高中化學(xué)電解池

關(guān)于高中化學(xué)電解池第1頁，共38頁，2023年，2月20日，星期日2有關(guān)電解

金屬鈉是在1807年通過電解氫氧化鈉制得的，這個原理應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，約在1891年才獲得成功。1921年電解氯化鈉制鈉的工業(yè)方法實現(xiàn)了。由于金屬鈉在現(xiàn)代技術(shù)上得到重要應(yīng)用，它的產(chǎn)量顯著地增加。目前，世界上鈉的工業(yè)生產(chǎn)多數(shù)是用電解氯化鈉的方法，少數(shù)仍沿用電解氫氧化鈉的方法。

電解是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的一種重要方法。第2頁，共38頁，2023年，2月20日，星期日CCCuCl2溶液思考右圖原電池的電極反應(yīng)、電池總反應(yīng)。負極：Zn–2e-=Zn2+正極：

Cu2+

＋2e-=Cu電池總反應(yīng)：Zn+CuCl2=ZnCl2+CuCuCl2溶液問題：如果把兩根石墨棒作電極插入CuCl2溶液中，外接直流電源，這還是原電池裝置嗎？會發(fā)生怎樣的現(xiàn)象呢？原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置。檢查復(fù)習(xí)G

Zn

Cu第3頁，共38頁，2023年，2月20日，星期日第4頁，共38頁，2023年，2月20日，星期日

向氯化銅溶液中通入直流電A：理論先行思考1：氯化銅溶液中含有哪些微粒?思考2：在通電時這些微粒各向什么區(qū)移動？思考3：猜想在通電時在陽極和陰極各會發(fā)生什么樣的電極反應(yīng)？產(chǎn)物可能是哪些？陽離子：Cu2+

、H+

陰離子：Cl-

、OH-Cu2+

、H+向陰極區(qū)移動；Cl-

、OH-向陽極區(qū)移動Cl-→Cl2↑OH-→O2↑

H2OH++OH-

CuCl2＝Cu2++2Cl-

陰極區(qū)：Cu2+→CuH+→H2↑陽極區(qū)：第5頁，共38頁，2023年，2月20日，星期日①通電前：CuCl2=Cu2++2Cl－，

Cu2+、Cl－為自由移動的離子；②通電后：Cu2+移向陰極得到電子，

Cl－移向陽極失去電子；③電極反應(yīng)：陽極：2Cl-

－2e-=Cl2↑（氧化反應(yīng)）陰極：Cu2+

＋2e－

=Cu（還原反應(yīng)）總反應(yīng)式：CuCl2Cu+Cl2↑

電解A：理論先行第6頁，共38頁，2023年，2月20日，星期日有氣泡，刺激性氣味，并能使?jié)駶櫟腒I—淀粉試紙變藍碳棒上有一層紅色物質(zhì)析出陽極陰極氯氣銅陽極：陰極：B：實驗事實第7頁，共38頁，2023年，2月20日，星期日一、電解原理電解：電流通過電解質(zhì)溶液（或熔融電解質(zhì)）而在陰、陽兩極引起氧化還原反應(yīng)的過程。理解：電解質(zhì)溶液導(dǎo)電的過程就是

過程。電解電流是直流電；電解是非自發(fā)地將

能轉(zhuǎn)化為

能。電化學(xué)1、電解池（槽）：電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。2、構(gòu)成電解池的條件：（1）直流電源、兩個電極；（2）電解質(zhì)溶液或熔融的電解質(zhì)；（3）閉合回路。第8頁，共38頁，2023年，2月20日，星期日發(fā)生氧化反應(yīng)陰離子移向電源正極(陽極)3.電源、電極、電極反應(yīng)關(guān)系電源負極(陰極)發(fā)生還原反應(yīng)陽離子移向離子放電：陰離子失電子、陽離子得電子的過程。第9頁，共38頁，2023年，2月20日，星期日裝置原電池電解池實例

原理

形成條件

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：流入電子負極：流出電子

由外電源決定陽極：連電源正極陰極：連電源負極（外電路）負極→正極

電源負極→陰極→陽極→電源正極（外電路）正極→負極電源正極→陽極→陰極→電源負極負極：Zn-2e-=Zn2+（氧化反應(yīng)）正極：2H++2e-=H2↑（還原原應(yīng)）

陽極：2Cl--2e-=Cl2

↑(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第10頁，共38頁，2023年，2月20日，星期日4、離子放電順序：（1）陽離子放電（得電子）順序：Ag+>Hg2+>Fe3+

>Cu2+>H+（酸）

>Pb2+>Sn2+>Fe2+

>Zn2+>H+（水）

>

Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>Ba2+>K+（2）陰離子放電（失電子）順序：氧化性還原性S2–

>I–>Br–

>Cl–

>OH–

(水)>(NO3－、SO42–

等)含氧酸根>F－注意：若陽極是活性電極(鉑、碳、金之外）陽極本身失去電子被氧化，陰離子不在陽極放電;若陽極是惰性電極，還原性強的陰離子在陽極放電，陰極材料不發(fā)生任何變化。第11頁，共38頁，2023年，2月20日，星期日總結(jié)：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)物判斷陽極材料及陰陽兩極附近離子種類及離子放電順序先電離后電解第12頁，共38頁，2023年，2月20日，星期日13★電解規(guī)律陰極陽極氯氣銅實例電極反應(yīng)

濃度PH值復(fù)原CuCl2

陽極：2Cl--2e-=Cl2↑陰極：Cu2++2e-=2Cu↓減小減小CuCl2CuCl2溶液

CuCl2Cu+Cl2↑電解1、電解電解質(zhì)型第13頁，共38頁，2023年，2月20日，星期日14陽極陰極氧氣氫氣實例電極反應(yīng)

濃度PH值復(fù)原Na2SO4

陽極:4OH--4e-

=2H2O+O2↑陰極:4H++4e-=2H2↑變大不變

加H2ONa2SO4溶液2H2O2H2↑

+O2↑電解2、電解水型第14頁，共38頁，2023年，2月20日，星期日15陽極陰極氯氣氫氣實例電極反應(yīng)

濃度PH值復(fù)原NaCl

陽極:2Cl--2e-=Cl2↑

陰極:2H++2e-=H2↑2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑

+Cl2↑電解減小增大

加HClNaCl溶液3、放氫生堿型第15頁，共38頁，2023年，2月20日，星期日16實例電極反應(yīng)濃度PH值復(fù)原CuSO4陽極陰極氧氣銅陽極:4OH--4e-=2H2O+O2↑陰極：Cu2++2e-=Cu減小減小

加CuOCuSO4溶液

2CuSO4+

2H2O2Cu+O2

↑+2H2SO4電解4、放氧生酸型第16頁，共38頁，2023年，2月20日，星期日17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+第17頁，共38頁，2023年，2月20日，星期日5.電極反應(yīng)式的書寫（1）寫出用石墨電極電解硫酸銅溶液的電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式（2）寫出用銅做電極電解硫酸銅溶液的電極反應(yīng)式陽極4OH-－4e-=2H2O+O2↑陰極2Cu2++4e-=2Cu總反應(yīng)式2CuSO4+2H2O===2Cu+2H2SO4+O2↑電解陽極(Cu)：陰極(Cu)：Cu

－2e–

＝Cu2+

Cu2++2e–

＝Cu第18頁，共38頁，2023年，2月20日，星期日（2）電極反應(yīng)式要注意溶液的酸堿性對書寫的影響；要注意兩邊的電荷要守恒（電子看作負電荷）（3）標明條件：通電或電解。若電解的H+或OH-來自于H2O，在方程式中要以H2O形式存在，不能書寫H+或OH-作為反應(yīng)物（4）電解反應(yīng)是一個氧化還原反應(yīng)，是被外界強迫發(fā)生的反應(yīng)，所以：弱氧化劑+弱還原劑=強氧化劑+強還原劑的反應(yīng)形式也很常見（1）首先看陽極材料，若陽極是活性電極陽極本身失去電子被氧化，若陽極是惰性電極，陰離子在陽極放電。5.電極反應(yīng)式的書寫第19頁，共38頁，2023年，2月20日，星期日電解池：正陽氧，負陰還!×3第20頁，共38頁，2023年，2月20日，星期日練習(xí)1：根據(jù)電解原理，畫出電解NaCl水溶液的裝置圖。用碳棒作兩極材料，注明哪是陽極哪是陰極，寫出兩極反應(yīng)式及總的電解化學(xué)方程式。陽極陰極氯化鈉溶液陽極：2Cl-+2e-=Cl2↑陰極：2H++2e-=H2↑總反應(yīng)式2NaCl+2H2O==H2↑+Cl2↑+2NaOH電解第21頁，共38頁，2023年，2月20日，星期日練習(xí)2分析下圖，哪個是原電池，哪個是電解池①③⑤⑥⑦第22頁，共38頁，2023年，2月20日，星期日A、a為負極，b為正極B、a為陽極，b為陰極C、電解過程中，d電極質(zhì)量增加D、電解過程中，氯離子濃度不變–+陰極陽極陰極d：陽極c：2Cl–

–2e–

＝Cu2++2e–

＝CuC練習(xí)3：如右圖是電解氯化銅溶液的裝置,其中c、d為石墨電極，則下列有關(guān)判斷正確的是Cl2↑第23頁，共38頁，2023年，2月20日，星期日二.電解原理的應(yīng)用1.電解飽和NaCl溶液（氯堿工業(yè)）兩極材料：碳棒或其它惰性電極NaCl==Na++Cl–H2O==H++OH–陰極：陽極：2Cl–

–2e–

＝Cl2↑2H+

+2e–

＝H2↑2NaCl+2H2O==2NaOH+H2↑+Cl2↑總反應(yīng)：通電陽極產(chǎn)物Cl2和陰極產(chǎn)物NaOH（H2）如何檢驗？陽極：使?jié)駶櫟腒I淀粉試紙變藍陰極：滴入酚酞，溶液變紅第24頁，共38頁，2023年，2月20日，星期日–+Cl2Cl2Cl—H2Na+H+OH—淡鹽水NaOH溶液精制飽和NaCl溶液陽離子交換膜

陽極金屬鈦網(wǎng)陰極碳鋼網(wǎng)陽極室陰極室電解飽和食鹽水的原理示意圖101.電解飽和NaCl溶液第25頁，共38頁，2023年，2月20日，星期日（1）生產(chǎn)設(shè)備名稱：離子交換膜電解槽

陰極：碳鋼陽極：鈦(惰性)氯堿工業(yè)：離子交換膜法制燒堿（2）離子交換膜的作用：a、防止氫氣和氯氣混合而引起爆炸；b、避免氯氣與氫氧化鈉反應(yīng)生成次氯酸鈉影響氫氧化鈉的產(chǎn)量。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。陽離子交換膜：第26頁，共38頁，2023年，2月20日，星期日電鍍制品第27頁，共38頁，2023年，2月20日，星期日2、電鍍⑴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方法。⑵電鍍材料的選擇：陰極⑶

裝置：銅鍍件CuSO4溶液陽極陰極（電鍍銅）陽極：陰極：Cu–2e–=Cu2+

Cu2++2e–=Cu⑷電鍍的特點：電鍍液的濃度基本不變。陽極參加反應(yīng)——鍍件陽極——鍍層金屬電鍍液——含有鍍層金屬離子的溶液第28頁，共38頁，2023年，2月20日，星期日1.a、b哪一極為正極？2.若要給鐵叉鍍銀，a極選用什么材料？選擇何種溶液？【思考】e––+陽極陰極第29頁，共38頁，2023年，2月20日，星期日3、銅的電解精煉粗銅：含雜質(zhì)（Zn、Fe、Ni、Ag、Au等）陽極：

Zn–2e–=Zn2+Fe–2e–=Fe2+Ni

–2e–=Ni2+Cu–2e–=Cu2+

ZnFeNiCuAgAu陰極：陽極泥粗銅純銅硫酸銅溶液陽極陰極Cu2++2e–=Cu第30頁，共38頁，2023年，2月20日，星期日思考：若把陰極純銅換成鐵棒，電解過程變嗎？不變，但不是精煉銅了，而叫電鍍銅。電解完后，CuSO4溶液的濃度有何變化？基本不變，但變小第31頁，共38頁，2023年，2月20日，星期日32陽極：6O2--12e-=3O2↑陰極：4Al3++12e-=4Al通電總式：2Al2O3（熔融）

4Al+3O2↑冶煉鋁原理: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?4、電冶金冶煉活潑金屬K~~Al

第32頁，共38頁，2023年，2月20日，星期日1、用石墨作電極電解CuCl2、NaCl的混合溶液時，陰極析出的物質(zhì)是

；陽極產(chǎn)物是

。2、兩極都用銀片作電極電解AgNO3時，陽極的產(chǎn)物是

；陰極的產(chǎn)物是

。練習(xí)1:CuCl2Ag+Ag3、試寫出下列裝置中所發(fā)生的電極反應(yīng)式。石墨