第3節(jié) 電解池(整理)

第四章電化學(xué)基礎(chǔ)第3節(jié)電解池

G

ZnCuCCCuCl2溶液寫出右圖的電極反應(yīng)、總反應(yīng)。負(fù)極：Zn–2e-=Zn2+正極：Cu2+＋2e-=CuZn+CuCl2=ZnCl2+CuCuCl2溶液原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置。知識(shí)回顧實(shí)驗(yàn)4-2向氯化銅溶液中通入直流電現(xiàn)象陽極---有氣泡產(chǎn)生，濕潤的淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)。陰極---有紅色的固體結(jié)論陽極---陰極---2Cl--2e-=Cl2↑Cu2++2e-=Cu總反應(yīng)式：CuCl2==Cl2↑+Cu通電思考與交流:(1)通電前，氯化銅溶液里主要存在哪些離子？這些離子的運(yùn)動(dòng)情況怎樣？(2)通電后，這些離子的運(yùn)動(dòng)情況有什么改變？(3)當(dāng)離子定向運(yùn)動(dòng)到電極表面上時(shí)，發(fā)生了什么變化？實(shí)踐探究：1、向氯化銅溶液中通入直流電離子定向移動(dòng)的方向:

陽離子向陰極移動(dòng),陰離子向陽極移動(dòng).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：電子只在外電路定向移動(dòng)，不能從溶液中移動(dòng)）一、電解原理P80電解：電流通過電解質(zhì)溶液（或熔化的電解質(zhì)）而在陰、陽兩極引起氧化還原反應(yīng)的過程。電解池：把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置叫做電解池(電解槽)。電解池結(jié)構(gòu)： 直流電源

電解質(zhì)溶液 電極(常用惰性電極：Pt、Au或石墨)陽極：接電源正極陰極：接電源負(fù)極電解池與原電池有哪些異同P82①兩電極接直流電源②電解質(zhì)溶液③形成閉合回路①活潑性不同的兩電極②電解質(zhì)溶液③形成閉合回路形成條件將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置定義裝置實(shí)例電解池原電池裝置電解池與原電池有哪些異同(續(xù))電源負(fù)極→電解池陰極電解池陽極→電源正極電子流向陽極：氧化反應(yīng)，溶液中的陰離子失電子或電極金屬失電子陰極：還原反應(yīng)，溶液中的陽離子得電子負(fù)極：氧化反應(yīng)，金屬失電子正極：還原反應(yīng)，溶液中的陽離子得電子電極反應(yīng)陽極：與電源正極相連陰極：與電源負(fù)極相連負(fù)極：較活潑金屬正極：較不活潑金屬（或能導(dǎo)電的非金屬）電極名稱電解池原電池裝置負(fù)極正極導(dǎo)線4、電解產(chǎn)物：a：決定于放電能力

陽離子：（在陰極）水電離產(chǎn)生時(shí)濃度極小

陰離子：（在陽極）

S2-＞SO32-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH-＞含氧酸根＞F-金屬單質(zhì)(Pt、Au除外)＞知識(shí)點(diǎn)2：電解原理Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>(H+)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca+>K+（反思）b：決定于離子濃度(實(shí)驗(yàn)事實(shí))4、電解產(chǎn)物：知識(shí)點(diǎn)2：電解原理惰性電極與活性電極：

惰性電極(鉑、金、石墨)：僅僅導(dǎo)電，不參與反應(yīng)?；钚噪姌O（除鉑、金外的金屬）：既可以導(dǎo)電、又可以參與電極反應(yīng)。電解飽和食鹽水石墨石墨飽和NaCl溶液【實(shí)驗(yàn)4-3】以惰性材料作電極，電解滴有幾滴酚酞的飽和食鹽水，并以濕潤的淀粉KI試紙檢驗(yàn)陽極產(chǎn)物，預(yù)測實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。電解飽和食鹽水實(shí)驗(yàn)觀察到的現(xiàn)象：陽極：陰極：放出有刺激性氣味的氣體，能使?jié)駶櫟腒I淀粉試紙變藍(lán)放出無色、無味氣體，附近溶液變紅2Cl—－2e—=Cl2↑2H++2e—=H2↑2NaCl+2H2O===2NaOH+H2↑+Cl2↑電解石墨石墨飽和NaCl溶液陽極：2Cl--2e-=Cl2↑陰極：2H++2e-=H2↑(2H2O2H++2OH-)1、溶液中哪些微粒？2、陽極區(qū)有哪些離子陰極區(qū)又有哪些離子？3、哪個(gè)離子先放電？石墨石墨飽和NaCl溶液2NaCl+2H2O==2NaOH+H2↑+Cl2↑電解

陽極：4OH--4e-＝2H2O+O2↑

(4H2O4H++4OH-)

陰極：2Cu2++4e-＝2Cu總反應(yīng)式石墨石墨CuSO4溶液

電解2Cu2++2H2O＝Cu+O2↑+4H+用惰性電極電解電解質(zhì)溶液的規(guī)律小結(jié)：電解類型舉例電極反應(yīng)物質(zhì)類別實(shí)例含氧酸H2SO4強(qiáng)堿NaOH

Na2SO4陽極：4OH_-4e_=O2↑+2H2O陰極：2H++2e—=H2↑減小增大不變H2O溶劑電解溶液pH變化活潑金屬的含氧酸鹽溶液復(fù)原方法

電解2H2O＝O2↑+2H2↑用惰性電極電解電解質(zhì)溶液的規(guī)律小結(jié)：舉例電極反應(yīng)物質(zhì)類別實(shí)例

無氧酸HCl

CuCl2陽極：2Cl—-2e—

=Cl2↑陰極：2H++2e—

=H2↑陽極：2Cl—-2e—=Cl2↑陰極：Cu2++2e—=Cu增大增大HClCuCl2溶質(zhì)電解電解類型不活潑金屬的無氧酸鹽溶液pH變化溶液復(fù)原方法用惰性電極電解電解質(zhì)溶液的規(guī)律小結(jié)：電解類型舉例電極反應(yīng)物質(zhì)類別實(shí)例

NaCl

陽極：2Cl—-2e—=Cl2↑陰極：2H++2e—=H2↑陽極：4OH_-4e_=O2↑+2H2O陰極：2Cu2++4e—=2Cu減小增大HClCuO溶質(zhì)溶劑同時(shí)電解溶液pH變化溶液復(fù)原方法活潑金屬的無氧酸鹽不活潑金屬的含氧酸鹽CuSO4用惰性電極電解電解質(zhì)溶液的規(guī)律小結(jié)：電解類型舉例電極反應(yīng)溶液pH變化溶液復(fù)原方法物質(zhì)類別實(shí)例含氧酸H2SO4強(qiáng)堿NaOH活潑金屬的含氧酸鹽Na2SO4無氧酸HCl不活潑金屬的無氧酸鹽CuCl2活潑金屬的無氧酸鹽NaCl不活潑金屬的含氧酸鹽CuSO4陽極：4OH_-4e_

=O2↑+2H2O陰極：2H++2e—=H2↑陽極：2Cl—-2e—=Cl2↑陰極：2H++2e—=H2↑陽極：2Cl—-2e—=Cl2↑陰極：2H++2e—=H2↑陽極：2Cl—-2e—=Cl2↑陰極：Cu2++2e—=Cu陽極：4OH_-4e_=O2↑+2H2O陰極：2Cu2++4e—=2Cu減小減小增大增大增大增大不變H2OHClCuCl2HClCuO溶劑電解溶質(zhì)電解溶質(zhì)溶劑同時(shí)電解氫氣氧氣

電解2H2O==2H2↑＋O2↑

+_電極反應(yīng)總反應(yīng)式：陽極：4OH_-4e_=O2↑+2H2O陰極：2H++2e—=H2↑練習(xí)1、寫出下列電解電極反應(yīng)及總反應(yīng)方程式(惰性電極，溶液)：H2SO4 HCl NaOHNa2SO4 CuCl2 AgNO3KCl

練習(xí)2、用石墨作電極電解CuCl2、NaCl的混合溶液時(shí)，陰極析出的物質(zhì)是_____；陽極產(chǎn)物是_____。3、兩極都用銀片作電極電解AgNO3時(shí)，陽極的產(chǎn)物是____；陰極的產(chǎn)物是____。Cu、H2Cl2、O2AgAg+4、pH＝a的某電解質(zhì)溶液中，插入兩支惰性電極通直流電一段時(shí)間后，溶液的pH〉a，則該電解質(zhì)可能是A、NaOHB、H2SO4

C、AgNO3D、Na2SO4A5、試寫出下列裝置中所發(fā)生的電極反應(yīng)方程式。石墨石墨粗銅純銅純銅鐵CuSO4溶液CuSO4溶液CuSO4溶液(A)(B)(C)6.大家知道：Cu＋H2SO4(稀)＝CuSO4＋H2↑通常不能發(fā)生。請回答：⑴試說明此反應(yīng)在一般情況下不能發(fā)生的原因是：

。⑵若向稀硫酸中通入熱的空氣，則發(fā)現(xiàn)銅會(huì)逐漸溶解。試寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式：

。⑶根據(jù)你學(xué)過的知識(shí)，設(shè)法使題中的反應(yīng)能夠發(fā)生。具體的方法是：；反應(yīng)原理是：

。二、電解原理的應(yīng)用——氯堿工業(yè)陽極（石墨）： 2Cl—－2e—=Cl2↑

【氧化反應(yīng)】陰極（石墨）： 2H++2e—=H2↑

【還原反應(yīng)】2NaCl+2H2O===2NaOH+H2↑+Cl2↑電解(一)電解飽和食鹽水反應(yīng)原理(二)離子交換膜法制燒堿1、裝置陽極：金屬鈦網(wǎng)(涂有鈦釕等氧化物)陰極：碳鋼網(wǎng)(涂有鎳涂層)陽離子交換膜：只允許陽離子通過，阻止陰離子和氣體通過。陰極室產(chǎn)物：

NaOH、H2陽極室產(chǎn)物：Cl2+-精制飽和食鹽水水(含少量NaOH)Cl2H2NaOH溶液淡鹽水Na+含氯漂白劑有機(jī)合成、造紙玻璃、肥皂紡織、印染有機(jī)合成氯化物合成農(nóng)藥金屬冶煉有機(jī)合成HCl鹽酸電解飽和食鹽水(三)以氯堿工業(yè)為基礎(chǔ)的化工生產(chǎn)H2NaOHCl2二、電解原理的應(yīng)用——電鍍（1）陽極：陰極：電鍍液：電極反應(yīng)：（2）實(shí)質(zhì)：鍍層金屬。待鍍的金屬制品

用含有鍍層金屬離子的溶液。陽極材料參加反應(yīng)的電解，電鍍過程中電鍍液的濃度保持不變。陽極陰極Zn－2e-=Zn

2+Zn2++2e-=Zn①粗銅的溶解與純銅的生成：陽極（粗銅）陰極（純銅）②比銅活潑的金屬：③比銅不活潑的金屬：④電解質(zhì)溶液中CuSO4的濃度:二、電解原理的應(yīng)用——電解精煉銅Zn、Fe、Ni只溶解，不析出

Au、Pt不溶解，而以單質(zhì)沉積形成陽極泥；基本不變。Cu－2e-=Cu2+Cu2++2e-=Cu二、電解原理的應(yīng)用——電冶金Na.Ca.Mg.Al等活潑的金屬的冶煉--電解法1、鈉的冶煉——電解熔融的NaCl陽極：2Cl-－2e-=Cl2↑陰極：2Na++2e-=2Na總反應(yīng)：2NaCl(熔融)=2Na+Cl2↑二、電解原理的應(yīng)用——電冶金2、鋁的冶煉——電解熔融的Al2O3煙罩陽極C電解質(zhì)熔融態(tài)鋁鋼殼鋼導(dǎo)電棒耐火材料陰極C陰極：

4Al3++12e-=4Al陽極：

6O2-－12e-=3O2↑總反應(yīng)：

2Al2O3(熔融)=4Al+3O2↑鋁電解槽原電池、電解池、電鍍池的比較①兩電極接直流電源②電解質(zhì)溶液③形成閉合回路①鍍層金屬接電源正極,待鍍金屬接電源負(fù)極②電鍍液必須含有鍍層金屬的離子形成條件將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一層其他金屬的裝置定義裝置實(shí)例電解池電鍍池裝置原電池、電解池、電鍍池的比較(續(xù))電源負(fù)極→電解池陰極電解池陽極→電源正極電子流向陽極：氧化反應(yīng)，溶液中的陰離子失電子或電極金屬失電子陰極：還原反應(yīng)，溶液中的陽離子得電子陽極：氧化反應(yīng)，金屬電極失電子陰極：還原反應(yīng)，溶液中的陽離子得電子電極反應(yīng)陽極：與電源正極相連陰極：與電源負(fù)極相連名稱同電解池，但有限制陽極：必須是鍍層金屬陰極：鍍件電極名稱電解池電鍍池裝置同電解池練習(xí)1、如圖所示裝置，指出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。2.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①和④兩極，電極產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1︰2的是甲乙ABCD甲KOHH2SO4Na2SO4CuSO4乙CuSO4AgNO3HClH2SO4

D3.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B．X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

a?XY?bPtCuCuSO4溶液NaCl和酚酞溶液AC4.金屬鎳有廣泛的用途。粗鎳中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì)，可用電解法制備高純度的鎳，下列敘述正確的是（已知：氧化性Fe2+＜Ni2+＜Cu2+）A.陽極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式：Ni2++2e—==NiB.電解過程中，陽極質(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離子只有Fe2+和Zn2+D.電解后，電解槽底部的陽極泥中只有Cu和PtD5、有兩只串聯(lián)的電解池（惰性電極），甲池盛有CuSO4溶液，乙池盛有一定量某硝酸鹽的稀溶液。電解時(shí)當(dāng)甲池電極析出1.6gCu時(shí)，乙池電極析出5.4g金屬，則乙池的溶質(zhì)可能是：A、NaNO3B、Mg(NO3)2

C、Al(NO3)3D、AgNO3D6.500mLKN