1-2-02《電解池工作原理及應(yīng)用》(2課時(shí))

專題1化學(xué)反應(yīng)與能量變化第二單元化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化電解池的工作原理及應(yīng)用原電池：把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。電解池：把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。電解池相當(dāng)于用電器,與直流電源兩極相聯(lián)。陰極——與電源負(fù)極相聯(lián)的電極。

陽(yáng)極——與電源正極相聯(lián)的電極。-+電離：電解質(zhì)在溶液或熔融狀態(tài)下離解為自由移動(dòng)離子的過(guò)程?；仡櫯c復(fù)習(xí)

工業(yè)上分別以NaCl和Al2O3為原料生產(chǎn)金屬鈉和金屬鋁。你知道工業(yè)生產(chǎn)中是如何實(shí)現(xiàn)此過(guò)程的嗎？上述生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生了什么形式的能量轉(zhuǎn)化？電解電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

右圖是電解熔融氯化鈉示意圖。

2．通電后電極分別發(fā)生了什么反應(yīng)?請(qǐng)寫出兩電極上電極反應(yīng)式。

陽(yáng)極:2Cl--2e-

=Cl2↑

(氧化反應(yīng))陰極:2Na++2e-

=2Na

(還原反應(yīng))3．請(qǐng)分析電解過(guò)程中電子的流向。討論下列問(wèn)題：1.通電前和通電后(右)熔融氯化鈉中Na+和Cl-的運(yùn)動(dòng)有何差異?請(qǐng)?jiān)谟覉D中用箭頭表示Na+和Cl-的運(yùn)動(dòng)情況：e-e-e-e-e-e-電解池中離子和電子的移動(dòng)方向

＋－Cl-Na+Cl-離子定向移動(dòng)：陰離子移向陽(yáng)極，陽(yáng)離子移向陰極。陽(yáng)極

正極負(fù)極

陰極電子的流向：在電解質(zhì)溶液中，無(wú)電子流動(dòng)只有陰陽(yáng)離子的定向移動(dòng)電解熔融氯化鈉通電前,Na+、Cl-在__________。通電后,Na+向__

極移動(dòng)，Cl-向___極移動(dòng)。 電子從電源負(fù)極流向________極,電極反應(yīng)為__________,發(fā)生_______反應(yīng)。 電子從電解池陽(yáng)極流向_______極,電極反應(yīng)為__________,發(fā)生_______反應(yīng)。 總反應(yīng)為_______________________。陰自由移動(dòng)陽(yáng)陰2NaCl

2Na+Cl2↑氧化還原正2Na++2e-=2Na2Cl--2e-=Cl2↑電解池:

把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置.(1)直流電源(2)與電源相連的兩個(gè)電極：

接電源正極的為陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)接電源負(fù)極的為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)(3)電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)(4)閉合回路電解:構(gòu)成條件:1：定義P19兩極只要求能導(dǎo)電,活潑性是否相同沒(méi)有必然關(guān)系

在直流電的作用下，在兩極上分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的過(guò)程。稀硫酸稀硫酸稀硫酸硫酸ABCD例題1：下列裝置中屬于原電池的是（）屬于電解池的是（）

BCD怎樣區(qū)分原電池、電解池？原電池、電解池的區(qū)分關(guān)鍵看是否有外接電源電解過(guò)程不僅可以在熔融電解質(zhì)中進(jìn)行，也可以在電解質(zhì)溶液中進(jìn)行?；顒?dòng)與探究P19陽(yáng)極：有刺激性氣味的氣體生成，能使?jié)駶?rùn)的淀粉KI試紙變藍(lán)。陰極：碳棒上有紅色的銅析出。判斷離子的放電順序：陽(yáng)離子：Cu2+>H+

陰離子：Cl->OH-1、在氯化銅溶液中存在Cu2+、H+、Cl-和OH-，請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)事實(shí)指出，在直流電的作用下，哪些離子優(yōu)先在電極上發(fā)生反應(yīng)。2、寫出電極反應(yīng)式和電解反應(yīng)方程式。陰極：Cu2++2e-==Cu

陽(yáng)極：2Cl--2e-==Cl2↑

總反應(yīng)：CuCl2===Cu+Cl2↑通電小結(jié)：電解池陰、陽(yáng)極的判斷方法：與電源正極相連與電源負(fù)相連陽(yáng)極陰離子移向發(fā)生氧化反應(yīng)電極溶解或產(chǎn)生O2、Cl2陰極發(fā)生還原反應(yīng)陽(yáng)離子移向析出金屬或產(chǎn)生H2電極產(chǎn)物的判斷及電極反應(yīng)的書寫陽(yáng)極:先看電極后看溶液

(1)活潑金屬電極:金屬電極失電子，溶解（除金和鉑)(2)惰性電極:溶液中陰離子失去電子,

陰離子放電順序:S2->I->Br->Cl

->OH->含氧酸根>F-陰極:無(wú)需考慮電極材料，溶液中陽(yáng)離子得電子,陽(yáng)離子放電順序:

Ag+>Fe3+>Cu2+>H+（酸）>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+（水）

>Al3+>Mg2+>……排在這兩種離子后面的離子在水中不參與反應(yīng)。4Al3++12e-=4Al

6O2-－12e-=3O2↑

2Al2O3=4Al+3O2↑電解熔融Al2O31、原料：純凈的Al2O3的熔點(diǎn)很高（約2045℃）。用熔化的冰晶石(Na3AlF6)可以做熔劑，使Al2O3在1000℃左右溶解在液態(tài)的冰晶石里，然后進(jìn)行電解。

2、原理：

在熔化條件下：Al2O3=2Al3++3O2-

陰極：陽(yáng)極：

總反應(yīng)式：電解原理的應(yīng)用：電冶煉金屬、氯堿工業(yè)、電鍍鋁電解槽陽(yáng)極C電解質(zhì)鋼殼煙罩熔融態(tài)鋁鋼導(dǎo)電棒陰極C耐火材料交流與討論電解飽和食鹽水時(shí)，發(fā)生如下反應(yīng)：

2NaCl+2H2O===2NaOH+H2↑+Cl2↑通電請(qǐng)與同學(xué)交流討論下列問(wèn)題：1、在氯化鈉溶液中存在Na+、H+、Cl-和OH-，請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)事實(shí)指出哪些離子優(yōu)先在電極上發(fā)生反應(yīng)。判斷離子的放電順序：陽(yáng)離子：H+>Na+

陰離子：Cl->OH-2、寫出陰極和陽(yáng)極的電極反應(yīng)式。陰極：2H++2e-==H2

↑陽(yáng)極：2Cl--2e-==Cl2↑3、如圖所示，電極池的陰極區(qū)和陽(yáng)極區(qū)用陽(yáng)離子交換膜隔開，使得陰極區(qū)的OH-不能進(jìn)入陽(yáng)極區(qū)。電解飽和食鹽水時(shí)為什么要阻止陰極區(qū)的OH-進(jìn)入陽(yáng)極區(qū)？陽(yáng)離子交換膜的作用:將電解槽隔成陰極區(qū)和陽(yáng)極區(qū),它只允許陽(yáng)離子通過(guò),而阻止陰離子和氣體通過(guò)。這樣它既能防止陰極產(chǎn)生的H2和陽(yáng)極產(chǎn)生的Cl2相混合而引起爆炸；又避免Cl2和NaOH作用生成NaClO而影響燒堿的質(zhì)量。3、如圖所示，電極池的陰極區(qū)和陽(yáng)極區(qū)用陽(yáng)離子交換膜隔開，使得陰極區(qū)的OH-不能進(jìn)入陽(yáng)極區(qū)。電解飽和食鹽水時(shí)為什么要阻止陰極區(qū)的OH-進(jìn)入陽(yáng)極區(qū)？思考：試比較電解飽和食鹽水與電解熔融氯化鈉的異同(提示:比較電解質(zhì)、電解裝置、電極反應(yīng)、電解產(chǎn)物）1、下圖中能驗(yàn)證氯化鈉溶液(含酚酞)電解產(chǎn)物的裝置是DB粗銅純銅－＋純銅作陰極，粗銅作陽(yáng)極；

e-AgAu陽(yáng)極陰極硫酸銅溶液陽(yáng)極泥知識(shí)回顧：

銅的電解精煉：⑴、粗銅所含的雜質(zhì)Zn、Fe、Ni、Ag、Au等⑵、粗銅的精煉

以粗銅為陽(yáng)極，以純銅為陰極，以CuSO4溶液為電解液進(jìn)行電解陽(yáng)極：Zn－2e－＝Zn2+Fe－2e－＝Fe2+Ni－2e－＝Ni2+Cu－2e－＝Cu2+

陰極：

Cu2++2e－＝Cu變小，所以長(zhǎng)時(shí)間電解后必須補(bǔ)充電解液知識(shí)回顧：

銅的電解精煉：?jiǎn)枺弘娊馔旰螅珻uSO4溶液的濃度有何變化？+純銅粗銅－CuSO4溶液4、電鍍1）定義：應(yīng)用電解原理在某些金屬或非金屬材料表面鍍上一薄層其他金屬或合金的過(guò)程。2）裝置CuSO4溶液陽(yáng)極：Cu—2e-=Cu2+陰極：Cu2++2e-=Cu

3）電鍍材料的選擇：陰極——鍍件陽(yáng)極——鍍層金屬

電鍍液——含有鍍層金屬離子的溶液銅鍍件問(wèn)：電鍍完后，CuSO4溶液的濃度有何變化？不變電解硫酸銅溶液要達(dá)到如下三個(gè)要求：①陽(yáng)極質(zhì)量減?、陉帢O質(zhì)量增加③電解過(guò)程中Cu2＋濃度不變則可選用的電極是(

)A．石墨作陽(yáng)極，鐵作陰極B．粗銅(含F(xiàn)e、Ni、Zn)作陽(yáng)極，純銅作陰極C．純銅作陽(yáng)極，鐵作陰極D．鐵作陽(yáng)極，純銅作陰極C下列描述錯(cuò)誤的是(

)A．從海水中可以制取鎂、溴、碘等物質(zhì)B．電解精煉銅(含少量Fe、Zn、Pt)的電解后溶液中，存在的金屬陽(yáng)離子只有Fe2＋、Zn2＋C．電解飽和食鹽水可以制取燒堿、氯氣、氫氣D．在鍍件上電鍍銅，電鍍過(guò)程中陽(yáng)極減少的質(zhì)量等于陰極增加的質(zhì)量B電子元件、餐具及一些工藝制品常需要在表面上鍍一層金屬銀。鍍銀時(shí)常以需要鍍銀的金屬制品做陰極，金屬銀做陽(yáng)極，含有銀離子的溶液做電解質(zhì)溶液。與同學(xué)交流討論下列問(wèn)題：1、試分析電鍍過(guò)程中電子的流向。2、寫出電鍍銀時(shí)陽(yáng)極和陰極的電極反應(yīng)式。3、指出電鍍過(guò)程中發(fā)生的能量轉(zhuǎn)化形式。原電池、電解池的比較原電池電解池電極名稱負(fù)極：較活潑金屬；正極：較不活潑金屬(或能導(dǎo)電的非金屬等)陽(yáng)極：電源正極相連陰極：電源負(fù)極相連電極反應(yīng)負(fù)極：氧化反應(yīng)正極：還原反應(yīng)陽(yáng)極：氧化反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)能量轉(zhuǎn)化形式化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能實(shí)例陰極：Cu2++2e-==Cu

陽(yáng)極：2Cl--2e-==Cl2↑總反應(yīng)：CuCl2===Cu+Cl2↑通電負(fù)極：Zn-2e-=Zn2+正極：Cu2++2e-=Cu總：Zn+Cu2+＝Zn2++Cu分析電解反應(yīng)的一般思路溶液中存在的離子離子的移動(dòng)方向及放電順序判斷電解池的陰、陽(yáng)極根據(jù)陽(yáng)極被氧化，陰極被還原分析得出產(chǎn)物電解Na2SO4溶液的分析陰極陽(yáng)極氧氣氫氣陽(yáng)極:4OH--4e-=2H2O+O2

實(shí)例電極反應(yīng)濃度PH值復(fù)原Na2SO4

陰極:

4H++4e-=2H2變大不變

加H2O2H2O===2H2↑+O2↑通電如電解H2SO4、NaOH、Na2SO4等溶液時(shí)其電極反應(yīng)式為：陽(yáng)極：4OH－－4e－＝2H2O+O2↑陰極：4H++4e－＝2H2↑

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)增大，若要恢復(fù)原來(lái)的濃度，只需加入一定量的水即可。用惰性電極電解電解質(zhì)溶液規(guī)律(1)電解水型：電解CuCl2溶液的分析陰極陽(yáng)極氯氣銅實(shí)例電極反應(yīng)濃度PH值復(fù)原CuCl2

CuCl2Cu+Cl2↑電解陽(yáng)極：2Cl--2e-=Cl2陰極：Cu2++2e-=Cu減小接近7

加CuCl2如電解鹽酸、CuCl2溶液等

電解后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小，若要恢復(fù)原來(lái)的組成和濃度，需加入一定量的溶質(zhì)(通入一定量的HCl氣體)陽(yáng)極：2Cl－－2e－＝Cl2↑陰極：2H++2e－＝H2↑總反應(yīng)：2HCl＝＝Cl2↑+H2↑

電解電解鹽酸(2)電解本身：電解CuSO4溶液的分析陰極陽(yáng)極氧氣銅實(shí)例電極反應(yīng)濃度PH值復(fù)原CuSO4

2CuSO4+

2H2O2Cu+O2

↑+2H2SO4電解陰極：Cu2++2e-=Cu減小

加CuO陽(yáng)極:4OH--4e-=2H2O+O2

減小如電解CuSO4溶液、AgNO3溶液等。陽(yáng)極：4OH－－4e－＝2H2O+O2↑陰極：2Cu2++4e－＝2Cu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)減小，若要恢復(fù)原來(lái)的組成和濃度，需加入一定量金屬氧化物。電解CuSO4溶液(3)放氧生酸型：電解NaCl溶液的分析陰極陽(yáng)極氫氣氯氣實(shí)例電極反應(yīng)濃度PH值復(fù)原NaCl

陽(yáng)極:2Cl--2e-=Cl2陰極:2H++2e-=H22NaCl+2H2O2NaOH+H2↑

+Cl2↑電解減小增大

加HCl如電解NaCl、KCl、MgCl2溶液等。

電解后原溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小，若要恢復(fù)原來(lái)的組成和濃度，需通入一定量的HCl氣體。陽(yáng)極(C)：2Cl－－2e－＝Cl2↑陰極(C)：2H++2e－＝H2↑

總反應(yīng)：2NaCl+2H2O＝＝2NaOH+Cl2↑+H2↑

電解(4)放氫生堿型：C負(fù)

陽(yáng)

3、由于Fe(OH)2極易被氧化，所以實(shí)驗(yàn)室很難用亞鐵鹽溶液與燒堿反應(yīng)制得白色純凈的Fe(OH)2沉淀。應(yīng)用如圖所示電解實(shí)驗(yàn)可以制得白色純凈的Fe(OH)2沉淀，兩電極的材料分別為石墨和鐵。(1)a電極材料應(yīng)為________，電極反應(yīng)式為________________。(2)電解液c可以是(填編號(hào))________。A．鹽酸 B．NaCl溶液C．NaOH溶液 D．CuCl2溶液(3)d為一苯層，其作用為_______________________________，在加入苯之前對(duì)c應(yīng)作何簡(jiǎn)單處理？__________________________。(4)若c中用Na2SO4溶液，當(dāng)電解一段時(shí)間看到白色Fe(OH)2沉淀后，再反接電源電解，除了電極上看到氣泡外，混合物中另一明顯現(xiàn)象是_______________________________________。Fe

Fe－2e－===Fe2＋

BC

隔絕空氣，防止生成的Fe(OH)