電解池的工作原理及應(yīng)用(14上課用)

1、電解池的工作原理與電解池的工作原理與應(yīng)用應(yīng)用活動(dòng)與探究（活動(dòng)與探究（P18）陽極：陽極：有氣泡，有刺激性氣味，并能使有氣泡，有刺激性氣味，并能使 濕潤(rùn)濕潤(rùn)的的KI-淀淀 粉試紙變藍(lán)（粉試紙變藍(lán)（Cl2) 陰極：陰極：碳棒上有一層紅色的銅析出碳棒上有一層紅色的銅析出現(xiàn)象？現(xiàn)象？ 通電前：分析熔融電解質(zhì)中的離子情況通電前：分析熔融電解質(zhì)中的離子情況 通電后：通電后： Na+ 、Cl-做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)交流與討論交流與討論P(yáng)17P17：Na+ 、Cl-做定向移動(dòng)，做定向移動(dòng)，電解過程不僅可以在電解質(zhì)溶液中進(jìn)行，電解過程不僅可以在電解質(zhì)溶液中進(jìn)行，也可以在熔融的電解質(zhì)中進(jìn)行。也可以在熔融的電解質(zhì)

2、中進(jìn)行。 使使電流電流通過通過電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液而在而在陰陽兩極陰陽兩極引引起起氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)的過程。的過程。電解池電解池: : 把把電能電能轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為化學(xué)能化學(xué)能的裝置的裝置. .一、電解的定義一、電解的定義: :電解和電離有無區(qū)別？電解和電離有無區(qū)別？二、電解原理二、電解原理: :正極正極負(fù)極負(fù)極e-e-H+,Na+OH-,Cl-NaCl溶液溶液e-石墨石墨鐵棒鐵棒III陽極陽極陰極陰極I電電解解原原理理一般是非自發(fā)的氧化還原反應(yīng)一般是非自發(fā)的氧化還原反應(yīng)電子電子 的一極的一極陽極：陽極：與電源與電源 極相連的電極極相連的電極電極質(zhì)量電極質(zhì)量 的一極的一極發(fā)生發(fā)生 反應(yīng)的極反

3、應(yīng)的極電流電流 一極一極 移入的一極移入的一極流出流出流入流入氧化氧化陰離子陰離子減少減少四、電解池陰陽極的判斷方法四、電解池陰陽極的判斷方法該電極為活性電極該電極為活性電極正正 【例【例1】右圖是電解】右圖是電解CuCl2溶液的裝置，其溶液的裝置，其中中c、d為石墨電極。為石墨電極。 則下列有關(guān)的判斷正確的是則下列有關(guān)的判斷正確的是 A a為負(fù)極、為負(fù)極、b為正極為正極 B a為陽極、為陽極、b為陰極為陰極 C 電解過程中，電解過程中，d電極電極 質(zhì)量增加質(zhì)量增加 D 電解過程中，氯離子電解過程中，氯離子 濃度不變濃度不變 C【例【例2】：分析以】：分析以惰性電極惰性電極電解下列溶液的電解下

4、列溶液的電極反應(yīng)。電極反應(yīng)。（）硝酸銀溶液（）硝酸銀溶液（）氯化鈉溶液（）氯化鈉溶液（）稀硫酸（）稀硫酸（）氫氧化鈉溶液（）氫氧化鈉溶液（5）硫酸鈉溶液）硫酸鈉溶液（1）溶液的）溶液的PH如何變化？如何變化？（2）上述溶液電解結(jié)束后，要使溶液和電）上述溶液電解結(jié)束后，要使溶液和電解前相同需要加入何種物質(zhì)？解前相同需要加入何種物質(zhì)？離子放電順序：離子放電順序：活性電極（除活性電極（除AuAu、PtPt、石墨外）、石墨外）S2- I- Br - Cl- OH- 含氧酸根含氧酸根 F- Ag+Fe3+ Hg2+ Cu2+H+ Pb2+Sn2+ Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+ Ca2+K+ 陽

5、極：陽極：陰極：陰極：注意：陽極材料注意：陽極材料“遵循誰強(qiáng)誰放電遵循誰強(qiáng)誰放電”【例【例3】：若：若以以銅為陽極銅為陽極, ,鐵為陰極鐵為陰極, ,電解氯化銅電解氯化銅溶液，情況又如何？溶液，情況又如何？【例【例4】如何使圖中的鐵棒上析出銅，而鐵的質(zhì)】如何使圖中的鐵棒上析出銅，而鐵的質(zhì)量不變？量不變？【例【例5】(2007年江蘇年江蘇)某同學(xué)按右圖所示的裝某同學(xué)按右圖所示的裝置進(jìn)行電解實(shí)驗(yàn)。下列說法正確的是置進(jìn)行電解實(shí)驗(yàn)。下列說法正確的是A電解過程中，銅電解過程中，銅 電極上有電極上有H2產(chǎn)生產(chǎn)生B電解初期，主反電解初期，主反 應(yīng)方程式為：應(yīng)方程式為：Cu+H2SO4=CuSO4+H2C電解

6、一定時(shí)間后，石墨電極上有銅析出電解一定時(shí)間后，石墨電極上有銅析出D整個(gè)電解過程中，整個(gè)電解過程中，H的濃度不斷增大的濃度不斷增大BC 【例【例6】、用石墨作電極電解】、用石墨作電極電解 100mLH2SO4和和 CuSO4的混合溶液，通電一段時(shí)間后，兩極的混合溶液，通電一段時(shí)間后，兩極均收集到均收集到2.24L氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），原混合氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），原混合溶液中溶液中Cu2+的物質(zhì)的量濃度為的物質(zhì)的量濃度為 （ ） A1mol/L B2mol/L C3 mol/L D4 mol/L五、電解原理的應(yīng)用五、電解原理的應(yīng)用陽離子交換膜的作用陽離子交換膜的作用 只允許陽離子只允許陽離子通過通過,

7、阻止陰離子和氣體通過阻止陰離子和氣體通過1、以、以石墨石墨為電極電解飽和食鹽水為電極電解飽和食鹽水(P19)陽極：陽極：2Cl - - 2e- = Cl2陰極：陰極：2H+ + 2e- = H2 （1）請(qǐng)寫出電極反應(yīng)式和電解反應(yīng)）請(qǐng)寫出電極反應(yīng)式和電解反應(yīng)在工業(yè)生產(chǎn)中，用陽離子交換膜將陰極區(qū)與陽極在工業(yè)生產(chǎn)中，用陽離子交換膜將陰極區(qū)與陽極區(qū)隔開，使陰極區(qū)的區(qū)隔開，使陰極區(qū)的OH-不能進(jìn)入陽極區(qū)，為什么不能進(jìn)入陽極區(qū)，為什么要這么做？要這么做？Cl 在陽極失電子生成在陽極失電子生成Cl2， OH-進(jìn)入陽極區(qū)會(huì)與進(jìn)入陽極區(qū)會(huì)與Cl2反應(yīng)，既減少反應(yīng)，既減少Cl2的產(chǎn)量，又會(huì)生成的產(chǎn)量，又會(huì)生成Na

8、ClO,使使產(chǎn)品不純且干擾電解。產(chǎn)品不純且干擾電解。2、 電鍍電鍍定義定義利用電解原理在某些金屬的表面鍍上一薄利用電解原理在某些金屬的表面鍍上一薄層其它層其它金屬金屬或或合金合金的過程。的過程。裝置裝置( (以銅上鍍銀為例以銅上鍍銀為例) )結(jié)果：結(jié)果：“一多一少一不變一多一少一不變”陰極陰極待鍍金屬或待鍍金屬或鍍件鍍件 陽極陽極鍍層金屬鍍層金屬電鍍液電鍍液含有含有鍍層金屬離子鍍層金屬離子的溶液的溶液 陽極：陽極：2Ag2e2Ag2e- - = 2Ag = 2Ag+ +陰極：陰極：2Ag2Ag+ + 2e+ 2e- - =2Ag =2Ag AgCu3 3、銅的、銅的電電解精煉：解精煉：粗銅粗銅

9、 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陽極泥陽極泥問：電解完后，問：電解完后，CuSO4溶液的濃度有何變化？溶液的濃度有何變化？粗銅粗銅純銅純銅硫酸銅溶液硫酸銅溶液結(jié)果：結(jié)果：“一多一少一基本不變一多一少一基本不變”陽極陽極-粗銅，陰極粗銅，陰極-純銅純銅4、 活潑金屬的制備活潑金屬的制備特別活潑的金屬鈉、鎂、鋁等只能通過電解的方法制取特別活潑的金屬鈉、鎂、鋁等只能通過電解

10、的方法制取陽極：陽極： 6O6O2-2-12e12e- -= 3O= 3O2 2陰極：陰極：4Al4Al3+3+ 12e+ 12e=4Al=4Al總方程式：總方程式：2Al2Al2 2O O3 3 = 4Al + 3O = 4Al + 3O2 2通電通電熔融熔融思考：思考：1.1.為什么不電解熔融的為什么不電解熔融的AlClAlCl3 3 ？石墨石墨AlAl熔融的熔融的ALAL2 2O O3 32.工業(yè)上制金屬鎂是電解氧化鎂還是工業(yè)上制金屬鎂是電解氧化鎂還是電解熔融的氯化鎂？電解熔融的氯化鎂？金屬的電化學(xué)腐蝕金屬的電化學(xué)腐蝕1、化學(xué)腐蝕與電化腐蝕、化學(xué)腐蝕與電化腐蝕化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕電化腐蝕電化

11、腐蝕條件條件金屬跟非金屬單金屬跟非金屬單質(zhì)直接接觸質(zhì)直接接觸不純金屬或合金不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸跟電解質(zhì)溶液接觸現(xiàn)象現(xiàn)象 無電流產(chǎn)生無電流產(chǎn)生有有微弱電流微弱電流產(chǎn)生產(chǎn)生本質(zhì)本質(zhì) 金屬被氧化金屬被氧化較活潑金屬被氧化較活潑金屬被氧化聯(lián)系聯(lián)系 兩者往往同時(shí)發(fā)生，電化腐蝕更普遍兩者往往同時(shí)發(fā)生，電化腐蝕更普遍一、金屬的一、金屬的電化學(xué)電化學(xué)腐蝕腐蝕 析氫腐蝕析氫腐蝕 吸氧腐蝕吸氧腐蝕條件條件正極正極 負(fù)極負(fù)極 其他反其他反應(yīng)及產(chǎn)應(yīng)及產(chǎn)物物普遍普遍性性 2、析氫腐蝕與吸氧腐蝕（以、析氫腐蝕與吸氧腐蝕（以Fe為例）為例） 2H+ 2e- =H2 O2 + 2H2O + 4e-= 4OH- Fe

12、 - 2e- = Fe2+ Fe2+ 2OH- =Fe(OH)24Fe(OH)2 +O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3nH2O+(3-n) H2O水膜酸性較強(qiáng)水膜酸性較強(qiáng)水膜酸性很弱或中性水膜酸性很弱或中性 吸氧腐蝕比析氫腐蝕更普遍吸氧腐蝕比析氫腐蝕更普遍課本課本P22活動(dòng)與探究活動(dòng)與探究課本課本P24交流與討論交流與討論銅板上的鐵鉚釘為什么特別容易生銹？銅板上的鐵鉚釘為什么特別容易生銹？銅器上的鐵鉚釘為什么特別容易生銹？銅器上的鐵鉚釘為什么特別容易生銹？ 在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的快慢規(guī)律如下：快慢規(guī)律如下：電解原理引起的

13、腐蝕原電池原理引電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學(xué)腐蝕起的腐蝕化學(xué)腐蝕有防腐措施有防腐措施的腐蝕的腐蝕小結(jié)小結(jié) 在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的快慢規(guī)律如下：快慢規(guī)律如下：電解原理引起的腐蝕原電池原理引電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學(xué)腐蝕起的腐蝕化學(xué)腐蝕有防腐措施有防腐措施的腐蝕的腐蝕小結(jié)小結(jié)金屬的電化學(xué)防護(hù)金屬的電化學(xué)防護(hù)改變金屬內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，制成合金改變金屬內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，制成合金(如不銹如不銹鋼）。鋼）。 在金屬表面覆蓋保護(hù)層。如油漆、油脂等，電在金屬表面覆蓋保護(hù)層。如油漆、油脂等，電鍍鍍Zn,Cr等易氧化形成致密的氧化物薄膜作保護(hù)層。等易

14、氧化形成致密的氧化物薄膜作保護(hù)層。電化學(xué)保護(hù)法，即將金屬作為電化學(xué)保護(hù)法，即將金屬作為原電池的正極原電池的正極或或電解池的陰極電解池的陰極而受到保護(hù)。而受到保護(hù)。1、金屬防護(hù)的幾種重要方法、金屬防護(hù)的幾種重要方法原理：原理：隔絕金屬與外界空氣、電解質(zhì)溶液的接觸。隔絕金屬與外界空氣、電解質(zhì)溶液的接觸。2、犧牲陽極的陰極保護(hù)法：、犧牲陽極的陰極保護(hù)法：3、外加電源的陰極保護(hù)法：、外加電源的陰極保護(hù)法：輔助陽極輔助陽極（不溶性）（不溶性）小結(jié)小結(jié) 在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的快慢規(guī)在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的快慢規(guī)律如下：律如下：電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕電解原理引起的腐蝕原電池原理

15、引起的腐蝕化學(xué)腐蝕有防腐措施的腐蝕化學(xué)腐蝕有防腐措施的腐蝕 防腐措施由好到壞的順序如下：防腐措施由好到壞的順序如下：外接電源的陰極保護(hù)法犧牲陽極的陰極保護(hù)外接電源的陰極保護(hù)法犧牲陽極的陰極保護(hù)法有一般防腐條件保護(hù)無防腐條件法有一般防腐條件保護(hù)無防腐條件例：例：下列各情況，在其中下列各情況，在其中Fe片腐蝕由片腐蝕由快快到到慢慢的順序是的順序是 (5) (2) (1)(3) (4)練習(xí)練習(xí) 銀質(zhì)獎(jiǎng)?wù)螺^長(zhǎng)時(shí)間后變黑，銀質(zhì)獎(jiǎng)?wù)螺^長(zhǎng)時(shí)間后變黑， 形成黑銹，形成黑銹，可以采用拋光的方法恢復(fù)光澤，拋光的簡(jiǎn)單方可以采用拋光的方法恢復(fù)光澤，拋光的簡(jiǎn)單方法是：將變質(zhì)的獎(jiǎng)?wù)路湃胧⒂惺雏}的鋁鍋中，法是：將變質(zhì)的獎(jiǎng)?wù)?/p>

16、放入盛有食鹽的鋁鍋中，放置一段時(shí)間后，黑銹就被除去放置一段時(shí)間后，黑銹就被除去,而銀不會(huì)損失。而銀不會(huì)損失。（1）形成黑銹的原因：）形成黑銹的原因： （2）除銹的原理：）除銹的原理：4Ag+2H2S+O2=2Ag2S+2H2O負(fù)極：負(fù)極： 2Al -6e- = 2Al3+正極：正極： 3Ag2S + 6e- = 6Ag+3S2-2Al3+ +3S2-+6H2O=3H2S +2Al(OH)32Al +3Ag2S+6H2O=3H2S +2Al(OH)3 +6Ag 【例【例7】 （2008年全國(guó)年全國(guó)I）電解）電解100mL含含c（H+）0.30mol/L的下列溶液，當(dāng)電的下列溶液，當(dāng)電路中通過路中通過0.04mol電子時(shí)，理論上析出金屬電子時(shí)，理論上析出金屬質(zhì)量最大的是質(zhì)量最大的是 A.0.10mol/L Ag+ B.0.02mol/L Zn2+ C.0.20mol/L Cu2+ D.0.20mol/L Pb2+比較項(xiàng)目比較項(xiàng)目原電池原電池電解池電解池能量轉(zhuǎn)換能量轉(zhuǎn)換能否自發(fā)能否自發(fā)兩兩個(gè)個(gè)電電極極電池內(nèi)離子電池內(nèi)離子的遷移方向的遷移方向電子流向電子流向構(gòu)成條件構(gòu)成條件化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能反應(yīng)不自發(fā)反應(yīng)不自發(fā)反應(yīng)自發(fā)反應(yīng)自發(fā)連接電源的正極，連接電源的正極，作為陽極作為陽極相對(duì)活潑的金屬相對(duì)活潑的金