高二化學(xué)電解池原理與應(yīng)用

高二化學(xué)電解池原理與應(yīng)用第1頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四

在生產(chǎn)和生活中我們不但要利用化學(xué)反應(yīng)，使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，而且要利用化學(xué)反應(yīng)使電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能一般通過電解的方法來完成。我們已學(xué)過的化學(xué)課程里涉及利用電解反應(yīng)來制取新物質(zhì)的例子嗎？實(shí)例被電解物質(zhì)電解產(chǎn)物化學(xué)方程式電解水水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?第2頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四電解氯化銅溶液微觀模擬第3頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四

在U形管中加入飽和氯化銅溶液，用石墨棒作電極，接通電源，電解數(shù)分鐘后，觀察現(xiàn)象。（1）接電源負(fù)極的石墨棒上有＿＿＿＿＿＿＿＿，電極反應(yīng)為＿＿＿＿＿＿＿＿。（2）接電源正極的石墨棒上有＿＿＿＿＿＿＿＿，電極反應(yīng)為＿＿＿＿＿＿＿＿。（3）電解反應(yīng)的化學(xué)方程式＿＿＿＿＿＿＿＿。（4）在上述電解反應(yīng)中，被氧化的物質(zhì)是＿＿＿＿，被還原的物質(zhì)是＿＿＿＿。（5）比較電解飽和氯化鈉溶液與電解飽和氯化銅溶液，有什么不同？為什么？有銅析出Cu2++2e-=Cu有Cl2放出2Cl--2e-=Cl2CuCl2

==Cu+Cl2?

CuCl2CuCl2因參與電解的微粒不同。第4頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四構(gòu)成電解池有什么條件？構(gòu)成條件:與外加電源相連的兩個(gè)電極有電解質(zhì)溶液形成閉合回路第5頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四一.電解原理及電解池

1.電解:使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰、陽兩極引起氧化還原反應(yīng)的過程.2.電解池:借助于電流引起氧化還原反應(yīng)的裝置，即把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置叫電解池或電解槽3.電極名稱和電極反應(yīng)

與電源負(fù)極相連的電極叫陰極，陰極上發(fā)生還原反應(yīng)。與電源正極相連的電極叫陽極，陽極上發(fā)生氧化反應(yīng)。第6頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四陰極:與電源負(fù)極相連，電子流入，發(fā)生還原反應(yīng)陽極:與電源正極相連，電子流出，發(fā)生氧化反應(yīng)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)溶液中移向陽極第7頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四比較原電池、電解池的異同點(diǎn)。原電池電解池定義形成條件電極名稱電極反應(yīng)原電池、電解池的比較化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置。自發(fā)的氧化還原反應(yīng)將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置。非自發(fā)的氧化還原反應(yīng)①活動(dòng)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(fù)極：較活潑金屬；正極：較不活潑金屬(或能導(dǎo)電的非金屬等)陽極：電源正極相連陰極：電源負(fù)極相連負(fù)極：氧化反應(yīng)正極：還原反應(yīng)陽極：氧化反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)第8頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四稀硫酸稀硫酸稀硫酸稀硫酸

ABCD例題1.下列裝置中屬于原電池的是（）屬于電解池的是（）

BCD怎樣區(qū)分原電池、電解池？原電池、電解池的區(qū)分關(guān)鍵看是否有外接電源；第9頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四練習(xí)分析下圖，哪個(gè)是原電池，哪個(gè)是電解池。第10頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四6.電極產(chǎn)物的判斷及電極反應(yīng)的書寫陽極:先看電極后看溶液

(1)活潑金屬電極:金屬電極失電子（除金和鉑)(2)惰性電極:溶液中陰離子失去電子,

失電子能力為:S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-陰極:溶液中陽離子得電子,得電子能力為:

Ag+>Fe3+>Cu2+>H+（酸）>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+（水）

>Al3+>Mg2+>……第11頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四陰極：___電子，發(fā)生____反應(yīng)，離子 _____越強(qiáng)，反應(yīng)越容易。常見陽離子放電順序：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+陽極：___電子，發(fā)生____反應(yīng)，離子 _____越強(qiáng)，反應(yīng)越容易。①當(dāng)陽極為惰性電極(石墨、鉑、金)時(shí),常見陰離子放電順序：S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F－得還原氧化性失氧化還原性離子放電規(guī)律第12頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四記筆記分析電解反應(yīng)的一般思路溶液中存在的離子兩極上的電極反應(yīng)離子的移動(dòng)方向及放電順序判斷電解池的陰、陽極第13頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四電解Na2SO4溶液的分析陰極陽極氧氣氫氣陽極:4OH--4e-=2H2O+O2

實(shí)例電極反應(yīng)濃度PH值復(fù)原Na2SO4

陰極:

4H++4e-=2H2變大不變

加H2O2H2O===2H2↑+O2↑通電第14頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四如電解H2SO4、HNO3、NaOH、Na2SO4等溶液時(shí)其電極反應(yīng)式為：陽極：4OH－－4e－＝2H2O+O2↑陰極：4H++4e－＝2H2↑

總反應(yīng)：2H2O＝＝O2↑+2H2↑

電解電解后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，若要恢復(fù)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：第15頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四電解CuCl2溶液的分析陰極陽極氯氣銅實(shí)例電極反應(yīng)濃度PH值復(fù)原CuCl2

CuCl2Cu+Cl2↑電解陽極：2Cl--2e-=Cl2陰極：Cu2++2e-=2Cu減小----加CuCl2第16頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四如電解鹽酸、CuCl2溶液等電解后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小，若要恢復(fù)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↑總反應(yīng)：2HCl＝＝Cl2↑+H2↑

電解電解鹽酸(2)電解本身：第17頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四電解CuSO4溶液的分析陰極陽極氧氣銅實(shí)例電極反應(yīng)濃度PH值復(fù)原CuSO4

2CuSO4+

2H2O2Cu+O2

↑+2H2SO4電解陰極：Cu2++2e-=Cu減小加CuO陽極:4OH--4e-=2H2O+O2

減小第18頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四如電解CuSO4溶液、AgNO3溶液等。陽極：4OH－－4e－＝2H2O+O2↑陰極：2Cu2++4e－＝2Cu總反應(yīng)：2CuSO4+2H2O＝2Cu+O2↑+2H2SO4

電解電解后原溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小，若要恢復(fù)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：第19頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四電解NaCl溶液的分析陰極陽極氫氣氯氣實(shí)例電極反應(yīng)濃度PH值復(fù)原NaCl

陽極:2Cl--2e-=Cl2陰極:2H++2e-=H22NaCl+2H2O2NaOH+H2↑

+Cl2↑電解減小增大加HCl第20頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四如電解NaCl、KCl、MgCl2溶液等。電解后原溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小，若要恢復(fù)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↑

總反應(yīng)：2NaCl+2H2O＝＝2NaOH+Cl2↑+H2↑

電解(4)放氫生堿型：第21頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四（2）活潑金屬的冶煉鈉的制取鎂的制取鋁的制取總反應(yīng)式:2NaCl2Na+Cl2↑總反應(yīng)式:MgCl2Mg+Cl2↑總反應(yīng)式:2Al2O32Al+3O2↑（1）氯堿工業(yè)——電解飽和食鹽水總反應(yīng)：2NaCl+2H2O＝＝2NaOH+Cl2↑+H2↑電解7.電解原理的應(yīng)用第22頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四鍍件銅氯化銅溶液實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象陽極：陰極：銅變小有紅色固體產(chǎn)生反應(yīng)方程式Cu－2e-＝Cu2+Cu2++2e-＝Cu電鍍液的組成及酸堿性不會(huì)變化（3）電鍍第23頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四（3）電鍍

①電鍍是利用電解原理在某些鍍件上鍍上一層其他金屬或合金的過程，是電解的一個(gè)重要應(yīng)用。陰極：待鍍金屬制品

陽極：鍍層金屬

電鍍液：含有鍍層金屬陽離子的可溶性鹽溶液

②電鍍池的形成條件第24頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四粗銅純銅電解精煉銅的原理示意圖：

e-

－＋純銅作陰極，粗銅作陽極；

e-

e-AgAu硫酸銅溶液作電解液第25頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四（4）銅的電解精煉①粗銅所含的雜質(zhì)Zn、Fe、Ni、Ag、Au等+純銅粗銅－CuSO4溶液②粗銅的精煉以粗銅為陽極，以純銅為陰極，以CuSO4溶液為電解液進(jìn)行電解陽極：Zn－2e－＝Zn2+Fe－2e－＝Fe2+Ni－2e－＝Ni2+Cu－2e－＝Cu2+

陰極：

Cu2++2e－＝Cu長(zhǎng)時(shí)間電解后必須補(bǔ)充電解液第26頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四原電池電解池電鍍池定義化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置。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。形成條件①活動(dòng)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電極名稱負(fù)極：較活潑金屬；正極：較不活