《黑龙江省虎林市高中化学 4.4《电解池》课件 新人教版选修4》由会员分享，可在线阅读，更多相关《黑龙江省虎林市高中化学 4.4《电解池》课件 新人教版选修4（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 G Zn CCCuCl2溶液溶液写出右图原电池的电极反应、电池总反应。写出右图原电池的电极反应、电池总反应。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：如果把两根石墨棒作电极插入问题：如果把两根石墨棒作电极插入CuCl2溶液中，外接直流电源，这还是原电溶液中，外接直流电源，这还是原电池装置吗？会发生怎样的池装置吗？会发生怎样的现象呢？现象呢？原电池是把化学能转变成电能的装置。原电池是把化学能转变成电能的装置。检查复习检查复习Cu3电解原理：电解原理：通电前：通电前：
2、CuClCuCl2 2 = Cu = Cu2+2+ + 2Cl + 2Cl， CuCu2+2+、ClCl为自由移动的离子；为自由移动的离子；通电后：通电后：CuCu2+2+移向阴极得到电子，移向阴极得到电子， ClCl移向阳极失去电子；移向阳极失去电子；电极反应：电极反应：阳极：阳极：2Cl2Cl- - 2e2e- -= Cl= Cl2 2（氧化反应）（氧化反应）阴极：阴极：CuCu2+2+ 2e2e = Cu= Cu（还原反应）（还原反应）总反应式：总反应式：CuClCuCl2 2 Cu + ClCu + Cl2 2 电解电解A有气泡，刺激性气味，并能使湿润的有气泡，刺激性气味，并能使湿润的
3、 KIKI淀粉试纸变蓝淀粉试纸变蓝碳棒上有一层红色物质析出碳棒上有一层红色物质析出阳极阳极阴极阴极氯氯气气铜铜实验现象及结论：实验现象及结论：阳极：阳极：阴极：阴极：5一、电解：一、电解：电流通过电解质溶液（或熔融电解质）而电流通过电解质溶液（或熔融电解质）而在阴、阳两极引起在阴、阳两极引起氧化还原氧化还原反应的过程。反应的过程。理解：理解：电解质溶液导电的过程就是电解质溶液导电的过程就是 过程过程。电解电解电流是直流电；电流是直流电；电解是电解是非非自发地将自发地将 能转化为能转化为 能。能。电电化学化学1、电解池（槽）：、电解池（槽）：电能转化为化学能的装置。电能转化为化学能的装置。2、构
4、成电解池的条件：、构成电解池的条件：（1）直流直流电源、两个电极；电源、两个电极；（2）电解质溶液或熔融的电解质；）电解质溶液或熔融的电解质；（3）闭合回路。）闭合回路。发生氧化反应发生氧化反应阴离子移向阴离子移向电源正极电源正极(阳极阳极)3. 电源、电极、电极反应关系电源、电极、电极反应关系电源负极电源负极(阴极阴极)发生还原反应发生还原反应阳离子移向阳离子移向离子放电：离子放电： 阴离子失电子、阳离子得电子的过程。阴离子失电子、阳离子得电子的过程。4 4、离子放电顺序：、离子放电顺序：1 1、阳离子放电（得电子）顺序、阳离子放电（得电子）顺序：AgAg+ + Hg Hg2+ 2+ FeF
5、e3+3+ Cu Cu2+ 2+ H H+ +（水）（水） Pb Pb2+ 2+ Sn Sn2+ 2+ FeFe2+2+ ZnZn2+ 2+ AlAl3+ 3+ Mg Mg2+ 2+ Na Na+ + Ca Ca2+ 2+ Ba Ba2+ 2+ K K+ +2 2、阴离子放电（失电子）顺序：阴离子放电（失电子）顺序：氧化性氧化性还原性还原性S S2 2 I I Br Br Cl Cl OH OH ( (水水) (NO) (NO3 3、SOSO4 42 2 等等) )含氧酸根含氧酸根 F F注意：注意：若若阳阳极是活性电极极是活性电极( (铂、碳、金之外铂、碳、金之外）阳极本身失去）阳极本身失去
6、电子被氧化，阴离子不在阳极放电电子被氧化，阴离子不在阳极放电; ;若阳极是惰性电极，还若阳极是惰性电极，还原性强的阴离子在阳极放电，阴极材料不发生任何变化。原性强的阴离子在阳极放电，阴极材料不发生任何变化。总结：分析电解反应的一般思路：总结：分析电解反应的一般思路：明确溶液中存在哪些离子明确溶液中存在哪些离子根据根据阳极氧化、阴极还原阳极氧化、阴极还原分析得出产物分析得出产物判断判断阳极材料阳极材料及阴阳两极附近及阴阳两极附近离子种类离子种类及离子放电顺序及离子放电顺序先电离先电离后电解后电解165.5.电极反应式的书写电极反应式的书写1. 写出用石墨电极电解硫酸铜溶液的电极反应式及总反应式写
7、出用石墨电极电解硫酸铜溶液的电极反应式及总反应式2. 写出用铜做电极电解写出用铜做电极电解硫酸铜溶液的电极反应式硫酸铜溶液的电极反应式阳极阳极4OH-4e-=2H2O+O2 阴极阴极2Cu2+4e-=2Cu总反应式总反应式2CuSO4+2H2O=2Cu+2H2SO4+O2 电解电解阳极阳极 ( Cu )：阴极阴极 ( Cu )：Cu 2e Cu2+ Cu2+ + 2e Cu 6. 6. 书写电解方程式的注意事项书写电解方程式的注意事项2.2.电极反应式要注意溶液的酸碱性对书写的影响；要注意两边电极反应式要注意溶液的酸碱性对书写的影响；要注意两边的电荷要守恒（电子看作负电荷）的电荷要守恒（电子看
8、作负电荷）3.3.标明条件：通电或电解。若电解的标明条件：通电或电解。若电解的H H+ +或或OHOH- -来自于来自于H H2 2O O，在方，在方程式中要以程式中要以H2O形式存在，不能书写形式存在，不能书写H H+ +或或OHOH- -作为反应物作为反应物4.4.电解反应是一个氧化还原反应，是被外界强迫发生的反应一电解反应是一个氧化还原反应，是被外界强迫发生的反应一 般形式为：般形式为：弱氧化剂弱氧化剂+ +弱还原剂弱还原剂 = = 强氧化剂强氧化剂+ +强还原剂强还原剂1.1.首先首先看阳极看阳极材料，若阳极是活性电极阳极本身失去电子被氧化，材料，若阳极是活性电极阳极本身失去电子被氧化
9、，若阳极是惰性电极，阴离子在阳极放电。若阳极是惰性电极，阴离子在阳极放电。电电 解解 原原 理理 并并 不不 难，难，惰惰 性性 材材 料料 做做 极极 板；板；两两 板板 接接 通通 直直 流流 电，电，阳阳 极极 氧氧 化化 阴阴 极极 还还。练习练习1 1： 根据电解原理，画出电解根据电解原理，画出电解NaCl水溶液的装置水溶液的装置图。用碳棒作两极材料，注明哪是阳极哪是阴极，写图。用碳棒作两极材料，注明哪是阳极哪是阴极，写出两极反应式及总的出两极反应式及总的电解化学方程式。电解化学方程式。阳极阳极阴极阴极氯化钠溶氯化钠溶液液阳极：阳极： 2Cl2Cl- -+2e+2e- = Cl= C
10、l2 2阴极：阴极： 2H2H+ +2e+2e- -=H=H2 2总反应式总反应式2NaCl+2H2O=H2+ Cl2+2NaOH电解电解练习练习2 2分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池A A、a a为负极，为负极，b b为正极为正极 B B、a a为阳极，为阳极，b b为阴极为阴极 C C、电解过程中，、电解过程中，d d电极质量增加电极质量增加 D D、电解过程中，氯离子浓度不变、电解过程中，氯离子浓度不变+阴极阴极阳极阳极阴极阴极d：阳极阳极c：2Cl 2e Cu2+ + 2e CuC练习练习3 ：如右图是电解氯化铜溶液的装置：如右图是电解氯化铜溶液
11、的装置,其中其中c、d为石墨电极，则下列有关判断正为石墨电极，则下列有关判断正确的是确的是Cl2C C【作业】完成下列溶液的电极反应【作业】完成下列溶液的电极反应 （以石墨为电极电解）（以石墨为电极电解） 7 7 盐酸盐酸 8 CuCl8 CuCl2 2溶液溶液 1 硫酸溶液硫酸溶液 2 NaOH溶液溶液 3 Na2SO44 AgNO3溶液溶液 5 CuSO4溶液溶液 6 KCl溶液溶液电解水型电解水型电解电解质和水型电解电解质和水型电解电解质本身型电解电解质本身型二二. 电解原理的应用电解原理的应用1.1.电解饱和电解饱和NaClNaCl溶液溶液（氯碱工业）（氯碱工业）两极材料：两极材料：碳
12、棒或其它惰性电极碳棒或其它惰性电极NaCl = Na+ + ClH2O = H+ + OH阴极：阴极：阳极：阳极：2Cl 2e Cl22H+ + 2e H22NaCl + 2H2O = 2NaOH + H2+ Cl2总反应：总反应：通电通电阳极产物阳极产物 ClCl2 2 和阴极产物和阴极产物 NaOHNaOH（H H2 2）如何检验？如何检验？ 阳极：阳极：使湿润的使湿润的KI淀粉试纸淀粉试纸 变蓝变蓝阴极：阴极： 滴入酚酞，溶液滴入酚酞，溶液变红变红+Cl2Cl2ClH2Na+H+OH淡盐水淡盐水NaOH溶液溶液精制饱和精制饱和NaCl溶液溶液阳离子交换膜阳离子交换膜 阳阳 极极金属金属钛
13、网钛网阴阴 极极碳钢网碳钢网阳阳极极室室阴阴极极室室电解饱和食盐水的原理示意图电解饱和食盐水的原理示意图10（1 1）生产设备名称：离子交换膜电解槽）生产设备名称：离子交换膜电解槽 阴极阴极：碳钢：碳钢 阳极阳极：钛：钛( (惰性惰性) )氯碱工业氯碱工业：离子交换膜法制烧碱离子交换膜法制烧碱（2）离子交换膜离子交换膜的作用：的作用：a、防止氢气和氯气混合而引起爆炸；、防止氢气和氯气混合而引起爆炸；b、避免氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠影响氢避免氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠影响氢 氧氧化钠的产量。化钠的产量。只允许只允许阳离子阳离子通过通过(Cl、OH离子和离子和 气体不能通过气体不能通过)
14、，把电，把电解槽隔成阴极室和阳极室。解槽隔成阴极室和阳极室。 阳离子交换膜阳离子交换膜：19思考思考:利用电解原理，用铁、铜、硫酸铜溶液能否利用电解原理，用铁、铜、硫酸铜溶液能否实现在铁上镀铜？怎样实现在铁上镀铜？怎样实现？实现？2、电镀、电镀 定义：定义：利用利用电解原理电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其它在某些金属的表面镀上一薄层其它金属金属或是或是合金合金的方法。的方法。 电镀材料的选择：电镀材料的选择：阴极阴极 装置：装置：铜铜镀件镀件CuSO4溶液溶液阳极阳极阴极阴极（电镀铜）（电镀铜）阳极：阳极： 阴极：阴极：Cu 2e = Cu2+ Cu2+ + 2e = Cu 电镀的特点：电
15、镀的特点：电镀液的浓度基本不变。电镀液的浓度基本不变。阳极参加反应阳极参加反应镀件镀件阳极阳极 镀层金属镀层金属电镀液电镀液含有含有镀层金属离子镀层金属离子的溶液的溶液1. a 1. a 、b b哪一极为正极？哪一极为正极？2. 2. 若要给铁叉镀银，若要给铁叉镀银， a a极选用什么材料？极选用什么材料？ 选择何种溶液？选择何种溶液？【思考【思考】e+阳极阳极阴极阴极3、铜的、铜的电解精炼电解精炼粗铜：含杂质（粗铜：含杂质（Zn、Fe、Ni、Ag、Au 等）等）阳极：阳极： Zn 2e = Zn2+Fe 2e = Fe2+Ni 2e = Ni2+Cu 2e = Cu2+ Zn Fe Ni C
16、uAg Au 阴极：阴极：阳极泥阳极泥思考：电解完后，思考：电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？溶液的浓度有何变化？粗铜粗铜纯铜纯铜硫酸铜溶液硫酸铜溶液阳极阳极阴极阴极Cu2+ + 2e = Cu基本不变，但变小基本不变，但变小 若把阴极纯铜换成铁棒，电解过程变吗若把阴极纯铜换成铁棒，电解过程变吗？ 不变，但不是精炼铜了，而叫电镀铜。不变，但不是精炼铜了，而叫电镀铜。 4、电冶金、电冶金冶炼活泼金属冶炼活泼金属 K Al 2Al2O3 (熔融熔融) = 4Al + 3O2通电通电MgCl2 (熔融熔融) = Mg + Cl22NaCl (熔融熔融) = 2Na + Cl2AlCl3 ？Mg
17、O ？ 为什么不电解钠、镁、铝的盐溶液？为什么不电解钠、镁、铝的盐溶液？通电通电通电通电冰晶石冰晶石盐溶液则相当于电解水中的盐溶液则相当于电解水中的H+得到氢气得到氢气 电解质电解质电解质电解质电解对象电解对象电解对象电解对象 电解质浓度电解质浓度电解质浓度电解质浓度 pHpHpHpH NaOHNaOHH H2 2SOSO4 4NaNa2 2SOSO4 4 HClHCl CuClCuCl2 2 NaClNaClCuSOCuSO4 4 水水增大增大增大增大水水增大增大减小减小水水增大增大不变不变电解质电解质减小减小增大增大电解质电解质减小减小电解质和水电解质和水得新电解质得新电解质增大增大电解质
18、和水电解质和水得新电解质得新电解质减小减小练习练习1 1： 用惰性电极分别进行下列溶液电解，写出用惰性电极分别进行下列溶液电解，写出电极反应和总反应方程式并完成下表：电极反应和总反应方程式并完成下表：1、用石墨作电极电解、用石墨作电极电解CuCl2、NaCl的混合溶液时，的混合溶液时， 阴极析出的物质是阴极析出的物质是 ；阳极产物是；阳极产物是 。2、两极都用银片作电极电解、两极都用银片作电极电解AgNO3时，阳极的产物时，阳极的产物 是是 ；阴极的产物是；阴极的产物是 。练习练习2:CuCl2Ag+Ag3、试写出下列装置中所发生的电极反应式。、试写出下列装置中所发生的电极反应式。石墨石墨 石
19、墨石墨 粗铜粗铜 纯铜纯铜 纯铜纯铜 铁铁CuSO4溶液溶液CuSO4溶液溶液CuSO4溶液溶液(A) (B) (C) 如图所示装置，指出如图所示装置，指出A、B池的名称、电极名称、电极反池的名称、电极名称、电极反应式、二池应式、二池pH值的变化情况。值的变化情况。+阴极阴极阳极阳极PH变大变大PH变小变小练习练习3:下列描述不正确的是（下列描述不正确的是（ ） A把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡出现气泡B把铜片插入氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁把铜片插入氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁C把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴
20、氯化铜溶把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速度加快液，气泡放出速度加快D与电源负极相连的是电解槽的阴极与电源负极相连的是电解槽的阴极B练习练习4:下列关于铜电极的叙述，正确的是（下列关于铜电极的叙述，正确的是（ ）A铜锌原电池中铜是负极铜锌原电池中铜是负极 B用电解法精炼粗铜时，纯铜作阳极用电解法精炼粗铜时，纯铜作阳极C在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极 D电解稀硫酸制电解稀硫酸制H2、O2时，铜作阳极时，铜作阳极 C练习练习5:下下图图所所示示装装置置中中，a a、b b都都是是惰惰性性电电极极，通通电电一一段段时时间间后，后，b b极附近
21、溶液呈红色。下列说法正确的是极附近溶液呈红色。下列说法正确的是( )( )A AX X是正极，是正极，Y Y是负极是负极B BX X是负极，是负极，Y Y是正极是正极C CCuSO4溶液的溶液的PHPH值逐渐减小值逐渐减小D DCuSO4溶液的溶液的PHPH值不变值不变 a X Y bPtCuCuSOCuSO4 4溶液溶液NaClNaCl和酚酞溶液和酚酞溶液A C +阳阳阴阴阳阳阴阴练习练习6:30 按照下图接通线路，反应一段时间后，回答下列问题按照下图接通线路，反应一段时间后，回答下列问题（1 1）U U型管内发生什么现象型管内发生什么现象? ?写出有关反应的化学方程式写出有关反应的化学方程
22、式（2 2）在）在a a、b b烧杯中发生什么现象烧杯中发生什么现象（3 3）如果小烧杯中有）如果小烧杯中有0.5080.508克碘析出，问大烧杯中，负极减轻多少克克碘析出，问大烧杯中，负极减轻多少克? ?0.13g+阳极阳极阴极阴极溶液变蓝溶液变蓝有气泡有气泡练习练习7:31用铂电极电解用铂电极电解 1L Cu(NO3)2 和和 KNO3 混合溶液混合溶液,通通电一段时间电一段时间,两极均产生两极均产生11.2L(S.T.P)气体气体. 求：求： （1）电解后溶液的电解后溶液的pH（2）确定析出铜的物质的量确定析出铜的物质的量0.5molPH=0练习练习8:32用石墨电极电解用石墨电极电解1
23、00mL H2SO4与与CuSO4的混合液，通的混合液，通电一段时间后，两极均收集到电一段时间后，两极均收集到2.24L（标况）气体，则（标况）气体，则原混合液中原混合液中Cu2+的物质的量浓度为的物质的量浓度为1mol/L练习练习9:33某硝酸盐晶体化学式为某硝酸盐晶体化学式为 M(NOM(NO3 3)x)xnHnH2 2O O，式量为，式量为242242，将，将1.211.21g g该晶体溶于水配成该晶体溶于水配成100mL100mL溶液，用惰性电极进行电解。溶液，用惰性电极进行电解。当有当有0.01 mol0.01 mol 电子转移时，溶液中金属离子全部析出，此电子转移时，溶液中金属离子
24、全部析出，此时阴极增重时阴极增重0.320.32g g。求：。求： 金属金属 M M 的相对原子质量的相对原子质量 x x、n n 值值 电解溶液的电解溶液的pHpH（溶液体积仍为（溶液体积仍为100mL100mL） PH=1练习练习10:M = 64x = 2 ；n = 334将将1升一定浓度的升一定浓度的硫酸铜溶液硫酸铜溶液，用，用A、B两个电极电解，当两个电极电解，当A极上产生极上产生22.4升升 （标准状况）气体时，（标准状况）气体时，B极上有金属析出。极上有金属析出。然后将然后将A、B极电源反接，继续通直流电，当极电源反接，继续通直流电，当B极上又产生极上又产生22.4升（标准状况）气体时结束，溶液质量共减少升（标准状况）气体时结束，溶液质量共减少 227克。克。（假定电流强度和溶液体积不变）（假定电流强度和溶液体积不变） （1）反接后至结束时）反接后至结束时B电极的电极反应式电极的电极反应式 （2）计算）计算A极上产生极上产生22.4升（标准状况）气体时，升（标准状况）气体时，B极增极增 加的质量。加的质量。 （3）计算原溶液的物质的量浓度）计算原溶液的物质的量浓度?2.5mol/L练习练习11:
