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1、第四章第四章 电化学基础电化学基础第第3 3节节 电解池电解池 GG Zn Cu CuCl2溶液溶液负极：负极：Zn 2e- = Zn2+正极：正极： Cu2+ 2e- = Cu电池总反应：电池总反应：Zn + CuCl2 = ZnCl2 + CuCuCl2溶液溶液问题：若把上图装置改成下图问题：若把上图装置改成下图,这还是这还是原电池装置吗？两者差别在哪原电池装置吗？两者差别在哪? 知识回忆知识回忆知识回忆知识回忆 如图属什么装置？写出装置的电极如图属什么装置？写出装置的电极反应、总反应的化学方程式。反应、总反应的化学方程式。1 1、 实验实验实验实验4-24-2观察观察观察观察现象及反应原
2、理现象及反应原理现象及反应原理现象及反应原理一、电解原理一、电解原理电电极名称极名称实验现实验现象象电电极反极反应应式式反反应类应类型型电电池反池反应应有红色的物质析出有红色的物质析出有黄绿色气体生成有黄绿色气体生成还原还原氧化氧化Cu2+ 2e- = Cu2Cl- 2e- = Cl2Cu2+ +2Cl- Cu+Cl2电解电解（1）使电流通过）使电流通过 而在而在阴、阳两极引起阴、阳两极引起 的的过程。过程。2、电解及电解池、电解及电解池（2）将）将 转化为转化为 的装置。的装置。化学化学电能电能电解质溶液电解质溶液氧化还原反应氧化还原反应电源负极电源负极阴极阴极电源正极电源正极阳极阳极【当堂
3、练习当堂练习】直流电源直流电源两个电极（两个电极（常用惰性电极：常用惰性电极： PtPt、 AuAu或石墨或石墨) )电解质溶液或熔融电解质电解质溶液或熔融电解质构成闭合回路构成闭合回路3、电解池组成条件：、电解池组成条件：CuCl2溶液溶液3、在电解过程中电子的流动方向、在电解过程中电子的流动方向 +-(1)阳极上的放电阳极上的放电顺序：顺序： 活泼金属电极活泼金属电极(除除Pt、Au外）外） 电极金属失去电子被溶解，生成对应金电极金属失去电子被溶解，生成对应金 属阳离子。属阳离子。 惰性电极惰性电极(Pt、Au、 C) 溶液中的阴离子失去电子生成对应非金属溶液中的阴离子失去电子生成对应非金
4、属单质。单质。S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根离子含氧酸根离子F-4 4、电解时电极产物的判断、电解时电极产物的判断、电解时电极产物的判断、电解时电极产物的判断Ag+ Hg2+ Fe3+ Cu2 + H+ （大）（大） Pb2+ Sn2+ Fe2+ Zn2+ H+ （小）（小） Al3+ Mg2+(2) 阴极上阴极上的放电顺序的放电顺序（与电极材料无关）（与电极材料无关）【当堂练习当堂练习当堂练习当堂练习】1、将两支惰性电极插入、将两支惰性电极插入500 ml AgNO3溶液中，通电一溶液中，通电一会，电解液的会，电解液的pH值由值由6.0变为变为3.0(设电解时没有氢气设电解时没有氢气放
5、出且电解液体积不变放出且电解液体积不变)，则电极上析出银的质量为，则电极上析出银的质量为多少克多少克?解解: : n(OH-)的减少量等于的减少量等于n(H+)的增加量的增加量4AgNO3 +2H2O 4HNO3 +O2 (阳极阳极)+4Ag(阴极阴极)1mol108g(10-3-10-6) 0.5m(Ag) m(Ag)=0.054(g)电解电解阳极：阳极：4OH-4e-=2H2O+O2阴极：阴极：4Ag+4e-=4Ag5惰性电极电解电解质溶液的规律惰性电极电解电解质溶液的规律(1)电极反应式电极反应式阳极阳极(钌合金网钌合金网)： 。阴极阴极(涂镍碳钢网涂镍碳钢网) ： 。二、电解原理的应用
6、二、电解原理的应用二、电解原理的应用二、电解原理的应用1.电解饱和食盐水制烧碱、氯气和氢气电解饱和食盐水制烧碱、氯气和氢气 氯碱工业氯碱工业氯碱工业氯碱工业2Cl- - 2e- = Cl22H+ + 2e- = H2(2)总反应式总反应式化学方程式：化学方程式： 。离子方程式：离子方程式： 。2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl22Cl-+2H2O Cl2+H2+2OH-通电通电通电通电 Au Au、PtPt、AgAg不溶解，而以单质沉积形成阳极泥；不溶解，而以单质沉积形成阳极泥；电镀目的：电镀目的： 、 、和、和 。（1 1）阳极阳极( (镀层金属镀层金属) )：（2 2）阴极阴极(
7、 (待镀的金属待镀的金属) )：（3 3）电镀液：电镀液： 2 2 2 2、电镀、电镀、电镀、电镀Cu -2e- = Cu2+Cu2+ + 2e- = Cu增强抗腐蚀增强抗腐蚀增加美观增加美观表面硬度表面硬度(4)(4)铜电解精炼铜电解精炼粗铜的溶解与纯铜的生成：粗铜的溶解与纯铜的生成：阳极（阳极（粗铜粗铜）：）：阴极（阴极（纯铜纯铜）：）：比铜活泼的金属：比铜活泼的金属：比铜不活泼的金属：比铜不活泼的金属：电解质溶液中电解质溶液中CuSOCuSO4 4的浓度：的浓度：用含有镀层金属离子电解质的溶液。用含有镀层金属离子电解质的溶液。Cu2+ + 2e- = CuCu - 2e- = Cu2+Z
8、nZn、FeFe、NiNi只溶解，不析出；只溶解，不析出；基本不变。基本不变。总反应：总反应：2NaCl(熔融熔融) 2Na+Cl23、电冶金、电冶金(活泼金属活泼金属)(1)钠的冶炼钠的冶炼电解熔融的电解熔融的NaCl阳极（石墨）：阳极（石墨）：2Cl-2e-=Cl2阴极（铁网）：阴极（铁网）：2Na+2e-=2Na通电通电冶炼金属冶炼金属: Mn+ne-=M阴极（钢棒）：阴极（钢棒）：4Al3+12e-=4Al阳极阳极（石墨石墨）6O2- 12e-=3O2总反应：总反应：2Al2O3(熔融熔融) 4Al+3O2(2)铝的冶炼铝的冶炼电解熔融的电解熔融的Al2O3 通电通电 Na3AlF6阳
9、极阳极:4OH:4OH- - 4e- = 2H2O + O2产生产生n(Hn(H+)=0.4mol)=0.4mol2.24L2.24L0.4mol0.4mol0.4mol0.4mol阴极阴极:Cu:Cu2+ 2+ + + 2e- = Cu ; Cu ; 2H+ + 2e- = H2(消耗消耗)2.24L2.24L0.2mol0.2mol0.2mol0.2mol0.2mol0.2mol0.1mol0.1molA【当堂练习当堂练习】F(阴极阴极): :2H2H+ + + 2e- = H2(产生产生OHOH-) )阴阴阳阳+-【当堂练习当堂练习】3负极负极蓝色逐渐变无色蓝色逐渐变无色Fe(OH)Fe
10、(OH)3 3胶体带正荷胶体带正荷电解池与原电池异同电解池与原电池异同两电极接直流电源两电极接直流电源电解质溶液电解质溶液形成闭合回路形成闭合回路活泼性不同的两电极活泼性不同的两电极合适电解质溶液合适电解质溶液形成闭合回路形成闭合回路自发氧化还原反应自发氧化还原反应形形成成条条件件将电能转变成将电能转变成化学能的装置化学能的装置将化学能转变将化学能转变成电能的装置成电能的装置定定义义装装置置实实例例电解池电解池原电池原电池装装置置镀层金属接电源正极镀层金属接电源正极, ,待镀金属接电源负极待镀金属接电源负极电镀液必须含有镀层电镀液必须含有镀层金属的离子金属的离子应用电解原理在某些金应用电解原理
11、在某些金属表面镀上一层其他金属表面镀上一层其他金属的装置属的装置电镀池电镀池电解池与原电池异同电解池与原电池异同(续续)电源负极电源负极电解池阴极电解池阴极 (溶液中阴阳离子导电溶液中阴阳离子导电)电解池阳极电解池阳极电源正极电源正极电电子子流流向向阳极：阳极：氧化反应，溶液中的氧化反应，溶液中的阴离子失电子或电极金属失阴离子失电子或电极金属失电子电子阴极：阴极：还原反应，溶液中的还原反应，溶液中的阳离子得电子阳离子得电子负极：负极：氧化反应，金属氧化反应，金属 失电子失电子正极：正极：还原反应，溶液还原反应，溶液 中的阳离子得电子中的阳离子得电子电电极极反反应应阳极：阳极：与电源正极相连与电
12、源正极相连阴极：阴极：与电源负极相连与电源负极相连负极：负极：较活泼金属较活泼金属正极：正极：较不活泼金属较不活泼金属 （或能导电的非金属）（或能导电的非金属）电电极极名名称称电解池电解池原电池原电池装装置置负极负极 正极正极导线导线阳极：阳极：氧化反应，氧化反应，金属电极失电子金属电极失电子阴极：阴极：还原反应，还原反应，溶液中的阳离子得溶液中的阳离子得电子电子阳极：阳极：必须是镀层必须是镀层金属金属阴极：阴极：镀件镀件电镀池电镀池与电解池相同与电解池相同电解氯化铜溶液的微观反应过程电解氯化铜溶液的微观反应过程ClClClClCu2+Cu2+Cu2+、Cl-H+、OH-无规则运动无规则运动C
13、u2+、Cl-H+、OH-定向运动定向运动ClClClClCu2+Cu2+Cu2+、Cl-发生电子发生电子 得失得失ClClClClCuCu阴阳两极阴阳两极上生成上生成Cu、Cl2Cl2Cl2ee内容内容电解池电解池原电池原电池电极名称电极名称 极极（与电源（与电源负极相连接）负极相连接） 极极（与电源（与电源正极相连接）正极相连接） 极（电极（电子流出的电子流出的电极）极） 极极（电子流（电子流入的电极）入的电极） 极极电极反应电极反应 反应反应 反应反应 反应反应 反应反应能量转能量转变形式变形式 能转变为能转变为 能能 能转变为能转变为 能能反反应进应进行行是自是自发发的的还还是不自是不
14、自发发的的习题习题 P83阴阴阳阳负负正正还原还原氧化氧化氧化氧化还原还原电电电电化学化学化学化学不能自不能自发进发进行行能自能自发进发进行行P82【思考与交流思考与交流】 3 1、A 2、D XCl2 X(阴极阴极)+ Cl2(阳极阳极) 2e- 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2(阴极阴极)+Cl2(阳极阳极)通电通电5、1.42L1.42L6、通电通电22.4L2mol1.12L3.2gM(X)n(e-)M(X)=64(g/mol)n(e-)=0.1(mol)答答：（：（1）该金属的相对原子质量为）该金属的相对原子质量为64； （2）电路中有）电路中有0.1mol电子通过。电子通过。解：解：
