第三節(jié) 電解池

1第四章電化學(xué)基礎(chǔ)第三節(jié)電解池2一、電解原理陰極:Cu2++2e＝Cu（還原反應(yīng)）陽極:2Cl－－2e＝Cl2↑（氧化反應(yīng)）總反應(yīng):Cu2++2Cl－電解Cu+Cl2↑3直流電源電極電解質(zhì)電極反應(yīng)陰極:陽極:總反應(yīng):Cu2+Cl–Cl–Cu2++2e＝Cu2Cl－－2e＝Cl2↑Cu2++2Cl－電解CuCl2（還原反應(yīng)）（氧化反應(yīng)）電解被還原得e失e被氧化（放出Cl2↑）（析出Cu）電解氯化銅原理CuCl2

＝Cu2++2Cl–II陰極陽極ee正極負(fù)極電源Cu+Cl2↑Cu+Cl2↑（氧化還原反應(yīng)）41.電解原理

在外加直流電源的作用下，電解質(zhì)的陰陽離子在陰陽兩極發(fā)生氧化還原反應(yīng)的過程，叫電解。⑴電流是發(fā)生氧化—還原反應(yīng)的根源、動力。⑵陰陽離子在做定向運(yùn)動導(dǎo)電的同時，也就在兩極發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，生成了新物質(zhì)；而金屬導(dǎo)電是由自由電子的定向運(yùn)動形成，無反應(yīng)發(fā)生，無新物質(zhì)生成，兩者有本質(zhì)區(qū)別。明確5定義：把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。組成：兩個電極、電解質(zhì)溶液、直流電源電極陽極：與外電源正極相連的電極，出電子，氧化反應(yīng)。陰極：與外電源負(fù)極相連的電極，進(jìn)電子，還原反應(yīng)。惰性電極：C、Pt、Au等，不論做陰極、陽極，本身都不反應(yīng)。活性電極：Fe、Cu、Ag等,做陰極本身不反應(yīng),做陽極，本身被氧化溶解。電解池電極材料2、63.構(gòu)成電解池的條件：①直流電源；與電源負(fù)極相連的電極為陰極與電源正極相連的電極為陽極②電極③電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)；④形成閉合的回路74.電解池電極反應(yīng)規(guī)律（陽氧陰還）

(1)陰極：得電子，還原反應(yīng)①電極本身不參加反應(yīng)②電解質(zhì)溶液中陽離子“爭”得電子(2)陽極：失電子，氧化反應(yīng)①若為金屬（非惰性）電極，電極失電子②若為惰性電極，電解質(zhì)溶液陰離子“爭”失電子8分析電解反應(yīng)的一般思路：明確溶液中存在哪些離子根據(jù)陽極氧化，陰極還原分析得出產(chǎn)物陰陽兩極附近有哪些離子9重點(diǎn)陽極：①金屬活性電極（除Pt,Au外）：金屬優(yōu)先放電被氧化成陽離子進(jìn)入溶液。②惰性電極(Pt.Au.石墨等)：溶液中陰離子的放電順序是：（還原性強(qiáng)的陰離子先放電）S

2->SO32->I

->Br

->Cl

->OH

->NO3->SO42-(等含氧酸根離子）>F-放電：陰陽離子得失電子叫放電，其規(guī)律如下：10Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>(H+)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca+>K+注：當(dāng)離子濃度相差較大時，放電順序要發(fā)生變化，相同時按H+,不同時按（H+）

陰極都不參與電極反應(yīng)，金屬性越弱對應(yīng)陽離子氧化性越強(qiáng)。陽離子在陰極上放電順序是：陰極:11想一想：

若以銅為陽極,鐵為陰極,電解

氯化銅溶液，情況又如何？12練習(xí)：完成下列溶液的電極反應(yīng)。

(以石墨為電極電解)硫酸溶液：鹽酸：NaOH溶液:CuBr2溶液：KCl溶液：CuSO4溶液：Na2SO4溶液：電極反應(yīng)式、電解方程式的書寫：13陽極：4OH--4e-=2H2O+O2↑陰極：4H++4e-=2H2↑總反應(yīng)：2H2O2H2↑+O2↑練習(xí)1：電解H2SO4溶液：電極反應(yīng)式、電解方程式的書寫：H2SO4,NaOH,Na2SO4等14陽極：2Cl--2e-==Cl2↑陰極：2H++2e-==H2↑2HClH2↑+Cl2↑

總反應(yīng)：練習(xí)2：電解稀HCl溶液：CuCl2等15陽極：Cu–2e-=Cu2+陰極：Cu2++2e-=Cu16陽極：4OH--4e-=2H2O+O2↑陰極：2Cu2++4e-=2Cu總反應(yīng)：2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑練習(xí)3：電解CuSO4溶液：NaCl的電解等17

電解質(zhì)溶液用惰性電極電解的示例：電解類型舉例電極反應(yīng)溶液PH變化溶液復(fù)原方法物質(zhì)類別實(shí)例僅溶劑水電解

僅溶質(zhì)電解

溶質(zhì)和溶劑同時電解

含氧酸H2SO4強(qiáng)堿NaOH活潑金屬的含氧酸鹽Na2SO4無氧酸HCl陽極：4OH-→4e-=O2+2H2O陰極：4H++4e-=2H2↑減小增大不變H2O陽極：2Cl-→

2e-=Cl2↑陰極：2H++2e-=

H2↑增大HCl不活潑金屬的無氧酸鹽CuCl2陽極：2Cl-→

2e-=Cl2↑陰極：Cu2++2e-=

Cu減少CuCl2活潑金屬的無氧酸鹽NaCl陽極：2Cl-→

2e-=Cl2↑陰極：2H++2e-=H2↑增大HCl不活潑金屬的含氧酸鹽CuSO4陽極：4OH-→

4e-

=O2↑+2H2O陰極：2Cu2++4e-=

2Cu減小CuO18電解規(guī)律（惰性電極）小結(jié)

陽極：S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-

ⅠⅡⅢⅣⅠ與Ⅲ區(qū)：電解本身型如CuCl2

、HClⅠ與Ⅳ區(qū)：放氫生堿型如NaClⅡ與Ⅲ區(qū)：放氧生酸型如CuSO4、AgNO3Ⅱ與Ⅳ區(qū)：電解水型如Na2SO4、H2SO4

、NaOH陰極：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>（H+）>Al3+>Mg2+>Na+19練習(xí)1：下列裝置是原電池還是電解池？AB20（A）（B）（C）（D）Hg(NO3)2AgNO3AgNO3NaHSO4AgCuCuCPtPtAgFe1.判斷A、B、C、D屬于原電池的是——，屬于電解池的是——；并寫出下列裝置的電極反應(yīng)式。鞏固練習(xí)212.如上圖所示，通電后A極上析出Ag，對該裝置的有關(guān)敘述正確的是

A.P是電源的正極B.F極上發(fā)生的反應(yīng)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(yīng)D.通電后，甲池的PH減小，而乙、丙兩池溶液的PH不變

B223.用鉑電極電解下表中各組物質(zhì)的水溶液，電解一段時間以后，甲、乙兩池中溶液的pH值均減小，而在①和④兩極，電極產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1︰2的是甲乙

ABCD甲KOHH2SO4Na2SO4CuSO4乙CuSO4AgNO3HClHNO3

甲乙D23裝置原電池電解池實(shí)例

原理

形成條

電極名稱

電子流向

電流方向

電極反應(yīng)

能量轉(zhuǎn)化

應(yīng)用

發(fā)生氧化還原反應(yīng)，從而形成電流電流通過引起氧化還原反應(yīng)兩個電極、電解質(zhì)溶液或熔融態(tài)電解質(zhì)、形成閉合回路、自發(fā)發(fā)生氧化還原反應(yīng)電源、電極（惰性或非惰性）、電解質(zhì)（水溶液或熔融態(tài)）

由電極本身決定正極：流入電子負(fù)極：流出電子

由外電源決定陽極：連電源正極

陰極：連電源負(fù)極（外電路）負(fù)極→正極

電源負(fù)極→陰極→陽極→電源正極（外電路）正極→負(fù)極電源正極→陽極→陰極→電源負(fù)極負(fù)極：Zn-2e-=Zn2+（氧化反應(yīng)）正極：2H++2e-

=H2↑（還原原應(yīng)）

陽極：2CI--2e-=CI2

↑(氧化反應(yīng))陰極:Cu2++2e-=Cu(還原反應(yīng))化學(xué)能→電能電能→化學(xué)能設(shè)計電池、金屬防腐氯堿工業(yè)、電鍍、電冶、金屬精煉銅鋅原電池電解氯化銅24二、電解原理的應(yīng)用1.電解食鹽水思考:（1）通電前，飽和食鹽水中存在哪些離子?這些離子如何運(yùn)動？（2）通電后，溶液中的離子運(yùn)動發(fā)生了什么變化？（3）通電后，溶液中的在陰、陽放電的是什么離子？（4）電解后，在陰極區(qū)和陽極區(qū)分別得到的產(chǎn)物是什么？怎樣初步檢驗(yàn)兩極產(chǎn)物的生成?陽極：濕潤的淀粉－KI試紙陰極：酚酞試液25現(xiàn)象：陽極：有氣泡產(chǎn)生，使?jié)駶櫟牡矸郏璌I試紙變藍(lán)陰極：有氣泡產(chǎn)生，滴加酚酞溶液變紅實(shí)驗(yàn)裝置陽極：2Cl--2e-=Cl2↑陰極：2H++2e-=H2↑總反應(yīng)式：2NaCl+2H2O==2NaOH+H2↑+Cl2↑通電電解飽和食鹽水可制造燒堿、氯氣，也叫氯堿工業(yè)。26（1）生產(chǎn)設(shè)備名稱：離子交換膜電解槽陰極：碳鋼陽極：鈦陽離子交換膜：只允許陽離子通過(Cl－、OH－離子和氣體不能通過)，把電解槽隔成陰極室和陽極室。（2）離子交換膜的作用：a.防止Cl2和H2混合而引起爆炸；b.避免Cl2和NaOH反應(yīng)，而影響NaOH的產(chǎn)量。氯堿工業(yè):離子交換膜法制燒堿27－+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)陽極室陰極室離子交換膜的作用：a.防止Cl2和H2混合而引起爆炸；b.避免Cl2和NaOH反應(yīng)，而影響NaOH的產(chǎn)量。28粗鹽的成份：

泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42－雜質(zhì)，會與堿性物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，損壞離子交換膜精制食鹽水雜質(zhì)的除去過程：粗鹽水

含少量Ca2+.Mg2+精制鹽水292.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、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，如果用以制電線，就會大大降低電線的導(dǎo)電能力。因此必須利用電解的方法精煉粗銅。粗銅含雜質(zhì)(ZnFeNiAgAu等)純銅粗銅陽極：

Zn→Zn2+＋2e-Fe→Fe2+＋2e-

Ni

→Ni2+＋2e-Cu→Cu2+＋2e-

ZnFeNiCuAgAu陰極:

Cu2++2e-→Cu陽極泥問：電解完后，CuSO4溶液的濃度有何變化？CuSO4溶液陽極泥:相對不活潑的金屬以單質(zhì)的形式沉積在電解槽底,形成陽極泥303.電鍍電鍍是利用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的過程，它是電解原理的又一重要應(yīng)用。電鍍可以使金屬更加美觀耐用，增強(qiáng)防銹抗腐能力。例如，鋼鐵是人們最常用的金屬，但鋼鐵有個致命的缺點(diǎn)，就是它們易被腐蝕。防止鋼鐵發(fā)生腐蝕的一種最常用方法就是在其表面鍍上其他金屬，如鋅、銅、鉻、鎳等。電鍍：電鍍是利用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的過程。鐵片銅片硫酸銅溶液①電極：陽極——鍍層金屬或惰性電極陰極——待鍍金屬制品②電鍍液：含有鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液。

溶液中CuSO4的濃度保持不變或變小314、電冶金制取金屬鈉電解熔融狀態(tài)的氯化鈉。陽極：2Cl-

－2e-==Cl2↑陰極：2Na++2e-==2Na總反應(yīng)：2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑32電解熔融氯化鈉制鈉33陽極：6O2--12e-=3O2↑陰極：4Al3++12e-=4Al冶煉鋁通電總式：2Al2O34Al+3O2↑原理:助熔劑：冰晶石（Na3AlF6

六氟合鋁酸鈉）陽極材料(碳)和熔融氧化鋁需要定期補(bǔ)充思考:工業(yè)上為什么用電解熔融氧化鋁的方法冶煉鋁而不用AlCl3?34冶煉鋁設(shè)備圖陽極C電解質(zhì)煙罩熔融態(tài)鋁鋼殼鋼導(dǎo)電棒陰極C耐火材料35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(yīng)、電解產(chǎn)物）小結(jié)與電源正極相連陽極陰極與電源負(fù)極相連發(fā)生氧化反應(yīng)陽離子移向陰離子移向發(fā)生還原反應(yīng)1、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36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。①兩電極接直流電源②電極插人電解質(zhì)溶液③形成閉合回路①鍍層金屬接電源正極待鍍金屬接電源負(fù)極②電鍍液須含有鍍層金屬的離子陽極：電源正極相連陰極：電源負(fù)極相連陽極：鍍層金屬；陰極：鍍件陽極：氧化反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)陽極：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。①不純金屬接電源正極純的金屬接電源負(fù)極②電解質(zhì)溶液須待提純金屬的離子陽極：不純金屬；陰極：純金屬陽極：氧化反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)37隨堂鞏固：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是正極，Y是負(fù)極B．X是負(fù)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AC381.a、b哪一極為正極？2.若要給鐵叉鍍鋅，

a極選用什么材料？選擇何種溶液？勤于動腦:e-39練習(xí)1分析下圖，哪個是原電池，哪個是電解池。40練習(xí)2：金屬性強(qiáng)弱的判斷

已知①M(fèi)+N2+=M2++N②Pt極電解相同濃度P和M的硫酸鹽，陰極先析出M③N與E有導(dǎo)線相連放入E的硫酸鹽溶液,電極反應(yīng)：E2++2e-=E，N-2e-=N2+，則四種金屬活潑性由強(qiáng)到弱為

答案：P>M>N>E41工業(yè)上采用Fe、C為電極電解K2MnO4溶液制KMnO41.電解時,應(yīng)以

作陰極，電解過程中陰極附近溶液pH將會

,

2.陽極反應(yīng)式為

,

3.總電解反應(yīng)式為

.

2K2MnO4+2H2O=2KMnO4+2KOH+H2↑答案:Fe增大MnO42—_e-

=MnO4—42

電解計算——電子守恒法例一：鉑電極電解1LCu(NO3)2和KNO3混合溶液,通電一段時間,兩極均產(chǎn)生11.2L(S.T.P)氣體.求電解后溶液的pH,并確定析出銅的物質(zhì)的量.解析：陽極4OH--4e-=2H2O+O2↑

陰極Cu2++2e-=Cu↓2H++2e-=H2↑

陽極轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為:0.5×4=2mol,消耗4OH-2mol,即產(chǎn)生H+2mol.

陰極生成0.5molH2,消耗H+1mol;所以溶液中C(H+)=1mol/LpH=0

生成H2轉(zhuǎn)移的電子:0.5×2=1mol,故還有1mole-

用于還原Cu2+,可析出銅為0.5mol.43O2～2Cu～4Ag～4H＋～2H2～2Cl2～4OH－計算關(guān)系式：例二：用石墨電極電解100mLH2SO4與CuSO4的混合液，通電一段時間后，兩極均收集到2.24L（標(biāo)況）氣體，則原混合液中Cu2+的物質(zhì)的量濃度為（）

A.1mol/LB.2mol/LC.3mol/LD.4mol/LA提示：陽極O2為0.1mol，電子為0.4mol則H2為0.1mol，所以Cu為0.1mol，濃度為A44例三：某硝酸鹽晶體化學(xué)式為M(NO3)x·nH2O，式量為242，將1.21g該晶體溶于水配成100mL溶液，用惰性電極進(jìn)行電解。當(dāng)有0.01mol電子轉(zhuǎn)移時，溶液中金屬離子全部析出，此時陰極增重0.32g。求：①金屬M(fèi)的相對原子質(zhì)量及x、n值；②電解溶液的pH（溶液體積仍為100mL）。

解：Mx++xe-=M0.005mol0.01mol0.32g所以：x=2；M=64；n=3產(chǎn)生H+為0.01mol，pH=145

1.右圖中x、y分別是直流電源的兩極,通電后發(fā)現(xiàn)a極板質(zhì)量增加,b極板處有無色無臭氣體放出,符合這一情況的（）A練習(xí)462.根據(jù)金屬活動順序表，Cu不能發(fā)生如下反應(yīng)：

Cu+2H2O=Cu(OH)2↓+H2↑。但選擇恰當(dāng)電