電解池的工作原理及其應用課件

選修四化學反應原理專題一化學反應與能量變化第二單元化學能與電能的轉(zhuǎn)化電解池的工作原理與應用

在生產(chǎn)和生活中我們不但要利用化學反應，使化學能轉(zhuǎn)化為電能，而且要利用化學反應使電能轉(zhuǎn)化為化學能。電能轉(zhuǎn)化為化學能一般通過電解的方法來完成。你能想起我們已學過的化學課程里涉及到的用電解反應來制取新物質(zhì)的例子嗎？你知道嗎？電解水水H2、O22H2O＝2H2?

+O2?電解食鹽水H2O、NaClNaOH、H2、

Cl22NaCl+2H2O＝2NaOH+H2?

+

Cl2?電解融熔氯化鈉NaClNa、Cl22NaCl＝2Na+

Cl2?電解融熔氧化鋁Al2O3Al、O22Al2O3＝4Al+3O2?舉例說明：你知道嗎？

工業(yè)上分別以氯化鈉和氧化鋁為原料生產(chǎn)金屬鈉和金屬鋁。你知道工業(yè)生產(chǎn)中是如何實現(xiàn)此過程的嗎？P17電解熔融氯化鈉完成P17交流與討論陰極陽極氯氣鈉熔融NaCl通電前：分析熔融電解質(zhì)中的離子情況陽離子：陰離子：通電后：（必須直流電）

Na+Cl-交流與討論1：做無規(guī)則運動鈉離子和氯離子做定向移動，鈉離子移向陰極附近，氯離子移向陽極附近.交流與討論2：e-e-e-e-e-e-電解池中離子和電子的移動方向

＋－Cl-Na+Cl-電解原理及電解池1.電解:讓直流電通過電解質(zhì)溶液或熔融的電解質(zhì)，在兩極上分別發(fā)生氧化反應和還原反應的過程叫做電解。2.電解池:把電能轉(zhuǎn)化為化學能的裝置叫電解池。3.電極名稱和電極反應

與電源負極相連的電極叫陰極，陰極上發(fā)生還原反應。與電源正極相連的電極叫陽極，陽極上發(fā)生氧化反應。陰極:與電源負極相連，電子流入，發(fā)生還原反應陽極:與電源正極相連，電子流出，發(fā)生氧化反應4.電極的判斷e－e－CC陰極陽極電解質(zhì)溶液5.電子、離子的流向電子從陽極通過電源流向陰極陽離子在電解質(zhì)溶液中移向陰極陰離子在電解質(zhì)溶液中移向陽極比較原電池與電解池的異同點?；瘜W能轉(zhuǎn)變成電能的裝置。自發(fā)的氧化還原反應將電能轉(zhuǎn)變成化學能的裝置。非自發(fā)的氧化還原反應①活動性不同兩電極②電解質(zhì)溶液③形成閉合回路①兩電極接直流電源②電極插入電解質(zhì)溶液③形成閉合回路負極：較活潑金屬；正極：較不活潑金屬(或能導電的非金屬等)陽極：電源正極相連陰極：電源負極相連負極：氧化反應正極：還原反應陽極：氧化反應陰極：還原反應稀硫酸稀硫酸稀硫酸稀硫酸

ABCD1.下列裝置中屬于原電池的是（）屬于電解池的是（）

BCD

原電池、電解池的區(qū)分關鍵看是否有外接電源跟蹤習題2.分析下圖，哪個是原電池，哪個是電解池。跟蹤習題電解過程不僅可以在熔融電解質(zhì)中進行，也可以在電解質(zhì)溶液中進行?；顒优c探究現(xiàn)象：

陽極：有氣泡，有刺激性氣味，并能使?jié)駶櫟腒I-淀粉試紙變藍（Cl2)

陰極：碳棒上有一層紅色的銅析出活動與探究通電前：分析電解質(zhì)溶液中的離子情況陽離子：H+、Cu2+

陰離子：OH-、Cl-做無規(guī)則運動通電后：（必須直流電）（1）確定電極名稱：(與電極材料無關)

陽極（接電源正極）陰極（接電源負極）

陽離子：Cu2+>H+

陰離子：Cl->OH-Cu2+、H+Cl-、OH-（2）判斷離子的放電順序：（3）判斷電極產(chǎn)物并書寫電極反應:

陽離子移向陰極放電，陰離子移向陽極放電（4）分析電解質(zhì)溶液的變化情況：氯化銅溶液濃度降低離子放電順序：

①活性材料作電極時（除金和鉑)：金屬在陽極失電子被氧化成陽離子進人溶液，陰離子不容易在電極上放電。

②用惰性電極(Pt、Au、石墨、鈦等)時：溶液中陰離子的放電順序（由難到易）是：S

2->SO32->I

->Br

->Cl

->OH

->NO3->SO42-(等含氧酸根離子）>F-陽極：陰離子失去電子而陽離子得到電子的過程叫放電.

無論是惰性電極還是活性電極都不參與電極反應，發(fā)生反應的是溶液中的陽離子。陽離子在陰極上放電順序是：陰極:Ag+>Fe3+>Cu2+>H+（酸）>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+（水）

>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+交流研討四3.分析總結(jié)電極反應的一般思路。明確溶液中存在哪些離子根據(jù)陽極氧化、陰極還原，結(jié)合離子得失電子能力強弱，分析得出優(yōu)先放電離子及產(chǎn)物陰陽兩極附近有哪些離子5、電極反應式、電解方程式的書寫：寫出用石墨做電極電解CuCl2溶液的電極反應式及總的電解方程式.③、最后使得失數(shù)相等，兩極半反應相加得總方程式；電解電解陰極：陽極：2Cl－－2e＝Cl2↑Cu2+＋2e＝Cu①、首先分析、比較出陰陽極的放電離子：②、然后寫電極反應式：Cu＋Cl2↑或CuCl2（電解化學方程式）Cu＋Cl2↑Cu2++2Cl－（電解離子方程式）5、電極反應式、電解方程式的書寫：寫出用石墨做電極電解CuSO4溶液的電極反應式及總的電解方程式.③、最后使得失數(shù)相等，兩極半反應相加得總方程式；電解電解陰極：陽極：4OH--4e-=2H2O+O2↑2Cu2+＋4e-＝2Cu①、首先分析、比較出陰陽極的放電離子：②、然后寫電極反應式：2Cu＋O2↑+4H+或2CuSO4+2H2O（電解化學方程式）2Cu＋O2↑+2H2SO42Cu2++2H2O（電解離子方程式）一、書寫電極方程式寫出電解下列溶液的電極反應式和總反應式：1、用惰性電極①硫酸鈉②氯化銅③硫酸銅

④硝酸銅2、用銅電極①硝酸銀溶液②稀硫酸電解Na2SO4溶液的分析陰極陽極氧氣氫氣

陽極:4OH--4e-=

2H2O+O2

↑實例電極反應濃度PH值復原Na2SO4

陰極:

4H++4e-=2H2↑變大不變

加H2O2H2O

2H2↑+O2↑通電如電解H2SO4、HNO3、NaOH、Na2SO4等溶液時其電極反應式為：陽極：4OH－－4e－＝2H2O+O2↑陰極：4H++4e－＝2H2↑

電解后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)增大，若要恢復原來的濃度，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：總反應：2H2OO2↑+2H2↑

電解電解CuCl2溶液的分析陰極陽極氯氣銅實例電極反應濃度PH值復原CuCl2

CuCl2Cu+Cl2↑電解陽極：2Cl--2e-=Cl2↑陰極：Cu2++2e-=2Cu減小----

加CuCl2如電解鹽酸、CuCl2溶液等電解后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)減小，若要恢復原來的組成和濃度，需加入一定量的溶質(zhì)(通入一定量的HCl氣體)陽極：2Cl－－2e－＝Cl2↑陰極：2H++2e－＝H2↑電解鹽酸(2)電解電解質(zhì)本身：總反應：2HClCl2↑+H2↑

電解用惰性電極電解電解質(zhì)溶液規(guī)律電解CuSO4溶液的分析陰極陽極氧氣銅實例電極反應濃度PH值復原CuSO4

2CuSO4+

2H2O2Cu+O2

↑+2H2SO4電解陰極：Cu2++2e-=Cu減小

加CuO陽極:4OH--4e-=2H2O+O2

減小如電解CuSO4溶液、AgNO3溶液等。陽極：4OH－－4e－＝2H2O

+O2↑陰極：2Cu2++4e－＝2Cu電解后原溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)減小，若要恢復原來的組成和濃度，需加入一定量金屬氧化物。電解CuSO4溶液(3)放氧生酸型：總反應：2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4

電解用惰性電極電解電解質(zhì)溶液規(guī)律電解KCl溶液的分析陰極陽極氫氣氯氣實例電極反應濃度PH值復原KCl

陽極:2Cl--2e-=Cl2↑陰極:2H++2e-=H2↑2NaCl+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)量分數(shù)減小，若要恢復原來的組成和濃度，需通入一定量的HCl氣體。陽極(C)：2Cl－－2e－＝Cl2↑陰極(C)：2H++2e－＝H2↑

(4)放氫生堿型：總反應：2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑

電解用惰性電極電解電解質(zhì)溶液規(guī)律小結(jié)：電解規(guī)律(用惰性電極電解)⑴電解含氧酸（如H2SO4)、強堿(如NaOH)溶液、活潑金屬的含氧酸鹽(如K2SO4)溶液①實質(zhì)是電解水；

②電解后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)增大，若要恢復原來的濃度，加水。

③pH值三種變化電解質(zhì)先電離成離子，向兩極移動，分別在兩極得失電子。⑵電解無氧酸溶液(除氫氟酸)、不活潑金屬的無氧酸鹽溶液。①實質(zhì)是電解電解質(zhì)本身.②電解后溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)減小，若要恢復原來，需加入一定量的溶質(zhì)

③pH值變化⑶電解不活潑金屬的含氧酸鹽①是電解水和電解質(zhì)。②電解后溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)減小,若要恢復原來,需加入一定量金屬氧化物。③

pH值減小⑷電解活潑金屬的無氧酸鹽溶液①是電解水和電解質(zhì)②電解后溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)減小，若要恢復原來，需通入一定量的HX等。③pH值增大以Cl-SO42-Na+Cu2+H+五種離子恰當?shù)亟M成電解質(zhì),按下列要求進行電解.請?zhí)顚懭芤褐械碾x子成分.1.以惰性電極使電解質(zhì)質(zhì)量不變,水量和PH都變小.可選用的是____________.2.以石墨為電極,使電解質(zhì)質(zhì)量減小,水量和PH幾乎不變,可選用__________.3.以石墨為陽極,鐵為陰極,使電解質(zhì)和水量及PH都變小________________.H+SO42-Cu2+Cl-Cu2+SO42-練習電解池電極的判斷方法：（1）根據(jù)外接電源：與正極相連的為

極；（2）根據(jù)電極質(zhì)量變化：減輕的為

極；增加的為

極；質(zhì)量不變的

。（3）根據(jù)總反應：化合價升高被氧化的為

極；（4）根據(jù)氣態(tài)產(chǎn)物：有H2生成的為

極；有O2、Cl2生成的為

極；（5）酚酞溶液變紅的為

極。（6）根據(jù)電子的流向：電子流出的為

極；（7）根據(jù)電流的方向：電流流出的為

極；（8）根據(jù)離子移向：陽離子移向的為

極；陽陰陽不能判斷陽陰陽陰陽陰陰－+Cl2Cl2Cl—H2Na+H+OH—淡鹽水NaOH溶液精制飽和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）離子交換膜

陽極金屬鈦網(wǎng)陰極碳鋼網(wǎng)陽極室陰極室a、防止氫氣和氯氣混合而引起爆炸；b、避免氯氣和氫氧化鈉反應生成，而影響氫氧化鈉的產(chǎn)量電解原理的重要應用1、電解飽和食鹽水

在NaCl溶液中,NaCl電離出

，H2O電離出

。電后，在電場的作用下，

向陰極移動，

向陽極移動。在陽極，由于

容易失去電子，被氧化生成

。陽極反應：

；在陰極，由于

容易得到電子被還原生成

。使H2O電離向右移動，因此陰極

濃度增大，pH

。陰極反應：

。2Cl--2e-=Cl2↑2H++2e-=H2↑Na+、Cl-H+、OH-Cl-、OH-Cl-Cl2H+H2OH-增大Na+、H+交流研討三結(jié)論：氯堿工業(yè)發(fā)生的電極反應式及總反應方程式：陽極反應：陰極反應：總反應式：2Cl--2e-=Cl2↑2H++2e-=H2↑2NaCl+2H2O

H2↑+Cl2↑+2NaOH電解2Cl-+2H2O

H2↑+Cl2↑+2OH-電解351.電解前向溶液中滴加酚酞溶液，通電后現(xiàn)象是什么？陰極附近的溶液由無色變?yōu)榧t色。陽極：把濕潤的碘化鉀淀粉試紙放在陽極附近，產(chǎn)生氣體可以使?jié)駶櫟饣浀矸墼嚰堊兯{色。2.兩極極板上都有氣體產(chǎn)生，如何檢驗兩種氣體？交流研討四陰極：收集純凈氣體，點燃，并在上方罩一個干冷的燒杯，產(chǎn)生淡藍色火焰，且燒杯壁上有水珠出現(xiàn)。（1）避免Cl2與NaOH溶液接觸發(fā)生反應，使產(chǎn)品不純，反應方程式：Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O；（2）避免生成物H2和Cl2混合，因兩者混合遇火或遇強容易發(fā)生光爆炸。解決方法：使用離子交換膜3.在氯堿工業(yè)中需要注意哪些問題？交流研討四371、定義：利用電解原理在某些金屬的表面鍍上一薄層其它金屬或是合金的過程。2、裝置陽極：Ag—e-=Ag

+陰極：Ag++e-=Ag

3、電鍍材料的選擇：陰極——鍍件陽極——鍍層金屬電鍍液——含有鍍層金屬離子的溶液4、電鍍的結(jié)果，電鍍液的濃度保持不變電解原理的重要應用

2、電鍍

電鍍液Ag陽極陰極e-e-e-e-若在銅片上鍍銀時，下列敘述正確的是：（）①將銅片接在電源的正極②將銀片接在電源的正極③在銅片上發(fā)生的反應是:Ag+＋e-=Ag④在銀片上發(fā)生的反應是:4OH-—4e-=2H2O+O2↑⑤可用硫酸銅溶液做電解質(zhì)溶液⑥可用硝酸銀溶液做電解質(zhì)溶液A①③⑥B②③⑥C①④⑤D②③④⑥B

已知粗銅中含有Zn、Fe、Ni、Ag、Au等雜質(zhì)，試討論如何通過電解的方法將粗銅提純？陰、陽極上分別發(fā)生什么反應？交流研討五3.銅的電解精煉+純銅粗銅－粗銅為陽極，純銅為陰極，陽極反應：陰極反應：CuSO4溶液為電解液進行電解。Zn－2e-＝Zn2+Fe－2e-＝Fe2+Ni－2e-＝Ni2+Cu－2e-＝Cu2+Cu2++2e-＝CuCuSO4溶液41交流研討八

電解飽和NaCl溶液能否得到金屬鈉？如何能通過電解的方法得到金屬鈉？4.電冶金電解飽和NaCl溶液不能得到金屬鈉，應用電冶金法。制取金屬鈉電解熔融狀態(tài)的氯化鈉。陽極反應：2Cl--2e-=Cl2↑陰極反應：2Na++2e-=2Na總反應式：2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑電解結(jié)論：電解法是冶煉金屬的一種重要方法，是最強有力的促進氧化還原反應的手段。陽極陰極電解質(zhì)Al2O3Na3AlF3碳塊陰極：4Al3++12e-==4Al陽極：6O2--

12e-==3O2總式：2Al2O3====4Al+3O2電解鋁的冶煉鋁4、可充電電池陰極：正極：還原反應極→得電子極→電子流入極放電：原電池充電：電解池負極：陽極：氧化反應極→電子流出極失電子極→氧化反應極失電子極→電子流出極→還原反應極得電子極電子流入極→【原電池與電解池的結(jié)合】池及電極的判斷方法有一極能與電解液反應則該極為原電池、該極負極，與之相連的為電解池的陰極。若都能反應，則活潑性最強的或兩極差距最大的為原電池原電池、電解池、電鍍池判定規(guī)律1、無外接電源，可能是原電池：依據(jù)原電池的形成條件判定，“三看”

電極：兩極為導體且活潑性不同電解液：兩極插入電解液中

回路：形成閉合回路或兩極接觸2、有外接電源，兩極插入電解質(zhì)溶液中，可能是電解池或電鍍池：當陽極金屬與電解質(zhì)溶液中的金屬陽離子相同，為電鍍池，其余情況為電解池。練習分析下圖，哪個是原電池，哪個是電解池。1．100mL濃度為2mol/L的鹽酸跟過量的鋅片反應，為加快反應速率，又不影響生成氫氣的總量，可采用的方法是（）。A．加入適量的6mol/L的鹽酸B．加入數(shù)滴氯化銅溶液C．加入適量蒸餾水D．加入適量的氯化鈉溶液2．用石墨作電極，電解1mol/L下列物質(zhì)的溶液，溶液的PH值保持不變的是（）。A．HClB．NaOHC．Na2SO4D．NaCl3．下列關于銅電極的敘述，正確的是（）。A．銅鋅原電池中銅是正極B．用電解法精煉粗銅時，銅作陽極C．在鍍件上電鍍銅時可用金屬銅作陽極D．電解稀硫酸制H2、O2時，銅作陽極

2.如上圖所示，通電后A極上析出Ag，對該裝置的有關敘述正確的是

A.P是電源的正極B.F極上發(fā)生的反應為：4OH--4e-=2H2O+O2↑C.電解時，甲、乙、丙三池中，除E、F兩極外，其余電極均參加了反應D.通電后，甲池的PH減小，而乙、丙兩池溶液的PH不變

B4.為下圖所示裝置中，a、b都是惰性電極，通電一段時間后，b極附近溶液呈紅色。下列說法正確的是A．X是負極，Y是正極B．X是負極，Y是正極C．CuSO4溶液的pH值逐漸減小D．CuSO4溶液的pH值不變

a?XY?bPtCuCuSO4溶液NaCl和酚酞溶液C石墨棒上覆蓋有紅色物質(zhì)

Cu2+＋2e-＝Cu（還原反應）

有氣泡，刺激性氣味，濕潤的碘化鉀淀粉試紙變藍

2Cl-－2e-=Cl2↑（氧化反應）

總反應：CuCl2====Cu+Cl2↑通電陰極陽極例.（1）用如圖所示的電解池電解物質(zhì)的量濃度為1:1的CuSO4、NaCl混合溶液，開始電解

，反應

；接著電解

，反應

；最后電解

，反應

。陰極陽極例.（2）用如圖所示的電解池電解物質(zhì)的量濃度為1:2的CuSO4、NaCl混合溶液，開始電解

，反應

；接著電解

，反應

；陰極陽極例.（3）用如圖所示的電解池電解物質(zhì)的量濃度為1:3的CuSO4、NaCl混合溶液，開始電解

，反應

；接著電解

，反應

；最后電解

，反應

。思考交流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、電解產(chǎn)物）小結(jié)與電源正極相連陽極陰極與電源負極相連發(fā)生氧化反應陽離子移向陰離子移向發(fā)生還原反應1、電源、電極、電極反應關系2、電解原理的應用：氯堿工業(yè)、電鍍、電冶金例。一種基于酸性燃料電池原理設計的酒精檢測儀，負極上的反應為：CH3CH2OH－4e—+H2O===

CH3COOH＋4H+。下列有關說法正確的是