電解池高中化學(xué)選修課件(原文)

1、第四章 電化學(xué)基礎(chǔ)第三節(jié) 電解池1799年，當(dāng)意大利人發(fā)明了最原始的電池伏打電池之后，許多科學(xué)家對(duì)電產(chǎn)生了濃厚的興趣，電給世界帶來(lái)了太多的不可思議，好奇心驅(qū)使著人們?nèi)ミM(jìn)行各種嘗試，想看看它還能否出現(xiàn)什么奇特的現(xiàn)象。1807年，當(dāng)英國(guó)化學(xué)家戴維將鉑電極插入熔融的氫氧化鉀并接通直流電源時(shí)，奇跡終于發(fā)生了在陰極附近產(chǎn)生了一種銀白色金屬,隨即形成紫色的火焰，這就是發(fā)現(xiàn)鉀元素的主要過(guò)程。當(dāng)時(shí)在社會(huì)上引起了轟動(dòng)，他又用電解法發(fā)現(xiàn)了鈉、鈣、鍶、鋇、硼、硅等元素，戴維成為發(fā)現(xiàn)化學(xué)元素最多的人。這其中的奧妙是什么呢？通電時(shí)，物質(zhì)的變化時(shí)如何發(fā)生的呢？【實(shí)驗(yàn)1】甲實(shí)驗(yàn)步驟如甲圖所示，將兩根石墨碳棒分別插入盛有Cu

2、Cl2溶液的U型管中，觀察現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論 無(wú)現(xiàn)象 不發(fā)生任何反應(yīng)【實(shí)驗(yàn)2】乙實(shí)驗(yàn)步驟如乙圖所示，將用導(dǎo)線連接在一起的兩根石墨碳棒插入盛有CuCl2溶液的U型管中，觀察現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論 無(wú) 現(xiàn) 象 沒(méi)有構(gòu)成原電池陽(yáng)極：與電源正極相連的極陰極：與電源負(fù)極相連的極陰極陽(yáng)極【實(shí)驗(yàn)3 】實(shí)驗(yàn)步驟如圖所示，將兩根石墨棒分別跟直流電源的正極和負(fù)極連接，浸入盛有CuCl2溶液的燒杯中，再接通12 V直流電,觀察現(xiàn)象。約35 min后切斷電源。 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論 陰極石墨棒上覆蓋了一層紅色物質(zhì)，陽(yáng)極石墨棒上有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生，該氣體使?jié)駶?rùn)的碘化鉀淀粉試紙變成藍(lán)色。通電后發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)思考1：氯化銅溶液中含

3、有哪些微粒?思考2：在通電時(shí)這些微粒各向什么區(qū)移動(dòng)？思考3：根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析陽(yáng)極和陰極各發(fā)生什么反應(yīng)？屬于哪種反應(yīng)類型？陽(yáng)離子：Cu2+ H+ 陰離子：Cl- OH-Cu2+ H+向陰極區(qū)移動(dòng)； Cl- OH-向陽(yáng)極區(qū)移動(dòng)2Cl-2e-=Cl2 氧化反應(yīng) 陰極區(qū)：Cu2+2e-=Cu 還原反應(yīng) 陽(yáng)極區(qū)：【思考與交流】Cu - 2e- = Cu2+4、在陰極和陽(yáng)極什么離子放電？Cu2+ H+向陰極區(qū)移動(dòng)；根據(jù)放電規(guī)律，陽(yáng)離子在陰極發(fā)生還原反應(yīng)，如果是惰性電極陰離子在陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，完成電極反應(yīng)式。不純金屬接電源正極純的金屬接電源負(fù)極陽(yáng)極與電源正極連接，發(fā)生氧化反應(yīng)；電解池就是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能

4、的裝置。不發(fā)生任何反應(yīng)2、電解裝置中可否用鐵做陰陽(yáng)極材料？并分成陽(yáng)離子組和陰離子組。應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其它金屬或合金的方法。電解池、電解精煉池、電鍍池的比較電解法是最有力的氧化還原手段。濾紙先用氯化鈉、無(wú)色酚酞的混合液浸濕，然后平鋪在一塊鉑片上，接通電源后，用鉛筆在濾紙上寫字，會(huì)出現(xiàn)紅色字跡。思考1：氯化銅溶液中含有哪些微粒?1799年，當(dāng)意大利人發(fā)明了最原始的電池伏打電池之后，許多科學(xué)家對(duì)電產(chǎn)生了濃厚的興趣，電給世界帶來(lái)了太多的不可思議，好奇心驅(qū)使著人們?nèi)ミM(jìn)行各種嘗試，想看看它還能否出現(xiàn)什么奇特的現(xiàn)象。1799年，當(dāng)意大利人發(fā)明了最原始的電池伏打電池之后，許多科學(xué)家對(duì)電產(chǎn)生

5、了濃厚的興趣，電給世界帶來(lái)了太多的不可思議，好奇心驅(qū)使著人們?nèi)ミM(jìn)行各種嘗試，想看看它還能否出現(xiàn)什么奇特的現(xiàn)象。某學(xué)生設(shè)計(jì)了一個(gè)“黑筆寫紅字”的趣味實(shí)驗(yàn)。2Cl- - 2e- = Cl2電解質(zhì)溶液須待提純金屬的離子一、電解原理使直流電通過(guò)電解質(zhì)溶液而在陰、陽(yáng)兩極引起氧化還原反應(yīng)的過(guò)程。(一)電解：【明 確】1.電流是發(fā)生氧化還原反應(yīng)的根源和動(dòng)力；2.陰陽(yáng)離子在做定向移動(dòng)的同時(shí)，也在兩極發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，生成了新物質(zhì)；金屬導(dǎo)電是自由電子的定向運(yùn)動(dòng)形成的，不發(fā)生反應(yīng)，無(wú)新物質(zhì)生成，兩者有本質(zhì)區(qū)別。3.電解質(zhì)溶液導(dǎo)電過(guò)程就是電解質(zhì)的電解過(guò)程。放電：陰離子失去電子,陽(yáng)離子得到電子的過(guò)程(二)電解池1.

6、定義：把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置。2.構(gòu)成條件：直流電源陰陽(yáng)電極電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)形成閉合回路 當(dāng)一個(gè)電極存在多種可能離子時(shí),為什么不是共同放電，而是只有一種離子放電？你認(rèn)為陽(yáng)離子得電子能力及陰離子失電子能力與什么因素關(guān)？【思考與交流】影響離子放電的因素： 離子得失電子的能力 離子的濃度要判斷電極反應(yīng)的產(chǎn)物，必須掌握離子的放電順序。（三）離子放電順序1、陰極：Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+Pb2+Zn2+ Al 3+ 金屬越不活潑，其陽(yáng)離子氧化性越強(qiáng)，越容易得電子。2、陽(yáng)極：金屬 S2IBrClOH含氧酸根F 除Pt、Au、石墨等惰性電極除外氧化性強(qiáng)的離子先得電子還原性強(qiáng)的離子先失電子【

7、想一想】 以石墨為電極電解硫酸鈉溶液，陰極和陽(yáng)極的產(chǎn)物分別是什么？1、溶液中哪些微粒？2、通電后陽(yáng)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？4OH4e2H2O +O24H+ +4e2H2 總反應(yīng)： 陽(yáng)極 ：陰極：2H2O O2 +2H2 電解【方法小結(jié)】 1.分析溶液中存在的所有離子（包括水的電離） 2.并分成陽(yáng)離子組和陰離子組。 3.根據(jù)放電規(guī)律，陽(yáng)離子在陰極發(fā)生還原反應(yīng)，如果是惰性電極陰離子在陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，完成電極反應(yīng)式。（注意得失電子守恒）電離與電解的比較電 離電 解條件過(guò)程舉例特點(diǎn)聯(lián)系電解質(zhì)溶于水或熔融狀態(tài)下電解質(zhì)電離后，再通直流電電解質(zhì)電離成為自由移動(dòng)的離子陰陽(yáng)離

8、子定向移動(dòng)，在兩極放電CuCl2=Cu2+2Cl-只產(chǎn)生自由移動(dòng)的離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)，形成新物質(zhì)電解必須建立在電離的基礎(chǔ)上CuCl2 = Cu+Cl2電解電解池與原電池的異同直流電源陰陽(yáng)電極電解質(zhì)溶液或熔融形成閉合回路活潑性不同的兩電極電解質(zhì)溶液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自發(fā)的氧化還原反應(yīng)非自發(fā)的氧化還原反應(yīng)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(yáng)極電源正極電子流向陽(yáng)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(yáng)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(yáng)離子

9、得電子電極反應(yīng)陽(yáng)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、在陰極和陽(yáng)極什么離子放電？用濕潤(rùn)的淀粉 KI試紙靠近陽(yáng)極，若變藍(lán)2、電解裝置中可否用鐵做陰陽(yáng)極材料？電流是發(fā)生氧化還原反應(yīng)的根源和動(dòng)力；陰陽(yáng)離子定向移動(dòng)，在兩極放電1799年，當(dāng)意大利人發(fā)明了最原始的電池伏打電池之后，許多科學(xué)家對(duì)電產(chǎn)生了濃厚的興趣，電給世界帶來(lái)了太多的不可思議，好奇心驅(qū)使著人們?nèi)ミM(jìn)行各種嘗試，想看看它還能否出現(xiàn)什么奇特的現(xiàn)象。1、通電前溶液中存在哪些離子？這些離子運(yùn)動(dòng)情況如何？金屬越不活潑，其陽(yáng)離子氧化性越強(qiáng)，越容易得電子。18

10、07年，當(dāng)英國(guó)化學(xué)家戴維將鉑電極插入熔融的氫氧化鉀并接通直流電源時(shí)，奇跡終于發(fā)生了思考1：氯化銅溶液中含有哪些微粒?陰陽(yáng)離子定向移動(dòng)，在兩極放電通電時(shí)，物質(zhì)的變化時(shí)如何發(fā)生的呢？1799年，當(dāng)意大利人發(fā)明了最原始的電池伏打電池之后，許多科學(xué)家對(duì)電產(chǎn)生了濃厚的興趣，電給世界帶來(lái)了太多的不可思議，好奇心驅(qū)使著人們?nèi)ミM(jìn)行各種嘗試，想看看它還能否出現(xiàn)什么奇特的現(xiàn)象。濾紙先用氯化鈉、無(wú)色酚酞的混合液浸濕，然后平鋪在一塊鉑片上，接通電源后，用鉛筆在濾紙上寫字，會(huì)出現(xiàn)紅色字跡。濾紙先用氯化鈉、無(wú)色酚酞的混合液浸濕，然后平鋪在一塊鉑片上，接通電源后，用鉛筆在濾紙上寫字，會(huì)出現(xiàn)紅色字跡。電解時(shí)陰離子移向陽(yáng)極，陽(yáng)

11、離子移向陰極。鍍層金屬接電源正極待鍍金屬接電源負(fù)極2、通電后陽(yáng)極區(qū)有哪些離子？如乙圖所示，將用導(dǎo)線連接在一起的兩根石墨碳棒插入盛有CuCl2溶液的U型管中，觀察現(xiàn)象。Cu2+ + 2e- = Cu【小結(jié)】 電解池就是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。 陽(yáng)極與電源正極連接，發(fā)生氧化反應(yīng)； 陰極與電源負(fù)極連接，發(fā)生還原反應(yīng)。 電解時(shí)陰離子移向陽(yáng)極，陽(yáng)離子移向陰極。 電解法是最有力的氧化還原手段。 練習(xí)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)1、通電前溶液中存在哪些離子？這些離子運(yùn)動(dòng)情況如何？設(shè)計(jì)一套電解飽和食鹽

12、水的裝置并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)二、電解原理的應(yīng)用【實(shí)驗(yàn)思考】（一）電解飽和食鹽水3、通電后離子的運(yùn)動(dòng)情況有何變化？2、電解裝置中可否用鐵做陰陽(yáng)極材料？4、在陰極和陽(yáng)極什么離子放電？5、在陰極區(qū)和陽(yáng)極區(qū)分別得到的產(chǎn)物是什么？如何證明？【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】用濕潤(rùn)的淀粉 KI試紙靠近陽(yáng)極，若變藍(lán) 在陰極收集一瓶氣體， 靠近火源能聽(tīng)到“噗”在陰極附近滴加酚酞，溶液能變紅Cl2H2NaOH兩極均有氣體產(chǎn)生，陽(yáng)極產(chǎn)生的氣體可以使?jié)駶?rùn)的碘化鉀淀粉試紙變藍(lán)色，陰極附近溶液變紅色。寫出陰極、陽(yáng)極的電極反應(yīng)式陽(yáng)極：2Cl- - 2e- = Cl2陰極：2H+ + 2e- = H2電解的化學(xué)方程式 鈦網(wǎng)碳鋼（陽(yáng)離子）氯堿工

13、業(yè)（二）電鍍和銅的電解精煉1、電鍍：應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其它金屬或合金的方法。增強(qiáng)金屬抗腐蝕能力，增加美觀和表面硬度。目的：電極材料：陽(yáng)極鍍層金屬陰極待鍍金屬電鍍液：含鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】鑰匙上鍍銅【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】鑰匙上鍍銅Cu- 2e- = Cu2+ Cu2+ + 2e- = Cu陰極陽(yáng)極電解后電解質(zhì)溶液的濃度不變鍍層金屬接電源正極待鍍金屬接電源負(fù)極4H+ +4e2H2 使直流電通過(guò)電解質(zhì)溶液而在陰、陽(yáng)兩極引起氧化還原反應(yīng)的過(guò)程。電解必須建立在電離的基礎(chǔ)上在陰極附近滴加酚酞，溶液能變紅濾紙先用氯化鈉、無(wú)色酚酞的混合液浸濕，然后平鋪在一塊鉑片上，接通電源后，用鉛筆在

14、濾紙上寫字，會(huì)出現(xiàn)紅色字跡。金屬越不活潑，其陽(yáng)離子氧化性越強(qiáng)，越容易得電子。正極：較不活潑金屬（或能導(dǎo)電的非金屬）2Cl- - 2e- = Cl2思考1：氯化銅溶液中含有哪些微粒?思考1：氯化銅溶液中含有哪些微粒?設(shè)計(jì)一套電解飽和食鹽水的裝置并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)思考3：根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析陽(yáng)極和陰極各發(fā)生什么反應(yīng)？屬于哪種反應(yīng)類型？4、在陰極和陽(yáng)極什么離子放電？電解后電解質(zhì)溶液的濃度不變陽(yáng)極：氧化反應(yīng)，溶液中的陰離子失電子或電極金屬失電子濾紙先用氯化鈉、無(wú)色酚酞的混合液浸濕，然后平鋪在一塊鉑片上，接通電源后，用鉛筆在濾紙上寫字，會(huì)出現(xiàn)紅色字跡。陽(yáng)極：與電源正極相連的極當(dāng)一個(gè)電極存在多種可能離子時(shí),為什么不是

15、共同放電，而是只有一種離子放電？你認(rèn)為陽(yáng)離子得電子能力及陰離子失電子能力與什么因素關(guān)？2、銅的電解精煉電極材料：陽(yáng)極粗銅陰極純銅電解液：CuSO4溶液在純銅上析出銅，粗銅中的多數(shù)雜質(zhì)沉積在電解槽底部得到陽(yáng)極泥，電解后硫酸銅溶液的濃度減少。Cu - 2e- = Cu2+Cu2+ + 2e- = Cu（三）電冶金制取鈉電解熔融的氯化鈉2Cl- - 2e- = Cl22Na+ + 2e- = 2Na陰極陽(yáng)極電解池、電解精煉池、電鍍池的比較電解池電解精煉池電鍍池定義形成條件電極名稱電極反應(yīng)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它金屬的裝置。兩電極接直流電源電極插人電解質(zhì)溶液形成

16、閉合回路鍍層金屬接電源正極待鍍金屬接電源負(fù)極電鍍液須含有鍍層金屬的離子陽(yáng)極：電源正極相連陰極：電源負(fù)極相連陽(yáng)極：鍍層金屬；陰極：鍍件陽(yáng)極：氧化反應(yīng) 陰極：還原反應(yīng)應(yīng)用電解原理將不純的金屬提純的裝置。不純金屬接電源正極純的金屬接電源負(fù)極電解質(zhì)溶液須待提純金屬的離子陽(yáng)極：不純金屬；陰極：純金屬鍍層金屬接電源正極待鍍金屬接電源負(fù)極Cu2+ + 2e- = Cu思考1：氯化銅溶液中含有哪些微粒?思考2：在通電時(shí)這些微粒各向什么區(qū)移動(dòng)？如乙圖所示，將用導(dǎo)線連接在一起的兩根石墨碳棒插入盛有CuCl2溶液的U型管中，觀察現(xiàn)象。在陰極附近產(chǎn)生了一種銀白色金屬,隨即形成紫色的火焰，這就是發(fā)現(xiàn)鉀元素的主要過(guò)程。2、通電后陽(yáng)極區(qū)有哪些離子？陽(yáng)極與電源正極連接，發(fā)生氧化反應(yīng)；2Cl- - 2e- = Cl2Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+Pb2+Zn2+ Al 3+ 2、通電后陽(yáng)極區(qū)有哪些離子？設(shè)計(jì)一套電解飽和食鹽水的裝置并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)鍍層金屬