高中化學(xué)選修四第四章電解池

1、第四章第四章 電化學(xué)基礎(chǔ)電化學(xué)基礎(chǔ)第三節(jié)第三節(jié) 電解池電解池 原電池是把原電池是把化學(xué)能化學(xué)能轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為電能電能的的裝置，裝置， 而電解池則相反，是由而電解池則相反，是由電能電能轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為化學(xué)能化學(xué)能的裝置。的裝置。實驗實驗4-2：P79現(xiàn)象現(xiàn)象：（1）陰極石墨棒上逐漸覆蓋了一陰極石墨棒上逐漸覆蓋了一層紅色的銅。層紅色的銅。（2）陽極石墨棒上有使?jié)駶櫟牡猓╆枠O石墨棒上有使?jié)駶櫟牡饣浀矸墼嚰堊兯{?；浀矸墼嚰堊兯{。結(jié)論：結(jié)論： CuCl2溶液在電流的作用下發(fā)生了溶液在電流的作用下發(fā)生了化學(xué)變化，分解生成了化學(xué)變化，分解生成了Cu和和Cl21、電解的概念：使、電解的概念：使電流電流通過電解質(zhì)

2、溶液（或熔融態(tài)）而在通過電解質(zhì)溶液（或熔融態(tài)）而在陰、陽兩極陰、陽兩極引起引起氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)的過程叫做電解。的過程叫做電解。一、電解原理一、電解原理2 2、電解池的概念：借助于電流引起氧化還原反應(yīng)的裝置，也就、電解池的概念：借助于電流引起氧化還原反應(yīng)的裝置，也就是把是把電能電能轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能化學(xué)能的裝置，又稱電解槽。的裝置，又稱電解槽。 3、構(gòu)成：、構(gòu)成：直流直流電源、電源、 兩個電極、兩個電極、 電解質(zhì)電解質(zhì)溶液溶液（或熔融態(tài)電解質(zhì)）（或熔融態(tài)電解質(zhì)） 閉合回路閉合回路4、電解池、電解池中的：中的： 陰極陰極：與直流電源的負極相連，發(fā)生還原：與直流電源的負極相連，發(fā)生還原反應(yīng)；

3、反應(yīng)； 陽極陽極：與直流電源的正極相連，發(fā)生氧化：與直流電源的正極相連，發(fā)生氧化反應(yīng)。反應(yīng)。工作原理工作原理：通電時，電子從電源的負極沿導(dǎo)線流通電時，電子從電源的負極沿導(dǎo)線流入電解池的陰極，經(jīng)過陰、陽離子定向運動形成的內(nèi)入電解池的陰極，經(jīng)過陰、陽離子定向運動形成的內(nèi)電路，再從電解池的陽極流出，并沿導(dǎo)線流回電源的電路，再從電解池的陽極流出，并沿導(dǎo)線流回電源的正極。正極。電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程，就是電解質(zhì)溶液的電解過程。電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程，就是電解質(zhì)溶液的電解過程。H+OH-陰極陰極陽極陽極電解質(zhì)先電離后電解；電解質(zhì)先電離后電解； 導(dǎo)電過程就是電解過程。導(dǎo)電過程就是電解過程。2 Cl- - 2e-

4、 = Cl2 (氧化反應(yīng)氧化反應(yīng))Cu2+ + 2e- = Cu (還原反應(yīng)還原反應(yīng))總反應(yīng)：總反應(yīng)：CuCl2 Cu +Cl2電解電解陰極不參與電解反應(yīng)；陰極不參與電解反應(yīng)； 活性陽極先于陰離子放電?；钚躁枠O先于陰離子放電。 惰性電極：惰性電極：石墨、金、鉑石墨、金、鉑活性電極：石墨、金、鉑活性電極：石墨、金、鉑 以外的金屬以外的金屬陽離子得電子，陽離子得電子，放電放電e-e-陰離子失電子，陰離子失電子，放電放電氧化性強氧化性強的先得電子的先得電子還原性強還原性強的先失電子的先失電子5、電解池的分析、電解池的分析6、電極反應(yīng)式的書寫：、電極反應(yīng)式的書寫： 關(guān)鍵是準確判斷離子放電順序。關(guān)鍵是準

5、確判斷離子放電順序。 陰陽兩極反應(yīng)式相加，即得電解的總陰陽兩極反應(yīng)式相加，即得電解的總反應(yīng)方程式。（注意電荷守恒）反應(yīng)方程式。（注意電荷守恒）陰極陰極：氧化性強的陽離子先得電子：氧化性強的陽離子先得電子金屬越不活潑金屬越不活潑,對應(yīng)陽離子氧化性越強，越容易得電子。對應(yīng)陽離子氧化性越強，越容易得電子。陽極陽極：還原性強的陰離子先失電子：還原性強的陰離子先失電子 Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+（酸）（酸） Pb2+ Sn2+ +Fe2+Zn2+ H+（水水） Al3+Mg2+Na+Ca2+K+ 金屬（除金屬（除Pt、Au） S2IBrClOH含氧酸含氧酸F7、放電順序：、放電順序：金屬陽極先放

6、電，離子后放電。金屬陽極先放電，離子后放電。陰陽離子在電極上得放電順序不要絕對化。此與離子性質(zhì)、溶液濃度、電流密度、電極材料均有關(guān)。陰陽離子在電極上得放電順序不要絕對化。此與離子性質(zhì)、溶液濃度、電流密度、電極材料均有關(guān)。練習：以碳棒為電極，電解下列溶液，練習：以碳棒為電極，電解下列溶液，寫出電極反應(yīng)式寫出電極反應(yīng)式1 1、 CuClCuCl2 2 HI HI2 2、 NaNa2 2SOSO4 4、 H H2 2SOSO4 4 、NaOHNaOH3 3、 NaClNaCl，4 4、 AgNOAgNO3 3、實例電極反應(yīng)濃度pH復(fù)原陰極陰極陽極陽極氯氯氣氣銅銅實例實例電極反應(yīng)電極反應(yīng) 濃度濃度PH

7、值值復(fù)原復(fù)原CuCl2 CuCl2 Cu+Cl2 電解陽極陽極:(Cl- OH-) : 2Cl-2 e- =Cl2 陰極陰極(Cu2+ H+)：Cu2+ 2e-=Cu減小減小增增大大加適量加適量CuCl2晶體晶體第一組：電解第一組：電解CuCl2陰極陰極陽極陽極碘碘氫氣氫氣實例實例電極反應(yīng)電極反應(yīng) 濃度濃度PH值值復(fù)原復(fù)原HI 2HI I2 + H2 陽極陽極:(I- ，OH-) : 2I-2 e- =I2陰極陰極( H+)：2H+ 2e-= H2減小減小增增大大通入通入適量適量HI第一組：電解第一組：電解HI溶液溶液電解陰極陰極陽極陽極氧氧氣氣氫氫氣氣陽極陽極(OH- SO42-): 4OH

8、- 4e- = 2H2O+O2 實例實例電極反應(yīng)電極反應(yīng) 濃度濃度PH值值復(fù)原復(fù)原Na2SO4 陰極陰極(H+ Na+):4H + 4e- = 2H2 變大變大不不變變加加H2O2H2O = 2H2 +O2 通電通電第二組：電解Na2SO4陰極陰極陽極陽極氧氧氣氣氫氫氣氣陽極陽極(OH- SO42-): 4OH- 4e- = 2H2O+O2 實例實例電極反應(yīng)電極反應(yīng) 濃度濃度PH值值復(fù)原復(fù)原H2SO4 陰極陰極(H+ ):4H + 4e- = 2H2 變變大大變變小小加加H2O2H2O = 2H2 +O2 通電通電第二組：電解H2SO4陰極陰極陽極陽極氧氧氣氣氫氫氣氣陽極陽極(OH- ): 4

9、OH- 4e- = 2H2O+O2 實例實例電極反應(yīng)電極反應(yīng) 濃濃度度PH值值復(fù)原復(fù)原NaOH 陰極陰極(H+ Na+):4H + 4e- = 2H2 變變大大變變大大加加H2O2H2O = 2H2 +O2 通電通電第二組：電解NaOH第三組：電解NaCl陰極陰極陽極陽極氫氫氣氣氯氯氣氣實例實例電極反應(yīng)電極反應(yīng) 濃度濃度PH值值復(fù)原復(fù)原NaCl 陽極陽極(Cl- OH-): 2Cl- 2e- = Cl 2 陰極陰極(Na+ H+):2H + 2e- = H2 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2 +Cl2 減減小小增增大大通入通入適量適量HCl電解陰極陰極陽極陽極氧氧氣氣銅銅實例實例電極反應(yīng)

10、電極反應(yīng) 濃濃度度PH值值復(fù)原復(fù)原CuSO4 2CuSO4+2H2O 2Cu +O2+2H2SO4陰極陰極(Cu2+ H+): 2Cu2+ 4e-=2Cu減減小小加適量加適量CuO固體固體第四組：電解CuSO4陽極陽極(SO42- OH-) :4OH- 4e- = 2H2O+O2 減減小小電解二、電解原理的應(yīng)用二、電解原理的應(yīng)用1、氯堿工業(yè)（、氯堿工業(yè)（電解飽和食鹽水電解飽和食鹽水以制造燒堿、氯氣和氫氣的工業(yè)）以制造燒堿、氯氣和氫氣的工業(yè)）陽極：陽極：2Cl - -2e- = Cl2 氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)陰極：陰極： 2H+ + 2e- = H2 還原反應(yīng)還原反應(yīng)總反應(yīng)：總反應(yīng)： 2NaCl+2H

11、2O 2NaOH +Cl2+H2 通電 食鹽水中存在的離子：食鹽水中存在的離子：Na+ 、Cl- 、H+ 、OH-離子放電順序：離子放電順序：陽離子陽離子 H+ Na+ 陰離子陰離子 Cl- OH-H+Na+Cl-OH-陰極陰極陽極陽極若用上述裝置來制取我們所需要的若用上述裝置來制取我們所需要的有關(guān)物質(zhì)的話存在什么缺陷？：有關(guān)物質(zhì)的話存在什么缺陷？：1.H1.H2 2和和Cl Cl2 2 混合不安全混合不安全2.Cl2.Cl2 2會和會和NaOHNaOH反應(yīng)，反應(yīng)，會使得到的會使得到的NaOHNaOH不不純純二、離子交換膜法制燒堿2、電鍍：、電鍍： 在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的在某

12、些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的方法。方法。 電鍍的主要目的是使金屬增強抗腐蝕能力，增電鍍的主要目的是使金屬增強抗腐蝕能力，增加美觀和表面硬度。加美觀和表面硬度。 鍍層金屬通常是一些在空氣或溶液里不易起變鍍層金屬通常是一些在空氣或溶液里不易起變化的金屬（如鉻、鎳、銀）和合金（如黃銅）?；慕饘伲ㄈ玢t、鎳、銀）和合金（如黃銅）。 電鍍銅原理電鍍銅原理銅片銅片待鍍件待鍍件硫酸銅溶液硫酸銅溶液陽極：陽極：鍍層金屬鍍層金屬陰極：陰極：待鍍金屬待鍍金屬電鍍液：電鍍液：含有鍍層金屬離子含有鍍層金屬離子的溶液作電鍍液的溶液作電鍍液陽極：陽極：鍍層金屬（鍍層金屬（純銅板純銅板）陰極：陰極：待鍍金屬待鍍金屬

13、電鍍液：電鍍液：含有鍍層金屬離子的電解質(zhì)（硫酸銅溶液）含有鍍層金屬離子的電解質(zhì)（硫酸銅溶液） 電鍍過程中電鍍液的濃度保持不變電鍍過程中電鍍液的濃度保持不變電鍍銅：電鍍銅：精煉銅原理：精煉銅原理：粗銅的溶解與純銅的生成：粗銅的溶解與純銅的生成：陽極（粗銅）：陽極（粗銅）：Cu 2e- = Cu2+陰極（純銅）：陰極（純銅）： Cu2+ + 2e- = Cu比銅活潑的金屬：比銅活潑的金屬：Zn、Fe、Ni只溶解，不析出；只溶解，不析出；比銅不活潑的金屬：比銅不活潑的金屬：Au、Pt不溶解，而以單質(zhì)沉不溶解，而以單質(zhì)沉積形成積形成陽極泥陽極泥；電解質(zhì)溶液中電解質(zhì)溶液中CuSO4的濃度減小。的濃度減小

14、。4、電冶金（使用電解法冶煉像鈉、鈣、鎂、鋁等活潑金屬的、電冶金（使用電解法冶煉像鈉、鈣、鎂、鋁等活潑金屬的方法）方法）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 制取金屬鋁制取金屬鋁電解熔融狀態(tài)的氧化鋁。電解熔融狀態(tài)的氧化鋁。陽極：陽極：6O 2- 12e- = 3O2陰極：陰極：4Al 3+ + 12e- = 4Al總反應(yīng)：總反應(yīng)： 2Al2O3(熔融熔融) 4Al + 3O2 通電 冰晶石三、電解池小結(jié)三、電解池小結(jié)與電源正極相連與電源正極相連陽極陽極陰極陰極與電源負極相連與電源負極相連發(fā)生氧化反應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng)陽離子移向陽離子移向陰離子移向陰離子移向發(fā)生還原反應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)1、電源、電極、電極反應(yīng)關(guān)系、電源、電極、電極反應(yīng)關(guān)系2、電解原理的應(yīng)用：氯堿工業(yè)、電鍍、電冶金、電解原理的應(yīng)用：氯堿工業(yè)、電鍍、電冶金電解必須建立在電離的基礎(chǔ)上電解必須建立在電離的基礎(chǔ)上 發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成了發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成了新物質(zhì)新物質(zhì) 只產(chǎn)生自由移動的離子只產(chǎn)生自由移動的離子 電解質(zhì)電離成為自由移電解質(zhì)電離成為自由移動