甘肅省武威第十八中學(xué)高中化學(xué)選修四：43電解池課件%28共35張PPT%29

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) 電解池電解池氫氫氣氣氧氧氣氣 電解電解電解水電解水 ：2 H2O 2 H2 O2 +1、電解的概念：、電解的概念：使使電流電流通過電解質(zhì)溶液（或熔融電解質(zhì)）而在陰通過電解質(zhì)溶液（或熔融電解質(zhì)）而在陰陽兩極引起陽兩極引起氧化還原氧化還原反應(yīng)的過程（一般是一個(gè)反應(yīng)的過程（一般是一個(gè)非自發(fā)非自發(fā)的氧化還原的氧化還原反應(yīng)）反應(yīng)） 。一、電解原理一、電解原理2 2、電解池的概念：把、電解池的概念：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(gè)電極、電解質(zhì)兩個(gè)電極、電解質(zhì)溶液溶液或或熔融

2、態(tài)電解質(zhì)熔融態(tài)電解質(zhì)注意：注意：導(dǎo)電過程就是電解過程。導(dǎo)電過程就是電解過程。陰極不參與電解反應(yīng)。陰極不參與電解反應(yīng)。與電源正極相連與電源正極相連-陽極陽極與電源負(fù)極相連與電源負(fù)極相連-陰極陰極甲甲實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)步驟步驟如圖如圖甲甲所示，將用導(dǎo)線連接在一起的所示，將用導(dǎo)線連接在一起的兩根石墨碳棒插入盛有兩根石墨碳棒插入盛有CuCl2溶液的溶液的U型管中，觀察現(xiàn)象型管中，觀察現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象現(xiàn)象結(jié)論結(jié)論 無現(xiàn)象無現(xiàn)象沒有且不能自發(fā)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)沒有且不能自發(fā)發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)步驟步驟1.如圖乙所示，將兩根石墨棒分別跟如圖乙所示，將兩根石墨棒分別跟直流電源直流電源的正極和的正極和 負(fù)極連接，浸入負(fù)極連

3、接，浸入U(xiǎn)型管的型管的CuCl2溶液中溶液中 ，再接通，再接通12V直流直流 電電,觀察現(xiàn)象。約觀察現(xiàn)象。約35min后切斷電源。后切斷電源。 2.若碳棒表面有氣泡產(chǎn)生若碳棒表面有氣泡產(chǎn)生,如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)是什么氣體如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)是什么氣體? 3 3. .將電極取出，仔細(xì)觀察其將電極取出，仔細(xì)觀察其頂端頂端和周圍有什么變化？和周圍有什么變化？實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象現(xiàn)象1. 1. 通電后發(fā)生了氧化通電后發(fā)生了氧化- -還原反應(yīng)還原反應(yīng) ; ;2.2.外加外加電流的作用是這種化學(xué)變化的根本原因。電流的作用是這種化學(xué)變化的根本原因。 Cl2 2Cu 與與碳碳棒棒乙乙實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)視頻視頻 原理分析原理分析： 陰極

4、：陰極： 陽極：陽極： 電解電解CuClCuCl2 2溶液的化學(xué)反應(yīng)方程式：溶液的化學(xué)反應(yīng)方程式：通電前，通電前，CuCu2 2和和ClCl在水里在水里地移動(dòng)著；地移動(dòng)著；電離電離自由自由 通電后，這些自由移動(dòng)著的離子，在電場(chǎng)作用下，通電后，這些自由移動(dòng)著的離子，在電場(chǎng)作用下，改作改作移動(dòng)。溶液中帶正電的移動(dòng)。溶液中帶正電的向向移動(dòng)，帶負(fù)移動(dòng)，帶負(fù)電的電的向向移動(dòng)。在陰極，銅離子獲得電子而還移動(dòng)。在陰極，銅離子獲得電子而還原成銅原子覆蓋在陰極上；在陽極，氯離子失去電子而原成銅原子覆蓋在陰極上；在陽極，氯離子失去電子而被氧化成氯原子，并兩兩結(jié)合成氯分子，從陽極放出。被氧化成氯原子，并兩兩結(jié)合成氯

5、分子，從陽極放出。 2Cl2Cl 2e2e ClCl2 2 Cu Cu2 2 2e2e CuCuCuClCuCl2 2 = Cu= CuClCl2 2定向定向Cu2 陰極陰極Cl-陽極陽極通電通電或電解或電解CuClCuCl2 2是強(qiáng)電解質(zhì)且易溶于水，在水溶液中是強(qiáng)電解質(zhì)且易溶于水，在水溶液中生生成成CuCu2 2和和ClCl。CuClCuCl2 2 Cu Cu2 2 2Cl2Cl電離電離陰極陰極陽極陽極2 Cl- - 2e- = 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 惰性電極：惰性電極：石墨、金、鉑

6、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，放電陽離子得電子，放電e-e-陰離子失電子，放電陰離子失電子，放電氧化性氧化性強(qiáng)的先得電子強(qiáng)的先得電子還原性還原性強(qiáng)的先失電子強(qiáng)的先失電子陰極陰極(還原反應(yīng)還原反應(yīng))：氧化性強(qiáng)的陽離子先得電子：氧化性強(qiáng)的陽離子先得電子陽極陽極(氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)) ：還原性強(qiáng)的陰離子先失電子：還原性強(qiáng)的陰離子先失電子金屬（除金屬（除CPt、Au） S2IBrClOH含氧酸根含氧酸根F4、放電順序：、放電順序：金屬陽極先放電，離子后放電金屬陽極先放電，離子后放電+ +(H+)H+)+得電子的能力強(qiáng)于得電子的能力強(qiáng)于H+只在

7、熔融狀態(tài)下放電，在水溶液中永遠(yuǎn)不放電。只在熔融狀態(tài)下放電，在水溶液中永遠(yuǎn)不放電?？偨Y(jié)：分析電解反應(yīng)的一般思路：總結(jié)：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、陰極還原陽極氧化、陰極還原分析得出產(chǎn)物分析得出產(chǎn)物判斷判斷及陰陽兩極附近離及陰陽兩極附近離子種類及離子放電順序子種類及離子放電順序(不能忽視不能忽視非惰性陽極）非惰性陽極）(先電離先電離)(后電解后電解)16書寫電解方程式的注意事項(xiàng)書寫電解方程式的注意事項(xiàng)2.2.電極反應(yīng)式要注意溶液的酸堿性對(duì)書寫的影響；要電極反應(yīng)式要注意溶液的酸堿性對(duì)書寫的影響；要注意兩邊的電荷要守恒（電子看作負(fù)電荷）注意兩邊

8、的電荷要守恒（電子看作負(fù)電荷）3.3.標(biāo)明條件：通電或電解。標(biāo)明條件：通電或電解。1.1.首先看陽極材料，若陽極是活性電極陽極本身失去首先看陽極材料，若陽極是活性電極陽極本身失去電子被氧化，若陽極是惰性電極，陰離子在陽極放電電子被氧化，若陽極是惰性電極，陰離子在陽極放電（失電子）。（失電子）。1. 寫出用石墨電極電解硫酸銅溶液的電極反應(yīng)式及總離寫出用石墨電極電解硫酸銅溶液的電極反應(yīng)式及總離子反應(yīng)式子反應(yīng)式陽極陽極 4OH-4e- = 2H2O+O2 陰極陰極 2Cu2+4e- = 2Cu總反應(yīng)式總反應(yīng)式 2Cu2+2H2O=2Cu+4H+O2 電解電解陰極陰極陽極陽極氧氧氣氣氫氫氣氣陽極陽極(

9、OH- SO42-): 4OH- 4e- = 2H2O+O2 實(shí)例實(shí)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 變大變大變變小小 加加H2O2H2O = 2H2 +O2 通電通電第一組：電解H2SO4陰極陰極陽極陽極氧氧氣氣氫氫氣氣陽極陽極(OH- ): 4OH- 4e- = 2H2O+O2 實(shí)例實(shí)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 變大變大變變大大 加加H2O2H2O = 2H2 +O2 通電通電第二組：電解NaOH陰極陰極陽極陽極氧氧氣氣氫氫氣氣陽極陽

10、極(OH- SO42-): 4OH- 4e- = 2H2O+O2 實(shí)例實(shí)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 通電通電第三組：電解Na2SO4陰極陰極陽極陽極氫氣氫氣實(shí)例實(shí)例電極反應(yīng)電極反應(yīng) 濃度濃度PH值值復(fù)原復(fù)原HCl 陽極陽極(Cl-OH-) : 2Cl-2 e- =Cl2 陰極陰極( H+)：2H+ 2e-= H2減小減小增增大大通入通入適量適量HCl第四組：電解第四組：電解HCl溶液溶液 2HCl Cl2 + H2 電解氯氣氯氣陰極陰極陽極陽極氯氯氣

11、氣銅銅實(shí)例實(shí)例電極反應(yīng)電極反應(yīng) 濃度濃度PH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晶體晶體第五組：電解第五組：電解CuCl2第六組：電解NaCl陰極陰極陽極陽極氫氫氣氣氯氯氣氣實(shí)例實(shí)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 減小減小增增大大通入通入適量適量HCl2NaCl+2H2O 2NaOH+H2 +C

12、l2 電解陰極陰極陽極陽極氧氧氣氣銅銅實(shí)例實(shí)例電極反應(yīng)電極反應(yīng) 濃濃度度PH值值復(fù)原復(fù)原CuSO4 陰極陰極(Cu2+ H+): 2Cu2+ 4e-=2Cu減小減小加適量加適量CuO固體固體第七組：電解CuSO4陽極陽極(SO42- OH-) :4OH- 4e- = 2H2O+O2 減減小小 2CuSO4+2H2O 2Cu +O2+2H2SO4電解 電解質(zhì)溶液用惰性電極電解的示例電解質(zhì)溶液用惰性電極電解的示例： 電解電解類型類型舉舉 例例電極反應(yīng)電極反應(yīng)溶液溶液pH變化變化溶液復(fù)原溶液復(fù)原方法方法物質(zhì)類別物質(zhì)類別實(shí)例實(shí)例僅溶劑僅溶劑水電解水電解 僅溶質(zhì)僅溶質(zhì)電解電解 溶質(zhì)和溶質(zhì)和溶劑同溶劑同時(shí)

13、電解時(shí)電解 含氧酸含氧酸H2SO4強(qiáng)堿強(qiáng)堿NaOH活潑金屬的活潑金屬的含氧酸鹽含氧酸鹽Na2SO4無氧酸無氧酸HCl陽極陽極:4OH- - 4e- = O2+2H2O 產(chǎn)物為產(chǎn)物為O2和和H+陰極陰極:4H+ + 4e- = 2H2 產(chǎn)物為產(chǎn)物為H2和和OH-減小減小增大增大不變不變H2O陽極陽極:2Cl- - 2e- = Cl2陰極陰極:2H+2e- = H2增大增大HCl不活潑金屬的不活潑金屬的無氧酸鹽無氧酸鹽CuCl2陽極陽極:2Cl- - 2e- = Cl2陰極陰極:Cu2+2e- = Cu增大增大CuCl2活潑金屬的無活潑金屬的無氧酸鹽氧酸鹽NaCl陽極陽極:2Cl- - 2e- =

14、 Cl2陰極陰極:2H+2e- = H2增大增大HCl不活潑金屬不活潑金屬的含氧酸鹽的含氧酸鹽CuSO4陽極陽極:4OH- - 4e- = O2+2H2O陰極陰極:2Cu2+4e- = 2Cu減小減小CuO活潑活潑(除除PtAu外外)金屬做陽極：金屬做陽極：例：鐵做陽極電解氯化鈉溶液例：鐵做陽極電解氯化鈉溶液陽極：陽極：Fe-2e-=Fe2+陰極陰極(Na+ H+):2H + 2e- = H2 Fe+2H2O=Fe(OH)2 +H2 電解電解二、電解原理的應(yīng)用二、電解原理的應(yīng)用1、氯堿工業(yè)（電解飽和食鹽水以制造燒堿、氯氣和氫氣的工業(yè)）、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)）陽極

15、：陽極：2Cl - 2e- = Cl2陰極：陰極：2H+ + 2e- = H2 總反應(yīng)：總反應(yīng)： 2NaCl+2H2O 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-電極反應(yīng)：電極反應(yīng)：陽極陽極 氧化反應(yīng)氧化反應(yīng) 陰極陰極 還原反應(yīng)還原反應(yīng)H+Na+Cl-OH-陰極陰極陽極陽極電解飽和食鹽水反應(yīng)原理電解飽和食鹽水反應(yīng)原理思考思考:（1）電解池的兩極各產(chǎn)生什么現(xiàn)象）電解池的兩極各產(chǎn)生什么現(xiàn)象?若在兩極附近均滴加酚酞試液，會(huì)若在兩極附近均滴加酚酞試液，會(huì)

16、有什么現(xiàn)象有什么現(xiàn)象?（2）怎樣初步檢驗(yàn)兩極產(chǎn)物的生成）怎樣初步檢驗(yàn)兩極產(chǎn)物的生成?（3）結(jié)合教材，分析產(chǎn)生這種現(xiàn)象）結(jié)合教材，分析產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因。的原因。 在在U型管里裝入飽和食鹽型管里裝入飽和食鹽水，用一根碳棒作陽極，水，用一根碳棒作陽極，一根鐵棒作陰極。接通直一根鐵棒作陰極。接通直流電源流電源實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置+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（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

17、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離子和氣離子和氣體不能通過體不能通過)，把電解槽隔成陰極室和陽極室。，把電解槽隔成陰極室和陽極室。 （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；、防止氫氣和氯氣混合；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 ，而影響氫氧化鈉的，而影響氫氧化鈉的產(chǎn)量。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2、電鍍（在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的方法）、電鍍（在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的方法）電鍍銅原理電鍍銅原

18、理銅片銅片待鍍件待鍍件硫酸銅溶硫酸銅溶液液陽極：陽極：鍍層金屬鍍層金屬陰極：陰極：待鍍金屬制品待鍍金屬制品電鍍液：電鍍液：含有鍍層金屬的電解質(zhì)含有鍍層金屬的電解質(zhì)陽極：陽極：鍍層金屬（純銅板）鍍層金屬（純銅板）陰極：陰極：待鍍金屬制品待鍍金屬制品電鍍液：電鍍液：含有鍍層金含有鍍層金 屬的電解質(zhì)（硫酸銅溶液）屬的電解質(zhì)（硫酸銅溶液） 電鍍液濃度不變電鍍液濃度不變電鍍銅電鍍銅3、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、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，銀、金等），這種粗銅的導(dǎo)電性遠(yuǎn)不能滿足

19、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。用電解的方法精煉粗銅。純銅純銅粗銅粗銅含雜質(zhì)含雜質(zhì)(Zn Fe Ni Ag Au 等等)陽極陽極： Zn -2e- Zn2+Fe -2e- Fe2+Ni -2e- Ni2+Cu -2e- Cu2+ Zn Fe Ni CuAg Au 陰極陰極: Cu2+ + 2e- Cu陽極泥陽極泥思考：電解完后，思考：電解完后，CuSO4溶液的濃度有何變化？溶液的濃度有何變化？CuSO4溶液溶液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

20、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(fù)極相連與電源負(fù)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、電冶金練習(xí)l1、分析下圖，哪個(gè)是原電池，哪個(gè)是電解池。2、下列說法或?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象的描述不正確的是、下列說法或?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象的描述不正確的是（ ）A把銅片和鐵片緊靠在一起浸入稀硫酸中，把銅片和鐵片緊靠