电解池

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1、新课标人教版选修四 第三节 电解池,实验：用惰性电极电解氯化铜溶液,现象：,阴极,阳极,氯 气,铜,CuCl2溶液,一、电解原理,惰性电极:石墨、Pt、Au、Ti，不参加反应,惰性电极电解电解质溶液，阴阳离子放电顺序,阳极：S2- I- Br- Cl- OH- 含氧酸根 F-,与区：电解本身型 如CuCl2 、HCl 与区：电解水型 如Na2SO4、H2SO4 、NaOH 与区：放氢生碱型 如NaCl、KBr 与区：放氧生酸型 如CuSO4、AgNO3,阴极：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+（H+）Al3+Mg2+Na+,用惰性电极电解电解质溶液的示例：,含氧酸,H2SO4,强碱,N

2、aOH,活泼金属的含氧酸盐,Na2SO4,无氧酸,HCl,阳极：4OH- 4e- =O2+2H2O阴极：4H+ + 4e- = 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- = 2

3、Cu,减小,CuO CuCO3,放电顺序：,金属作电极时：金属在阳极失电子被氧化成阳离子进人溶液，阴离子在电极不上放电。 用惰性电极(Pt、Au、Ti、石墨)时：溶液中阴离子的放电顺序（由难到易）是：,Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+(H+)Al3+Mg2+Na+Ca2+K+,无论是惰性电极还是金属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：,阳极：,阴极:,S2- I- Br- Cl- OH- 含氧酸根 F-,二、电解原理的应用,电解饱和食盐水反应原理,思考: （1）电解池的两极各产生什么现象?若在两极附近均滴加酚酞试液，会

4、有什么现象? （2）怎样初步检验两极产物的生成? （3）结合教材，分析产生这种现象的原因。,在U型管里装入饱和食盐水，用一根碳棒作阳极，一根铁棒作阴极。接通直流电源,实验装置,1.电解食盐水,现象： 阳极：有气泡产生，使湿润的淀粉KI溶液变蓝 阴极：有气泡产生，滴加酚酞溶液变红,阳极：2Cl-2e- =Cl2 阴极：2H+2e- =H2 反应式：2NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl2 (条件:通电),实验装置,（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：

5、 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,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,2. 电镀,电极： 阳极镀层金属 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,阴极,阳极,电极反应: 阳极：Cu - 2e- = Cu2+ 氧化反应 阴极：Cu2+ +2e- = Cu 还原反应,3.铜的电解精炼,粗铜 含杂质(Zn Fe Ni Ag Au 等),纯铜,粗铜,阳极：,Zn

6、- 2e- = Zn2+ Fe - 2e- = Fe2+ Ni - 2e- = Ni2+ Cu - 2e- = Cu2+,Zn Fe Ni Cu Ag 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：6O2-12 e- =3O2 阴极：4Al3+ + 12e- =4Al,4.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用AlCl3?,冶炼铝设备图,烟罩,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。

7、,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 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,再见！,实验分析：,通电前：分析电解质溶液中的离子情况阳离子： 阴离子：,通电后：（必须直流电）（1）确定电极名称：阳极（接

8、电源正极）阴极（接电源负极）与电极材料无关,Cu2+ 、Cl-、,H+ OH-,做无规则运动,（3）判断电极产物并书写电极反应:阳离子移向阴极放电，阴离子移向阳极放电阳极：2Cl- - 2e- = Cl2 氧化反应阴极：Cu2+ +2e- = Cu 还原反应 总反应：,（2）判断离子的放电顺序：,（4）分析电解质溶液的变化情况：,阳离子：Cu2+ H+ 阴离子：Cl- OH-,氯化铜溶液浓度降低,电解:,电解池:P80,构成条件:(1)外加直流电源(2)与电源相连的两个电极：接电源正极的为阳极，发生氧化反应接电源负极的为阴极，发生还原反应(3)电解质溶液或熔化的电解质,一、电解原理（以电解氯化

9、钠为例）,实验：用惰性（石墨）电极电解熔融的氯化钠,现象：阳极：有气泡，有刺激性气味，并能使 湿润的KI-淀 粉试纸变蓝（Cl2),阴极：有金属钠析出,阴极,阳极,氯 气,钠,熔融NaCl,实验分析：,通电前：分析熔融电解质中的离子情况阳离子：Na+阴离子：Cl-做无规则运动,通电后：（必须直流电）（1）确定电极名称：阳极（接电源正极）阴极（接电源负极）与电极材料无关,（2）判断电极产物并书写电极反应:阳离子移向阴极放电，阴离子移向阳极放电阳极：2Cl-Cl2 + 2e- 氧化反应阴极：2Na+ +2e-2Na 还原反应 总式：,电子的流向: 电子从外加电源的负极流出，流到电解池的阴极，再从阳

10、极流回电源正极。（注：电子只在外电路定向移动，不能从溶液中移动）,离子定向移动的方向:阳离子向 阴极移动, 阴离子向 阳极移动.,惰性电极与活性电极：惰性电极(铂、金、石墨)：仅仅导电，不参与反应活性电极（除铂、金外的金属）：既可以导电、又可以参与电极反应,电解规律,阴极,阳极,氯 气,铜,阳极：2Cl-2 e- =Cl2,阴极：Cu2+ 2e-=2Cu,减小,减小,CuCl2,CuCl2溶液,阳极,阴极,氧气,氢 气,阳极: 4OH- 4e- 2H2O+O2 ,阴极: 4H + 4e- 2H2 ,变大,不 变,加 H2O,Na2SO4溶液,阳极,阴极,氯气,氢 气,阳极: 2Cl- 2e-

11、Cl 2,阴极: 2H + 2e- H2 ,2NaCl+2H2O 2NaOH+H2 + Cl2 ,减小,增 大,加 HCl,NaCl溶液,阳极,阴极,氧 气,铜,阳极: 4OH- 4e- 2H2O+O2 ,阴极：Cu2+ 2e- Cu,减小,减小,加 CuO,CuSO4溶液,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+M

12、g2+Na+,1.写出下列装置的电极反应式，并判断A、B、C溶液PH值的变化。,巩固练习,2.如上图所示，通电后A极上析出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,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

13、HCl HNO3,4.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,5.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、216mg,B,第三节 电解池,（2）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-

14、=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,巩固练习,1如图所示： 通电后A极上析出Ag (1) 判断电源以及甲、乙、丙三池中的电极名称，并分别书写电极反应式,1. a 、b哪一极为正极？,2. 若要给铁叉镀锌，a极选用什么材料？选择何种溶液？,3. 若要给铁叉镀金，a极选用什么材料？选择何种溶液？,思考:,e-,金属性强弱的判断已知M+N2+=M2+N Pt极电解相同浓度P和M的硫酸盐，阴极先析出M N与E有导线相连放入E的硫酸盐溶液,电极反应：E2+2e-=E，N-2e-=N2+，则四种金属活泼性由强到弱为,答案：PMNE,工业上采用Fe、C为电极电解K2MnO4溶液制KMnO4 1.电解时,应以 作阴极，电解过程中阴极附近溶液pH将会 , 2.阳极反应式为 , 3.总电解反应式为 .,2K2MnO4+2H2O=2KMnO4+2KOH+H2,答案:Fe 增大 MnO42_e- =MnO4,电解计算电子守恒法 例一 ： 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11.2L(S.T.P)气体.求电解后溶液的pH,并确定析出铜的物质的量.,