第三節(jié)電解池

1、12思考回憶思考回憶1、電解質(zhì)是指在、電解質(zhì)是指在_能夠?qū)щ姷幕衔?。能夠?qū)щ姷幕衔铩?、電離是指電解質(zhì)在、電離是指電解質(zhì)在_或或_狀態(tài)下離解成狀態(tài)下離解成_的過程。的過程。3、原電池是、原電池是_ 的裝置的裝置 。4、寫出下列物質(zhì)的電離方程式、寫出下列物質(zhì)的電離方程式 CuCl2 H2O NaHSO4 CH3COONH4 水溶液或熔融狀態(tài)下水溶液或熔融狀態(tài)下水溶液水溶液熔融熔融自由移動(dòng)離子自由移動(dòng)離子把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能3一、電解原理一、電解原理結(jié)論：結(jié)論：電解質(zhì)通電前在水溶液中自由移動(dòng)的陰、陽離電解質(zhì)通電前在水溶液中自由移動(dòng)的陰、陽離子作子作_運(yùn)動(dòng)；在外電源的作用下（運(yùn)動(dòng)

2、；在外電源的作用下（直流直流電電)，改作，改作_移動(dòng)而導(dǎo)電。在導(dǎo)電的同時(shí)，在移動(dòng)而導(dǎo)電。在導(dǎo)電的同時(shí)，在陽、陰兩極發(fā)生氧化陽、陰兩極發(fā)生氧化還原反應(yīng)，即被電解，電離是還原反應(yīng)，即被電解，電離是_的前題。的前題。 自由自由定向定向電解電解演示實(shí)驗(yàn)演示實(shí)驗(yàn) 微粒移動(dòng)方向微粒移動(dòng)方向4直流電源直流電源電極電極電解質(zhì)電解質(zhì)電極反應(yīng)電極反應(yīng)陰極陰極:陽極陽極:Cu2+ClClCu2+ + 2e Cu2Cl2e Cl2 （還原還原反應(yīng)）反應(yīng)）（氧化氧化反應(yīng)）反應(yīng)）被還原被還原得得2e-失失2e-被氧化被氧化（放出（放出Cl2） （析出（析出Cu）CuCl2 Cu2+2ClII陰極陰極陽極陽極e-e-正極正

3、極負(fù)極負(fù)極電電 源源CuCl2電解電解Cu +Cl2總反應(yīng)總反應(yīng): Cu2+ + 2Cl電解電解Cu +Cl2（氧化還原氧化還原反應(yīng)）反應(yīng)）5明明 確確673 3、構(gòu)成電解池的條件：、構(gòu)成電解池的條件：直流電源；直流電源；與電源負(fù)極相連的電極為陰極與電源負(fù)極相連的電極為陰極與電源正極相連的電極為陽極與電源正極相連的電極為陽極電極電極電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)； 形成閉合的回路形成閉合的回路89離子放電順序：離子放電順序： 活性材料作電極時(shí)：活性材料作電極時(shí)：金屬在陽極失電子被氧化金屬在陽極失電子被氧化成陽離子進(jìn)入溶液，陰離子成陽離子進(jìn)入溶液，陰離子不容易不容易在電極上放電。在電極上放電。 用惰性電

4、極用惰性電極(Pt(Pt、AuAu、石墨等、石墨等) )時(shí)：時(shí)：溶液中陰離子溶液中陰離子的放電順序（由難到易）是：的放電順序（由難到易）是： 無論是惰性電極還是活性電極都不參與電極反應(yīng)，發(fā)無論是惰性電極還是活性電極都不參與電極反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)的是溶液中的陽離子。生反應(yīng)的是溶液中的陽離子。 陽離子在陰極上放電順序是：陽離子在陰極上放電順序是：陽極：陽極：陰極陰極: :10分析電解反應(yīng)的一般思路：分析電解反應(yīng)的一般思路：明確溶液中存在哪些離子明確溶液中存在哪些離子根據(jù)根據(jù)陽極氧化陽極氧化，陰極還原陰極還原分析得出產(chǎn)物分析得出產(chǎn)物陰陽兩極附近有哪些離子陰陽兩極附近有哪些離子11、；4OH 4eO2+2

5、H2O（）（）12練習(xí)：練習(xí)：完成下列溶液的電極反應(yīng)。完成下列溶液的電極反應(yīng)。 (以石墨為電極電解以石墨為電極電解)硫酸溶液：硫酸溶液：鹽酸：鹽酸：NaOH溶液溶液:CuBr2溶液：溶液：KCl溶液：溶液：Cu(NO3)2溶液：溶液：Na2SO4溶液：溶液：13陽極：陽極：4OH- - 4e- = 2H2O + O2陰極：陰極：4H+ + 4e- = 2H2總反應(yīng)：總反應(yīng)： 通電 2H2O 2H2 + O214陽極：陽極：2Cl - - 2e- = Cl2陰極：陰極： 2H+ + 2e- = H2 2HCl H2 + Cl2 通電 總反應(yīng)：總反應(yīng)：15陽極：陽極：4OH- - 4e- = 2H

6、2O + O2陰極：陰極：2Cu 2+ + 4e- = 2Cu 通電 總反應(yīng)：總反應(yīng)：2Cu(NO3)2 + 2H2O2Cu + 4HNO3+ O216二、電解規(guī)律二、電解規(guī)律( (用惰性電極電解時(shí)用惰性電極電解時(shí)) )電解電解時(shí)，時(shí)，如電解如電解H2SO4、HNO3、NaOH、Na2SO4等溶液等溶液陽極陽極 ： 4OH4e2H2O +O2陰極：陰極： 4H+ +4e2H2 總反應(yīng)：總反應(yīng)：2H2O O2 +2H2 電解 電解后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)電解后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù) ，若要恢復(fù)，若要恢復(fù)原來的濃度，只需加入一定量的原來的濃度，只需加入一定量的 即可。即可。實(shí)質(zhì)：電解水實(shí)質(zhì)：電解水例如

7、：電解硫酸鈉溶液例如：電解硫酸鈉溶液增大增大水水17電解電解無氧酸溶液無氧酸溶液(氫氟酸除外氫氟酸除外)、不活潑金屬的、不活潑金屬的無氧酸鹽溶液無氧酸鹽溶液，如電解鹽酸、，如電解鹽酸、CuCl2溶液等溶液等 電解后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)電解后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù) ，若要恢復(fù)，若要恢復(fù)原來的組成和濃度，需加入一定量的原來的組成和濃度，需加入一定量的 (通入一通入一定量的定量的HCl氣體氣體)陽極：陽極： 2Cl 2eCl2陰極：陰極： 2H+ +2e H2 總反應(yīng)：總反應(yīng)：2HCl Cl2 + H2 電解電解鹽酸電解鹽酸實(shí)質(zhì)：電解質(zhì)本身被電解實(shí)質(zhì)：電解質(zhì)本身被電解減小減小溶質(zhì)溶質(zhì)18電解電解不活潑

8、金屬的含氧酸鹽不活潑金屬的含氧酸鹽時(shí)，電解質(zhì)和水都時(shí)，電解質(zhì)和水都有一部分被電解，如電解有一部分被電解，如電解CuSO4溶液、溶液、AgNO3溶液溶液等。等。陽極陽極 ： 4OH4e2H2O +O2陰極：陰極： 2Cu2+ +4e2Cu總反應(yīng)：總反應(yīng)： 2CuSO4 +2H2O 2Cu+O2 +2H2SO4 電解 電解后原溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)電解后原溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小減小，若要恢，若要恢復(fù)原來的組成和濃度，需加入一定量復(fù)原來的組成和濃度，需加入一定量金屬氧化物金屬氧化物。電解電解CuSO4溶液溶液19電解電解活潑金屬的無氧酸鹽溶液活潑金屬的無氧酸鹽溶液時(shí)，電解質(zhì)和水時(shí)，電解質(zhì)和水都有一部

9、分被電解，如電解都有一部分被電解，如電解NaCl溶液等。溶液等。 電解后原溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)電解后原溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小減小，若要恢，若要恢復(fù)原來的組成和濃度，需通入一定量的復(fù)原來的組成和濃度，需通入一定量的HCl。陽極陽極 (C)： 2Cl 2eCl2陰極陰極 (C)： 2H+ +2e H2 總反應(yīng)：總反應(yīng)：2NaCl+2H2O2NaOH+ Cl2 + H2 電解201.1.如上圖所示，通電后如上圖所示，通電后A A極上析出極上析出AgAg，對(duì)該裝置的有關(guān)，對(duì)該裝置的有關(guān)敘述正確的是敘述正確的是A.PA.P是電源的正極是電源的正極B.FB.F極上發(fā)生的反應(yīng)為：極上發(fā)生的反應(yīng)為：4OH4

10、OH- - - 4e- 4e- -=2H=2H2 2O+OO+O2 2C.C.電解時(shí)，甲、乙、丙三池中，除電解時(shí)，甲、乙、丙三池中，除E E、F F兩極外，其余電兩極外，其余電極均參加了反應(yīng)極均參加了反應(yīng)D.D.通電后，甲池的通電后，甲池的PHPH減小，而乙、丙兩池溶液的減小，而乙、丙兩池溶液的PHPH不變不變B 212.用鉑電極電解下表中各組物質(zhì)的水溶液，電解一段時(shí)間以后，甲、乙兩池中溶液的pH值均減小，而在和兩極，電極產(chǎn)物電極產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為的物質(zhì)的量之比為12的是的是 甲 乙 A B C D 甲 KOH H2SO4 Na2SO4 CuSO4 乙 CuSO4 AgNO3 HCl HNO

11、3 甲甲乙乙D223.為下圖所示裝置中，為下圖所示裝置中，a、b都是惰性電極，都是惰性電極，通電一段時(shí)間后，通電一段時(shí)間后，b極附近溶液呈紅色。下極附近溶液呈紅色。下列說法正確的是列說法正確的是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 23裝置裝置原電池原電池電解池電解池實(shí)例實(shí)例 原理原理 形成條件形成條件 電極名稱電極名稱 電子流向電子流向 電流方向電流方向 電極反應(yīng)電極反應(yīng) 能量轉(zhuǎn)化能量轉(zhuǎn)化 應(yīng)用應(yīng)用 發(fā)

12、生氧化還原反應(yīng)，從而形成電流發(fā)生氧化還原反應(yīng)，從而形成電流電流通過引起氧化還原反應(yīng)電流通過引起氧化還原反應(yīng)兩個(gè)電極、電解質(zhì)溶液或熔融態(tài)電解質(zhì)、形兩個(gè)電極、電解質(zhì)溶液或熔融態(tài)電解質(zhì)、形成閉合回路、成閉合回路、自發(fā)發(fā)生氧化還原反應(yīng)自發(fā)發(fā)生氧化還原反應(yīng)電源、電極（惰性或非惰性）、電電源、電極（惰性或非惰性）、電解質(zhì)（水溶液或熔融態(tài)）解質(zhì)（水溶液或熔融態(tài)） 由電極本身決定由電極本身決定正極正極：流入電子：流入電子 負(fù)極負(fù)極：流出電子：流出電子 由外電源決定由外電源決定陽極陽極：連電源正極連電源正極 陰極陰極：連電源負(fù)極連電源負(fù)極（外電路）負(fù)極（外電路）負(fù)極 正極正極 電源負(fù)極電源負(fù)極陰極；陽極陰極；陽

13、極電源正極電源正極（外電路）正極（外電路）正極負(fù)極負(fù)極電源正極電源正極陽極；陰極陽極；陰極電源負(fù)極電源負(fù)極負(fù)極：負(fù)極：Zn - 2e- =Zn2+（氧化反應(yīng)）（氧化反應(yīng)） 正極：正極：2H+ + 2e- =H2（還原原應(yīng)）（還原原應(yīng)） 陽極：陽極：2 CI- - 2e- = CI2 (氧化反應(yīng)氧化反應(yīng))陰極陰極: Cu2+ + 2e- = Cu (還原反應(yīng)還原反應(yīng))化學(xué)能化學(xué)能 電能電能電能電能化學(xué)能化學(xué)能設(shè)計(jì)電池、金屬防腐設(shè)計(jì)電池、金屬防腐氯堿工業(yè)、電鍍、電冶、金屬精煉氯堿工業(yè)、電鍍、電冶、金屬精煉銅鋅原電池銅鋅原電池電解氯化銅電解氯化銅24三、電解原理的應(yīng)用三、電解原理的應(yīng)用1.電解食鹽水

14、電解食鹽水思考思考:（1）通電前，飽和食鹽水中存在哪些離子）通電前，飽和食鹽水中存在哪些離子?這些離子的運(yùn)動(dòng)情況這些離子的運(yùn)動(dòng)情況怎樣？怎樣？（2）通電后，溶液中的離子運(yùn)動(dòng)發(fā)生了什么變化？）通電后，溶液中的離子運(yùn)動(dòng)發(fā)生了什么變化？（3）通電后，溶液中的在陰、陽放電的是什么離子？）通電后，溶液中的在陰、陽放電的是什么離子？（4）電解后，在陰極區(qū)和陽極區(qū)分別得到的產(chǎn)物是什么？）電解后，在陰極區(qū)和陽極區(qū)分別得到的產(chǎn)物是什么？怎樣初怎樣初步檢驗(yàn)兩極產(chǎn)物的生成步檢驗(yàn)兩極產(chǎn)物的生成?陽極：濕潤(rùn)的淀粉陽極：濕潤(rùn)的淀粉KI試紙?jiān)嚰堦帢O：酚酞試液陰極：酚酞試液25 現(xiàn)象：現(xiàn)象： 陽極：有氣泡產(chǎn)生，使?jié)耜枠O：有氣

15、泡產(chǎn)生，使?jié)駶?rùn)的淀粉潤(rùn)的淀粉KI試紙?jiān)嚰堊兯{(lán)變藍(lán) 陰極：有氣泡產(chǎn)生，滴加陰極：有氣泡產(chǎn)生，滴加酚酞溶液酚酞溶液變紅變紅實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置陽極：陽極：2Cl-2e- =Cl2陰極：陰極：2H+2e- =H2總式：總式：2NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl2通電通電電解飽和電解飽和食鹽食鹽水可以制造燒堿、氯氣和氫氣。水可以制造燒堿、氯氣和氫氣。26（1）生產(chǎn)設(shè)備名稱：離子交換膜電解槽）生產(chǎn)設(shè)備名稱：離子交換膜電解槽陰極：碳鋼陰極：碳鋼 陽極：鈦陽極：鈦陽離子交換膜：只允許陽離子通過陽離子交換膜：只允許陽離子通過(Cl、OH離子和氣體不能通過離子和氣體不能通過)，把電解槽隔成陰，把電解槽隔成陰

16、極室和陽極室。極室和陽極室。 （2）離子交換膜的作用：）離子交換膜的作用：a、防止氫氣和氯氣混合而引起爆炸；、防止氫氣和氯氣混合而引起爆炸；b、避免氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)生成、避免氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)生成 ，而影響，而影響氫氧化鈉的產(chǎn)量。氫氧化鈉的產(chǎn)量。氯堿工業(yè)氯堿工業(yè):離子交換膜法制燒堿離子交換膜法制燒堿21027+Cl2Cl2ClH2Na+H+OH淡鹽水淡鹽水NaOH溶液溶液精制飽和精制飽和NaCl溶液溶液H2O（含少量（含少量NaOH）離子交換膜離子交換膜 陽陽 極極金屬鈦網(wǎng)金屬鈦網(wǎng)陰陰 極極碳鋼網(wǎng)碳鋼網(wǎng)陽陽極極室室陰陰極極室室28粗鹽的成份：粗鹽的成份： 泥沙、泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe

17、3+、SO42雜質(zhì)，會(huì)與雜質(zhì)，會(huì)與堿性物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，損壞離子交換膜堿性物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，損壞離子交換膜精制食鹽水精制食鹽水29泥沙泥沙、Na+、 Cl-、Mg2+、 Ca2+、 Fe3+ 、SO42-Na+、 Cl-、 .Mg2+、 Ca2+、 Fe3+ 、 SO42-NaNa+ +、 ClCl- -、 MgMg2+2+、 CaCa2+2+、 FeFe3+3+ 、引入引入BaBa2+2+ Na+、 Cl-、Ca2+ 、 Ba2+ 、引入引入OH-Na+、 Cl-、CO32-、OH-Na+、 Cl-沉降沉降除泥沙除泥沙略過量略過量BaCl2 溶液溶液除除SO42-略過量略過量Na2CO3 溶

18、液溶液除除Ca2+. Ba2+ 略過量略過量NaOH 溶液溶液除除Fe3+ , Mg2+ 適量適量HCl溶液溶液調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)PH 除除CO32- 、OH-302.2.銅的電解精煉銅的電解精煉一般火法冶煉得到的粗銅中含有多種雜質(zhì)（如鋅、鐵、鎳、銀、金等），這種一般火法冶煉得到的粗銅中含有多種雜質(zhì)（如鋅、鐵、鎳、銀、金等），這種粗銅的導(dǎo)電性遠(yuǎn)不能滿足電氣工業(yè)的要求，如果用以制電線，就會(huì)大大降低電線的粗銅的導(dǎo)電性遠(yuǎn)不能滿足電氣工業(yè)的要求，如果用以制電線，就會(huì)大大降低電線的導(dǎo)電能力。因此必須利用電解的方法精煉粗銅。導(dǎo)電能力。因此必須利用電解的方法精煉粗銅。粗銅粗銅 含雜質(zhì)含雜質(zhì)(Zn Fe Ni Ag A

19、u 等等)純銅純銅粗銅粗銅陽極：陽極： Zn Zn2+2e- Fe Fe2+2e- Cu Cu2+2e- Zn Fe CuAg Au 陰極陰極: Cu2+ + 2e- Cu陽極泥陽極泥CuSO4溶液溶液陽極泥陽極泥: 相對(duì)不活潑的金相對(duì)不活潑的金屬以單質(zhì)的形式沉積在電屬以單質(zhì)的形式沉積在電解槽底解槽底,形成陽極泥形成陽極泥313. 3. 電電鍍鍍電鍍是利用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合電鍍是利用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的過程，它是電解原理的又一重要應(yīng)用。金的過程，它是電解原理的又一重要應(yīng)用。電鍍可以使金屬更電鍍可以使金屬更加美觀耐用，增強(qiáng)防銹抗腐能力加美觀耐

20、用，增強(qiáng)防銹抗腐能力。例如，鋼鐵是人們最常用的。例如，鋼鐵是人們最常用的金屬，但鋼鐵有個(gè)致命的缺點(diǎn)，就是它們易被腐蝕。防止鋼鐵金屬，但鋼鐵有個(gè)致命的缺點(diǎn)，就是它們易被腐蝕。防止鋼鐵發(fā)生腐蝕的一種最常用方法就是在其表面鍍上其他金屬，如鋅、發(fā)生腐蝕的一種最常用方法就是在其表面鍍上其他金屬，如鋅、銅、鉻、鎳等。銅、鉻、鎳等。電鍍：電鍍：電鍍是利用電解原理在某些金屬表面鍍電鍍是利用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的過程上一薄層其他金屬或合金的過程，鐵鐵片片銅銅片片硫酸銅溶液硫酸銅溶液電極：電極： 陽極陽極鍍層金屬鍍層金屬 或惰性電極或惰性電極 陰極陰極待鍍金屬制品待鍍金屬制品 電鍍液：含

21、有鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液。電鍍液：含有鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液。 溶液中溶液中CuSO4的濃度保持不變的濃度保持不變或變小或變小324、電冶金、電冶金制取金屬鈉制取金屬鈉電解熔融狀態(tài)的氯化鈉。電解熔融狀態(tài)的氯化鈉。陽極：陽極：2Cl - 2e- = Cl2陰極：陰極： 2Na+ + 2e- = 2Na總反應(yīng)：總反應(yīng)：2NaCl(熔融熔融) 2Na + Cl2 通電 3334陽極：陽極：6O2-12 e- =3O2 陰極：陰極：4Al3+ + 12e- =4Al冶煉鋁冶煉鋁通電通電總式：總式：2Al2O3 4Al+3O2 原理原理:助熔劑：冰晶石（助熔劑：冰晶石（Na3AlF6 六氟合鋁酸鈉）六氟合鋁酸鈉）陽極材料陽極材料(碳碳)和熔融氧化鋁需要定期補(bǔ)充和熔融氧化鋁需要定期補(bǔ)充思考思考:工業(yè)上為什么用電解熔融氧化鋁的方法冶煉鋁而工業(yè)上為什么用電解熔融氧化鋁的方法冶煉鋁而不用不用AlCl3?35冶煉鋁設(shè)備圖冶煉鋁設(shè)備圖陽極陽極C電解質(zhì)電解質(zhì)煙罩煙罩熔融熔融態(tài)鋁態(tài)鋁鋼殼鋼殼鋼導(dǎo)電棒鋼導(dǎo)電棒陰極陰極C耐火耐火材料材料36思考交流思考交流試比較電解飽和食鹽水與電解熔融氯化鈉的異同試比較電解飽和食鹽水與電解熔融氯化鈉的異同(提示提示:比較電解質(zhì)、電解裝置、電極反應(yīng)、電解產(chǎn)物