高中化學(xué)選修四-第四章第三節(jié)《電解池》課件完整版(人教版選修4)

1、人教版選修4 化學(xué)反應(yīng)原理第四童"丿電化學(xué)基礎(chǔ)第三節(jié)電解池恩施高中老祁K復(fù)習(xí)回顧H想一想：構(gòu)成原電 池的條件是什么？CuCJ溶液兩個(gè)活性不同的電極（2）電解質(zhì)溶液（一般與活潑性強(qiáng) 的電極能發(fā)生氧化還原反應(yīng)）形成閉合回路（4）自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)原電池：將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难bK復(fù)習(xí)回顧HK復(fù)習(xí)回顧H問一問：原電池的 電極如何判斷？負(fù)極較活潑金屬正極較不活潑金屬或非金屬CuCJ溶液電子流出電子流入氧化反應(yīng)還原反應(yīng)原電池：將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。寫一寫：原電池的 電極反應(yīng)式？Zn 丄 丄 CuCC二三C11C12溶液負(fù)極：Zn - 2e- = Zn2+ 正極：Cu2+ + 2e = C

2、u電池總反應(yīng)：Zn+Cu2+ = Zn2+Cu渝把兩根右董棒作電極插入C11C12溶液中，外接直流電源, 這還是原電池裝置嗎？一、電解原理（以電解氯化銅為例）實(shí)驗(yàn)42：用惰性（石墨）電極電解氯化銅溶液 現(xiàn)象：陰極銅陰極：碳棒上有一層紅色陽極 的物質(zhì)析出銅 陽極：有氣泡，氣體有刺5 激性氣味，并能使?jié)駶櫟娘w KI-淀粉試紙變藍(lán)Cl2結(jié)論：CuCb溶液在電流的作用下發(fā)生了 化學(xué)變化，分解生成了Cu和Cl?實(shí)驗(yàn)分析:電解扛他匍憾液抵觀模祕第三節(jié)電解池1、電解原理1、電解：使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰、 陽兩極引起氧化還原反應(yīng)的過程。注意：電流必須是直流而不是交流。熔融態(tài)的電解質(zhì)也能被電解。2、電解池（

3、電解槽）: 把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置【思考1】 電解池的兩極是怎樣確定的?3、兩個(gè)電極及電極反應(yīng)、兩個(gè)電極的確定及電極反應(yīng)陽極C11C12溶專陰極：與電源負(fù)極相連一電子流進(jìn)還原反應(yīng)陽極：與電源正極相連一電子流出氧化反應(yīng)（2）、兩個(gè)電極的類型:陰極廠J陽極惰性電極與活性電極陰極陽極C11CI2溶專CuCl2溶液惰性電極（鉗、金、石墨）:僅僅導(dǎo)電，不參與反應(yīng)活性電極（除鉗、金外的金屬）:既可以導(dǎo)電、又可以參與電極反應(yīng)思考2】 形成電解池的條件是什么?4、形成電解池的條件與電源相連的兩個(gè)電極電解質(zhì)溶液或熔化的 電解質(zhì)形成閉合回路e_r 陰極陽極CiiCb溶液是如何形成閉合路的【思考3】 在電解過程中

4、，電子、離子電子的流向：電子從外加電 源的負(fù)極流出，流到電解池的陰極,再從陽極流回電源正極。（注意：電子 只在外電路定向移動(dòng)，不 能從溶液中移動(dòng)）CuCb溶液離子定向移動(dòng)的方向:陽離子向陰極移動(dòng),陰離子向陽極移動(dòng)?！舅伎?】 電解質(zhì)溶液導(dǎo)電的實(shí)質(zhì)是什么?5、電解質(zhì)溶液導(dǎo)電的實(shí)質(zhì)對電解質(zhì)溶液（或熔融態(tài)電解質(zhì)）通電時(shí)，電 子從電源的負(fù)極沿導(dǎo)線流入電解池的陰極，電 解質(zhì)的陽離子移向陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng)； 電解質(zhì)的陰離子移向陽極失去電子（有的是組 成陽極的金屬原子失去電子）發(fā)生氧化反應(yīng)， 電子從電解池的陽極流出，并沿導(dǎo)線流回電源 的正極。這樣，電流就依靠電解質(zhì)溶液（或熔 融態(tài)電解質(zhì)）里陰、陽離子的定

5、向移動(dòng)而通過 溶液（或熔融態(tài)電解質(zhì)），所以電解質(zhì)溶液（或熔融態(tài)電解質(zhì)）的導(dǎo)電過程，就是電解質(zhì) 溶液（或熔融態(tài)電解質(zhì)）的電解過程。【思考5】 如何書寫 電極反應(yīng)方程式和總方程式？6、電極反應(yīng)式的書寫： （以電解CiiCb為例） 陽離子移向陰極放電， 陰離子移向陽極放電 陰極：Cu2+2e = Cu陽極c還原反應(yīng)C11CI2溶液IfJ陽極：2CI -2e =Cl2T氧化反應(yīng) 總反應(yīng)式：CuCl2 壘 Cu+Cl2 T 通式：陰極：氧化劑+ne-=還原產(chǎn)物 陽極：還原劑一ne-=氧化產(chǎn)物 總電解反應(yīng)式：陰陽極反應(yīng)式相加所得的式子（考慮電子守恒）【思考6】 電解后氯化銅的濃度如何變化？【思考7】 若耍

6、使電解質(zhì)溶液復(fù)尿, 怎么辦？ 加 CiiCb【思考8】什么叫放云?陰窩手夾去亀予麗陽窩香得列輒予的過程叫哉越©【思考9】為什么Cu2+, Cl放電，而不是H+和 OHL ?陰窩子放電：與陰窩子的還斥性的相對徑需有關(guān) 陽禽子哉削：與陽禽子的氧化性的相對強(qiáng)需有關(guān)【思考10】 陰陽離子的放電順序是什么?7電JI頁序 陰、癒怡是惰性勒覆還是活性亀極都不參與亀 極反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)的是嫁液中的陽古子。陽或 子應(yīng)陰極上放削順序是：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+> (H+) > A13+>Mg2+&g

7、t;Na+>Ca2+>K+注哉當(dāng)離子濃度相差較大時(shí)"放電順序要發(fā)生變化”相同時(shí)按H匕開鱉活性材料作勉極時(shí)：金屬應(yīng)陽極夬 削子菠氧化成陽禽子進(jìn)入嫁液，陰寓子不彖易在電叔上放,勒O用惰性勒極(Pt、Au、石屋、鈦等)對: 嫁液中陰古子的放亀順序旻：S 2 >SOa2 >I >Br >C1 >OH >NO3 >SO42i等含氧酸根離子>F【思考11】 電解氯化銅溶液時(shí)，溶液中Cu2十和C1 一放 電基本完畢后，電解過程是否也就停止了呢？溶液中Cu2+和C1放電完畢后，原溶液變?yōu)榧?水，此時(shí)，在純水中存在H+和OH, H+在陰極放

8、電，OH在陽極放電，實(shí)際上是 電解水的 過程， 所以：陰極4H+ + 4e=2H2f陽極4OH- 一 4e- =2H2O + O2t 總反應(yīng)：2H2O2H2T + O2 T【思考12】 在電解氯化銅溶液的裝置中，若把電解 質(zhì)換成氯化鈉，其結(jié)果又如何呢？寫出電極反應(yīng)。旬M卑護(hù)H7®7 J嚼-&IWX凍理妹 僉M喊盤凄竣披斑加映認(rèn)M喊【61糧時(shí)】 J JU+ Ja+ HOENZ H offiz + deni 旬時(shí)蟻Bo AIO【忖買砂幣一Uho *£rL frlassis (z)UHH2Z + +HZ -單 s+ENA+H 石晝®報(bào)+eN +H (I)Cl在陽

9、極放電生成熔融的氯化鈉中有Na+和Cl, Na+在 陰極放電生成金屬鈉,氯7。陰極:陽極陰極陽極:2Na+ +2e'= 2Na（氧化反應(yīng)）2C1- -2e- = C12T（還原反應(yīng)）氯 氣總式:2NaCl = 2Na+Cl2 f8:電解規(guī)律實(shí)例電極反應(yīng)濃度PH值復(fù)原CuCl2陽極：2C1 -2 e =C12T 陰極：Cu2+4- 2e =2CuCuCl2Cu+Cl2 f減小增 大CuCl2氯氣CuCb溶液.銅§8實(shí)例電極反應(yīng)濃度PH 值復(fù)原Na2SO4陽極:4OH 4e- =2H2O+O2 f 陰極：4H + 4e = 2H2 $ 2H2O 輕 H2 T + O2T變大不變加

10、H2O實(shí)例電極反應(yīng)濃度PH值復(fù)原NaCl陽極:2C1- - 2e- = Cl2f 陰極：2H + 2e- =H2 T 2NaCl+2H2O 壘 2Na(減小)h+h2 t增 大+ C1加HC12?氯氣氣陽極陽極陰極陰極氫陽極氧陰極實(shí)例電極反應(yīng)濃度PH值復(fù)原CuSO4陽極：4OH - 4e = 2H2O+O2 T 陰極：Cu2+4- 2e_ = Cu減小減小加CuO申解2CuSO4+ 2H2O2Cu +O21+ 2H2SO4銅氣HOEN 寸 OS.H .dsceN 瑕珈O召V Qosno瑕*Iy 二 OE$*OH ;snw兇 AIWII兇曰舟ii兇AIW I剎孤4睦曲-兇曰舟I抿弓(梟曲理5 #

11、1電解質(zhì)溶液用惰性電極電解的示例:解型 水型 電類電解舉例物質(zhì)類別實(shí)例含氧酸H2SO4強(qiáng)堿NaOH電極反應(yīng)溶液PH變化減小方法HC1聚變增大增大CuClHC1陽極:2C1- -2e=Cl2$:2H+2e = H 舁NaCl陰極:4H+ + 4e =2H2T 陽極:4OH _4e =。2匸+2耳0活潑金屬的 無氧酸鹽增大放氧生酸不活潑金屬 的含氧酸鹽2廠日極:4OH-4e =O2$+2EzO4陰極:2Cu2+4e =2Cu；減小放氫生堿宀陰 陽極、CuSOCuO小結(jié)1:分析電解反應(yīng)（用情性電極時(shí)） 的般思路:【思考15】 電解與電離有哪些異同呢?<1、結(jié)2：電解與電離比較:電離電解條件電解

12、質(zhì)溶于水或 受熱融化狀態(tài)電解質(zhì)電離后， 再通宜流電過 程電解質(zhì)電離成為自 由移動(dòng)的離子例:CuC12=Cu2+2C1-陰陽離子定向移動(dòng)， 在兩極上失誨電子成 為原子或分子。如:CuC12-Cu+CL f待點(diǎn)只產(chǎn)生自由移動(dòng) 的離子發(fā)生氧化還原反應(yīng) 生成了新物質(zhì)聯(lián)系電解必須理立在電離的基礎(chǔ)上【思考16】 電解池與原電池有哪些異同呢?小結(jié)3:原電池與電解池的比校:能量轉(zhuǎn)換離子的遷移方向電解池電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能陰離子向陽極遷移 陽離子向陰極遷移原電池化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能陰離子向負(fù)極遷移陽離子向正極遷移發(fā)生氧化反應(yīng)的電極陽極（接電源正極）負(fù)極發(fā)生還原反應(yīng)的電極陰極（接電源負(fù)極）正極反應(yīng)能否自發(fā)不自發(fā)自發(fā)相同點(diǎn)

13、（從原理分析）都是氧化還原反應(yīng)鞏固練習(xí) 1、電極反應(yīng)方程式及電解總反應(yīng)方程式的書 寫（惰性電極，溶液）：H2SO4k2so4HCINaOHCuCI2 CuSO4NaCI KMnOq 2、用石墨作電極電解CuCI2> NaC啲混合溶 液時(shí)，陰極析出的物質(zhì)是；陽極產(chǎn)物是O齊帚都用銀片作電極電解AgNO3溶液時(shí)， 陽極的產(chǎn)物是；陰極的產(chǎn)物是o練習(xí)4、試寫出下列裝置中所發(fā)生的電極反應(yīng)方程式。練習(xí)練習(xí)CIISO4溶液(A)銅 純銅CIISO4溶液(B)鐵純CIISO4溶液(C)練習(xí)5、如圖所示裝置，指岀A、B池的名稱、電極名 稱、電極反應(yīng)式、二池pH值的變化情況。練習(xí)練習(xí)h2so4(A)c1r d

14、 C fJi /cb1-CuSQ(B)6寫出下列裝置的電極反應(yīng)式，并判斷A、B、C溶液 PH值的變化。AgNO3c PtC11SO4(B)4PtNaHSO4(C)甲 關(guān)恥3諸蔽乙CuS04溶液丙腕耽04溶液7如上圖所示，通電后A極上析出Ag,對該裝置的有關(guān) 敘述正確的是RA. P是電源的正極B.F極上發(fā)生的反應(yīng)為：40H- - 4e=2H20+02 tC電解時(shí)，甲、乙、丙三池中，除E、F兩極外，其余電 極均參加了反應(yīng)D.通電后，甲池的PH減小，而乙、丙兩池溶液的PH不變8 用鉗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 的物質(zhì)的量之

15、比為1 ： 2的是l-hCD1BCD甲KOHH2SO4Na2SO4CuSO4乙CuSO4AgNO3HCIhno3AC9為下圖所示裝置中，a、b都是惰性電極， 通電一段時(shí)間后，b極附近溶液呈紅色。下 列說法正確的是A. X是正極，Y是負(fù)極BX是負(fù)極，Y是正極C. CuSO4溶液的PH值逐漸減小D. CuSO4溶液的PH值不變Pt二、電解原理的應(yīng)用1、氯堿工業(yè)（電解飽和食鹽水以制造燒堿、氯氣和氫氣的工業(yè)）食鹽水中存在的離子：Na+、Cl、H+、OH離子放電順序：陽離子 H+> Na+陰離字 Cl- > OH電極反應(yīng)：陽極：2C1- -2e = C1J氧化反應(yīng)陰極：2H+ + 2e =

16、H21還原反應(yīng)總反應(yīng)：2NaCl+2H2O 通電：2NaOH +C12$+H212C+ 27/2C>2c/2 T +H2 T +20/ 若電解前向溶液中滴加酚駄，通電后現(xiàn)象為:1!LTJ陰極附近的溶液無色變?yōu)榧t色,兩極極板上都有氣體產(chǎn)生，如何檢驗(yàn)氣體的種類?陽極:產(chǎn)生刺激氣體使?jié)駶橩I淀粉試紙變藍(lán)色.陰極：產(chǎn)生無色、無來毛體電解飽和食鹽水必須解決兩個(gè)主要問題 第一個(gè)問題：(1) 避免Clp接觸NaOH溶液會(huì)反應(yīng),使產(chǎn)品不純，反應(yīng)方程去: 6 +2 NaOH =NaCI + NaCIO + 町0(2) 避免生成物出和CI?混合,因?yàn)椋夯旌嫌龌鸹蛴鰪?qiáng)光爆炸.解決方法:使用離子交換膜NF氯堿工

17、業(yè):離子交換膜法制燒堿(1) 生產(chǎn)設(shè)備名稱：離子交換膜電解槽陰極：碳鋼陽極：鈦陽離子交換膜：只允許陽離子通過(Cl-、0HIf J離子和氣體不能通過)，把電解槽隔成陰 極室和陽極室。(2) 離子交換膜的作用：a、防止氫氣和氯氣混合；b、避免氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)生成,而影響 氫氧化鈉畫產(chǎn)量和質(zhì)量O淡鹽水陽極/ 金屬鈦網(wǎng)NaOH溶液、陰極碳鋼網(wǎng)ci-0H-陽極室精制飽和NaCI溶液離子交換膜極室H20 （含少量NaOH）電解飽和食鹽水必須解決兩個(gè)主要問題第二個(gè)問題：精制食鹽水提示：1、用什么方法除去泥沙？2、用什么試劑除去Ca2+、M/+、Fe3+、SO423、所有試劑只有過量才能除盡，你能設(shè)計(jì)一個(gè)

18、 合理的順序逐一除雜嗎？由于粗鹽中含有泥沙、Ca2+ . Mg2+. Fe3+、 SO42-等雜質(zhì)，會(huì)在堿液中形成沉淀從而損壞離子 交換膜，那么如何除去這些雜質(zhì)呢？以氯堿工業(yè)為基礎(chǔ)的化工生產(chǎn)1、電解原理的應(yīng)用2、電鍍：在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬（如鋅鋸鐮銀等）或合金的方法。目的是增強(qiáng)抗腐蝕能力增加懿刪度。陰極:待鍍金屬制品電鍍液：含有鍍層金屬的電解質(zhì)實(shí)質(zhì)：陽極參加反應(yīng)的電解銅待鍍件陽極：鍍層金屬（純銅板）陰極：待鍍金屬制品電鍍液：含有鍍層金屬的電解質(zhì)（硫酸銅溶液）三、電解原理的應(yīng)用3、粗銅的電解精煉陽極：陽極泥:相對不活潑的金屬以單質(zhì)的形式沉積在電 解槽底，形成陽極泥Cu Cu-2e_

19、= Cu2+¥ 1陽極泥Au J陰極：Cu2+ + 2e* = Cu粗銅問:電解完后，C11SO4溶 液的濃度有何變化?電解精煉銅電解精煉銅原理: 粗銅的溶解與純銅的生成： 陽極（粗銅）：Cu -2e- = Cu2+ 陰極（純銅）：Cu2+ + 2e_ = Cu 比銅活潑的金屬：Zn、Fe、Ni只溶解，不析出; 比銅不活潑的金屬：Au、Pt不溶解，而以單質(zhì)沉 積形成陽極泥； 電解質(zhì)溶液中CUSO4的濃度基本不變（略?。㎡二、電解原理的應(yīng)用4、電冶金由于電解是最強(qiáng)有力的氧化還原手段，所以電解法是冶煉金屬的一種重要的方法。對于冶煉像Na、Ca、Mg、Al這樣活潑的金屬，電解法幾乎 是唯一

20、可行的工業(yè)方法。制取金屬鈉A電解熔融狀態(tài)的氯化鈉。陽極：2C1' 2e = Cl2$陰極：2Na+ + 2e' = 2Na總反應(yīng)：2NaCl（熔融）旦1= 2Na + Cl2 Tci2 出 nNaCl 進(jìn) UNa 出 LI陰極液體 金屬鈉電解熔融氯化鈉制鈉陽極4、電冶金（使用電解法冶煉像鈉、鎂、鋁等活潑金屬的方法）制取金屬鋁電解熔融狀態(tài)的氧化鋁。陽極： 60 公一12e = 3O2t陰極： 4A13+ + 12e = 4A1總反應(yīng):助熔劑:2A12O3（熔融）旦二 4A1 + 3O2 ?冰晶石° _冰晶石（N33A1F6六氟合鋁酸鈉）陽極材料（碳）和熔融氧化鋁需要定期

21、補(bǔ)充思考:工業(yè)上為什么用電解熔融氧化鋁的方法冶煉鋁而不用A1C13?Aid?為分子晶體，在融融狀態(tài)下不電離，不導(dǎo)電，不能被電解。冶煉鋁設(shè)備圖鋼導(dǎo)電棒電解質(zhì)一鋼殼耐火材料陰極C拓展：金屬的防護(hù)金屬腐蝕的快片曼程度：電解池的陽極原電池的負(fù)極 化學(xué)腐蝕原電池的正極 電解池的陰極下列裝置暴露空氣中一段時(shí)間，鐵的腐蝕由快到慢順序D E F A C BA（海水）B（海水）C（海水）電解池. 電解精煉池、電鍍池的 比校電解池電解精煉池電鍍池定義將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能 的裝置。應(yīng)用電解原理將不純 的金屬提純的裝置。形成條件 兩電極接直流電源 電極插人電解質(zhì)溶液 形成閉合回路 不純金屬接電源正極 純的金屬接電源負(fù)極 電解質(zhì)溶液須待提純 金屬的離子電極名稱陽極：電源正極相連 陰極：電源負(fù)極相連陽極：不純金屬; 陰極：純金屬應(yīng)用電解原理在某些 金屬表面鍍上一層其 它金屬的裝詈。 鍍層金屬接電源正極 待鍍金屬接電源負(fù)極 電鍍液須含有鍍層金 屬的商牛陽極：鍍層金屬； 陰極：鍍件電極反應(yīng)陽極：氧化反應(yīng) 陰極：還原反應(yīng)陽極：氧化反應(yīng) 陰極：還原反應(yīng)陽極：氧化反應(yīng) 陰極：還原反應(yīng)三、電解計(jì)算一電子守恒法例1 ：鉗電極電解1 LCu(NO3)2和KNO3混合溶液,通電一段時(shí)間，兩極均產(chǎn)生11.2L(標(biāo)況)氣體求電解后溶液的pH,并確定析出銅的物質(zhì) 的量.解析：陽極 4OH -4e =2H2O+O2t陰極