化学：43《电解池》课件（新人教版选修4）.ppt

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1、第四章第四章 电化学基础电化学基础第第3 3节节 电解池电解池 GG Zn Cu CCCuCl2溶液溶液写出右图装置的电极反应、总反应的写出右图装置的电极反应、总反应的化学方程式。化学方程式。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：问题：若把上若把上图装置改成下图图装置改成下图,这还是原这还是原 电池装置吗？两者差别在哪电池装置吗？两者差别在哪?右图装置是原电池装置右图装置是原电池装置,是把化学能转变成是把化学能转变成电能的装置。电能的装置。知识回忆知识回忆观察观察现象现象(1)将两根碳

2、棒分别浸入盛有将两根碳棒分别浸入盛有CuCl2溶液溶液U型管，浸型管，浸一会儿取出；一会儿取出；现象现象现象现象:(2)用导线连接两根碳棒后再浸入用导线连接两根碳棒后再浸入CuCl2溶液一段时溶液一段时间；间；现象现象现象现象:(3)浸入浸入CuCl2溶液的两根碳棒分别跟直流电源的正溶液的两根碳棒分别跟直流电源的正极和负极相连接，把湿润极和负极相连接，把湿润KI试纸放在与直流电源的试纸放在与直流电源的正极相连的电极附近正极相连的电极附近,过一段时间。过一段时间。现象现象现象现象:碳棒表面无明显变化碳棒表面无明显变化碳棒表面无明显变化碳棒表面无明显变化碳棒表面仍无明显变化碳棒表面仍无明显变化碳棒

3、表面仍无明显变化碳棒表面仍无明显变化 与电源负极相连的碳棒覆盖有一层红色物质与电源负极相连的碳棒覆盖有一层红色物质与电源负极相连的碳棒覆盖有一层红色物质与电源负极相连的碳棒覆盖有一层红色物质,与与与与电源正极相连的碳棒表面放出使电源正极相连的碳棒表面放出使电源正极相连的碳棒表面放出使电源正极相连的碳棒表面放出使湿润湿润KI试纸变蓝色的试纸变蓝色的气体气体气体气体.实验实验实验实验4-24-2结论结论:CuCl2(aq)Cu +Cl2电解电解Cu 2+2Cl-Cu+Cl2电解电解阴极阴极阳极阳极思考与交流思考与交流 (1)(1)通电前，氯化铜溶液里主要存在哪通电前，氯化铜溶液里主要存在哪些离子？

4、这些离子的运动情况怎样？些离子？这些离子的运动情况怎样？(2)(2)通电后，这些离子的运动情况有什通电后，这些离子的运动情况有什么改变？么改变？(3)(3)当离子定向运动到电极表面上时，当离子定向运动到电极表面上时，发生了什么变化？发生了什么变化？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+Cu2+、ClH+、OH-无规则运动无规则运动Cu2+、ClH+、OH-定向运动定向运动ClClClClCu2+Cu2+Cu2+、Cl发生电子得失发生电子得失ClClClClCuCu阴阳两极上阴阳两极上生成生成Cu、Cl2Cl2Cl2ee一、电解原理一、电解原理n

5、电解：电解：电流通过电解质溶液（或熔化的电流通过电解质溶液（或熔化的电解质）而在阴、阳两极引起氧化还原反电解质）而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。应的过程。n电解池：电解池：把电能转化为化学能的装置叫把电能转化为化学能的装置叫做电解池做电解池(电解槽电解槽)。n电解池组成条件：电解池组成条件：直流电源直流电源电解质溶液电解质溶液电极电极(常用惰性电极：常用惰性电极：Pt、Au或石墨或石墨)成闭合回路。成闭合回路。阳极阳极阴极阴极CuCl2溶液溶液4、电极反应、电极反应阳极：阳极：2Cl-2e-=Cl2阴极：阴极：Cu2+2e-=Cu（氧化反应）（氧化反应）（还原反应）（还原反应）电解电解C

6、uCl2溶液的化学方程式：溶液的化学方程式：Cu 2+2Cl-Cu+Cl2电解电解 电源负极电源负极 电解池阴极电解池阴极 溶液中的阳离子向阴极移动并溶液中的阳离子向阴极移动并在阴极获得电子，同时溶液中在阴极获得电子，同时溶液中的阴离子向阳极移动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极回到电源正极5、在电解过程中电子的流动方向、在电解过程中电子的流动方向(1)阳极上的放电阳极上的放电顺序：顺序：活性材料电极活性材料电极(除除Pt、Au、C外的金属外的金属)S S2-2-II-BrBr-ClCl-OHOH-非还原性含氧酸根离子非还原性含氧酸根离子

7、FF-7、电解时电极产物的判断、电解时电极产物的判断(惰性电极惰性电极)Ag+HgHg2+2+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+(2)阴极上阴极上的放电顺序：的放电顺序：注注:（1）与金属活动性顺序相反）与金属活动性顺序相反 （2）注意）注意Fe2+、Fe3+的位置的位置 （3）H+前的离子一般不考虑放电，当前的离子一般不考虑放电，当 C(Zn2+)C(H+),Zn2+可放电可放电.用惰性电极电解下列物质的用惰性电极电解下列物质的溶液，填表并写出电极反应。溶液，填表并写出电极反应。电解质电解质溶液中离子溶液中离子阴极阴极产物产物阳极阳极产物产物电解过电解过程溶

8、液程溶液PH值值H2SO4HClNaOHNaClK2SO4CuCl2CuSO4H+OH-SO42-H+OH-Cl-Na+H+OH-Na+Cl-H+OH-K+SO42-H+OH-Cu2+Cl-H+OH-Cu2+SO42-H+OH-H2O2H2Cl2H2O2H2Cl2H2O2CuCl2CuO2减小减小增大增大增大增大增大增大不变不变减小减小思考与练习：思考与练习：写出电极反应式及电解总写出电极反应式及电解总反应方程式反应方程式 (惰性电极，溶液惰性电极，溶液)阳极：阳极：阴极：阴极：放出有刺激性气味的气体，能放出有刺激性气味的气体，能使湿润的使湿润的KIKI淀粉试纸变蓝淀粉试纸变蓝放出无色、无味气

9、体，附放出无色、无味气体，附近溶液变红近溶液变红2Cl2e=Cl2【氧化反应氧化反应】2H+2e=H2 【还原反应还原反应】2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl2【演示实验演示实验】电解饱和食盐水：电解饱和食盐水：电解饱和食盐水：电解饱和食盐水：以惰性材料作电极，以惰性材料作电极，电解滴有几滴酚酞的饱和食盐水，并以湿润的淀粉电解滴有几滴酚酞的饱和食盐水，并以湿润的淀粉KIKI试试纸检验阳极产物，观察实验现象。纸检验阳极产物，观察实验现象。二、电解原理的应用二、电解原理的应用二、电解原理的应用二、电解原理的应用电解饱和食盐水反应原理：电解饱和食盐水反应原理：1.电解饱和食盐水制烧碱、氯气

10、和氢气电解饱和食盐水制烧碱、氯气和氢气 氯碱工业氯碱工业氯碱工业氯碱工业通电通电(Cl、OH-、H+、Na+)2、电解精炼铜、电解精炼铜电解精炼铜原理：电解精炼铜原理：粗铜的溶解与纯铜的生成：粗铜的溶解与纯铜的生成：阳极（粗铜）：阳极（粗铜）：Cu 2e-=Cu2+阴极（纯铜）：阴极（纯铜）：Cu2+2e-=Cu比铜活泼的金属：比铜活泼的金属：Zn、Fe、Ni只溶解，不析出；只溶解，不析出；比铜不活泼的金属：比铜不活泼的金属：Au、Pt不溶解，而以单质沉不溶解，而以单质沉积形成阳极泥；积形成阳极泥；电解质溶液中电解质溶液中CuSO4的浓度基本不变。的浓度基本不变。3 3、电镀、电镀 利用电解的

11、原理在金利用电解的原理在金属表面上镀上一层其属表面上镀上一层其它金属或合金的过程。它金属或合金的过程。（1 1）阳极：阳极：镀层金属。镀层金属。阴极：阴极：待镀的金属待镀的金属 电镀液：电镀液：用含有镀层金属离子的溶液。用含有镀层金属离子的溶液。电镀过程中电镀液的浓度保持不变电镀过程中电镀液的浓度保持不变（2 2）实质：）实质：阳极参加反应的电解阳极参加反应的电解（3 3）阴极必须可以导电，且表面洁净、光滑阴极必须可以导电，且表面洁净、光滑（4 4）为了使镀层均匀、美观，电镀液中镀层离子的浓为了使镀层均匀、美观，电镀液中镀层离子的浓 度时刻保持稳定，常制成络离子度时刻保持稳定，常制成络离子4、

12、电冶金、电冶金 电解电解熔融盐熔融盐是冶炼像是冶炼像Na、Ca、Mg、Al等活等活泼金属的几乎是唯一可行的工业方法。泼金属的几乎是唯一可行的工业方法。(1)钠的冶炼钠的冶炼 电解熔融的电解熔融的NaCl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+Cl2通电通电冶炼金属冶炼金属:Mn+ne-=M(2)铝的冶炼铝的冶炼电解熔融的电解熔融的Al2O3烟罩烟罩阳极阳极C电解质电解质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

13、：2Al2O3(熔融熔融)4Al+3O2铝电解槽铝电解槽 通电通电 Na3AlF6思考与练习思考与练习1、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、池的名称、电极名称、电极反应式、二池电极反应式、二池pH值值的变化情况。的变化情况。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减小减小练习练习

14、2、将两支惰性电极插入、将两支惰性电极插入500 ml AgNO3溶液中，通溶液中，通电一会，电解液的电一会，电解液的pH值由值由6.0变为变为3.0(设电解时没设电解时没有氢气放出且电解液体积不变有氢气放出且电解液体积不变)，则电极上析出银的，则电极上析出银的质量为多少克质量为多少克?解解:n(H+)的增加量等于的增加量等于n(OH-)的减少量的减少量4AgNO3+2H2O 4HNO3+O2(阳极阳极)+4Ag(阴极阴极)1mol108g(10-3-10-6)0.5m(Ag)m(Ag)=0.054(g)电解6、电解池与原电池异同、电解池与原电池异同两电极接直流电源两电极接直流电源电解质溶液电

15、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解池与原电池异同电解池与原电池异同(续续)电源负极电源负极电解池

16、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，溶液中的氧化反应，溶液中的阴离子失电子或电极金属失阴离子失电子或电极金属失电子电子阴极：阴极：还原反应，溶液中的还原反应，溶液中的阳离子得电子阳离子得电子负极：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）（

17、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思考与练习思考与练习电极反应式及电解总反应方程式的书写电极反应式及电解总反应方程式的书写(惰性电极，溶液惰性电极，溶液)H2SO4、HCl、NaOH、NaCl、K2SO4、CuCl2、CuSO4H2SO4：阳极：阳极：4OH-4e-=2H2O+O2阴极：阴极：4H+4e-=2H2

18、 2H2O 2H2 +O2 电解电解HCl：阴极：阴极：2H+2e-=H2 阳极：阳极：2Cl-2e-=Cl22Cl-+2H+Cl2+H2 电解电解NaOH:阳极：阳极：4OH-4e-=2H2O+O2阴极：阴极：4H+4e-=2H2 2H2O 2H2 +O2 电解电解阳极：阳极：2Cl-2e-=Cl2阴极：阴极：Cu+2e-=CuCu 2+2Cl-Cu+Cl2NaCl:阳极：阳极：2Cl-2e-=Cl2阴极：阴极：2H+2e-=H2 2NaCl+2H2O NaOH+Cl2+H2 电解电解K2SO4:阳极：阳极：4OH-4e-=2H2O+O2阴极：阴极：4H+4e-=2H2 2H2O 2H2 +O2 电解电解CuCl2:电解电解 CuSO4:阴极：阴极：Cu+2e-=Cu阳极：阳极：4OH-4e-=2H2O+O2CuSO4+2H2O H2SO4+O2+Cu电解电解