教育专题：选修四43电解池.ppt

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1、第四章 电化学基础第三节 电解池 G Zn CCCuCl2溶液溶液写出右图原电池的电极反应、电池总反应。写出右图原电池的电极反应、电池总反应。负极：负极：Zn 2e-=Zn2+正极：正极：Cu2+2e-=Cu电池总反应电池总反应：Zn+CuCl2=ZnCl2+CuCuCl2溶液溶液问题：如果把两根石墨棒作电极插入问题：如果把两根石墨棒作电极插入CuCl2溶液中，外接直流电源，这还是原电池装溶液中，外接直流电源，这还是原电池装置吗？会发生怎样的现象呢？置吗？会发生怎样的现象呢？原电池原电池是把是把化学能化学能转变成转变成电能电能的装置。的装置。【复习回顾复习回顾】Cu电解原理：电解原理：通电前：

2、通电前：CuClCuCl2 2=Cu=Cu2+2+2Cl+2Cl-，H H2 2O HO H+OH+OH-H H+Cu Cu2+2+、OHOH-、ClCl-为自由移动的离子；为自由移动的离子；通电后：通电后：CuCu2+2+、H H+移向移向阴极阴极得到电子，得到电子，ClCl、OH-OH-移向移向阳极阳极失去电子；失去电子；电极反应：电极反应：阳极：阳极：2Cl2Cl-2e2e-=Cl=Cl2 2（氧化反应）（氧化反应）阴极：阴极：CuCu2+2+2e2e =Cu=Cu（还原反应）（还原反应）总反应式：总反应式：CuClCuCl2 2 =Cu+ClCu+Cl2 2 电解电解A有气泡，刺激性气

3、味，并能使湿润的有气泡，刺激性气味，并能使湿润的 KIKI淀粉试纸变蓝淀粉试纸变蓝碳棒上有一层红色物质析出碳棒上有一层红色物质析出阳极阳极阴极阴极氯氯气气铜铜实验现象及结论：实验现象及结论：阳极：阳极：阴极：阴极：一、电解：一、电解：电流通过电解质溶液（或熔融电解质）而在阴、电流通过电解质溶液（或熔融电解质）而在阴、阳两极引起阳两极引起氧化还原氧化还原反应的过程。反应的过程。理解：理解：电解质溶液导电的过程就是电解质溶液导电的过程就是 过程过程。电解电解电流是直流电；电流是直流电；电解是电解是非非自发地将自发地将 能转化为能转化为 能。能。电电化学化学1、电解池（槽）：、电解池（槽）：电能电能

4、转化为转化为化学能化学能的装置。的装置。2、构成电解池的条件：、构成电解池的条件：（1）直流直流电源、两个电极；电源、两个电极；（2）电解质溶液或熔融的电解质；）电解质溶液或熔融的电解质；（3）闭合回路。）闭合回路。“两极一液一电源两极一液一电源”发生氧化反应发生氧化反应阴离子移向阴离子移向电源正极电源正极(阳极阳极)3.电源、电极、电极反应关系电源、电极、电极反应关系电源负极电源负极(阴极阴极)发生还原反应发生还原反应阳离子移向阳离子移向离子放电：离子放电：阴阴离子离子失失电子、电子、阳阳离子离子得得电子的过程。电子的过程。4 4、离子放电顺序：、离子放电顺序：1)1)、阳离子放电（得电子）

5、顺序、阳离子放电（得电子）顺序：AgAg+Hg Hg2+2+FeFe3+3+Cu Cu2+2+H H+（水）（水）Pb Pb2+2+Sn Sn2+2+FeFe2+2+ZnZn2+2+AlAl3+3+Mg Mg2+2+Na Na+Ca Ca2+2+Ba Ba2+2+K K+2)2)、阴离子放电（失电子）顺序：阴离子放电（失电子）顺序：氧化性氧化性还原性还原性S S2 2 I I Br Br Cl Cl OH OH (水水)(NO)(NO3 3、SOSO4 42 2 等等)含氧酸根含氧酸根 F F注注意意：若若阳阳极极是是活活性性电电极极(铂铂、金金、碳碳之之外外）阳阳极极本本身身失失去去电电子子

6、被被氧氧化化，阴阴离离子子不不在在阳阳极极放放电电;若若阳阳极极是是惰惰性性电电极极，还还原原性性强的阴离子在阳极放电，阴极材料不发生任何变化。强的阴离子在阳极放电，阴极材料不发生任何变化。5 5、电解池的反应原理、电解池的反应原理还原反应还原反应Cu2 2eCu电解质溶液电解质溶液氧化反应氧化反应2Cl2eCl2阴离子阴离子 阴极阴极 阳极阳极 石墨石墨|石墨石墨正极正极负极负极阳离子阳离子eeee2ClCu2=Cu+Cl2电解电解总反应：总反应：【总结总结】分析电解反应的一般思路：分析电解反应的一般思路：明确溶液中存在哪些离子明确溶液中存在哪些离子根据根据阳极氧化、阴极还原阳极氧化、阴极还

7、原分析得出产物分析得出产物判断判断阳极材料阳极材料及阴阳两极附近及阴阳两极附近离子种类离子种类及离子放电顺序及离子放电顺序先电离先电离后电解后电解166.6.电极反应式的书写电极反应式的书写(1).写出用石墨电极电解硫酸铜溶液的电极反应式及总反应式写出用石墨电极电解硫酸铜溶液的电极反应式及总反应式(2).写出用铜做电极电解写出用铜做电极电解硫酸铜溶液的电极反应式硫酸铜溶液的电极反应式阳极阳极4OH4OH-4e-4e-=2H=2H2 2O+OO+O2 2阴极阴极2Cu2Cu2+2+4e+4e-=2Cu=2Cu总反应式总反应式2CuSO4+2H2O=2Cu+2H2SO4+O2 电解电解阳极阳极(C

8、u)：阴极阴极(Cu)：Cu 2e Cu2+Cu2+2e Cu 7.7.书写电解方程式的注意事项书写电解方程式的注意事项（1 1）首先首先看阳极看阳极材料，若阳极是活性电极，阳极本身失去电材料，若阳极是活性电极，阳极本身失去电子被氧化，若阳极是惰性电极，阴离子在阳极放电。子被氧化，若阳极是惰性电极，阴离子在阳极放电。（2）找出溶液中）找出溶液中所有所有离子离子（3）按）按放电放电顺序写出顺序写出阴阳极反应阴阳极反应（4）加和加和得到总反应得到总反应（5）若有若有H+、OH-。由水电离产生的，则总反应中需将其变。由水电离产生的，则总反应中需将其变成成H2O，所有总反应的条件均为，所有总反应的条件

9、均为电解电解。电解池电解池原电池原电池电极材料电极材料电极名称电极名称电极反应电极反应能量变换能量变换电子流向电子流向特征特征可以相同可以不同可以相同可以不同不同不同阴阳极由外电源决定阴阳极由外电源决定与电源负极相连的为阴极与电源负极相连的为阴极与电源正极相连的为阳极与电源正极相连的为阳极正负极由电极材料决定正负极由电极材料决定活泼性较强的金属做负极活泼性较强的金属做负极阳阳极：氧化反应极：氧化反应阴阴极：还原反应极：还原反应负负极：氧化反应极：氧化反应正正极：还原反应极：还原反应电能电能化学能化学能化学能化学能电能电能有外加电源有外加电源本身是电源，外接用电器本身是电源，外接用电器负负阴阴

10、阳阳正正负负导线导线正正类型类型实例实例电极反应（均为惰性电极反应（均为惰性电极）电极）实际电实际电解对象解对象电解质溶电解质溶液浓度液浓度溶液溶液PH电解质溶液电解质溶液复原复原电解电解水型水型电解电解电解电解质型质型电解电解电解电解质和质和水型水型H2SO4NaOHNa2SO4H2O增大增大增大增大增大增大增大增大减小减小不变不变加加H2O加加H2O加加H2OHClCuCl2HClCuCl2减小减小减小减小增大增大/加加HCl加加CuCl2NaClCuSO4电解质电解质和水和水部分离子部分离子浓度减小浓度减小部分离子部分离子浓度减小浓度减小增大增大减小减小加加HCl加加CuO阳极阳极:4O

11、H-4e-=2H2O+O2阴极阴极:4H+4e-=2H2 阳阳:2Cl-2e-=Cl2 阴阴:2H+2e-=H2 阳阳:2Cl-2e-=Cl2 阴阴:Cu 2+2e-=Cu阳阳:2Cl-2e-=Cl2 阴阴:2H+2e-=H2 阳阳:4OH-4e-=2H2O+O2阴阴:2Cu 2+4e-=2 Cu【练习练习1 1】根据电解原理，画出电解根据电解原理，画出电解NaCl水溶液的装水溶液的装置图。用碳棒作两极材料，注明哪是阳极哪是阴极，置图。用碳棒作两极材料，注明哪是阳极哪是阴极，写出两极反应式及总的电解化学方程式。写出两极反应式及总的电解化学方程式。阳极阳极阴极阴极氯化钠溶液氯化钠溶液阳极：阳极：

12、2Cl2Cl-2e-2e-=Cl=Cl2 2阴极：阴极：2H2H+2e+2e-=H=H2 2总反应式总反应式2NaCl+2H2O=H2+Cl2+2NaOH电解电解【练习练习2 2】分析下图，哪些是原电池，哪些是电解池？分析下图，哪些是原电池，哪些是电解池？A A、a a为负极，为负极，b b为正极为正极 B B、a a为阳极，为阳极，b b为阴极为阴极 C C、电解过程中，、电解过程中，d d电极质量增加电极质量增加 D D、电解过程中，氯离子浓度不变、电解过程中，氯离子浓度不变阴极阴极d：阳极阳极c：2Cl 2e Cu2+2e CuC【练习练习3】如右图是电解氯化铜溶液的装置如右图是电解氯化

13、铜溶液的装置,其中其中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（）Cl2C C【练习练习4 4】完成下列溶液的电极反应（以石墨为电极完成下列溶液的电极反应（以石墨为电极电解）电解）7 7 盐酸盐酸 8 CuCl8 CuCl2 2溶液溶液 1 硫酸溶液硫酸溶液 2 NaOH溶液溶液 3 Na2SO44 AgNO34 AgNO3溶液溶液 5 CuSO45 CuSO4溶液溶液 6 KCl6 KCl溶液溶液电解水型电解水型电解电解质和水型电解电解质和水型电解电解质本身型电解电解质本身型二二.电解原理的应用电解原理的应用1.1.电解饱和电解饱和NaClNaCl溶液溶液

14、（氯碱工业）（氯碱工业）两极材料：两极材料：碳棒或其它惰性电极碳棒或其它惰性电极NaCl=Na+ClH2O=H+OH阴极：阴极：阳极：阳极：2Cl 2e Cl22H+2e H22NaCl+2H2O =2NaOH+H2+Cl2总反应：总反应：通电通电阳极产物阳极产物 ClCl2 2 和阴极产物和阴极产物 NaOHNaOH（H H2 2）如何检验？如何检验？阳极：阳极：使湿润的使湿润的KI淀粉试纸淀粉试纸 变蓝变蓝阴极：阴极：滴入酚酞，溶液滴入酚酞，溶液变红变红+Cl2Cl2ClH2Na+H+OH淡盐水淡盐水NaOH溶液溶液精制饱和精制饱和NaCl溶液溶液阳离子交换膜阳离子交换膜 阳阳 极极金属金

15、属钛网钛网阴阴 极极碳钢网碳钢网阳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10（1 1）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)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（2）离子交换膜离子交换膜的作用：的作用：a、防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氧化钠、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。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)，

16、把电，把电解槽隔成阴极室和阳极室。解槽隔成阴极室和阳极室。阳离子交换膜阳离子交换膜：思考思考:利用电解原理，用铁、铜、硫酸铜溶液能否利用电解原理，用铁、铜、硫酸铜溶液能否实现在实现在铁上镀铜铁上镀铜？怎样？怎样实现？实现？2、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其它在某些金属的表面镀上一薄层其它金属金属或是或是合金合金的方法。的方法。电镀材料的选择：电镀材料的选择：阴极阴极 装置：装置：铜铜镀件镀件CuSO4溶液溶液阳极阳极阴极阴极（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

17、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(待镀金属待镀金属)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1.a 1.a、b b哪一极为正极？哪一极为正极？2.2.若要给铁叉镀银，若要给铁叉镀银，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3、铜的铜的电解精炼电解精炼粗铜：含杂质（粗铜：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

18、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，稍变小基本不变，稍变小 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。4、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

19、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 考点四金属的腐蚀和防护递进题组知识梳理知知识梳理梳理1.金属腐蚀的本质金属原子 变为，金属发生 。失去电子金属阳离子氧化反应2.金属腐蚀的类型(1)化学腐蚀与电化学腐蚀类型化学腐蚀电化学腐蚀条件金属跟接触不纯金属或合金跟接触现象 电流产生 电流产生本质金属被较活泼金属被联系两者往往同时发生，腐蚀更普遍非金属单质直接电解质溶液无氧化有微弱氧化电化学(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀以钢铁的腐蚀为例进行分析：类型析氢腐蚀吸氧腐蚀条件_电极反应负极正极_总反应式_联系 更普遍水膜酸性较强(pH4.3)水膜酸性很弱或呈中性F

20、e2e=Fe22H2e=H2O22H2O4e=4OH Fe2H=Fe2H22FeO22H2O=2Fe(OH)2吸氧腐蚀钢铁的钢铁的析氢腐蚀析氢腐蚀示意图示意图钢铁的钢铁的吸氧腐蚀吸氧腐蚀示意示意图图负极负极：正正极极：总总反反应应：Fe2e-=Fe2+2H+2e-=H2Fe+2H+=Fe2+H2（铁锈铁锈）2Fe 4e-=2Fe2+O2+2H2O+4e-=4OH-2Fe+2H2O+O2=2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3nH2O+(3-n)H2O负极负极：正正极极：总总反反应应：3.金属的防护(1)电化学防护牺牲阳极的阴极保护法原理

21、a.极：比被保护金属活泼的金属；b.极：被保护的金属设备。原电池负正外加电流的阴极保护法 原理a.极：被保护的金属设备；b.极：惰性金属或石墨。(2)改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。(3)加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。电解阴阳(3)(3)同一种金属的腐蚀：在强电解质中同一种金属的腐蚀：在强电解质中_ _ _弱电解质弱电解质中中 非电解质中。非电解质中。(2)(2)电解原理引起的腐蚀电解原理引起的腐蚀 原电池原理引起的腐原电池原理引起的腐蚀蚀 化学腐蚀化学腐蚀 有防腐措施的腐蚀。有防腐措施的腐蚀。(1)(1)(1)(1)与构成原电池两极的材料有关。两极材料的活动性与构成原电池两极的材料有关。两极材料的活动性与构成原电池两极的材料有关。两极材料的活动性与构成原电池两极的材料有关。两极材料的活动性差别越大，氧化还原反应的速率越差别越大，氧化还原反应的速率越差别越大，氧化还原反应的速率越差别越大，氧化还原反应的速率越 ，活泼金属被，活泼金属被，活泼金属被，活泼金属被腐蚀的速度越腐蚀的速度越腐蚀的速度越腐蚀的速度越 。快快快快 知识归纳知识归纳金属电化学腐蚀快慢的比较：金属电化学腐蚀快慢的比较：