人教版高中化学：电解池的工作原理及应用课件 苏教选修4.ppt

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1、2021/8/9 星期一1 在生产和生活中我们不但要利用化学反应，使在生产和生活中我们不但要利用化学反应，使化学能转化为电能，而且要利用化学反应使电能化学能转化为电能，而且要利用化学反应使电能转化为化学能。转化为化学能。电能转化为化学能一般通过电解电能转化为化学能一般通过电解的方法来完成。的方法来完成。你能想起我们已学过的化学课程你能想起我们已学过的化学课程里涉及到的用电解反应来制取新物质的例子吗？里涉及到的用电解反应来制取新物质的例子吗？你知道吗？你知道吗？2021/8/9 星期一2 实实 例例被电解物质被电解物质 电电 解解 产产 物物 化化 学学 方方 程程 式式电解水电解水水水H2、O

2、22H2O 2H2 +O2 电解食盐水电解食盐水H2O、NaClNaOH、H2、Cl22NaCl+2H2O 2NaOH +H2 +Cl2 电解融熔电解融熔 氯化钠氯化钠NaClNa、Cl22NaCl 2Na+Cl2 电解融熔电解融熔 氧化铝氧化铝Al2O3Al、O22Al2O3 4Al+3 O2 2021/8/9 星期一3电解氯化铜溶液微观模拟电解氯化铜溶液微观模拟2021/8/9 星期一4 在在U U形管中加入饱和氯化铜溶液，用形管中加入饱和氯化铜溶液，用石墨棒作电极，接通电源，电解数分石墨棒作电极，接通电源，电解数分钟后，观察现象。钟后，观察现象。（1 1）接电源负极的石墨棒上有）接电源负

3、极的石墨棒上有 ，电极反应为。电极反应为。（2 2）接电源正极的石墨棒上有）接电源正极的石墨棒上有 ，电极反应为。电极反应为。（3 3）电解反应的化学方程式。）电解反应的化学方程式。（4 4）在上述电解反应中，被氧化的物质是，）在上述电解反应中，被氧化的物质是，被还原的物质是。被还原的物质是。（5 5）比较电解饱和氯化钠溶液与电解饱和氯化铜溶液，）比较电解饱和氯化钠溶液与电解饱和氯化铜溶液，有什么不同？为什么？有什么不同？为什么？有铜析出有铜析出Cu2+2e-Cu有有Cl2放出放出2Cl-2e-Cl2 CuCl2 Cu+Cl2 CuCl2CuCl2因参与电解的微粒不同。因参与电解的微粒不同。2

4、021/8/9 星期一5构成电解池需要什么条件？构成电解池需要什么条件？l与外加电源相连的两个电极与外加电源相连的两个电极l有电解质溶液有电解质溶液 l形成闭合回路形成闭合回路2021/8/9 星期一6电解原理及电解池电解原理及电解池1.电解电解:让让直流电直流电通过电解质溶液或熔融的电解质，通过电解质溶液或熔融的电解质，在两极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫做在两极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫做电电解解。2.电解池电解池:把把 电能电能转化为转化为化学能化学能的装置叫的装置叫电解池电解池。3.电极名称和电极反应电极名称和电极反应 与电源负极相连的电极叫与电源负极相连的电极叫阴极阴

5、极，阴极上发生还原反应阴极上发生还原反应。与电源正极相连的电极叫与电源正极相连的电极叫阳极阳极，阳极上发生氧化反应，阳极上发生氧化反应。2021/8/9 星期一7阴极阴极:与电源负极相连，与电源负极相连，电子流入，发生电子流入，发生还原还原反应反应阳极阳极:与电源正极相连，与电源正极相连，电子流出，发生电子流出，发生氧化氧化反应反应4.电极的判断电极的判断eeCC阴极阴极阳极阳极电解质溶液电解质溶液5.电子、离子的流向电子、离子的流向电子电子从从阳极阳极通过电源流向通过电源流向阴极阴极阳离子阳离子在电解质溶液中在电解质溶液中移向移向阴极阴极阴离子阴离子在电解质溶液中在电解质溶液中移向移向阳极阳

6、极2021/8/9 星期一8比较原电池与电解池的异同点。比较原电池与电解池的异同点。原原电电池池电电解池解池定定义义形成形成条件条件电电极极名称名称电电极极反反应应化学能转变成电能的装置。化学能转变成电能的装置。自发的自发的氧化还原反应氧化还原反应将电能转变成化学能的装置。将电能转变成化学能的装置。非非自发的自发的氧化还原反应氧化还原反应活动性不同两电极活动性不同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两电极接直流电源两电极接直流电源电极插入电解质溶液电极插入电解质溶液形成闭合回路形成闭合回路负极：较活泼金属；负极：较活泼金属；正极：较不活泼金属正极：较不活泼金属(或能导或能导电的非

7、金属等电的非金属等)阳极：电源正极相连阳极：电源正极相连阴极：电源负极相连阴极：电源负极相连负极：氧化反应负极：氧化反应正极：还原反应正极：还原反应阳极：氧化反应阳极：氧化反应阴极：还原反应阴极：还原反应2021/8/9 星期一9稀硫酸稀硫酸 稀硫酸稀硫酸 稀硫酸稀硫酸 稀硫酸稀硫酸 A B C D A B C D 1.下列装置中属于原电池的是下列装置中属于原电池的是 （）属于电解池的是属于电解池的是 （）B BC DC D u原电池、电解池的区分关键看原电池、电解池的区分关键看是否有外接电源是否有外接电源2021/8/9 星期一102.分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池。分析下图，哪个是原

8、电池，哪个是电解池。2021/8/9 星期一11（2）活泼金属的冶炼）活泼金属的冶炼总反应式总反应式:2NaCl2Na+Cl2总反应式总反应式:MgCl2Mg+Cl2总反应式总反应式:2Al2O32Al+3O2（1）氯碱工业）氯碱工业电解饱和食盐水电解饱和食盐水总反应：总反应：2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2+H2电解电解钠的制取钠的制取镁的制取镁的制取铝的制取铝的制取6.电解原理的应用电解原理的应用2021/8/9 星期一12镀件镀件铜铜氯化铜溶液氯化铜溶液实验现象实验现象阳极：阳极：铜变小铜变小有红色固体产生有红色固体产生反应方程式反应方程式Cu2e-Cu2+Cu2+2e-Cu注：电

9、镀液的组成及酸碱性不会变化注：电镀液的组成及酸碱性不会变化（3）电镀）电镀阴极：阴极：2021/8/9 星期一13 电镀电镀是利用电解原理在某些镀件上镀上一层其是利用电解原理在某些镀件上镀上一层其他金属或合金的过程，是电解的一个重要应用。他金属或合金的过程，是电解的一个重要应用。阴极：待镀金属制品阴极：待镀金属制品 阳极：镀层金属阳极：镀层金属 电镀液：含有镀层金属阳离子的可溶性盐溶液电镀液：含有镀层金属阳离子的可溶性盐溶液 电镀池的形成条件电镀池的形成条件（3）电镀）电镀2021/8/9 星期一14粗铜纯铜电解精炼铜的原理示意图：电解精炼铜的原理示意图：纯铜作阴极，粗铜作阳极；纯铜作阴极，粗

10、铜作阳极；e-e-Ag Au硫酸铜溶液作电解液硫酸铜溶液作电解液2021/8/9 星期一15（4）铜的电解精炼）铜的电解精炼粗铜所含的杂质粗铜所含的杂质Zn、Fe、Ni、Ag、Au等等+纯铜纯铜粗铜粗铜CuSO4溶液溶液粗铜的精炼粗铜的精炼以粗铜为阳极，以纯铜为以粗铜为阳极，以纯铜为阴极，阴极，以以CuSO4溶液为电溶液为电解质溶液进行电解解质溶液进行电解阳极：阳极：Zn2eZn2+Fe2eFe2+Ni2eNi2+Cu2eCu2+阴极：阴极：Cu2+2eCuu长时间电解后必须补充电解液长时间电解后必须补充电解液2021/8/9 星期一16阳极阳极:先看电极后看溶液先看电极后看溶液 (1)活泼金

11、属电极活泼金属电极:金属电极金属电极失电子（除金和铂失电子（除金和铂)(2)惰性电极惰性电极:溶液中阴离子失去电子溶液中阴离子失去电子,失电子能力为失电子能力为:S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根含氧酸根F-阴极阴极:溶液中阳离子得电子溶液中阳离子得电子,得电子能力为得电子能力为:Ag+Fe3+Cu2+H+（酸）酸）Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+H+（水）水）Al3+Mg2+7.电极产物的判断及电极反应的书写电极产物的判断及电极反应的书写2021/8/9 星期一17离子放电规律离子放电规律阴极阴极：_电子，发生电子，发生_反应，离子反应，离子_越强，反应越容易。越强，反应越容易。常见阳离子

12、放电顺序：常见阳离子放电顺序：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+阳极阳极：_电子，发生电子，发生_反应，离子反应，离子_越强，反应越容易。越强，反应越容易。当阳极为惰性电极当阳极为惰性电极(石墨、铂、金石墨、铂、金)时时,常见阴离子常见阴离子放电顺序：放电顺序：S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根含氧酸根 F得得还原还原氧化性氧化性失失氧化氧化还原性还原性2021/8/9 星期一18分析电解反应的一般思路分析电解反应的一般思路溶液中存在的离子溶液中存在的离子两极上的电极反应两极上的电极反应离子的移动方向及放电顺序离子的移动方向及放电顺序判断电解池的阴、阳极判断电解

13、池的阴、阳极2021/8/9 星期一19电解电解Na2SO4溶液的分析溶液的分析阴极阴极阳极阳极氧氧气气氢氢气气阳极阳极:4OH-4e-=2H2O+O2实例实例电极反应电极反应浓度浓度PH值值复原复原Na2SO4阴极阴极:4H+4e-=2H2变大变大不不变变加加H2O2H2O2H2+O2通电通电2021/8/9 星期一20如电解如电解H2SO4、HNO3、NaOH、Na2SO4等溶液时其等溶液时其电极反应式为：电极反应式为：阳极阳极：4OH4e2H2O+O2阴极：阴极：4H+4e2H2电解后溶液中电解后溶液中溶质的质量分数增大溶质的质量分数增大，若要恢复原，若要恢复原来的浓度，只需加入一定量的

14、水即可。来的浓度，只需加入一定量的水即可。用惰性电极电解电解质溶液规律用惰性电极电解电解质溶液规律(1)电解水型：电解水型：总反应：总反应：2H2OO2+2H2电解电解2021/8/9 星期一21电解电解CuCl2溶液的分析溶液的分析阴极阴极阳极阳极氯氯气气铜铜实例实例电极反应电极反应浓度浓度PH值值复原复原CuCl2CuCl2Cu+Cl2电解电解阳极：阳极：2Cl-2e-=Cl2阴极：阴极：Cu2+2e-=2Cu减小减小-加加CuCl22021/8/9 星期一22如电解盐酸、如电解盐酸、CuCl2溶液等溶液等电解后溶液中电解后溶液中溶质的质量分数减小溶质的质量分数减小，若要恢复原来若要恢复原

15、来的组成和浓度，需加入一定量的溶质的组成和浓度，需加入一定量的溶质(通入一定量的通入一定量的HCl气体气体)阳极：阳极：2Cl2eCl2阴极：阴极：2H+2eH2电解盐酸电解盐酸(2)电解电解质本身：电解电解质本身：总反应：总反应：2HClCl2+H2电解电解用惰性电极电解电解质溶液规律用惰性电极电解电解质溶液规律2021/8/9 星期一23电解电解CuSO4溶液的分析溶液的分析阴极阴极阳极阳极氧氧气气铜铜实例实例电极反应电极反应浓度浓度PH值值复原复原CuSO42CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4电解电解阴极：阴极：Cu2+2e-=Cu减小减小加加CuO阳极阳极:4OH-4e-=

16、2H2O+O2减减小小2021/8/9 星期一24如电解如电解CuSO4溶液、溶液、AgNO3溶液等。溶液等。阳极阳极：4OH4e2H2O+O2阴极：阴极：2Cu2+4e2Cu电解后原溶液中电解后原溶液中溶质的质量分数减小溶质的质量分数减小，若要恢复，若要恢复原来的组成和浓度，需加入一定量金属氧化物。原来的组成和浓度，需加入一定量金属氧化物。电解电解CuSO4溶液溶液(3)放氧生酸型：放氧生酸型：总反应：总反应：2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4电解电解用惰性电极电解电解质溶液规律用惰性电极电解电解质溶液规律2021/8/9 星期一25电解电解NaCl溶液的分析溶液的分析阴极阴极

17、阳极阳极氢氢气气氯氯气气实例实例电极反应电极反应浓度浓度PH值值复原复原NaCl阳极阳极:2Cl-2e-=Cl2阴极阴极:2H+2e-=H22NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2电解电解减小减小增增大大加加HCl2021/8/9 星期一26如电解如电解NaCl、KCl、MgCl2溶液等。溶液等。电解后原溶液中电解后原溶液中溶质的质量分数减小溶质的质量分数减小，若要恢复，若要恢复原来的组成和浓度，需通入一定量的原来的组成和浓度，需通入一定量的HCl气体。气体。阳极阳极(C)：2Cl2eCl2阴极阴极(C)：2H+2eH2(4)放氢生碱型：放氢生碱型：总反应：总反应：2NaCl+2H2O2N

18、aOH+Cl2+H2电解电解用惰性电极电解电解质溶液规律用惰性电极电解电解质溶液规律2021/8/9 星期一271.在原电池和电解池的电极上所发生的反应，同属氧在原电池和电解池的电极上所发生的反应，同属氧化反应或同属还原反应的是化反应或同属还原反应的是()A.原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应B.原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应C.原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应D.原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应B C2021/8/9

19、星期一28 2.关于电解关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是水溶液，下列叙述正确的是()A电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠。电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠。B若在阳极附近的溶液中滴入若在阳极附近的溶液中滴入KI试液，溶液呈棕色。试液，溶液呈棕色。C若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色。若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色。D电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充 分搅拌后溶液呈中性。分搅拌后溶液呈中性。B2021/8/9 星期一293.右图是电解右图是电解CuCl2溶液的装置，其中溶液的装置，其中c、d为石墨电为石墨电极。则下列有关的判断正确的是极。则下列有关的判断正确的是()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电极质量增加电极质量增加 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C2021/8/9 星期一30