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1、第四章 电化学基础,第三节 电解池,第一课时 学习目标,电解原理电解规律,一、电解原理,一、电解原理,实验：用惰性（石墨）电极电解氯化铜溶液,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：碳棒上有一层红色的铜析出,现象：,阳极： 2Cl-2e- =Cl2氧化反应阴极： Cu2+2e- =Cu 还原反应,总式：,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。,电解池:把电能转化为化学能的装置。,2、构成条件: (1)外加直流电源 (2)与电源相连的两个电极：阳极，阴极 (3)电解质溶液或熔融的电解质 (4)闭合回路,一、电解原理
2、,1）阳极：, 与电源正极相连，电子流出；, 阴离子移向该极，失电子，发生氧化反应。,2）阴极：, 与电源负极相连，电子流入；, 阳离子移向该极，得电子，发生还原反应。,3、工作原理：,二、电解规律,在CuCl2溶液中存在Cu2+ 、Cl-、H+、OH-四种离子，为何发生氧化还原反应的是Cu2+ 、Cl- ？,思考？?,放电顺序：阴离子在阳极：Cl-OH-阳离子在阴极：Cu2+H+,阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。,二、电解规律,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,1、阳极产物：,活性材
3、料作电极时：金属在阳极失电子被氧化成阳离子进入溶液，阴离子不在电极上放电。,二、电解规律,2、阴极产物：,阳离子在阴极上放电顺序是：,用惰性电极(Pt、Au、石墨等)时：溶液中阴离子的放电顺序（由易到难）是：,1、阳极产物：,金属 S2IBrClOHNO3SO42F,除Pt、Au,Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+Ca+K+,二、电解规律,阴极,阳极,氯气,铜,阳极：2Cl-2 e- =Cl2,阴极：Cu2+ 2e-=Cu,减小,CuCl2,CuCl2溶液,1、电解电解质型,二、电解规律,阳极,阴极,氧气,氢气,阳极: 4OH- -4e-
4、= 2H2O+O2,阴极: 4H + 4e- = 2H2 ,变大,不变,加H2O,Na2SO4溶液,2H2O 2H2 +O2,2、电解水型,二、电解规律,阳极,阴极,氯气,氢气,阳极: 2Cl-2e- =Cl2,阴极: 2H + 2e- =H2 ,2NaCl+2H2O 2NaOH+H2 + Cl2 ,减小,增大,加HCl,NaCl溶液,3、放氢生碱型,二、电解规律,阳极,阴极,氧气,铜,阳极: 4OH- - 4e- = 2H2O+O2,阴极：Cu2+ 2e- =Cu,减小,减小,加CuOCuCO3,CuSO4溶液,4、放氧生酸型,练习,1如下图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极，
5、则下列有关的判断正确的是(),Aa为负极、b为正极Ba为阴极、b为阳极C电解过程中，d电极质量增加 D电解过程中，氯离子浓度不变,C,知识拓展：电解时电极附近溶液pH的变化(惰性电极),(1)电极区域阴极H放电产生H2，阴极区域pH变大。阳极OH放电产生O2，阳极区域pH变小。(2)电解质溶液中电解过程中，既产生H2，又产生O2 原溶液呈酸性的pH变小 原溶液呈碱性的pH变大 原溶液呈中性的pH不变(浓度变大)。电解过程中，无H2和O2产生，pH几乎不变。电解过程中，只产生H2，pH变大。电解过程中，只产生O2，pH变小。,1右图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。通电后在石墨电极 a
6、和 b 附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是()A逸出气体的体积，a电极的小于b电极的B一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体Ca电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色Da电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色,D,练习,2. 关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是 ()A若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色B若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色C电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠D电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性,B,知识拓展,1根据电子守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路上转移的
7、电子数目相等。2根据总反应式计算：凡是总反应式中反映出的物质的量的关系都可以列比例式计算。3根据关系式计算，由得失电子守恒关系建立各量间的关系，如串联电池各电极产物的关系：,练习,1 电解100 mL含c(H)0.30 molL1的下列溶液，当电路中通过0.04 mol电子时理论上析出金属质量最大的是() A0.10 molL1 Ag B0.20 molL1 Zn2 C0.20 molL1 Cu2 D0.20 molL1 Pb2,C,练习,2.用两支惰性电极插入CuSO4溶液中，通电电解，当有1103 mol的OH放电时，溶液显浅蓝色，则下列叙述正确的是() A阳极上析出5.6 mL O2(标
8、准状况) B阴极上析出16 mg Cu C阴极上析出11.2 mL H2(标准状况) D阳极和阴极质量都无变化,A,练习,3.铂电极电解1L Cu(NO3)2和KNO3混合溶液,通电一段时间,标准状况下两极均产生气体11.2L.求电解后溶液的pH,并确定析出铜的物质的量.,解析：阳极 4OH-4e-=2H2O+O2 阴极 Cu2+2e- =Cu 2H+2e- =H2 阳极转移电子的物质的量为: 0.54 = 2mol,消耗4OH- 2mol,即产生H+ 2mol. 阴极生成0.5molH2,消耗H+ 1mol;所以溶液中C(H+)=1mol/L pH=0 生成H2转移的电子:0.5 2=1mo
9、l,故还有1mole- 用于还原Cu2+,可析出铜为0.5mol.,练习,4、用石墨电极电解100mL H2SO4与CuSO4的混合液，通电一段时间后，两极均收集到2.24L（标况）气体，则原混合液中Cu2+的物质的量浓度为（ ） A.1mol/L B.2mol/L C.3mol/L D.4mol/L,阳极O2为0.1mol，电子为0.4mol,则H2为0.1mol，所以Cu为0.1mol，浓度为A,A,第二课时,电解饱和食盐水电镀铜的电解精炼电冶金,一、电解饱和食盐水,阴极：,阳极：,2Cl 2e Cl2,2H+ + 2e H2,2NaCl + 2H2O = 2NaOH + H2+ Cl2,
10、总反应：,通电,阳极产物和阴极产物能接触吗？,阳极产物和阴极产物如何检验？,阳极：,使湿润的KI-淀粉试纸变蓝。,阴极：,滴入酚酞，溶液,变红,离子交换膜！,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）,阳离子交换膜 （只允许Na+通过）,阳极室,阴极室,电解饱和食盐水的原理示意图,10,氯碱工业：离子交换膜法制烧碱,（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 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
11、炸；b、避免Cl2和NaOH反应 ，而影响NaOH的产量。,16,二、电镀,1、 定义：,利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其它金属或是合金的方法。,2、 电镀材料的选择：,阴极镀件阳极镀层金属 电镀液含有镀层金属离子的溶液,3、 装置：,铜,镀件,CuSO4溶液,阳极,阴极,（电镀铜）,阳极：,阴极：,Cu 2e = Cu2+,Cu2+ + 2e = Cu,4、电镀的特点：,电镀液的浓度基本不变。,阳极参加反应的电解，,二、电镀,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？,思考:,e-,三、铜的电解精炼,粗铜：含杂质（Zn、Fe、Ni、Ag、
12、Au 等）,阳极：,Zn 2e = Zn2+Fe 2e = Fe2+Ni 2e = Ni2+Cu 2e = Cu2+,Zn Fe Ni CuAg Au,阴极：,阳极泥,思考：电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？,粗铜,纯铜,硫酸铜溶液,阳极,阴极,Cu2+ + 2e = Cu,变小。,三、铜的电解精炼,四、电冶金,冶炼活泼金属 K Al,为什么不电解钠、镁、铝的盐溶液？,结论：电解法是冶炼金属的一种重要方法，是最强有力的氧化还原的手段。,四、电冶金,电解池与原电池的异同,两电极接直流电源电解质溶液形成闭合回路,活泼性不同的两电极电解质溶液形成闭合回路,形成条件,将电能 转变成化学能的装置,将化学能 转变成电能的装置,定义,装置实例,电解池,原电池,装置,电子流向,阳极：氧化反应，溶液中的阴离子失电子或电极金属失电子阴极：还原反应，溶液中的阳离子得电子,负极：氧化反应，金属失电子正极：还原反应，溶液中的阳离子得电子,电极反应,阳极：与电源正极相连阴极：与电源负极相连,负极：较活泼金属正极：较不活泼金属（或能导电的非金属）,电极名称,电解池,原电池,装置,
