選修4第四章 第三節(jié) 電解池(多圖+視頻)

1、第三節(jié) 電解池第四章 電化學(xué)基礎(chǔ)電解水：電解水：2H2O= 2H2+O2 電解電解氫氧燃料電池氫氧燃料電池總反應(yīng)方程式總反應(yīng)方程式 ： 2H2O2=2H2O原電池：將原電池：將_轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成_的裝置。的裝置?；瘜W(xué)能化學(xué)能電能電能電解池：將_轉(zhuǎn)換成_的裝置?；瘜W(xué)能化學(xué)能電能電能4-2 電解電解氯化銅實(shí)驗(yàn)氯化銅實(shí)驗(yàn)接電源負(fù)極的電極（陰極）上接電源負(fù)極的電極（陰極）上 ；接電源正極的電極（陽(yáng)極）上接電源正極的電極（陽(yáng)極）上 , . 有紅色物質(zhì)析出有紅色物質(zhì)析出生成的氣體，生成的氣體，能使?jié)駶?rùn)的碘化鉀淀粉試紙變藍(lán)能使?jié)駶?rùn)的碘化鉀淀粉試紙變藍(lán)4-2 電解氯化銅實(shí)驗(yàn)電解氯化銅實(shí)驗(yàn)4-2 電解氯化銅實(shí)驗(yàn)電解

2、氯化銅實(shí)驗(yàn)eeeee氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)還原反應(yīng)還原反應(yīng)2Cl-2e=Cl2 Cu22eCu總反應(yīng)：總反應(yīng)：CuCl2 = Cu+ Cl2電解電解+Cu2+、H+Cl、OH一、電解原理1、電解：使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰、陽(yáng)兩極上引起氧化還原反應(yīng)的過程。2、電解池(電解槽)(1)定義:3、電解池的構(gòu)成條件將將電能電能轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為化學(xué)能化學(xué)能的裝置的裝置 3、電解池的構(gòu)成條件(1) 外加直流電源(2) 兩個(gè)電極(3) 電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)惰性惰性電極：電極：C、Pt、Au等等活性活性電極：電極：Fe、Cu、Ag等等, , ( (活性材料做活性材料做陽(yáng)極陽(yáng)極，本身被氧化，本身被氧化溶解溶解) )電極

3、電極材料材料陽(yáng)極：陽(yáng)極：接電源正極接電源正極陰極：陰極：接電源負(fù)極，接電源負(fù)極，名名稱稱(4) 構(gòu)成閉合回路寫出用石墨做電極電解寫出用石墨做電極電解CuSO4溶液的電極反應(yīng)式溶液的電極反應(yīng)式陰極：陰極：陽(yáng)極：陽(yáng)極：兩極反應(yīng)式相加得總方程式兩極反應(yīng)式相加得總方程式4OH 4e O2+2H2O2Cu2+ + 4e 2CuOH SO42 H+ Cu2+首先分析、比較出陰陽(yáng)極的放電離子首先分析、比較出陰陽(yáng)極的放電離子然后寫電極反應(yīng)式然后寫電極反應(yīng)式 ：電解電解2CuO2+2H2SO42CuSO4+2H2O4、電極反應(yīng)式的書寫陰極：陰極：陽(yáng)極：陽(yáng)極：來自弱電解質(zhì)的離子用分子形式表示，否則仍寫成離子。來自

4、弱電解質(zhì)的離子用分子形式表示，否則仍寫成離子。 離子放電順序（1） 電解池陰極vK+Al3+ 水溶液中不放電，熔融狀態(tài)放電水溶液中不放電，熔融狀態(tài)放電（2）電解池陽(yáng)極（Fe Cu Ag）金屬電極）金屬電極 S2- I Br Cl OH 含氧酸根含氧酸根F陽(yáng)離子在陰極上放電順序是：陽(yáng)離子在陰極上放電順序是：審題特別注意陽(yáng)極材料Ag+Hg2+ Fe3+ Cu2+H+酸酸Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+H+水水 Al3+Mg2+Na+ Ca2+K+v 含氧酸根、含氧酸根、 F在水溶液中不放電在水溶液中不放電實(shí)例實(shí)例電極反應(yīng)電極反應(yīng)pH復(fù)原復(fù)原Na2SO4NaClHCl 陽(yáng)極陽(yáng)極: 4OH- - 4e

5、- =2H2O+O2 陰極陰極: 4H + 4e- =2H2 不變 加加H2O2H2O= 2H2 + O2 電解電解 陽(yáng)極陽(yáng)極: 2Cl- - 2e- = Cl 2陰極陰極: 2H + 2e- =H2 2NaCl+2H2O=2NaOH+H2 + Cl2 電解電解增大 加加HCl陽(yáng)極陽(yáng)極: 2Cl- - 2e- = Cl 2陰極：陰極：2H+ 2e- = H2增大 加加HCl 2HCl H2 +Cl2 電解電解放氫生堿型 電解本身型 電解水型 規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)CC以石墨作電極，電解時(shí)，以石墨作電極，電解時(shí)，NaClCuSO4NaOH HCl放氫生堿型 放氧生酸型 電解水型 電解本身型 S2- I

6、 Br Cl OH 含氧酸根含氧酸根 F與與 (無無H2)(無無O2)與與 與與 與與 (有有H2)(有有O2)Ag+Hg2+ Fe3+ Cu2+H+酸酸Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+H+水水 Al3+Mg2+Na+ Ca2+K+（1）電解時(shí)，只生成）電解時(shí)，只生成H2而不生成而不生成O2，則溶液的，則溶液的pH_。 （2）電解時(shí)，只生成）電解時(shí)，只生成O2而不生成而不生成H2，則溶液的，則溶液的pH 。（3）電解時(shí)，既生成）電解時(shí)，既生成H2又生成又生成O2，則實(shí)際為電解水。，則實(shí)際為電解水。若為酸性若為酸性 pH ，若堿性溶液，則溶液的若堿性溶液，則溶液的pH ，若為中性，則若為中性，則

7、pH 。（4）電極區(qū)域）電極區(qū)域陰極陰極H+放電產(chǎn)生放電產(chǎn)生H2，陰極區(qū)域，陰極區(qū)域pH_。 陽(yáng)極陽(yáng)極OH-放電產(chǎn)生放電產(chǎn)生O2，陽(yáng)極區(qū)域，陽(yáng)極區(qū)域pH_。增大增大減小減小減小減小增大增大不變不變電解過程中溶液pH的變化規(guī)律變大變大變小變小練習(xí)練習(xí)1、(2011全國(guó)卷全國(guó)卷)用石墨做電極電解用石墨做電極電解CuSO4溶溶液。通電一段時(shí)間后，欲使用電解液恢復(fù)到起始狀液。通電一段時(shí)間后，欲使用電解液恢復(fù)到起始狀態(tài)，應(yīng)向溶液中加入適量的態(tài)，應(yīng)向溶液中加入適量的( ) ACuSO4 BH2O CCuO DCuSO4 5H2OC 【解析解析】 用石墨做電極電解用石墨做電極電解CuSO4溶液的電解溶液的電

8、解方程式是方程式是2CuSO4+2H2O 2H2SO4+2Cu+O2，根據(jù)缺什么補(bǔ)什么的，選項(xiàng)根據(jù)缺什么補(bǔ)什么的，選項(xiàng)C正確。正確。電解電解練習(xí)練習(xí)2、為下圖所示裝置中，為下圖所示裝置中，a、b都是惰性電極，通電都是惰性電極，通電一段時(shí)間后，一段時(shí)間后，b極附近溶液呈紅色。下列說法正確的是極附近溶液呈紅色。下列說法正確的是AX是正極，是正極，Y是負(fù)極是負(fù)極BX是負(fù)極，是負(fù)極，Y是正極是正極CCuSO4溶液的溶液的pH值逐漸減小值逐漸減小DCuSO4溶液的溶液的pH值不變值不變a X Y bPtCuCuSO4溶液溶液NaCl和酚酞溶液和酚酞溶液AC 例例3用惰性電極電解下列溶液，電解一段時(shí)間用惰

9、性電極電解下列溶液，電解一段時(shí)間后，陰極質(zhì)量增加，電解液的后，陰極質(zhì)量增加，電解液的pH下降的是下降的是 A.CuSO4 B.AgNO3 C.BaCl2 D.H2SO4 解析解析:陰極質(zhì)量增加陰極質(zhì)量增加,說明溶液中含有不活潑金屬說明溶液中含有不活潑金屬的陽(yáng)離子的陽(yáng)離子,電解液的電解液的pH下降下降,說明在陽(yáng)極上是說明在陽(yáng)極上是OH-離子離子放電而使溶液中放電而使溶液中c(H+)增大增大,溶液中的陰離子應(yīng)該是含溶液中的陰離子應(yīng)該是含氧酸根離子氧酸根離子.綜合分析應(yīng)為綜合分析應(yīng)為AB.AB(2)生成物生成物H2和和Cl2混合有什么危險(xiǎn)？混合有什么危險(xiǎn)？(1) Cl2接觸接觸NaOH溶液會(huì)反應(yīng)，反

10、應(yīng)方程溶液會(huì)反應(yīng)，反應(yīng)方程式：式： .Cl2 +2NaOH =NaCl + NaClO + H2O混合遇火或強(qiáng)光能反應(yīng)混合遇火或強(qiáng)光能反應(yīng)使用離子交換膜將池分開使用離子交換膜將池分開陽(yáng)極：陽(yáng)極： 陰極：陰極：總反應(yīng)：總反應(yīng)：2NaCl+2H2O=Cl2 +H2 +2NaOH離子反應(yīng)：離子反應(yīng)：2Cl +2H2O=Cl2 +H2 +2OH-電解電解電解電解用惰性電極電解用惰性電極電解NaCl溶液溶液(3)如何不讓生成物如何不讓生成物H2和和Cl2混合？混合？2Cl -2e=Cl2 2H+ +2e =H2 電解原理電解原理陽(yáng)極：陽(yáng)極：2Cl- - 2e- = Cl2陰極：陰極：2H+ + 2e -

11、= H21. 氯堿工業(yè)：氯堿工業(yè)：電解飽和食鹽水制燒堿、氯氣和氫氣電解飽和食鹽水制燒堿、氯氣和氫氣+ -精制精制飽和食鹽水飽和食鹽水水水(含少量含少量NaOH)Cl2 H2NaOH溶液溶液淡鹽水淡鹽水Na+AB總反應(yīng)：總反應(yīng)：2NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl2電解電解1關(guān)于電解氯化鈉水溶液關(guān)于電解氯化鈉水溶液(鐵作陰極、石墨作陽(yáng)極鐵作陰極、石墨作陽(yáng)極)，下，下列敘述正確的是列敘述正確的是()A若在陰極附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈無色若在陰極附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈無色B若在陽(yáng)極附近的溶液中滴入若在陽(yáng)極附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕黃色溶液，溶液呈棕黃色C電解時(shí)在陽(yáng)極

12、得到氯氣，在陰極得到金屬鈉電解時(shí)在陽(yáng)極得到氯氣，在陰極得到金屬鈉D電解一段時(shí)間后，將全部電解液轉(zhuǎn)移到燒杯中，充電解一段時(shí)間后，將全部電解液轉(zhuǎn)移到燒杯中，充分?jǐn)嚢韬笕芤撼手行苑謹(jǐn)嚢韬笕芤撼手行訠陽(yáng)極：陽(yáng)極： Fe - 2e- = Fe 2+陰極：陰極：Cu2+ +2e- = Cu電解氯化銅溶液，電極反應(yīng)有何變化？電極反應(yīng)電解氯化銅溶液，電極反應(yīng)有何變化？電極反應(yīng)式怎么寫？式怎么寫？陽(yáng)極：陽(yáng)極：陰極：陰極：Cu - 2e- = Cu2+Cu2+ +2e- = Cu陽(yáng)極陽(yáng)極陰極陰極Cu Cl2溶液溶液FeCu陽(yáng)極陽(yáng)極陰極陰極2.電鍍電鍍定義定義利用電解原理在某些金屬的表面鍍上一薄層其它金屬利用電解原

13、理在某些金屬的表面鍍上一薄層其它金屬或是合金的過程或是合金的過程目的目的特點(diǎn)特點(diǎn)電鍍材料的選擇電鍍材料的選擇陰極陰極電鍍液電鍍液陽(yáng)極陽(yáng)極使金屬增強(qiáng)抗腐蝕的能力，增加美觀和表面硬度使金屬增強(qiáng)抗腐蝕的能力，增加美觀和表面硬度2.電鍍電鍍1 1）陽(yáng)極本身參加電極反應(yīng)）陽(yáng)極本身參加電極反應(yīng)2 2）電解質(zhì)溶液的濃度保持不變）電解質(zhì)溶液的濃度保持不變鍍件鍍件鍍層金屬鍍層金屬含有鍍層金屬含有鍍層金屬 離子的溶液離子的溶液電鍍擺件及電鍍金杯電鍍擺件及電鍍金杯電鍍車間電鍍車間 例例4、在鐵制品上鍍一層一定厚度的鋅層，以下在鐵制品上鍍一層一定厚度的鋅層，以下方案設(shè)計(jì)正確的是方案設(shè)計(jì)正確的是()A鋅作陽(yáng)極，鐵制品作

14、陰極，溶液中含有鋅離子鋅作陽(yáng)極，鐵制品作陰極，溶液中含有鋅離子B鉑作陰極，鐵制品作陽(yáng)極，溶液中含有鋅離子鉑作陰極，鐵制品作陽(yáng)極，溶液中含有鋅離子C鐵作陽(yáng)極，鐵制品作陰極，溶液中含有亞鐵離子鐵作陽(yáng)極，鐵制品作陰極，溶液中含有亞鐵離子D鋅作陰極，鐵制品作陽(yáng)極，溶液中含有亞鐵離子鋅作陰極，鐵制品作陽(yáng)極，溶液中含有亞鐵離子A3.電解精煉電解精煉 銅的電解精煉 銅的電解精煉陽(yáng)極陽(yáng)極(_銅銅)：Cu 2e-Cu2+陰極陰極(_銅銅) ：Cu2+ 2e- Cu 雜質(zhì)有比銅活潑的雜質(zhì)有比銅活潑的Zn、Ni、Fe等：等：Zn 2e- Zn2+ Ni 2e- Ni2+Fe 2e- Fe2+活潑性在銅之后的銀、金等

15、：活潑性在銅之后的銀、金等：還原性比銅差的，不能失去電子，它們以單質(zhì)的形式留在溶液中，成為陽(yáng)極泥。電解質(zhì)溶液硫酸銅的濃度略有減小。電解質(zhì)溶液硫酸銅的濃度略有減小。粗粗精精3.電解精煉電解精煉電解電解2NaCl (熔融熔融) = 2Na + Cl2MgCl2 (熔融熔融) = Mg + Cl2電解電解2Al2O3 (熔融熔融) = 4Al + 3O2電解電解冰晶石冰晶石4.電冶金：電冶金：電解法冶煉活潑金屬電解法冶煉活潑金屬 K Al銅精煉陽(yáng)極爐車間銅精煉陽(yáng)極爐車間鎳鐵精煉爐鎳鐵精煉爐1、金屬鎳有廣泛的用途。粗鎳中含有少量、金屬鎳有廣泛的用途。粗鎳中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì)，可用電解

16、法制備高純度的鎳，下列敘述正確的等雜質(zhì)，可用電解法制備高純度的鎳，下列敘述正確的是（是（ ）（已知氧化性：）（已知氧化性：Fe2+Ni2+Cu2+） A.陽(yáng)極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式陽(yáng)極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式 Ni2+ + 2e = Ni B.電解過程中，陽(yáng)極質(zhì)量的減少與陰極質(zhì)量的增加相等電解過程中，陽(yáng)極質(zhì)量的減少與陰極質(zhì)量的增加相等 C.電解后，溶液中存在的金屬陽(yáng)離子只有電解后，溶液中存在的金屬陽(yáng)離子只有Fe2+ 和和Zn2+ D.電解后，電解槽底部的陽(yáng)極泥中只有電解后，電解槽底部的陽(yáng)極泥中只有Cu和和PtD例例2、在下圖電解裝置中、在下圖電解裝置中,電電極極A是由金屬是由金屬M(fèi)制成的

17、，制成的，B、C和和D都是鉑電極都是鉑電極,甲中的電解質(zhì)甲中的電解質(zhì)溶液為溶液為MSO4，乙中的電解質(zhì)，乙中的電解質(zhì)為為H2SO4。E、F是外接直流電是外接直流電源的兩極，電路接通后，電極源的兩極，電路接通后，電極B上有金屬上有金屬M(fèi)析出析出(已知金屬已知金屬M(fèi)無變價(jià)無變價(jià))正正負(fù)負(fù)4H+4e =2H24OH -4e = O2+2H2O M2+ +2e = MM - 2e = M2+ （1）電池中）電池中E是是_極，極，F(xiàn)是是_極。極。（2）A極上電極反應(yīng)為極上電極反應(yīng)為_，B極上電極反應(yīng)為極上電極反應(yīng)為_，C極上電極反應(yīng)為極上電極反應(yīng)為_，D極上電極反應(yīng)為極上電極反應(yīng)為_，MSO4H2SO4

18、3、工業(yè)上采用、工業(yè)上采用Fe、C為電極電解為電極電解K2MnO4溶液制溶液制KMnO4。電解時(shí)應(yīng)以。電解時(shí)應(yīng)以 作陰極，電解過程中陰極作陰極，電解過程中陰極附近溶液附近溶液pH將會(huì)將會(huì) ，陽(yáng)極反應(yīng)式，陽(yáng)極反應(yīng)式為為 ，總電解反應(yīng)式為，總電解反應(yīng)式為 。Fe增大增大MnO42- - e-MnO4-2K2MnO4+2H2O = 2KMnO4+2KOH+H2通電通電課堂鞏固4.右圖中右圖中x、y分別是直流電源的分別是直流電源的兩極兩極,通電后發(fā)現(xiàn)通電后發(fā)現(xiàn)a極板質(zhì)量增極板質(zhì)量增加加,b極板處有無色無臭氣體放出極板處有無色無臭氣體放出,符合這一情況的符合這一情況的A 課時(shí)作業(yè)課時(shí)作業(yè)2、火法煉銅得到的粗銅中含多種雜質(zhì)火法煉銅得到的粗銅中含多種雜質(zhì)(如鋅、金和銀如鋅、金和銀等等)，其性能遠(yuǎn)不能達(dá)到電氣工業(yè)的要求，工業(yè)上常，其性能遠(yuǎn)不能達(dá)到電氣工業(yè)的要求，工業(yè)上常使用電解精煉法將粗銅提純。在電解精煉時(shí)使用電解精煉法將粗銅提純。在電解精煉時(shí)()A粗銅接電源負(fù)極粗銅接電源負(fù)極B純銅作陽(yáng)極純銅作陽(yáng)極C雜質(zhì)都將以單質(zhì)形式沉積到池底雜質(zhì)都將以單質(zhì)形式沉積到池底D純銅片增重純銅片增重2.56 g，電路中通過電子為，電路中通過電子為0.08 molD 課時(shí)作業(yè)課時(shí)作業(yè)7以惰性電極電解以惰性電極電解C