高中化学《电解池的工作原理的应用》课件 新人教版选修4

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1、电解池的工作原理的应用一、电解原理电解: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。电流是发生反应的动力(使不能自发进行 的反应顺利进行) 阴阳离子做定向移动的导电过程,也就是 两极发生氧化还原的过程,即电解质溶液的 导电过程即为电解过程 电流是直流电。 在电解过程中电能转化为化学能。电 离 电 解条件过程特点联系在水溶液或熔化状 态下，不需通电。在水溶液或熔化 状态下通电。电解质电离成为 自由移动的离子。阴、阳离子定向移动， 在两极上得失电子成 为分子或原子。只产生自由移 动的离子。发生氧化还原反应， 有新物质生成。电离是电解的先决 条件和物质基础。必须有电解质的 电离作前提

2、。电离和电解的比较二、电解池：1、定义：电能转化为的化学能的装置 2、形成电解池的条件：与电源相连的两个电极电解质溶液或熔化电解质形成闭合回路 3、电极名称：阴极:与电源负极相连,进电子,还原反应阳极:与电源正极相连,出电子,氧化反应 4、电极材料惰性电极：C、Pt、Au不发生反应活性电极：Ag及以前金属，作阳极则溶解装置名称 电极名称电极反应能量转变 判断特征正、负极阴、阳极原 电 池电 解 池负极发生氧化反应 正极发生还原反应阳极发生氧化反应 阴极发生还原反应化学能 电能电能 化学能构成的三个条件有外加电源阳离子得电子或阴离子失电子使离子电荷 降低的过程叫做放电。 5、电解时离子放电顺序阴

3、极:阳离子放电，金属活动顺序的反顺序Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+Pb2+Fe2+Zn2+阳极:S2IBrCl OH含氧酸根F活性电极(Ag以前)，电极失电子 惰性电极(Pt、Au、石墨)，阴离子放电注意(一)Fe3+ Cu2+；三、电解原理的应用1、铜的电解精炼三、电解原理的应用1、铜的电解精炼粗铜含的杂质 Zn、Fe、Ni、Ag、Au等+纯铜粗铜CuSO4溶液粗铜的精炼 粗铜做阳极，纯铜做阴极，CuSO4溶液做电解液(3)电极反应式 (4)阳极上比铜不活泼的金属，沉积于阳极底 部，成为阳极泥，可以提炼金、银等贵重金属电镀铜2、电镀2、电镀概念：应用电解原理在某些金属表面镀上 一层其它金

4、属或合金的过程。电镀池形成条件+镀件镀层金属含镀层金属离子的盐溶液镀件作阴极镀层金属作阳极 含镀层金属阳离子 的盐溶液作电解液电镀的特点电镀液的组成及酸碱性基本保持不变为了使镀层致密、坚固、光滑，还要采取一些措施 ： (1)镀件进行抛光和清洗，使镀件洁净、光滑； (2)电镀液的离子浓度始终保持恒定，常将电镀液制 成络合物； (3)电镀时，要不断搅拌，并控制温度、电流、电压 ，使电镀液pH在一定范围内。在电镀工业的废水中常含有剧毒物质，如氰化 物、重金属离子等， 减少电镀污染的途径：(1)电镀废水经过处理，回收其中有用成分，把有毒 有害物质的浓度降低到符合工业废水的排放标准. (2)改进电镀工艺

5、,尽量使用污染少的原料.如采用无 氰电镀等阅读了解（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。 （3）推广电解NaSO4(aq)制NaOH、H2SO4溶液。氯碱工业:离子交换膜法制烧碱3、电解饱和氯化钠溶液+Cl2Cl2ClH2Na+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 极金属钛网阴 极碳钢网阳 极 室阴 极 室3、电

6、解饱和氯化钠溶液电解前应除去食盐溶液中的Ca2+、Mg2+、SO42- 等杂质离子4、铝的冶炼（1）电解AlCl3溶液能否得到单质铝？（2）电解熔融状态的AlCl3能否得到单质铝？（3）为了降低Al2O3的熔点，加入什么？（4）电解Al2O3的电极反应和电解总式？冶炼其它活泼金属（钾、钙、钠、镁等）电解规律（惰性电极）小结阳极：S2- I- Br- Cl- OH- 含氧酸根 F- 与与区：区：电解本身型电解本身型 如如CuClCuCl2 2、HClHCl与与区：区：析氢生碱型析氢生碱型 如如NaClNaCl与与区：区：析氧生酸型析氧生酸型 如如CuSOCuSO4 4、AgNOAgNO3 3与与

7、区：区：电解水型电解水型 如如NaNa2 2SOSO4 4、HH2 2SOSO4 4、NaOHNaOH阴极：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+溶 液电电解的 类类型电电解液浓浓度溶液pH值值复 原 方 法H2SO4 NaOH Na2SO4 HCl NaClCuSO4 增大加H2O电解水不变减小减小增大增大减小增大生成新物质生成新物质通入HCl通入HCl加入CuO电解电解质放出H2生成碱放出O2生成酸用惰性电极电解下列溶液用惰性电极电解下列溶液, ,根据电解规律填写下表根据电解规律填写下表四、电解规律（惰性电极）练习1、为下图所示装置中，a、b都是惰性电极， 通电一

8、段时间后，b极附近溶液呈红色。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aX Y bPtCuCuSO4溶液NaCl和酚酞溶液AC 例1、根据电解原理，画出电解CuSO4水 溶液的电解装置，用碳棒做两极材料， 注明阴、阳两极，写出电极反应式及总 的电解化学方程式。若阴极上有1.6gCu析出,则电子转移 数是 _。阳极产生气体 的体积（标准状况）为_。五、电化学有关计算练习1、将两支惰性电极插入500mL CuSO4溶液 中，接通电源 （1）当两极上析出1.6g Cu时（设电解时阴极 没有氢气放出，且电解液在电解前

9、后体积变化 忽略不计），则电解后溶液的c(H+)是_ （3）经一段时间后，两极均能得到11.2L气体 （标准状况），则原CuSO4溶液的物质的量浓度 是_ （4）若将经过（3）以后的溶液恢复原来的浓 度，需要向溶液中加入_mol的_1mol/L0.5CuO0.1mol/L2、以惰性电极电解CuSO4溶液，若阳极上产生 的气体的物质的量为0.0100 mol，则阳极上析 出Cu的质量为( )A、0.64 g B、1.28 gC、2.56 g D、5.12gB3、用两支惰性电极插入50mLAgNO3溶液中，通电电解。当电解液的PH值从6.0变为3.0时(设 电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前

10、 后体积变化可以忽略)，电极上析出银的质量大 约是： A、27mg B、54mgC、108mg D、216mgB例2、下图所示装置中， 甲，乙、丙三个烧杯依 次分别盛放100g5.00% 的NaOH溶液、足量的 CuSO4溶液和100g10% 的K2SO4溶液，电极均为石墨电极。 （1）接通电源，经过一段时间后，测得丙中 K2SO4浓度为10.47%，乙中c电极质量增加，据 此回答问题：电源的N端为_极、电极b上发生的电极反 应为_列式计算电极b上生成的气体在标状况下的体 积。电极c的质量变化是_g，电解前后各溶液 的酸、碱性大小是否发生变化，简述其原因：甲溶液_乙溶液_丙溶液_（2）如果电解

11、过程中铜全部析出，此时电解 能否继续进行，为什么？例2、下图所示装置中， 甲，乙、丙三个烧杯依 次分别盛放100g5.00% 的NaOH溶液、足量的 CuSO4溶液和100g10% 的K2SO4溶液，电极均为石墨电极。练习4、 如下图两个电解槽中，A、B、C、D 均为石墨电极。如果电解过程中共有0.02mol电 子通过，下列叙述中正确的是( )A、甲烧杯中A极上最多可析出铜0.64g B、甲烧杯中B极上电极反应式为：4OH4e=2H2O+O2 C、乙烧杯中滴入酚酞试液，D极附近变红 D、乙烧杯中C极上发生还原反应C例3、铂电极电解1L0.5mol/LFeCl3和0.1mol/L HCl混合溶液

12、，通电一段时间当Cl2完全放出时 停止通电，求此时产生的H2在标况下体积是多 少升？练习5、铂电极电解1LCu(NO3)2和KNO3混合溶 液,通电一段时间,两极均产生标况下11.2L气 体。求电解后溶液的pH。Cu2+得电子数+ H+得电子数=OH-失电子总数n(Cu2+)2+0.52=0.54n(Cu2+)=0.5molCu2+2H+ C(H+)=1mol/L pH=0解析：阳极 4OH-4e- =2H2O+O2 阴极 Cu2+2e-=Cu 2H+2e=H2六、原电池与电解池的结合池及电极的判 断方法有一极能与电 解液反应则该 极为原电池、 该极负极，与 之相连的为电 解池的阴极。 若都能

13、反应， 则活泼性最强 的或两极差距 最大的为原电 池六、原电池、电解池、电镀池判定规律1、无外接电源， 可能是原电池：依据原电 池的形成条件判定， “三看”电极：两极为导体且活泼性不同电解液：两极插入电解液中回路：形成闭合回路或两极接触2、有外接电源，两极插入电解质溶液中， 可能是电解池或电镀池：当阳极金属与电解 质溶液中的金属阳离子相同，为电镀池，其 余情况为电解池。FeCu氯化铜 溶液氯化铜溶液CuC氯化铜溶液CuC练习1、写出下列装置的电极反应，并标明氧化反 应还原反应ABDCFeCu氯化钠 溶液练习2.请观察下列实验装置图，指出各装置的名称。电解池电镀池NaCl溶液 硫酸溶液原电池Cu

14、CuZnZnC CCuCuFeFeFeFe粗粗CuCuCuSO4溶液精精CuCu精炼池ABCDCuSO4溶液电解池原电池 阴极阳极练习3、判断下列装置各属于什么池？正极负极（ A ）（B）（C）（D）CuSO4AgNO3H2SO4NaHSO4AgCu纯 Cu粗 铜PtPtPbO2Pb练习4、写出下列装置的电极反应，并判断A、B、C溶 液PH值的变化。原电池与电解池原电池与电解池比较项目原电池电解池能量转换能否自发 两 个 电 极电池内离子 的迁移方向电子流向构成条件化学能转化为电能 电能转化为化学能反应不自发反应自发连接电源的正极， 作为阳极相对活泼的金属 作为负极 连接电源的负极， 作为阴极

15、相对不活泼的金属 或石墨作为正极阴离子向阳极迁移， 阳离子向阴极迁移阴离子向负极迁移， 阳离子向正极迁移两个电极、电解质溶液形成闭合回路。 电解池有外电源，原电池无需外电源。知识重组：氧化反应 失去电子 还原反应 获得电子负极正极负极阴极，阳 极正极池型 （原理 ）电电解池电镀电镀 池 （应应用电电解原理）铜铜的精炼炼池 （应应用电电解原理）装置 特征阳极: 惰性电电极 Pt、Au、C、Ti(或活性电电极) 阴极:惰性、活性 电电极均可 电电解液：任意阳极: 镀层镀层 金属 (M) 阴极： 镀镀件电镀电镀 液：含镀层镀层 金 属离子(Mn+)阳极: 粗铜铜(含Zn、 Fe、Ni、Ag、Pt、 Au等 ) 阴极: 精铜铜 电电解液: CuSO4溶液电电极 反应应阳极: 易放电电的 阴离子首先放电电 （或电电极参与反应应） 阴极: 易放电电的 阳离子首先放电电阳极：Mne-= Mn+阴极：Mn+ne- = M阳极:Cu2e-