惰性电极：常用惰性电极：Pt、Au或石墨或石墨)一、电解池一、电解池CCCuCl2溶液溶液思考思考1：如果把两根石墨棒作电极插入：如果把两根石墨棒作电极插入CuCl2 溶溶液中，外接直流电源液中，外接直流电源通电前通电前，氯化铜溶液中有哪些离子？如何运动？，氯化铜溶液中有哪些离子？如何运动？通电后通电后，阴、阳离子的运动有改变吗？，阴、阳离子的运动有改变吗？Cl-Cu2+Cu2+Cu2+Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-a.通电前通电前Cu2+Cu2+Cu2+Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl- 阴极阳极b.通电后通电后离子流向：离子流向：异性相吸异性相吸 思考思考2： 当离子定向移动到电极表面时，发生的是什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。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：电极反应：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）总反应式：总反应式：CuCl2 Cu + Cl2电解电解Cu2+Cu2+Cu2+Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl- 阴极阳极b.通电后通电后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放电顺序：放电顺序：阴极：氧化性强的阴极：氧化性强的阳离子阳离子先得电子先得电子金属越不活泼的对应阳离子氧化性越强，越容易得金属越不活泼的对应阳离子氧化性越强，越容易得电子。电子。AgAg+ +HgHg2+ 2+ FeFe3+3+ CuCu2+2+ H H+ +( (酸）酸）PbPb2+2+SnSn2+2+ FeFe2+2+ZnZn2+2+ H H+ +( (水）水）AlAl3+3+ MgMg2+2+ Na Na+ + Ca Ca2+2+KK+ + （金属活动性顺序表逆）（金属活动性顺序表逆）在在CuCl2溶液中，除了有溶液中，除了有Cu2+和和Cl-外，还有什么外，还有什么离子？为什么不是一起放电？离子？为什么不是一起放电？【想一想【想一想】“遵循遵循谁强谁先放电谁强谁先放电”放电顺序：放电顺序：金属金属 S2IBrClOH(水水) NO3SO42F 阳极：还原性强的阳极：还原性强的阴离子阴离子先失电子先失电子注意：若是注意：若是铂、金以外的较活泼金属铂、金以外的较活泼金属（如铁、（如铁、铜锌、银、铅）作阳极，则是金属本身先于阴铜锌、银、铅）作阳极，则是金属本身先于阴离子失去电子而放电。离子失去电子而放电。 除Pt、Au“遵循遵循谁强谁先放电谁强谁先放电”想一想：想一想：电解氯化铜溶液时，溶液中电解氯化铜溶液时，溶液中CuCu2 2和和ClCl 放电基本完毕后，电解过程是否也就停止了呢？放电基本完毕后，电解过程是否也就停止了呢？ 阴极阴极： 4H+ + + 4e = 2H2 阳极：阳极： 4OH- - 4e = 2H2O + O2 总反应：总反应：2H2O = 2H2 + O2 电解电解分析：溶液中分析：溶液中Cu2+和和Cl放电完毕后，原溶液变放电完毕后，原溶液变为纯水，此时，在纯水中存在为纯水，此时，在纯水中存在H+和和OH， H+在在阴极放电，阴极放电，OH在阳极放电，实际上是电解水在阳极放电，实际上是电解水的过程，所以：的过程，所以：（1 1）溶液中所含阳离子：）溶液中所含阳离子：H+、Na+， 放电顺序：放电顺序：H+ Na+ 阴极：阴极：2H+ + 2e = H2 （2 2）溶液中所含阴离子：）溶液中所含阴离子：OH、Cl， 放电顺序：放电顺序：Cl OH 阳极：阳极：2Cl 2e = Cl2 总反应：总反应：2NaCl + 2H2O = 2NaOH + H2+ Cl2电解电解想一想：想一想：在电解在电解CuCl2溶液的装置中，若把电解溶液的装置中，若把电解质换成质换成NaCl，其结果又如何呢？写出电极反应。，其结果又如何呢？写出电极反应。 熔融的氯化钠中有熔融的氯化钠中有Na+和和Cl ，Na+在阴在阴极放电生成金属钠，极放电生成金属钠，Cl在阳极放电生成氯气。在阳极放电生成氯气。阴极：阴极：2Na+ +2e- = 2Na 阳极：阳极：2Cl- -2e- = Cl2 总式：总式： 2NaCl 2Na + Cl2电解阴极阴极阳极阳极熔融熔融NaCl 想一想：想一想：氯化钠溶液换成氯化钠溶液换成熔融熔融的氯化钠，其结果的氯化钠，其结果又如何呢？写出电极反应。又如何呢？写出电极反应。 1.1.分析溶液中存在的所有离子（包括水的电分析溶液中存在的所有离子（包括水的电离）、并离）、并分成阳离子组和阴离子组分成阳离子组和阴离子组。 2.2.根据根据放电规律放电规律，阳离子在阴极发生还原反，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）极反应式。（注意得失电子守恒） 3.3.由阴阳两电极反应式，由阴阳两电极反应式，合并得总反应式合并得总反应式。（弱电解质必须保持分子形式弱电解质必须保持分子形式）写电极反应的写电极反应的方法小结方法小结试一试：试一试：电解硫酸钠溶液中会有怎样的结果？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 电解电解阳极阳极 ：阴极：阴极：内容内容原电池原电池电解池电解池 电极名称电极名称 电极反应电极反应 电子移动电子移动方向方向 能量转变能量转变 反应是否反应是否自发发生自发发生 正极正极 负极负极原电池与电解池的比较原电池与电解池的比较还原反应还原反应氧化反应氧化反应还原反应还原反应氧化反应氧化反应先从负极先从负极导线导线正极正极 先负极先负极导线导线阴极阴极 II 阳极阳极导线导线正极正极将化学能转化为电能将化学能转化为电能将电能转化为化学能将电能转化为化学能反应能够自发进行反应能够自发进行反应不能自发进行反应不能自发进行,要在要在外电场作用下才能发生外电场作用下才能发生阴极阴极阳极阳极【巩固练习【巩固练习】121、下列有关电解池的说法不正确的是（、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。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，阳离子向电解池中阴离子向阴极移动，阳离子向 阳极移动。阳极移动。 C. 电解池中与电源正极相连的一极是阳极，电解池中与电源正极相连的一极是阳极， 发生氧化反应。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质溶液的导电过程就是电解质溶液的 电解过程。电解过程。B132、如右图是电解氯化铜溶液的装置，其中、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（为石墨电极，则下列有关判断正确的是（ ）A、a为负极，为负极，b为正极为正极 B、a为阳极，为阳极，b为阴极为阴极C、电解过程中，、电解过程中，d电极电极 质量增加质量增加 D、电解过程中，氯离子、电解过程中，氯离子 浓度不变浓度不变C 3 3、相同条件下，以石墨作为电极，通以、相同条件下，以石墨作为电极，通以相同的电量，分别电解足量的相同的电量，分别电解足量的CuClCuCl2 2溶液溶液和和AgNOAgNO3 3溶液，如果析出溶液，如果析出64g64g铜，则析出银铜，则析出银的质量为的质量为 A A108g B108g B54g54g C C216g D216g D64g64g阳极：阳极： 2Cl 2Cl - - 2e2e- - = Cl= Cl2 2 阴极：阴极：2H2H+ + + 2e+ 2e- - = H = H2 2 总反应：总反应：食盐水中存在的离子：食盐水中存在的离子：NaNa+ + 、ClCl- - 、HH+ + 、OHOH- -离子放电顺序：离子放电顺序：阳离子阳离子HH+ + NaNa+ + 阴离子阴离子 ClCl- - OHOH- -电极反应：电极反应：二、电解原理的应用二、电解原理的应用2NaCl + 2H2NaCl + 2H2 2O 2NaOH + ClO 2NaOH + Cl2 2+ H+ H2 2 电解电解电解电解阳极阳极阴极阴极ClCl2 2HH2 2NaCl溶液溶液概念：概念：装置：装置： 利用利用在某些金属的表面镀上一在某些金属的表面镀上一薄层其它薄层其它或是或是的方法。的方法。 + 镀件镀件（阴极）（阴极）镀层金属镀层金属（阳极）（阳极）含镀层金属离子的盐溶液含镀层金属离子的盐溶液即即阳极金属与阳极金属与电解质溶液中电解质溶液中的的金属阳离子金属阳离子是同一元素是同一元素。 右图中右图中a a 、b b哪一极哪一极为正极？若要给铁叉为正极？若要给铁叉镀镀银银，a a极选用什么材料？极选用什么材料？选择何种溶液？选择何种溶液？【思考【思考】e+阳极阳极阴极阴极AgAgAgNOAgNO3 33.电冶金电冶金铝土矿铝土矿食盐晶体食盐晶体 电解电解熔融盐熔融盐是冶炼像是冶炼像Na、Ca、Mg、Al等等活泼金属的几乎是唯一可行的工业方法。活泼金属的几乎是唯一可行的工业方法。3、电冶金、电冶金 冶炼活泼金属冶炼活泼金属 K Al 2Al2O3 (熔融熔融) = 4Al + 3O2电解电解MgCl2 (熔融熔融) = Mg + Cl22NaCl (熔融熔融) = 2Na + Cl2AlCl3 ？为什么不电解钠、镁、铝的盐溶液？为什么不电解钠、镁、铝的盐溶液？电解电解电解电解冰晶石冰晶石盐溶液则相当于电解水中的盐溶液则相当于电解水中的H+得到氢气得到氢气 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液电解质溶液形成闭合回路形成闭合回路自发反应自发反应形形成成条条件件将电能转变成将电能转变成化学能的装置化学能的装置将化学能转变将化学能转变成电能的装置成电能的装置定定义义装装置置实实例例电解池电解池原电池原电池装装置置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镀金属接电源负极电镀液必须含有镀层电镀液必须含有镀层金属的离子金属的离子应用电解原理在某些金应用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属表面镀上一层其他金属的装置属的装置电镀池电镀池电源负极电源负极电解池阴极电解池阴极 (溶液中阴阳离子导电溶液中阴阳离子导电)电解池阳极电解池阳极电源正极电源正极电电子子流流向向阳极：阳极：氧化反应，溶液中氧化反应，溶液中的阴离子失电子或电极金的阴离子失电子或电极金属失电子属失电子阴极：阴极：还原反应，溶液中还原反应，溶液中的阳离子得电子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电极极反反应应阳极：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）电电极极名名称称电解池电解池原电池原电池装装置置负极负极 正极正极导线导线阳极：阳极：氧化反应，氧化反应，金属电极失电子金属电极失电子阴极：阴极：还原反应，还原反应，溶液中的阳离子得溶液中的阳离子得电子电子阳极：阳极：必须是镀层必须是镀层金属金属 阴极：阴极：镀件镀件电镀池电镀池与电解池相同与电解池相同练习练习1、分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池。、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指出下列装置的名称、电极名称，写出电极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。反应式，并表示出电子移动方向。 能力提高能力提高 e-e-e-e-e-+阳阴原电池原电池电解池电解池 如图所示装置，指出如图所示装置，指出A、B池的名称、电极名称、电池的名称、电极名称、电极反应式、二池极反应式、二池pH值的变值的变化情况。化情况。A池池:原电池原电池B池池:电解池电解池a负极负极:Zn-2e-=Zn2+b正极正极:2H+ +2e-=H2工作一段时间后溶液工作一段时间后溶液pH增大增大c c阳极阳极:4OH:4OH- -4e-4e- - = 2H= 2H2 2O+OO+O2 2d d阴极阴极:Cu:Cu2+2+ +2e +2e- - = Cu= Cu工作一段时间后溶液工作一段时间后溶液pH减小减小多池组合，一般含最活泼金属的电池为原电池，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。金属性差别较大的为原电池，其余为电解池。