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1、华蓥中学：杨旭,电解原理及其应用,电解原理及其应用,夯实基础：,一、电解原理,二、电解类型,三、电解原理应用,四、金属的腐蚀与防护,探究实验一：,无 现 象,没有能自发进行 的原电池反应发生,甲装置不满足构成原电池的条件,分析原因:,甲,如图所示，将两根石墨棒分别跟直流电源的正极和负极连接，浸入盛有CuCl2溶液的烧杯中 ，再接通12V直流电,观察现象。 约35min后切断电源。,C,C,Cu,Cl2,阴极,阳极,CuCl2溶液,探究实验二：,阴极：,Cu2+ + 2e- = Cu,阳极：,2Cl- 2e- = Cl2,电解氯化铜溶液的微观反应过程,Cu2+、Cl 无规则运动,Cu2+、Cl
2、定向运动,Cu2+、Cl 发生电子得失,阴阳两极上 生成Cu、Cl2,+ -,+ -,+ -,1.电解定义：,使直流电通过电解质溶液而在阴、阳两极引起 氧化还原反应的过程。,3.构成电解池的条件：,.直流电源；,与电源负极相连的电极为阴极！,与电源正极相连的电极为阳极！,.阴、阳电极,.电极插入电解质溶液或熔融电解质；,2.电解池：,电能转变为化学能的装置。,一、电解原理,.闭合电路,考考你,判断下列装置是否属于电解池：,Cu2+,oooooooooooooooooooo, ,阴极,阳极,Cu,Cl2,ooooooooooooooooooooooo,电 解 氯 化 铜 溶 液,e-,e-,4.
3、电解池的工作原理：,电子流动方向,电源负极,电解池阴极,电解质溶液,电解池阳极,电源正极,5.电解质溶液导电的实质：,6.电解是最强有力的氧化还原手段:,电解质溶液导电的过程就是电解过程。,能使不能自发进行的反应发生。,想一想:,在CuCl2溶液中，存在着四种离子：Cu2+、Cl-、H+和OH-。为什么只有Cu2+在得电子， Cl-在失电子呢？,放电顺序：,氧化性最强的离子先得电子,二、电解质溶液中的离子放电规律,阴极：,还原性渐弱,氧化性渐强,K+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ Zn2+ Fe2+ Sn2+ Pb2+ H+ Cu2+ Fe3+ Hg2+ Ag+,K Ca Na Mg
4、Al Zn Fe Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au,（只在熔化状态下才放电）,（浓度很大时排在H+前）,（水溶液中只考虑此部分）,上述顺序基本上与金属活动顺序一致，即越活泼的金属，其阳离子越难结合电子，但Fe3+氧化性较强，排在Cu2+之前。,活性阳极 S2IBrClOH(水) 含氧酸根离子,还原性最强的离子先失电子,除Pt、Au、石墨外的金属电极,阳极：,分别以Fe和石墨为电极电解CuCl2溶液，写出电极反应方程式及总的反应方程式。,练习：,（水溶液中只考虑此部分）,电解硫酸钠溶液中会有怎样的结果：,离子放电的顺序,阳离子,阴离子,H+ Na+,OHSO42,4OH4e2H2O
5、+O2,4H+ +4e2H2 ,阳极：,阴极：,考考你,Na2SO4 = 2Na+ + SO42-,H2O H+ + OH-,或4H2O+4e-2H2 +4OH-,总反应：,或4H2O4e-2O2 +4H+,以碳棒为电极，电解下列溶液，写出电极反应式，并总结电解规律： 1.CuCl2 HI 2.Na2SO4、 H2SO4 、NaOH 3.NaCl KCl 4.AgNO3 CuSO4,动动手：,电解池与原电池有哪些异同:,将化学能转变 成电能的装置,将电能转变成 化学能的装置,活泼性不同的两电极 电解质溶液 形成闭合回路 存在自发进行的氧化还原反应,两电极接直流 电源 电解质溶液 形成闭合回路,
6、电解类型,1.电解水型,2.电解电解质型,3.析氢生碱型,4.析氧生酸型,电极为惰性电极且对象为电解质溶液!,注：,二、电解类型,返回,电解最高价含氧酸、强碱溶液、活泼金属的最高价含氧酸盐溶液时，如电解H2SO4、NaOH、Na2SO4等,电解后溶液中溶质的质量分数 ，若要恢复原来的浓度，只需加入一定量的 即可。,例如：电解硫酸钠溶液,增大,水,1.电解水型,返回,阳极：,阴极：,4H2O +4e-2H2 +4OH-,4H2O4e- 2O2 + 4H+,电解无氧酸溶液(氢氟酸除外)、不活泼金属的非含氧酸盐溶液，如电解HCl、CuCl2溶液等,电解后溶液中溶质的质量分数 ，若要恢复原来的组成和浓
7、度，需加入一定量的 (通入一定量的HCl气体),2Cl 2eCl2,2H+ +2e H2 ,减小,溶质,2.电解电解质型,例如：电解盐酸,返回,阳极：,阴极：,总反应：,电解活泼金属的非含氧酸盐溶液时，电解质和 水都有一部分被电解，如电解NaCl、NaBr、KCl等,电解后原溶液中溶质的质量分数 ，若要恢 复原来的组成和浓度，需通入一定量的 。,阳极 ： 4Cl 4e2Cl2,阴极 ： 4H2O +4e-2H2 +4OH-,3.析氢生碱型,例如：电解NaCl溶液,减小,HCl,返回,电解不活泼金属的最高价含氧酸盐时，电 解质和水都有一部分被电解， 如电解CuSO4溶液、 AgNO3溶液等。,阳
8、极 ： 4H2O4e- 2O2 + 4H+,阴极： 2Cu2+ + 4e 2Cu,电解后原溶液中溶质的质量分数 ，若要恢 复原来的组成和浓度，需加入一定量 。,4.析氧生酸型,例如：电解CuSO4溶液,减小,金属氧化物,H2O,H2O,H2O,增大,增大,增大,减小,增大,不变,H2O,H2O,H2O,电解质,电解质,电解质和水,电解质和水,减小,减小,生成新电解质-酸,生成新电解质-碱,增大,减小,增大,氯化氢,氯化铜,氧化铜,氯化氢,(1).电解时，只生成H2而不生成O2，则溶液的pH 。 (2).电解时，只生成O2而不生成H2，则溶液的pH 。 (3).电解时，既生成H2又生成O2，则实
9、际为电解水。 .若为酸性 pH ， .若碱性溶液，则溶液的pH ， .若为中性，则pH 。,增大,减小,减小,增大,不变,电解过程中溶液pH的变化规律,考考你:,1、(2008东北育才理综模拟)以惰性电极电解CuSO4溶液。一段时间后取出电极，加入9.8g Cu(OH)2后溶液与电解前相同，则电解时电路中流过的电子为( ) A.0.1mol B.0.2mol C.0.3mol D.0.4mol,D,2、在500mL 1.0molL1的CuSO4溶液中，阳极为100g Cu片，阴极为100g Zn片，通电一段时间后，立即取出电极，测得Zn片质量变为106.4g，此时剩余溶液中CuSO4的物质的量
10、浓度为( ) A.0.25molL1 B.0.8molL1 C.1.0molL1 D.1.2molL1,C,返回,电解原理的应用,1.氯碱工业,2.铜的电解精炼,3.电镀,4.电冶金,三、电解原理应用,现象：,实验装置,1.氯碱工业,有气泡产生，能 使湿润的淀粉 KI溶液变蓝,有气泡产生，滴 加酚酞溶液变红,2Cl- 2e- =Cl2,2H2O + 2e- = H2+2OH-,阳极：,阴极：,总式：,阳极：,阴极：,实验装置,Cl2,Cl2,Cl,H2,H+,OH,淡盐水,NaOH溶液,精制饱和NaCl溶液,H2O（含少量NaOH）,离子交换膜,阳极室,阴极室,(1)、生产设备名称： 阴极：
11、阳极： 阳离子交换膜： 只允许阳离子通过(Cl、OH离子和气体不能通过)，把电解槽隔成阴极室和阳极室。 (2)、离子交换膜的作用： a、防止氢气和氯气混合而引起爆炸； b、避免氯气和氢氧化钠反应生成 ，而影响氢氧化钠的纯度。,氯碱工业:,离子交换膜法制烧碱,碳钢,钛,食盐水的精制:,粗盐,泥沙 Ca2+、Mg2+、Fe3+ SO42等杂质,、混入产品，导致产品不纯,、生成Mg(OH)2、 Fe(OH)3等沉淀，堵塞离子交换膜孔。,如何除去粗盐水中的杂质？,试剂：BaCl2 溶液、Na2CO3 溶液、NaOH 溶液、HCl 溶液,粗盐水,NaOH,BaCl2,Na2CO3,过滤,适量HCl,除M
12、g2+、Fe3+,除SO42-,除Ca2+及过量Ba2+,滤去泥沙及沉淀,除过量的OH、CO32,阳离子交换树脂,精盐水,少量Ca2+、Mg2+,1.Na2CO3必须在BaCl2之后,2.加入盐酸在过滤之后,2.铜的电解精炼,一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质（如锌、铁、镍、银、金等），这种粗铜的导电性远不能满足电气工业的要求，如果用以制电线，就会大大降低电线的导电能力。因此必须利用电解的方法精炼粗铜。,粗铜 含杂质(Zn Fe Ni Ag Au 等),阳极：,Zn 2e- = Zn2+ Fe 2e- = Fe2+ Ni 2e- = Ni2+ Cu 2e- = Cu2+,Zn Fe Ni C
13、uAg Au,阴极: Cu2+ + 2e- = Cu,阳极泥,电镀是利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。,3.电镀原理：,金属冶炼：Mnne = M. (1)、电解熔融的氯化钠冶炼金属钠： .阳极反应： . .阴极反应： . .总反应： .,2Cl2e = Cl2,2Na2e = 2Na,4.电冶金,(2)、电解熔融的氯化镁冶炼金属镁： .阳极反应： . .阴极反应： . .总反应： .,2Cl2e = Cl2,Mg22e = Mg,(3)、电解熔融的氧化铝冶炼金属铝： .阳极反应： . .阴极反应： . .总反应： .,6O212e = 3O2,4Al312e = 4A
14、l,1、为了除去粗盐中的Ca2、Mg2、Cu2、Fe3、SO42-及泥沙，可将粗盐溶于水，然后进行下列五项操作，正确的操作顺序是( ) .过滤 .加过量的NaOH溶液 .加入适量盐酸 .加过量的Na2CO3溶液 .加入过量的BaCl2溶液 A. B. C. D.,C D,考考你:,2、某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图所示的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是( ) A.a为正极，b为负极；NaClO和NaCl B.a为负极，b为正极；NaClO和NaCl C.a为阳极，b
15、为阴极；HClO和NaCl D.a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl,B,例题3：（08天津高考12 ）金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是（ ） （已知：氧化性Fe2+Ni2+Cu2+） A.阳极发生还原反应，其电极反应式： Ni2+ + 2e = Ni B.电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等 C.电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+ 和Zn2+ D.电解后，电解槽底部的阳极泥中有Cu和Pt,D,4、在铁制品上镀上一定厚度的锌层，以下设计方案正确的是( ) A.锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含有锌离子 B.铂作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离
