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1、第三节 电解池,思考 -原电池可以把化学能转变为电能。那么能否将电能转变为化学能？若能，需要什么条件？,实验4-2,操作 如右图装置，在U型管中注入CuCl2溶液，插入两根石墨棒作电极，把湿润的KI淀粉试纸放在与直流电源正极相连的电极(阳极)附近。接通直流电源，观察U型管内的现象和试纸颜色的变化,实验现象,a阴极(与电池负极相连的一极) 有红色物质析出,b阳极(与电池正极相连的一极) 有气体放出，且气体有刺激性气味和使湿润KI淀粉试纸变蓝,实验结果：,-CuCl2溶液在电流的作用下发生化学变化，分解生成了Cu和Cl2,讨论 - CuCl2溶液在电流的作用下，为什么会分解Cu和Cl2呢？,实验分
2、析、解释,a通电前溶液中的离子：,CuCl2 = Cu2+2Cl,H2O OH + H+,因此，溶液中有四种自由移动离子 - Cu2+ 、Cl 、OH 、 H+,b通电时溶液中离子的运动情况： -在外加电场作用下，溶液中离子会发生定向移动：,阴离子-因带负电荷而向阳极移动；,阳离子-因带正电荷而向阴极移动。,c离子到达电极时,阴极： Cu22eCu (还原反应),阳极： 2Cl2eCl2 (氧化反应),一、电解原理,1电解,-使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫做电解,-把电能转变成化学能的过程,2电解池(槽),-借助于电流引起氧化还原反应的装置，也就是把电能转化为化学能
3、的装置，叫做电解池(电解槽),注意：,电池的符号：,3电解池的组成,直流电源,电极,电解质溶液,（1）有外加的直流电源,（2）有两个电极,（3）有电解质溶液（或离子化合物在熔化状态下）,（4）电源、电极、电解质溶液之间形成闭合回路,4电解池中电极的名称及其判断,a与直流电源正极相连的一极,b发生氧化反应的一极,a与直流电源负极相连的一极,b发生还原反应的一极,要求-能根据与直流电源的连接方式、发生的电极反应和有关的实验现象判断出电解池阴、阳极。,4电解池的电极反应式和电解总反应式,(1) 电极反应式,阳极： 2Cl2eCl2 (氧化反应),阴极： Cu22eCu (还原反应),(2) 电解总反
4、应：,要求 a能根据实际情况写出电极反应式和电解总反应式,例： 用惰性电极电解CuSO4 溶液,阴极： 阳极： 电解总反应：,2Cu24e2Cu (还原反应),4OH4eO22H2O (氧化反应),讨论 -什么情况下有水参加电解反应？,规律 -电解过程中，若有H2或O2生成时，则一定有H2O参加反应 (电解盐酸除外),b能根据电极反应式和电解总反应式，判断电极产物、实验现象和电解质溶液中离子的浓度、PH值的变化,例：用惰性电极电解CuSO4 溶液，装置工作一段时间后。问 （1）在阳极上可收集到的产物是 （2）可观察到阴极的变化是 （3）溶液的PH值 （填：变大、变小、不变）,O2,有红色粘附在
5、阴极上，且阴极变粗,变小,讨论 -怎样判断阴、阳电极产物？,5离子的放电顺序(惰性电极),（即：那种离子在电解时，获得电子或失去电子的先后顺序）,（1）阳离子的放电顺序,（2）阴离子的放电顺序,（3）应用 a用于判断电极产物 b用于写电极反应式和电解总反应式,例1： 用惰性电极电解Na2SO4和Cu(NO3)2的混合溶液，装置工作一段时间后。问 （1）在阳极上得到的产物是 ；在阴极上得到的产物是 （2）可观察到溶液的颜色 （填：变深、变浅、不变） （3）溶液的PH值 （填：变大、变小、不变）,O2,Cu,变浅,变小,（4）写出电极反应式 阴极： ； 阳极： ； （5）写出电解总反应式：,2Cu
6、24e2Cu,4OH4eO22H2O,2Cu(NO3)2+2H2O2CuO24HNO3,例2 用惰性电极电解Cl和Mg(NO3)2的混合溶液，装置工作一段时间后。问 （1）在阳极上得到的产物是 ；在阴极上得到的产物是 （2）可观察到溶液中变化 ； （3）溶液的PH值 （填：变大、变小、不变）,Cl2,H2,产生白色沉淀,变大,（4）写出电极反应式 阴极： ； 阳极： ； （5）写出电解总反应式：,2H2eH2,4OH4eO22H2O,2KCl 2H2OH2O22KOH,6电极的性质与电解产物的关系,(1) 电极的分类,a惰性电极,-石墨(C )电极、铂(Pt)电极 、金(Au) 电极,b活泼电
7、极,- Fe、Zn、Ag等金属材料造的电极,(2) 电极性质与电解产物的关系,规律： a用惰性电极电解时，电极只起导电作用，而电极本身不参加反应，只是溶液中的阴、阳离子分别发生氧化反应和还原反应 即：-阴、阳离子按正常顺序放电,b用活泼电极电解时，做阴极的电极本身不参加反应，而做阳极的金属本身先放电(失电子)，发生氧化反应，而溶液中的阴离子不(不参加反应) 。即：-阳离子按正常顺序放电，而溶液中阴离子不放电，不参加反应,如：,阳极： 4OH4eO22H2O,阴极： 2Cu24e2Cu,阳极： Fe2eFe2,阴极： Cu22eCu,二、电解原理的应用,（一）电解食盐水制取H2 、Cl2 和烧碱
8、,原理：,NaCl = Na+ + Cl,H2O OH + H+,电极反应式,阳极： 2Cl2eCl2 (氧化反应),阴极： 2H2eH2 (还原反应),电解总反应式： 2NaCl2H2O 2NaOH H2Cl2,（二）电镀,实验-铁件镀锌,实验装置,实验操作 按图装配好装置，将铁片与电池负极相连，锌片与电池正极相连，选用ZnSO4或ZnCl2溶液作电镀液。,实验现象 -铁片表面覆盖上一薄层金属锌,实验分析,阳极： Zn2eZn2,阴极： Zn22eZn,定义 -电镀是应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,-目的：使金属增强抗腐蚀的能力，增加美观和表面硬度,(2) 电极的配
9、置,a阳极-用镀层金属作阳极 (即：镀层金属与直流电源正极相连),b阴极-用镀件作阴极 (即：镀件与直流电源负极相连),(3) 电镀液的选择,-选用含有镀层金属离子的电解质溶液作电镀液,(4) 电镀的特点,a作阳极的镀层金属不断被氧化、溶解,b电镀液的浓度基本不变,(电镀的结果：-阳极的锌不断溶解，阴极的锌不断析出，且减少和增加锌的质量相等。电解质溶液硫酸锌的浓度不变。),堂上练习 -设计一个铜件镀银的实验 (要求：a画装置图，并标明什么做阳极、什么做阴极；b选用什么做电镀液),(三)粗铜的精炼 (电镀的应用),(1) 粗铜的成分：,Cu (杂质：Zn、Fe、N、Ag、Au),(2) 原理-电
10、解原理,(3) 电极的配置,a阳极-用粗铜作阳极,b阴极-用纯铜作阴极,(4) 电解质溶液的选择,-用含铜离子的溶液作电解质溶液,(5) 电极反应式,阳极： Cu 2eCu2 Zn 2eZn2 Fe 2eFe2 Ni 2e Ni2 Ag、Au-不反应，形成阳极泥 (活泼性在铜之后，故不能被氧化成阳离子),阴极： Cu22eCu,Zn2 Fe2 不反应(不放电) Ni2,注意 -银、金难以在阳极失去电子变成阳离子溶解下来，当铜溶解后，它们以单质的形式沉积在电解槽中阳极的底部，形成阳极泥,(四)电冶金,1.原理 ： Mn+ + ne一 = M (还原反应),2.适用范围： -适用于活泼的金属的冶炼
11、,如： Na、Mg、Ca、Al等,()电解熔融NaCl制取金属钠,原理：,NaCl(熔融) = Na+ + Cl (电离),阳极：2Cl 2eCl2 (氧化反应),阴极：2Na 2e2Na (还原反应),总反应式： 2NaCl(熔融) 2NaCl2,()铝的冶炼(原料：Al2O3 ) (选学),(1)原理,Al2O3(熔融) 2Al3+3O2,阳极： 6O2 12e3O2,阴极： 4Al3 12e4Al,总反应式： 2Al2O3(熔融) 4Al3O2,归纳与整理,1原电池和电解池的比较,能自发进行,反应由外界输入能量推动,把化学能转化为电能的装置叫原电池,把电能转化为化学能的装置叫电解池,发生
12、氧化还原反应,发生氧化还原反应,a有两种活泼性不同的导体作电极,b两电极要与电解质溶液接触,c两电极相连形成闭合电路,a有两个导体作电极 (活泼性可同也可不同),b两电极要与电解质溶液接触(或熔化的电解质),c直流电源和两电极相连形成闭合电路。,正极,阳极,负极,阴极,a较不活泼的一极,b发生还原反应的一极,c电子流入的一极,a与直流电源正极相连的一极,b发生氧化反应的一极,c电子流出的一极,a较活泼的一极,b发生氧化反应的一极,c电子流出的一极,a与直流电源负极相连的一极,b发生还原反应的一极,c电子流入的一极,电子从负极经外电路流向正极,电子经外电路从： 电源负极-阴极 阳极-电源正极,电
13、流从正极经外电路流向负极。(内电路：电流从负极流向正极),正极-阳极-阴极-负极,2H+ + 2e- = H2 (还原反应),Zn 2e- = Zn2+ (氧化反应),4OH-+4e- =2H2O + O2 (氧化反应),2Cu2+ +4e = 2Cu (还原反应),Zn+2H+ =Zn2+ +H2 ,2CuSO4+2H2O=2Cu+ O2+2H2SO4,常见的化学电源(见附录) a一次电池、b充电电池、c燃料电池,电解原理的应用： a电解NaCl、b电度、c电冶金,注意,(1)原电池中盐桥的作用-构成闭合电路,(2)原电池放电时，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动,(3).原电池输出电能的能
14、力，取决于组成原电池的反应物的氧化还原能力,2离子的放电顺序(惰性电极)(熟记),（1）阳离子的放电顺序,（2）阴离子的放电顺序,3电解过程中的实验现象、溶液中离子的浓度、P值的讨论(考点),方法：,1先考虑电解池中电极的材料-是惰性电极还是活泼电极,2写出电极反应式和电解总反应式,3根据电极反应式和电解总反应式讨论有关的问题,应用举例,例1 用铜作电极电解CuSO4溶液时, 下列结论中不正确的是( ) 溶液的颜色逐渐变浅。 溶液的PH值不变。 溶液中CuSO4的浓度不变。 作阳极的铜棒逐渐溶解, 阴极有H2放出。 阳极有O2放出, 阴极有H2放出。阳极有O2放出, 阴极有铜析出。 作阳极的铜
15、棒减小的质量等于作阴极的铜棒增大的质量。 A B C D ,A,讨论 -若将电极改成惰性电极，则结论是否相同？为什么？,例2 将分别盛有NaCl、CuCl2、AgNO3、NaNO3水溶液的电解槽串联, 在通电进行电解的过程中, 各池产生气体的体积与电解时间的关系如右图所示：,其中符号a线是电解 ，产生的气体的成分,其中符号b线是电解 ，产生的气体的成分为,其中符号c线是电解 ，产生的气体的成分,其中符号d线是电解 ，产生的气体的成分为：,NaCl,H2、Cl2,NaNO3,H2、O2,CuCl2,Cl2,AgNO3,O2,例3- 小结 用铂电极电解CuSO4溶液, 当Cu2+浓度降至一半时, 停止通电, 若使CuSO4溶液恢复原浓度, 原体积, 应加入的适量适当的物质是( ) A CuSO4 B CuO C Cu(OH)2 D Cu2O E CuCO3,B,思考 -电解后溶液P值的讨论,规律：,1若电解时只有水参加反应，,
