電解原理及應(yīng)用

電解原理及應(yīng)用第一頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一〔思考1〕下列裝置中哪些為原電池？為什么?！菜伎?〕鉛蓄電池反應(yīng)，總化學(xué)方程式為：，請(qǐng)寫出放電時(shí)的電極方程式反應(yīng)式。第二頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一1、電解氯化銅（如圖）第三頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一（2）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象在第一步和第二步中均無新現(xiàn)象發(fā)生。在第三步實(shí)驗(yàn)中，電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)；陰極石墨棒周圍CuCl2溶液綠色變深，陽極石墨棒周圍CuCl2溶液綠色變淺；陰極石墨棒上逐漸覆蓋了一層紅色固體，陽極石墨棒上有氣泡放出，并可聞到刺激性的氣味，同時(shí)看到濕潤(rùn)的碘化鉀淀粉試紙變?yōu)樗{(lán)色。第四頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)論在通直流電的條件下，溶液里的CuCl2發(fā)生了分解反應(yīng)：CuCl2=

Cu＋Cl2↑Cu生成于陰極的石墨棒上，Cl2生成于陽極的石墨棒上。第五頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一（4）原理分析：CuCl2是強(qiáng)電解質(zhì)且易溶于水，在水溶液中電離生成Cu2＋和Cl－。CuCl2＝Cu2＋＋2Cl－通電前，Cu2＋和Cl－在水里自由地移動(dòng)著；通電后，這些自由移動(dòng)著的離子，在電場(chǎng)作用下，改作定向移動(dòng)。溶液中帶正電的Cu2＋向陰極移動(dòng)，帶負(fù)電的氯離子向陽極移動(dòng)。在陰極，銅離子獲得電子而還原成銅原子覆蓋在陰極上；在陽極，氯離子失去電子而被氧化成氯原子，并兩兩結(jié)合成氯分子，從陽極放出。陰極：Cu2＋＋2e－＝Cu陽極：Cl－－2e－＝Cl2↑電解CuCl2溶液的化學(xué)反應(yīng)方程式：CuCl2=Cu＋Cl2↑第六頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一電解原理1、電解的概念使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰、陽兩極引起氧化還原反應(yīng)的過程叫做電解。注意：①電流必須是直流而不是交流。②熔融態(tài)的電解質(zhì)也能被電解。第七頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一2、電解池:借助于電流引起氧化還原反應(yīng)的裝置，也就是把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置叫做電解池或電解槽。

3、構(gòu)成電解池的條件（1）直流電源。（2）兩個(gè)電極。其中與電源的正極相連的電極叫做陽極，與電源的負(fù)極相連的電極叫做陰極。（3）電解質(zhì)溶液或熔融態(tài)電解質(zhì)。第八頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一4、兩電極及電極反應(yīng)陽極（與電源正極相連）：氧化反應(yīng)陰極（與電源負(fù)極相連）：還原反應(yīng)第九頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一5、電解質(zhì)導(dǎo)電的實(shí)質(zhì)

對(duì)電解質(zhì)溶液（或熔融態(tài)電解質(zhì)）通電時(shí)，電子從電源的負(fù)極沿導(dǎo)線流入電解池的陰極，電解質(zhì)的陽離子移向陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng)；電解質(zhì)的陰離子移向陽極失去電子（有的是組成陽極的金屬原子失去電子）發(fā)生氧化反應(yīng)，電子從電解池的陽極流出，并沿導(dǎo)線流回電源的正極。這樣，電流就依靠電解質(zhì)溶液（或熔融態(tài)電解質(zhì)）里陰、陽離子的定向移動(dòng)而通過溶液（或熔融態(tài)電解質(zhì)），所以電解質(zhì)溶液（或熔融態(tài)電解質(zhì)）的導(dǎo)電過程，就是電解質(zhì)溶液（或熔融態(tài)電解質(zhì)）的電解過程。第十頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一電解質(zhì)溶于水或熔融狀態(tài)下電解質(zhì)電離后，再通電電解質(zhì)電離成自由移動(dòng)的離子，如：CuCl2=Cu2++2Cl-陰陽離子定向移動(dòng)，在兩極失得e-成為原子、分子，如：CuCl2==Cu

+Cl2↑電解只產(chǎn)生自由移動(dòng)的離子氧化還原反應(yīng)生成新物質(zhì)電解必須建立在電離基礎(chǔ)上第十一頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一比較項(xiàng)目電解池原電池能量轉(zhuǎn)換電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能能否自發(fā)反應(yīng)不自發(fā)，可以是兩個(gè)活性相同的電極反應(yīng)自發(fā)，兩個(gè)活性不同的電極兩個(gè)電極氧化反應(yīng)失去電子

接電源正極，陽極作為負(fù)極，對(duì)外電路送出電子還原反應(yīng)獲得電子

接電源負(fù)極，陰極作為正極，接受由外電路流回的電子電池內(nèi)離子的遷移方向陰離子向正極（陽極）遷移陽離子向負(fù)極（陰極）遷移陰離子向負(fù)極遷移陽離子向正極遷移無關(guān)離子不遷移相同點(diǎn)兩個(gè)電極、導(dǎo)線、電解質(zhì)溶液第十二頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一化學(xué)能→電能電能→化學(xué)能負(fù)極正極陽極陰極負(fù)極：氧化反應(yīng)（失e-）正極：還原反應(yīng)（得e-）陽極：氧化反應(yīng)（失e-）陰極：還原反應(yīng)（得e-）負(fù)極→正極電源正極←陽極電源負(fù)極→陰極無有第十三頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一陰極上，陽離子的放電順序?yàn)椋篕+<Ca2+<Na+<Mg2+<Al3+<Zn2+<Fe2+<H+<Cu2+<

Fe3+<Hg2+<Ag+陽極上，陰離子的放電順序?yàn)椋篎-<含氧酸根<OH-<Cl-<Br-<I-<S2-惰性電極思考：活性電極上的放電順序又怎樣呢？第十四頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一

6、離子放電順序：①陽離子得到電子或陰離子失去電子而使離子所帶電荷數(shù)目降低的過程又叫做放電。②用石墨、金、鉑等還原性很弱的材料制做的電極叫做惰性電極，理由是它們?cè)谝话愕耐姉l件下不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。用鐵、鋅、銅、銀等還原性較強(qiáng)的材料制做的電極又叫做活性電極，它們做電解池的陽極時(shí)，先于其他物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)。③陰極上放電的先后順序是：Ag＋＞Hg2＋＞Fe3+＞Cu2＋＞(H+)＞Fe2＋＞Zn2＋；陽極上放電的先后順序是：活潑金屬電極?S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－>(F－、NO3－、SO42-等)（惰性電極）第十五頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一電解質(zhì)溶液電解規(guī)律S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>H+>

Al3+>Mg2+>Na+ⅠⅢⅡⅣⅠ與Ⅲ區(qū)：電解電解質(zhì)型Ⅰ與Ⅳ區(qū)：放氫生堿型Ⅱ與Ⅲ區(qū)：放氧生酸型Ⅱ與Ⅳ區(qū)：電解水型第十六頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一電解質(zhì)水溶液中離子的放電規(guī)律陽極:含氧酸根<OH-<Cl-<I-<S2-陰極:金屬活動(dòng)順序的逆順序〔練習(xí)2〕寫出用惰性電極電解下列溶液的電極反應(yīng)式及總的電解方程式

（1）Na2SO4HCl

（2）NaOHNaCl

（3）H2SO4CuSO4

（4）AgNO3H2O第十七頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一惰性電極電解水溶液的規(guī)律：類型電極反應(yīng)特點(diǎn)實(shí)例電解對(duì)象電解質(zhì)濃度pH電解質(zhì)溶液復(fù)原電解水型分解電解質(zhì)型放H2生堿型放O2生酸型陰：4H++4e=2H2↑陽：4OH--4e=O2↑+2H2O電解質(zhì)的陰陽離子分別在兩極放電陰：水放H2生堿陽：電解質(zhì)陰離子放電陰：電解質(zhì)陽離子放電陽：水放O2生酸NaOHH2SO4Na2SO4HClNaClCuSO4水電解質(zhì)本身電解質(zhì)+水生成新電解質(zhì)生成新電解質(zhì)H2OHClHClCuO第十八頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一〔練習(xí)1〕用碳棒做電極電解CuSO4水溶液（1）畫出電解裝置，注明陰、陽兩極。（2）寫出電極反應(yīng)式及總的電化學(xué)方程式。（3）若陰極上有1.6gCu析出，則電子轉(zhuǎn)移___mol，陽極產(chǎn)生氣體體積（標(biāo)況）為____L第十九頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一二、電解原理的應(yīng)用

1、銅的電解精煉

第二十頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一（2）電解法精煉銅的化學(xué)原理陽極（粗銅）：Cu－2e－＝Cu2＋陰極（純銅）：Cu2＋＋2e－＝Cu結(jié)論：電解液CuSO4的濃度基本保持不變第二十一頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一說明：粗銅中往往含有鋅、鐵、鎳、銀、金等多種雜質(zhì)，當(dāng)含雜質(zhì)的銅在陽極不斷溶解時(shí)，位于金屬活動(dòng)性順序銅以前的金屬雜質(zhì)如Zn、Fe、Ni等，也會(huì)同時(shí)失去電子，如：Zn－2e－＝Zn2＋

Ni－2e－＝Ni2＋但是它們的陽離子比銅離子難以還原，所以它們并不在陰極獲得電子析出，而只是留在電解液里。而位于金屬活動(dòng)性順序銅之后的銀、金等雜質(zhì)，因?yàn)榻o出電子的能量比銅弱，難以在陽極失去電子變成陽離子溶解下來，當(dāng)陽極上的銅失去電子變成離子溶解之后，它們以金屬單質(zhì)的形式沉積在電解槽底，形成陽極泥（陽極泥可作為提煉金、銀等貴重金屬的原料）第二十二頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一2、電鍍(1)定義：電鍍是應(yīng)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。