化學(xué)選修人教新課標(biāo)同步節(jié)電解池

1、第三節(jié)第三節(jié) 電解池電解池(1)將兩根碳棒分別浸入盛有CuCl2溶液U型管，浸一會(huì)兒取出；(2)用導(dǎo)線連接兩根碳棒后再浸入CuCl2溶液一段時(shí)間；(3)浸入CuCl2溶液的兩根碳棒分別跟直流電源的正極和負(fù)極相連接，把濕潤(rùn)KI試紙放在與直流電源的正極相連的電極附近,過(guò)一段時(shí)間。濕潤(rùn)KI試紙變藍(lán)色的結(jié)論結(jié)論:CuCl2(aq) Cu + Cl2電解Cu 2+ +2Cl- Cu + Cl2電解陰極陰極陽(yáng)極陽(yáng)極 (1) (1)通電前，氯化銅溶液里主要存在哪通電前，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？些離子？這些離子的運(yùn)動(dòng)情況怎樣？ (2)(2)通電后，這些離子的運(yùn)動(dòng)情況有什通電后，這

2、些離子的運(yùn)動(dòng)情況有什么改變？么改變？ (3)(3)當(dāng)離子定向運(yùn)動(dòng)到電極表面上時(shí)，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？發(fā)生了什么變化？一、電解原理電解：電解：電流通過(guò)電解質(zhì)溶液（或熔化的電解質(zhì)）而在陰、陽(yáng)兩極引起電流通過(guò)電解質(zhì)溶液（或熔化的電解質(zhì)）而在陰、陽(yáng)兩極引起氧化還原反應(yīng)的過(guò)程。氧化還原反應(yīng)的過(guò)程。電解池：電解池：把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置叫做電解池把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置叫做電解池( (電解槽電解槽) )。電解池組成條件：電解池組成條件：直流電源直流電源電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液電極電極(常用惰性電極：常用惰性電極：Pt、Au或石墨或石墨)成閉合回路。成閉合回路。陽(yáng)極陽(yáng)極陰極陰極CuC

3、l2溶液溶液4、電極反應(yīng)、電極反應(yīng)陽(yáng)極：陽(yáng)極： 2Cl- - 2e- = Cl2陰極：陰極： Cu2+ + 2e- = Cu（氧化反應(yīng)）（氧化反應(yīng)）（還原反應(yīng)）（還原反應(yīng)）電解電解CuCl2溶液的化學(xué)方程式：溶液的化學(xué)方程式：Cu 2+ +2Cl- Cu + Cl2電解 電源負(fù)極電源負(fù)極 電解池陰極電解池陰極 溶液中的陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)并溶液中的陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)并在陰極獲得電子，同時(shí)溶液中在陰極獲得電子，同時(shí)溶液中的陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)的陰離子向陽(yáng)極移動(dòng). 在陽(yáng)極表面失去電子在陽(yáng)極表面失去電子 電子沿陽(yáng)極回到電源正極電子沿陽(yáng)極回到電源正極(1)陽(yáng)極上的放電陽(yáng)極上的放電順序：順序： 活性材料電極活性材

4、料電極(除除Pt、Au、 C外的金屬外的金屬) S S2-2-II- -BrBr- -ClCl- -OHOH- - 非還原性含氧酸根離子非還原性含氧酸根離子FF- -Ag+ HgHg2+2+ Fe3+ Cu2 + H+ Pb2+ Sn2+ Fe2+ Zn2+ Al3+ Mg2+(2) 陰極上的放電順序：的放電順序：注:（1）與金屬活動(dòng)性順序相反 （2）注意Fe2+、Fe3+的位置 （3）H+前的離子一般不考慮放電，當(dāng) C(Zn2+)C(H+),Zn2+可放電.電解質(zhì)電解質(zhì)溶液中離子溶液中離子陰極陰極產(chǎn)物產(chǎn)物陽(yáng)極陽(yáng)極產(chǎn)物產(chǎn)物電解過(guò)電解過(guò)程溶液程溶液PH值值H2SO4HClNaOHNaClK2SO

5、4CuCl2CuSO4H+ OH- SO42-H+ OH- Cl-Na+ H+ OH-Na+ Cl- H+ OH-K+ SO42- H+ OH-Cu2+ Cl- H+ OH-Cu2+ SO42- H+ OH-H2O2H2Cl2H2O2H2Cl2H2O2CuCl2CuO2減小減小增大增大增大增大增大增大不變不變減小減小思考與練習(xí)：思考與練習(xí)： 寫出電極反應(yīng)式及電解總寫出電極反應(yīng)式及電解總反應(yīng)方程式反應(yīng)方程式 ( (惰性電極，溶液惰性電極，溶液) )陽(yáng)極：陽(yáng)極：陰極：陰極：放出有刺激性氣味的氣體，能放出有刺激性氣味的氣體，能使?jié)駶?rùn)的使?jié)駶?rùn)的KIKI淀粉試紙變藍(lán)淀粉試紙變藍(lán)放出無(wú)色、無(wú)味氣體，附放出

6、無(wú)色、無(wú)味氣體，附近溶液變紅近溶液變紅2Cl2e=Cl2 【氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)】 2H+2e=H2 【還原反應(yīng)還原反應(yīng)】2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl2【演示實(shí)驗(yàn)演示實(shí)驗(yàn)】以惰性材料作電極，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(rùn)的淀粉電解滴有幾滴酚酞的飽和食鹽水，并以濕潤(rùn)的淀粉KIKI試試紙檢驗(yàn)陽(yáng)極產(chǎn)物，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。紙檢驗(yàn)陽(yáng)極產(chǎn)物，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。電解飽和食鹽水反應(yīng)原理：電解飽和食鹽水反應(yīng)原理：1.電解飽和食鹽水制燒堿、氯氣和氫氣通電(Cl、OH- 、H+ 、Na+)電解精煉銅原理：電解精煉銅原理：粗銅的溶解與純銅的生成：粗銅的溶解與純銅的生成：陽(yáng)極（粗銅）：陽(yáng)極

7、（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)沉積形成陽(yáng)極泥；積形成陽(yáng)極泥；電解質(zhì)溶液中電解質(zhì)溶液中CuSO4的濃度基本不變。的濃度基本不變。 利用電解的原理在金利用電解的原理在金屬表面上鍍上一層其屬表面上鍍上一層其它金屬或合金的過(guò)程。它金屬或合金的過(guò)程。（1 1）陽(yáng)極：陽(yáng)極：鍍層金屬。鍍層金屬。 陰極：陰極：待鍍的金屬待鍍的金屬 電鍍液：電鍍液：用含有鍍層金屬離子的溶液。用含有鍍層金屬

8、離子的溶液。 電鍍過(guò)程中電鍍液的濃度保持不變電鍍過(guò)程中電鍍液的濃度保持不變（2 2）實(shí)質(zhì)：）實(shí)質(zhì)：陽(yáng)極參加反應(yīng)的電解陽(yáng)極參加反應(yīng)的電解（3 3）陰極必須可以導(dǎo)電，且表面潔凈、光滑陰極必須可以導(dǎo)電，且表面潔凈、光滑（4 4）為了使鍍層均勻、美觀，電鍍液中鍍層離子的濃為了使鍍層均勻、美觀，電鍍液中鍍層離子的濃 度時(shí)刻保持穩(wěn)定，常制成絡(luò)離子度時(shí)刻保持穩(wěn)定，常制成絡(luò)離子 電解電解熔融鹽是冶煉像是冶煉像Na、Ca、Mg、Al等活潑金屬的幾乎是唯一可行的工業(yè)方法。等活潑金屬的幾乎是唯一可行的工業(yè)方法。(1)鈉的冶煉 電解熔融的NaCl陽(yáng)極：2Cl-2e-=Cl2陰極：2Na+2e-=2Na總反應(yīng)：2NaC

9、l(熔融) 2Na+Cl2通電通電冶煉金屬冶煉金屬: Mn+ne-=M(2)鋁的冶煉電解熔融的Al2O3煙罩陽(yáng)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(yáng)極： 6O2-12e-=3O2總反應(yīng)： 2Al2O3(熔融) 4Al+3O2鋁電解槽鋁電解槽 通電通電 Na3AlF61、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。A池:原電池B池:電解池a負(fù)極:Zn-2e-=Zn2+b正極:2H+ +2e-=H2工作一段時(shí)間后溶液pH增大c c陽(yáng)極陽(yáng)極:4OH:4OH- -4e-4e- - = 2H= 2H2 2O+OO+O2 2d d

10、陰極陰極:Cu:Cu2+2+ +2e +2e- - = Cu= Cu工作一段時(shí)間后溶液pH減小2、將兩支惰性電極插入500 ml AgNO3溶液中，通電一會(huì)，電解液的pH值由6.0變?yōu)?.0(設(shè)電解時(shí)沒(méi)有氫氣放出且電解液體積不變)，則電極上析出銀的質(zhì)量為多少克?解解: : n(H+)的增加量等于n(OH-)的減少量4AgNO3 +2H2O 4HNO3 +O2 (陽(yáng)極)+4Ag(陰極)1mol108g(10-3-10-6) 0.5m(Ag) m(Ag)=0.054(g)電解兩電極接直流電源兩電極接直流電源電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液形成閉合回路形成閉合回路活潑性不同的兩電極活潑性不同的兩電極電解質(zhì)溶液電

11、解質(zhì)溶液形成閉合回路形成閉合回路自發(fā)反應(yīng)自發(fā)反應(yīng)形成條件將電能轉(zhuǎn)變成將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置化學(xué)能的裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)變將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置成電能的裝置定義裝置實(shí)例電解池電解池原電池原電池裝置鍍層金屬接電源正極鍍層金屬接電源正極, ,待鍍金屬接電源負(fù)極待鍍金屬接電源負(fù)極電鍍液必須含有鍍層電鍍液必須含有鍍層金屬的離子金屬的離子應(yīng)用電解原理在某些金應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一層其他金屬表面鍍上一層其他金屬的裝置屬的裝置電鍍池電鍍池電源負(fù)極電源負(fù)極電解池陰極電解池陰極 (溶液中陰陽(yáng)離子導(dǎo)電溶液中陰陽(yáng)離子導(dǎo)電)電解池陽(yáng)極電解池陽(yáng)極電源正極電源正極電子流向陽(yáng)極：陽(yáng)極：氧化反應(yīng)，溶液中氧化反應(yīng)，溶液中

12、的陰離子失電子或電極金的陰離子失電子或電極金屬失電子屬失電子陰極：陰極：還原反應(yīng)，溶液中還原反應(yīng)，溶液中的陽(yáng)離子得電子的陽(yáng)離子得電子負(fù)極：負(fù)極：氧化反應(yīng)，金屬氧化反應(yīng)，金屬 失電子失電子正極：正極：還原反應(yīng)，溶液還原反應(yīng)，溶液 中的陽(yáng)離子得電子中的陽(yáng)離子得電子電極反應(yīng)陽(yáng)極：陽(yáng)極：與電源正極相連與電源正極相連陰極：陰極：與電源負(fù)極相連與電源負(fù)極相連負(fù)極：負(fù)極：較活潑金屬較活潑金屬正極：正極：較不活潑金屬較不活潑金屬 （或能導(dǎo)電的非金屬）（或能導(dǎo)電的非金屬）電極名稱電解池電解池原電池原電池裝置負(fù)極負(fù)極 正極正極導(dǎo)線導(dǎo)線陽(yáng)極：陽(yáng)極：氧化反應(yīng)，氧化反應(yīng)，金屬電極失電子金屬電極失電子陰極：陰極：還原反應(yīng)

13、，還原反應(yīng)，溶液中的陽(yáng)離子得溶液中的陽(yáng)離子得電子電子陽(yáng)極：陽(yáng)極：必須是鍍層必須是鍍層金屬金屬陰極：陰極：鍍件鍍件電鍍池電鍍池與電解池相同與電解池相同 電源負(fù)極電源負(fù)極 電解池陰極電解池陰極 溶液中的陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)并溶液中的陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)并在陰極獲得電子，同時(shí)溶液中在陰極獲得電子，同時(shí)溶液中的陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)的陰離子向陽(yáng)極移動(dòng). 在陽(yáng)極表面失去電子在陽(yáng)極表面失去電子 電子沿陽(yáng)極回到電源正極電子沿陽(yáng)極回到電源正極電解精煉銅原理：電解精煉銅原理：粗銅的溶解與純銅的生成：粗銅的溶解與純銅的生成：陽(yáng)極（粗銅）：陽(yáng)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)沉積形成陽(yáng)極泥；積形成陽(yáng)極泥；電解質(zhì)溶液中電解質(zhì)溶液中C