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1、.,1,第四章 电化学基础,第三节 电解池,.,2,一、电解原理,.,3,直流电源,电极,电解质,电极反应,阴极:,阳极:,总反应:,Cu2+,Cl,Cl,Cu2+ + 2e Cu,2Cl2e Cl2,Cu2+ + 2Cl,CuCl2,（还原反应）,（氧化反应）,被还原,得e,失e,被氧化,（放出Cl2）,（析出Cu）,电解氯化铜原理,CuCl2 Cu2+2Cl,阴极,阳极,Cu +Cl2,Cu +Cl2,（氧化还原反应）,.,4,1、电解原理,在外加直流电源的作用下，电解质的阴阳离子在阴阳两极发生氧化还原反应的过程，叫电解。,电流是发生氧化还原反应的根源、动力。,阴阳离子在做定向运动导电的同
2、时，也就在两极发生了氧化还原反应，生成了新物质；而金属导电是由自由电子的定向运动形成，无反应发生，无新物质生成，两者有本质区别。,明 确,.,5,定义：,把电能转化为化学能的装置。,组成：,两个电极、,电解质溶液、,直流电源,电极,阳极：,与外电源正极相连的电极，出电子，氧化反应。,阴极：,与外电源负极相连的电极，进电子，还原反应。,惰性电极：,C、Pt、Au等，不论做阴极、阳极， 本身都不反应。,活泼电极：,Fe、Cu、Ag等,做阴极本身不反应, 做阳极，本身被氧化溶解。,电 解 池,电极材料,2、,.,6,3、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
3、为阳极,电极,电解质溶液或熔融电解质；, 形成闭合的回路,.,7,判断下列属于何种电池？,.,8,4.电解池电极反应规律（阳氧阴还）,(1)阴极：得电子，还原反应 电极本身不参加反应 一定是电解质溶液中阳离子“争”得电子,(2)阳极：失电子，氧化反应 若为金属（非惰性）电极，电极失电子 若为惰性电极，电解质溶液中阴离子“争”失电子,.,9,分析电解反应的一般思路：,明确溶液中存在哪些离子,根据阳极氧化，阴极还原分析得出产物,阴阳两极附近有哪些离子,.,10,重点,要判断电极反应的产物，必须掌握离子的放电顺序。,阳极：,活性材料作电极时：金属在阳极失电子被氧化成阳离子进人溶液，阴离子不容易在电极
4、上放电。 用惰性电极(Pt、Au、石墨、钛等)时：溶液中阴离子的放电顺序（由难到易）是：,S 2-SO32-I -Br -Cl -OH -NO3 -SO42-(等含氧酸根离子）F-,.,11,Ag+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+(H+) Al3+Mg2+Na+Ca+K+ 注：当离子浓度相差较大时，放电顺序要发生变化，相同时按H+,不同时按（H+）,无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。 阳离子在阴极上放电顺序是：,阴极:,.,12,想一想：若以铜为阳极,铁为阴极,电解氯化铜溶液，情况又如何？,.,13,练习：完成下列溶液的电极反应。 (以
5、石墨为电极电解),硫酸溶液： 盐酸： NaOH溶液: CuBr2溶液： KCl溶液： CuSO4溶液： Na2SO4溶液：,电极反应式、电解方程式的书写：,.,14,阳极：4OH- - 4e- = 2H2O + O2 阴极：4H+ + 4e- = 2H2 总反应：,2H2O 2H2 + O2,.,15,阳极：,2Cl - - 2e- = Cl2,阴极：,2H+ + 2e- = H2 ,.,16,阳极：Cu 2e- = Cu 2+ 阴极：Cu 2+ + 2e- = Cu,.,17,阳极：4OH- - 4e- = 2H2O + O2,阴极：2Cu 2+ + 4e- = 2Cu,总反应：,2CuSO
6、4 + 2H2O,2Cu + 2H2SO4 + O2,.,18,电解规律（惰性电极）小结,阳极：S2- I- Br- Cl- OH- 含氧酸根 F-,与区：电解本身型 如CuCl2 、HCl 与区：放氢生碱型 如NaCl 与区：放氧生酸型 如CuSO4、AgNO3 与区：电解水型 如Na2SO4、H2SO4 、NaOH,阴极：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+（H+）Al3+Mg2+Na+,.,19,电解质溶液用惰性电极电解的示例：,含氧酸,H2SO4,强碱,NaOH,活泼金属的含氧酸盐,Na2SO4,无氧酸,HCl,阳极：4OH-4e-=O2+2H2O 阴极：4H+ + 4e- =
7、2H2,减小,增大,不变,H2O,阳极：2Cl- 2e-=Cl2 阴极：2H+2e- = H2,增大,HCl,不活泼金属的无氧酸盐,CuCl2,阳极：2Cl- 2e- =Cl2 阴极：Cu2+2e- = Cu,减少,CuCl2,活泼金属的无氧酸盐,NaCl,阳极：2Cl- 2e- =Cl2 阴极：2H+2e- =H2,增大,HCl,不活泼金属的含氧酸盐,CuSO4,阳极：4OH- 4e- =O2+2H2O 阴极：2Cu2+4e- = 2Cu,减小,CuO,.,20,1.判断A、B、C、D属于原电池的是，属于电解池的是；并写出下列装置的电极反应式。,巩固练习,.,21,2.如上图所示，通电后A极
8、上析出Ag，对该装置的有关叙述正确的是 A.P是电源的正极 B.F极上发生的反应为：4OH- - 4e-=2H2O+O2 C.电解时，甲、乙、丙三池中，除E、F两极外，其余电极均参加了反应 D.通电后，甲池的PH减小，而乙、丙两池溶液的PH不变,B,.,22,3.用铂电极电解下表中各组物质的水溶液，电解一段时间以后，甲、乙两池中溶液的pH值均减小，而在和两极，电极产物的物质的量之比为12的是 甲 乙 A B C D 甲 KOH H2SO4 Na2SO4 CuSO4 乙 CuSO4 AgNO3 HCl HNO3,甲,乙,D,.,23,4.为下图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b极
9、附近溶液呈红色。下列说法正确的是 AX是正极，Y是负极 BX是负极，Y是正极 CCuSO4溶液的pH值逐渐减小 DCuSO4溶液的pH值不变,AC,.,24,发生氧化还原反应，从而形成电流,电流通过引起氧化还原反应,两个电极、电解质溶液或熔融态电解质、形成闭合回路、自发发生氧化还原反应,电源、电极（惰性或非惰性）、电解质（水溶液或熔融态）,由电极本身决定 正极：流入电子 负极：流出电子,由外电源决定 阳极：连电源正极 阴极：连电源负极,（外电路）负极 正极,电源负极阴极阳极电源正极,（外电路）正极负极,电源正极阳极阴极电源负极,负极：Zn - 2e- =Zn2+（氧化反应） 正极：2H+ +
10、2e- =H2（还原原应）,阳极：2 CI- - 2e- = CI2 (氧化反应) 阴极: Cu2+ + 2e- = Cu (还原反应),化学能 电能,电能化学能,设计电池、金属防腐,氯碱工业、电镀、电冶、金属精炼,铜锌原电池,电解氯化铜,.,25,二、电解原理的应用,1.电解食盐水,思考: （1）通电前，饱和食盐水中存在哪些离子?这些离子的运动情况怎样？ （2）在电解装置中可否选用铜作阴、阳极的电极材料，为什么？（3）通电后，溶液中的离子运动发生了什么变化？ （4）通电后，溶液中的在阴、阳放电的是什么离子？ （5）电解后，在阴极区和阳极区分别得到的产物是什么？怎样初步检验两极产物的生成?,阳
11、极：湿润的淀粉KI试纸 阴极：酚酞试液,.,26,现象： 阳极：有气泡产生，使湿润的淀粉KI试纸变蓝 阴极：有气泡产生，滴加酚酞溶液变红,实验装置,电解饱和食盐水可以制造烧碱、氯气和氢气。,.,27,（1）生产设备名称：离子交换膜电解槽 阴极：碳钢 阳极：钛 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 ，而影响氢氧化钠的产量。,氯碱工业:离子交换膜法制烧碱210,.,28,Cl2,Cl2,Cl,H2,H+,OH,淡盐水,NaOH溶液,精制饱和NaCl溶
12、液,H2O（含少量NaOH）,离子交换膜,阳极室,阴极室,.,29,粗盐的成份： 泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42杂质，会与碱性物质反应产生沉淀，损坏离子交换膜,精制食盐水,杂质的除去过程：,粗盐水,含少量Ca2+.Mg2+,精制盐水,.,30,2.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),纯铜,粗铜,阳极：,Zn Zn2+2e- Fe Fe2+2e- Ni Ni2+2e- Cu
13、 Cu2+2e-,Zn Fe Ni CuAg Au,阴极: Cu2+ + 2e- Cu,阳极泥,问：电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？,CuSO4溶液,阳极泥: 相对不活泼的金属以单质的形式沉积在电解槽底,形成阳极泥,.,31,3. 电镀,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，它是电解原理的又一重要应用。电镀可以使金属更加美观耐用，增强防锈抗腐能力。例如，钢铁是人们最常用的金属，但钢铁有个致命的缺点，就是它们易被腐蚀。防止钢铁发生腐蚀的一种最常用方法就是在其表面镀上其他金属，如锌、铜、铬、镍等。,电镀：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
14、程，,电极： 阳极镀层金属 或惰性电极 阴极待镀金属制品,电镀液：含有镀层金属离子的电解质溶液。,溶液中CuSO4的浓度保持不变或变小,.,32,4、电冶金,制取金属钠,电解熔融状态的氯化钠。,阳极：,2Cl - 2e- = Cl2,阴极：,2Na+ + 2e- = 2Na,总反应：,2NaCl(熔融) 2Na + Cl2 ,.,33,电解熔融氯化钠制钠,.,34,阳极：6O2-12 e- =3O2 阴极：4Al3+ + 12e- =4Al,冶炼铝,原理:,助熔剂：冰晶石（Na3AlF6 六氟合铝酸钠） 阳极材料(碳)和熔融氧化铝需要定期补充,思考:工业上为什么用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝而不
15、用AlCl3?,.,35,冶炼铝设备图,烟罩,.,36,思考交流,试比较电解饱和食盐水与电解熔融氯化钠的异同 (提示:比较电解质、电解装置、电极反应、电解产物）,小结,与电源正极相连,阳极,阴极,与电源负极相连,发生氧化反应,阳离子移向,阴离子移向,发生还原反应,1、电源、电极、电极反应关系,2、电解原理的应用：氯碱工业、电镀、电冶金,.,37,电解池、电解精炼池、电镀池的比较,将电能转变成化学能的装置。,应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属的装置。,两电极接直流电源 电极插人电解质溶液 形成闭合回路,镀层金属接电源正极待镀金属接电源负极 电镀液须含有镀层金属的离子,阳极：电源正极相连
16、阴极：电源负极相连,阳极：镀层金属； 阴极：镀件,阳极：氧化反应 阴极：还原反应,阳极：氧化反应 阴极：还原反应,应用电解原理将不纯的金属提纯的装置。,不纯金属接电源正极纯的金属接电源负极 电解质溶液须待提纯金属的离子,阳极：不纯金属； 阴极：纯金属,阳极：氧化反应 阴极：还原反应,.,38,练习,分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池。,.,39,1下列说法或实验现象的描述不正确的是（ ）。 A把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡 B把铜片插入氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁 C把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速度加快 D与电源负极相连的是电解槽的阴极 2100mL浓度为2mol/L的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是（ ）。 A加入适量的6mol/L的盐酸 B加入数滴氯化铜溶液 C加入
