人教版高中化学 第四章 电化学基础 4.3 电解池教学课件 新人教选修4.ppt

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1、第三节第三节 电解池电解池2021/8/9 星期一1 1799年，当意大利人发明了最原始的电池年，当意大利人发明了最原始的电池伏打电池之后许多科学家对电产生了浓厚的伏打电池之后许多科学家对电产生了浓厚的兴趣，电给世界带来了太多的不可思议，好奇兴趣，电给世界带来了太多的不可思议，好奇心驱使着人们去进行各种尝试，想看看它还能心驱使着人们去进行各种尝试，想看看它还能否出现什么奇特的现象。否出现什么奇特的现象。1807年，当英国化学家戴维将铂电极插入熔年，当英国化学家戴维将铂电极插入熔融的氢氧化钾并接通直流电源时，奇迹终于发融的氢氧化钾并接通直流电源时，奇迹终于发生了，在阴极附近产生一种银白色的金属，

2、随生了，在阴极附近产生一种银白色的金属，随即形成紫色的火焰。这就是发现钾元素的主要即形成紫色的火焰。这就是发现钾元素的主要过程，当时在社会上引起了轰动。他随后用电过程，当时在社会上引起了轰动。他随后用电解法又相继发现了钠、钙、锶、钡、镁、硼、解法又相继发现了钠、钙、锶、钡、镁、硼、硅等元素，戴维成为发现化学元素最多的人。硅等元素，戴维成为发现化学元素最多的人。这其中的奥妙是什么呢？电解时，物质的变化这其中的奥妙是什么呢？电解时，物质的变化是如何发生的呢？是如何发生的呢？”电化学的丰硕成果电化学的丰硕成果戴维戴维2021/8/9 星期一2问题：下图是原电池装置吗？问题：下图是原电池装置吗？复习提

3、问复习提问CCCCCC2021/8/9 星期一3观察实验观察实验CCCC出现小气泡出现小气泡令湿润的布条褪色令湿润的布条褪色湿润的淀粉碘化钾湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝试纸变蓝覆盖有一层覆盖有一层紫红色物质紫红色物质2021/8/9 星期一4实验后的思考实验后的思考:(1)通电前，氯化铜溶液里主要通电前，氯化铜溶液里主要存在哪些离子？这些离子的运动存在哪些离子？这些离子的运动方向怎样？方向怎样？(2)通电后，这些离子的运动情通电后，这些离子的运动情况有什么改变？况有什么改变？(3)当离子定向运动到电极表面当离子定向运动到电极表面上时，发生了什么变化？上时，发生了什么变化？CCCC2021/8/9

4、星期一5电解氯化铜溶液的微观反应过程电解氯化铜溶液的微观反应过程ClClClClCu2+Cu2+CuCu2+2+、ClCl无规则无规则运动运动CuCu2+2+、ClCl定向定向运动运动ClClClClCu2+Cu2+CuCu2+2+、ClCl发生发生电子得失电子得失ClClClClCuCu阴阳两极上阴阳两极上生成生成CuCu、ClCl2 2Cl2Cl2ee2021/8/9 星期一6电源负极电源负极电解池阴极电解池阴极 溶液中的阳离子在阴极获得电子溶液中的阳离子在阴极获得电子同时溶液中的阴离子向阳极移动同时溶液中的阴离子向阳极移动在阳极表面失去电子在阳极表面失去电子电子沿阳极回到电源正极电子沿阳

5、极回到电源正极在电解过程中是如何形成闭合回路的？在电解过程中是如何形成闭合回路的？ClClClClCuCu阳阳 阴阴2021/8/9 星期一71、电解的概念：使、电解的概念：使电流电流通过电解质溶液而在通过电解质溶液而在阴、阳两极阴、阳两极引起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。一、电解原理一、电解原理2、电解池的概念：把、电解池的概念：把电能电能转变为转变为化学能化学能的装置，又称的装置，又称电解槽。电解槽。3、构成：、构成：直流直流电源、电源、闭合回路闭合回路 两个电极（活泼金属做电极或两个电极（活泼金属做电极或Pt、Au、石、石墨等惰性电极：墨等惰性电极：）、）、

6、电解质电解质溶液溶液或或熔融态电解质、熔融态电解质、电源负极相连的电极是电源负极相连的电极是阴极阴极，（得电子，发生还原反应），（得电子，发生还原反应）电源正极相连的电极是电源正极相连的电极是阳极阳极，（失电子，发生氧化反应），（失电子，发生氧化反应）(4)两极的规定：两极的规定：2021/8/9 星期一8电子从外加电源的负极流出，流到电解电子从外加电源的负极流出，流到电解池的阴极，再从阳极流回电源正极。池的阴极，再从阳极流回电源正极。（注：电子不能从溶液中移动）（注：电子不能从溶液中移动）直流电源直流电源C电解质溶液电解质溶液阳极阳极(+)阴极阴极(-)(5)电子流动方向电子流动方向(6)离

7、子移动方向离子移动方向阴离子阴离子阳离子阳离子e-e-静电作用静电作用阳离子向阴极移动阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动阴离子向阳极移动.离子放电：离子放电：阴离子失电子、阳离子得电子的过程。阴离子失电子、阳离子得电子的过程。2021/8/9 星期一9练习练习分析下图，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2021/8/9 星期一101 1、阴极：溶液中阳离子得电子，发生还原反应、阴极：溶液中阳离子得电子，发生还原反应 离子放电顺序：离子放电顺序：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+（H+）Al3+Na+K+其中其中K K+Al Al3+3+在水溶液中不放电。在水

8、溶液中不放电。酸中酸中水中水中2 2、阳极：失电子，发生氧化反应、阳极：失电子，发生氧化反应如果电极为非惰性电极如果电极为非惰性电极(石墨石墨、PtPt、Au)Au)为为惰惰性性 电极电极)，则，则电极本身失电子溶解电极本身失电子溶解。如果是石墨、如果是石墨、PtPt、AuAu等惰性电极，溶液中的阴等惰性电极，溶液中的阴 离子反应离子反应阴离子：阴离子：S S2-2-I I-BrBr-ClCl-OHOH含氧酸根、含氧酸根、F F-含氧酸根、含氧酸根、F F-在水溶液中不放电在水溶液中不放电二、电解时电极产物的判断二、电解时电极产物的判断(惰性电极惰性电极)2021/8/9 星期一11三、电解方

9、程式的书写三、电解方程式的书写例：写出用例：写出用石墨做电极石墨做电极电解电解CuSO4溶液溶液的电极反的电极反 应式及总的电解方程式应式及总的电解方程式 阴极：阴极：阳极：阳极：最后使得失数相等，两极半反应相加得总方程式最后使得失数相等，两极半反应相加得总方程式阴极：阴极：阳极：阳极：4OH4e-2H2O+O22Cu2+4e-2CuOH SO42H+Cu2+首先分析、比较出阴阳极的放电离子首先分析、比较出阴阳极的放电离子写电极反应式写电极反应式（电解化学方程式）（电解化学方程式）电解电解2Cu+O2+4H+2Cu2+2H2O（电解离子方程式）（电解离子方程式）H2O H+OH CuSO4Cu

10、2+SO42-电解电解2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO42021/8/9 星期一122.写出用铜做电极电解硫酸铜溶液的电极反应式写出用铜做电极电解硫酸铜溶液的电极反应式阳极阳极(Cu)：阴极阴极(Cu)：Cu 2e Cu2+Cu2+2e Cu 2021/8/9 星期一13练习练习2 2：写出下列电解质溶液用惰性电极电解的电极反应：写出下列电解质溶液用惰性电极电解的电极反应举 例例电极反极反应物物质类别实例例 含氧酸含氧酸H2SO4强强碱碱NaOH活活泼金属的金属的含氧酸含氧酸盐Na2SO4无氧酸无氧酸HCl阳：阳：4OH-4e-O2+2H2O阴：阴：4H+4e-2H2减小减小增大

11、增大不不变H2O阳：阳：2Cl-2e-Cl2阴：阴：2H+2e-H2增大增大HCl不活不活泼金属金属的无氧酸的无氧酸盐CuCl2阳：阳：2Cl-2e-Cl2阴：阴：Cu2+2e-Cu增大增大 CuCl2活活泼金属的金属的无氧酸无氧酸盐NaCl阳：阳：2Cl-2e-Cl2阴：阴：2H+2e-H2增大增大HCl不活不活泼金属金属的含氧酸的含氧酸盐CuSO4阳：阳：4OH-4e-O2+2H2O阴：阴：2Cu2+4e-2Cu减小减小CuO溶质溶质和水和水同时同时电解电解水水电电解解复原复原方法方法PH变化化电解水型！解水型！电解解电解解质型！型！放氧生酸型！放氧生酸型！放放氢生碱型！生碱型！电解解类型

12、型溶质溶质电解电解2021/8/9 星期一141 1、电解规律（惰性电极）、电解规律（惰性电极）阳极阳极：S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根含氧酸根 F-与与区：电解本身型区：电解本身型 如如CuCl2、HCl与与区：放氢生碱型区：放氢生碱型 如如NaCl与与区：放氧生酸型区：放氧生酸型 如如CuSO4、AgNO3与与区：电解水型区：电解水型 如如Na2SO4、H2SO4、NaOH阴极阴极:Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+(H+)Al3+Mg2+Na+小结小结:2021/8/9 星期一15电解必须建立在电离的基础上电解必须建立在电离的基础上 发生发生氧化还原反应氧化还原反应生成了生

13、成了新物质新物质 只产生自由移动的离子只产生自由移动的离子 电解质电离成为自由移电解质电离成为自由移动的离子动的离子CuCl2=Cu2+2Cl-电解质电离后再通直流电电解质电离后再通直流电电电解解质质溶溶于于水水或或受受热热融融化状态化状态联系联系 特点特点 过程过程 条件条件电解电解 电离电离 2、电离与电解的比较、电离与电解的比较阴阳离子定向移动，在两阴阳离子定向移动，在两极上失得电子成为原子或极上失得电子成为原子或分子分子 CuCl2=Cu+Cl2电解电解小结：小结：2021/8/9 星期一163 3、电解池与原电池有哪些异同、电解池与原电池有哪些异同两电极接两电极接直流电源直流电源电解

14、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活泼性不同的两电极极电解质溶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2021/8/9 星期一173、电解池与原电池有哪些异同、电解池与原电池有哪些异同(续续)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

15、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2021/8/9 星期一18阳极：阳极：阴极：阴极：放出有刺激性气味的气体，放出有刺激性气味的气体，能使湿润的能使湿润的KIKI淀粉试纸变蓝淀粉试纸变蓝

16、放出无色、无味气体，附放出无色、无味气体，附近溶液变红近溶液变红2Cl-2e-=Cl22H+2e-=H2 2NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl2电解电解石墨石墨 石墨石墨饱和饱和NaClNaCl溶液溶液（滴入酚酞）（滴入酚酞）四、电解原理的应用四、电解原理的应用（1 1）氯碱工业）氯碱工业1 1、电解饱和食盐水反应原理、电解饱和食盐水反应原理2021/8/9 星期一19 生产设备名称：离子交换膜电解槽生产设备名称：离子交换膜电解槽 阴极阴极：碳钢：碳钢 阳极阳极：钛：钛(惰性惰性)2、氯碱工业：、氯碱工业：离子交换膜法制烧碱离子交换膜法制烧碱 离子交换膜离子交换膜的作用：的作用：a、防

17、止氢气和氯气混合而引起爆炸；、防止氢气和氯气混合而引起爆炸；b、避免氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠影响氢、避免氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠影响氢 氧化钠的产量。氧化钠的产量。只允许只允许阳离子阳离子通过通过(Cl、OH离子和离子和 气体不能通过气体不能通过)，把电解槽隔成阴极室和阳极室。把电解槽隔成阴极室和阳极室。阳离子交换膜阳离子交换膜：2021/8/9 星期一20+ClCl2 2ClCl2 2ClClH H2 2NaNa+H H+OHOH淡盐水淡盐水NaOHNaOH溶液溶液精制饱和精制饱和NaClNaCl溶液溶液阳离子交换膜阳离子交换膜 阳阳 极极金属金属钛网钛网阴阴 极极碳钢网碳钢网阳

18、阳极极室室阴阴极极室室电解饱和食盐水的原理示意图电解饱和食盐水的原理示意图10102021/8/9 星期一21含氯漂白剂含氯漂白剂有机合成、造纸有机合成、造纸玻璃、肥皂玻璃、肥皂纺织、印染纺织、印染有机合成有机合成氯化物合成氯化物合成农药农药金属冶炼金属冶炼有机合成有机合成HCl盐酸盐酸电解饱和食盐水电解饱和食盐水3.3.以氯碱工业为基础的化工生产以氯碱工业为基础的化工生产H2NaOH湿氯气湿氯气湿氢气湿氢气液碱液碱Cl22021/8/9 星期一222、电镀电镀 定义：定义：利用利用电解原理电解原理在某些金属的表面镀上一薄层在某些金属的表面镀上一薄层其它其它金属金属或是或是合金合金的方法。的方

19、法。电镀材料的选择：电镀材料的选择：阴极阴极 装置：装置：（电镀铜）（电镀铜）阳极：阳极：阴极：阴极：Cu 2e =Cu2+Cu2+2e =Cu 电镀的特点：电镀的特点：电镀液电镀液的浓度基本不变。的浓度基本不变。阳极参加反应阳极参加反应镀件镀件阳极阳极 镀层金属镀层金属电镀液电镀液含有含有镀层金属离子镀层金属离子的溶液的溶液2021/8/9 星期一231.a、b哪一极为正极？哪一极为正极？2.若要给铁叉镀银，若要给铁叉镀银，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2021/8/9 星期一243、铜的铜的电解精炼电解精炼粗铜：含杂质（粗铜：

20、含杂质（Zn、Fe、Ni、Ag、Au 等）等）阳极：阳极：Zn 2e =Zn2+Fe 2e =Fe2+Ni 2e =Ni2+Cu 2e =Cu2+Zn Fe Ni CuAg Au 阴极：阴极：阳极泥阳极泥思考：电解完后，思考：电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？溶液的浓度有何变化？粗铜粗铜纯铜纯铜硫酸铜溶液硫酸铜溶液阳极阳极阴极阴极Cu2+2e =Cu基本不变，但变小基本不变，但变小 若把阴极纯铜换成铁棒，电解过程变吗若把阴极纯铜换成铁棒，电解过程变吗？不变，但不是精炼铜了，而叫电镀铜。不变，但不是精炼铜了，而叫电镀铜。2021/8/9 星期一25电解池、电镀池的比较电解池、电镀池的比较两

21、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镀层金属接电源正镀层金属接电源正极极,待镀金属接电源负待镀金属接电源负极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应用电解原理在某些金属表应用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属的装置面镀上一层其他金属的装置定义定义装置装置实例实例电解池电解池电镀池电镀池装置装置2021/8/9 星期一26电解池、电镀池的比较电解池、电镀池的比较(续续)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

22、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阳极：阳极：氧化反应，金属氧化反应，金属电极失电子电极失电子阴极：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电极电极反应反应阳极：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名称同电解池，但有限制名称同电解池，但有限制阳极：阳极：必须是镀层金属必须是镀层金属阴极：阴极：镀件镀件电极电极名称名称电解池电解池电镀池电镀池装置装置同电解池同电解池2021/8/9 星期一274 4、电冶金

23、、电冶金电解是最强有力的氧化还原手段电解是最强有力的氧化还原手段冶炼冶炼Na、Ca、Mg、Al这样活泼的金属这样活泼的金属钠的冶炼钠的冶炼阳极：阳极：2Cl-2e-=Cl2阴极：阴极：2Na+2e-=2Na总反应：总反应：2NaCl(熔融熔融)=2Na+Cl2CC熔融熔融NaCl2021/8/9 星期一28二、电解原理的应用二、电解原理的应用电冶金电冶金铝的冶炼铝的冶炼 烟罩烟罩阳极阳极C熔融态铝熔融态铝钢壳钢壳钢导电棒钢导电棒耐火材料耐火材料阴极阴极C阴极：阴极：4Al3+12e-=4Al阳极：阳极：6O2-12e-=3O2总反应：总反应：2Al2O3(熔融熔融)=4Al+3O2CFe熔融熔融Al2O32021/8/9 星期一29冶炼活泼金属冶炼活泼金属 K Al 2Al2O3(熔融熔融)=4Al+3O2通电通电MgCl2(熔融熔融)=Mg+Cl22NaCl(熔融熔融)=2Na+Cl2AlCl3？MgO？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？通电通电通电通电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 2021/8/9 星期一30