電解池原理及其應課件

一、電解池原理1.定義：(1)兩個電極（活性或惰性）(2)電解質(zhì)溶液(3)直流電源（4）形成閉合回路

電能轉(zhuǎn)化為化學能的裝置為電解池，它是一個非自發(fā)的氧化還原反應。2.構(gòu)成條件3.電極名稱：與電源負極相連的電極為陰極與電源正極相連的電極為陽極電極的判斷方法？

牛牛文庫文檔分享例1.判斷下列裝置的性質(zhì)、現(xiàn)象、產(chǎn)物

牛牛文庫文檔分享4.電子、離子定向移動方向：“負極出電子，電子回正極”電解池必發(fā)生得電子的還原反應必發(fā)生失電子的氧化反應

牛牛文庫文檔分享通電前，溶液中有哪些離子？運動情況如何？思考3.當離子定向移動到電極表面時，發(fā)生的是什么類型的反應？2.通電時，離子的運動情況有什么改變？CuCl2=Cu2++2Cl-H2O

H++OH-

陽離子：Cu2+、H+

移向陰極陰離子：SO42-、OH-移向陽極無規(guī)則運動定向運動氧化還原反應

牛牛文庫文檔分享練習1：（2007上海）某學生設計了一個“黑筆寫紅字”的趣味實驗。濾紙先用氯化鈉、無色酚酞的混合液浸濕，然后平鋪在一塊鉑片上，接通電源后，用鉛筆在濾紙上寫字，會出現(xiàn)紅色字跡。據(jù)此，下列敘述正確的是()A.鉛筆端作陽極，發(fā)生還原反應B.鉑片端作陰極，發(fā)生氧化反應C.鉛筆端有少量的氯氣產(chǎn)生D.a點是負極，b點是正極D

牛牛文庫文檔分享練習2：說出下列裝置中電解池的陰陽極，寫出電極反應式及總反應的化學方程式、離子方程式。陽極：陰極：總反應：2Cl-→Cl2↑+2e-2H++2e-→

H2

↑2HCl==H2↑

+Cl2↑通電2H++2Cl-==H2↑

+Cl2↑通電5.電極反應書寫

牛牛文庫文檔分享陽極：陰極：總反應：陽極：陰極：總反應：4OH-=O2↑

+2H2O+4e-Ag++e-=

Ag通電4AgNO3+2H2O==4Ag+O2↑

+4HNO32Br-=Br2+2e-

2H++2e-=

H2

↑通電2NaBr+2H2O==2NaOH+H2↑

+Br2通電4Ag++2H2O==4Ag+O2↑

+4H+通電2Br-+2H2O==2OH-+H2↑

+Br2

牛牛文庫文檔分享陽極：4OH-=2H2O+O2

↑+4e-陰極：Cu2++2e-=Cu2CuSO4+2H2O==2H2SO4+O2↑+2Cu通電總反應：2Cu2++2H2O==4H++O2↑+2Cu通電陽極：陰極：總反應：2Cl-=Cl2↑+2e-2H++2e-=

H2

↑2NaCl+2H2O=H2

↑+Cl2↑

+2NaOH通電2Cl-+2H2O=H2

↑+Cl2↑

+2OH-通電

牛牛文庫文檔分享陽極：陰極：4H++4e—=2H2↑總反應：Na2SO4溶液2H2O==2H2↑+O2↑通電4OH-=2H2O+O2

↑+4e-陽極：陰極：4H++4e—

=2H2↑2H2O=2H2↑+O2↑通電總反應：4OH-=2H2O+O2

↑+4e-H2SO4溶液

牛牛文庫文檔分享4H++4e—=2H2↑NaOH溶液陽極：陰極：總反應：2H2O=2H2↑+O2↑通電4OH-=2H2O+O2

↑+4e-交流研討：1、在CuCl2溶液中有自由移動的Cu2+、Cl-、H+、OH-，為什么只有Cu2+、Cl-得失電子，而H+、OH-卻不能或很難在兩極上得失電子呢？在陰、陽極上，離子的放電順序又是怎樣？

牛牛文庫文檔分享6.離子放電順序及電解產(chǎn)物的判斷活潑金屬陽極>S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH－＞含氧酸根（1）陽極上（氧化反應）(2)陰極上（還原反應）無論是惰性電極還是金屬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：

上述順序基本上是金屬活動性順序，越活潑的金屬，其陽離子越難得到電子，但Fe3+氧化性較Cu2+強。

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從H+

、Cu2+

、Na+

、Cl-、SO42-五種離子中選出兩種離子組成電解質(zhì)，按下列要求進行電解，用電解質(zhì)的化學式填空（使用惰性電極電解）（1）電解過程中溶液的pH增大的有_______（2）電解過程中溶液的pH減小的有

（3）電解過程中溶液的pH不變的有

。

有何規(guī)律？NaClHCl

CuSO4,H2SO4Na2SO4練習3：

牛牛文庫文檔分享（1）電解時，只生成H2而不生成O2，則溶液的pH

。（2）電解時，只生成O2而不生成H2，則溶液的pH

。（3）電解時，既生成H2又生成O2，則實際為電解水。①若為酸性pH

，②若堿性溶液，則溶液的pH

，③若為中性，則pH

。增大減小減小增大不變7.電解過程中溶液pH的變化規(guī)律

牛牛文庫文檔分享練習4.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

牛牛文庫文檔分享2、指出下列裝置的名稱、電極名稱，寫出電極反應式，并表示出電子移動方向。交流研討：ⅠⅡe-如何流向?e-?池?池?極?極?極?極

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2、用兩只惰性電極插入100mLCuSO4溶液中，通電電解。當溶液的pH值由6．0下降到2．0(電解過程中溶液體積變化忽略不計)，陰極析出銅的質(zhì)量（）Ａ．16Ｂ．32Ｃ．64Ｄ．128例

3、用惰性電極電解M(NO3)ｘ的水溶液，當陰極上增重ag時，在陽極上同時產(chǎn)生bL氧氣(標準狀況)，從而可知M的相對原子質(zhì)量是A.B.C.D.

ＢＣ8.有關電解的計算——電子守恒規(guī)律應用

牛牛文庫文檔分享例4、1LK2SO4、CuSO4的混合溶液中，c（SO42-）=2mol·L－1，用石墨作電極電解此溶液，當通電一段時間后，兩極均收集到（標準狀況下）22.4L氣體，則原溶液中c（K＋）為

A．0.5mol·L－1 B．1mol·L－1C．1.5mol·L－1D．2mol·L－1D練習5.用兩支惰性電極插入50mLAgNO3溶液中，通電電解。當電解液的PH值從6.0變?yōu)?.0時(設電解時陰極沒有氫氣析出，且電解液在電解前后體積變化可以忽略)，電極上析出銀的質(zhì)量大約是：A、27mgB、54mgC、108mgD、216mgB

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練習6、下圖為A直流電源，B為浸透飽和氯化鈉溶液和酚酞試液的濾紙，C為電鍍槽．接通電路后發(fā)現(xiàn)B上的c點顯紅色．為實現(xiàn)鐵上鍍鋅，接通K后，使c、d兩點短路．下列敘述正確的是（）

A．a(chǎn)為直流電源的負極

B．c極發(fā)生的反應為2H＋＋2e－＝H2↑

C．f電極為鋅板

D．e極發(fā)生氧化反應BD

牛牛文庫文檔分享練習7．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

B

牛牛文庫文檔分享練習8．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AC

牛牛文庫文檔分享電離

電解

條件過程特點聯(lián)系

電解質(zhì)溶于水或受熱融化狀態(tài)電解質(zhì)電離后，再通直流電電解質(zhì)電離成為自由移動的離子。CuCl2=Cu2++2Cl-通電陰陽離子定向移動，在兩極上失得電子成為原子或分子。CuCl2==Cu+Cl2↑只產(chǎn)生自由移動的離子發(fā)生氧化還原反應生成了新物質(zhì)電解必須建立在電離的基礎上小結(jié)1電離與電解的區(qū)別與聯(lián)系

牛牛文庫文檔分享原電池和電解池知識總結(jié)比較表內(nèi)容原電池電解池電極規(guī)定電極反應電子移動方向能量轉(zhuǎn)變較活潑金屬做負極陰極：連接電源負極的一極負極發(fā)生氧化反應陽極氧化、陰極還原負極流向正極陽極流向陰極化學能變?yōu)殡娔茈娔茏優(yōu)榛瘜W能小結(jié)2

牛牛文庫文檔分享分析電解反應的一般思路：明確溶液中存在哪些離子根據(jù)陽極氧化，陰極還原分析得出產(chǎn)物陰陽兩極附近有哪些離子小結(jié)3

牛牛文庫文檔分享離子放電順序（1）電解池陰極陽離子放電能力（得電子能力）逐漸增強K+Ca2+Na+Mg2+Al3+H+（水中）Zn2+Fe2+Pb2+H+（酸中）Cu2+Hg2+Ag+（2）電解池陽極（FeCuAg等金屬）>

S2->I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根陰離子放電（失電子）能力：逐漸減弱

牛牛文庫文檔分享電解類型舉例電極反應溶液pH變化

溶液復原方法

物質(zhì)類別

實例水電解含氧酸H2SO4

強堿NaOH

活潑金屬的含氧酸鹽Na2SO4

溶質(zhì)電解無氧酸HCl

不活潑金屬的無氧酸鹽CuCl2

溶質(zhì)和水同時電解活潑金屬的無氧酸鹽NaCl

不活潑金屬的含氧酸鹽CuSO4

電解的基本規(guī)律陽極：4OH—-4e—=O2↑+2H2O陰極：4H++4e—=2H2↑陽極2Cl—-2e—

=Cl2↑陰極：4H++4e—=2H2↑陽極2Cl—-2e-

=Cl2↑陰極：Cu2++2e—=Cu陽極2Cl—-2e—=Cl2↑陰極：2H2O+2e—=H2↑+2OH-陽極：4OH—-4e—=O2↑+2H2O陰極：2Cu2++4e—=2Cu減小增大不變增大增大減小H2OHClCuCl2

HClCuO電解水型！電解電解質(zhì)型！放氧生酸型！放氫生堿型！

牛牛文庫文檔分享(2003江蘇)用惰性電極實現(xiàn)電解，下列說法正確的是A.電解稀硫酸溶液，實質(zhì)上是電解水，故溶液pH不變B.電解稀氫氧化鈉溶液，要消耗OH－，故溶液pH減小C.電解硫酸鈉溶液，在陰極上和陽極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1:2D.電解氯化銅溶液，在陰極上和陽極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1:1【跟蹤訓練】D

牛牛文庫文檔分享想一想？

如果要在某鐵制品表面鍍上一層銀，請你選擇合適的電極材料和電鍍液，并寫出電極反應方程式。

陰極——某鐵制品陽極——金屬銀電鍍液——含有硝酸銀的溶液陽極：Ag→

Ag++e-

陰極：Ag+＋e－→

Ag

牛牛文庫文檔分享（一）電鍍1、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、目的：4、電鍍的特點：3、電鍍材料的選擇：陰極——鍍件電鍍液——含有鍍層金屬離子的溶液陽極——鍍層金屬

使金屬增強抗腐蝕的能力，增加美觀和表面硬度。1）陽極本身參加電極反應2）電解質(zhì)溶液的濃度保持不變二、電解池原理的應用

牛牛文庫文檔分享（二）銅的電解精煉陽極：Cu→Cu2++2e-陰極：Cu2++2e-

→Cu雜質(zhì)比銅活潑的Zn、Fe等：Zn→

Zn2++2e-

Fe→Fe2++2e-活潑性在銅之后的銀、金等：還原性比銅差的，不能失去電子，它們以單質(zhì)的形式留在溶液中，成為陽極泥。電解質(zhì)溶液硫酸銅的濃度略有減小。

牛牛文庫文檔分享（05天津高考12）金屬鎳有廣泛的用途。粗鎳中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì)，可用電解法制備高純度的鎳，下列敘述正確的是（）（已知：氧化性Fe2+＜Ni2+＜Cu2+）A．陽極發(fā)生還原反應，其電極反應式：

Ni2++2e—=NiB．電解過程中，陽極質(zhì)量的減少與陰極質(zhì)量的增加相等C．電解后，溶液中存在的金屬陽離子只有Fe2+

和

Zn2+D．電解后，電解槽底部的陽極泥中只有Cu和PtD『感悟高考』

牛牛文庫文檔分享工業(yè)上利用這一反應，制取燒堿、氯氣和氫氣。（三）氯堿工業(yè)想一想：在左面的電解飽和食鹽水的實驗中，電解產(chǎn)物之間可能發(fā)生哪些化學反應？通電2NaCl+2H2O===2NaOH+Cl2↑+H2↑

牛牛文庫文檔分享

（1）在NaCl溶液中,NaCl電離出

，H2O電離出

。通電后，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

。陽極方程式：

;（2）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

。陰極方程式：

。2Cl--2e-=Cl22H++2e-=H2Na+、Cl-H+、OH-Cl-、OH-Cl-Cl2H+H2OH-增大Na+、H+氯堿工業(yè)

牛牛文庫文檔分享總化學方程式：

;總離子方程式:

.(3)電解前向溶液中滴加酚酞，通電后現(xiàn)象為：

___________

，兩極極板上都有氣體產(chǎn)生，如何檢驗氣體的種類？

陰極附近的溶液無色變?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)駶橩I淀粉試 紙變藍色.

牛牛文庫文檔分享(2)避免生成物H2和Cl2混合,因為:

.(1)避免Cl2接觸NaOH溶液會反應,使產(chǎn)品不純,反應方程式:

.第一個問題:Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O混合遇火或遇強光爆炸解決方法:使用離子交換膜電解飽和食鹽水必須解決兩個主要問題:

牛牛文庫文檔分享(1)生產(chǎn)設備名稱：陽離子交換膜電解槽

陽離子交換膜：只允許陽離子通過，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與NaOH反應生成NaClO影響

NaOH的產(chǎn)量。

牛牛文庫文檔分享提示：第二個問題：精制食鹽水

由于粗鹽中含有泥沙、Ca2+

、Mg2+、

Fe3+、SO42—等雜質(zhì)，會在堿液中形成沉淀從而損壞離子交換膜，那么如何除去這些雜質(zhì)呢？3、所有試劑只有過量才能除盡，你能設計一個合理的順序逐一除雜嗎？2、用什么試劑除去Ca2+

、Mg2+、Fe3+

、SO42—1、用什么方法除去泥沙？電解飽和食鹽水必須解決兩個主要問題:

牛牛文庫文檔分享泥沙、Na+、Cl-、Mg2+、Ca2+、Fe3+

、SO42-Na+、Cl-、.Mg2+、Ca2+、Fe3+

、SO42-Na+、Cl-、Mg2+、Ca2+、Fe3+

、引入Ba2+

Na+、Cl-、Ca2+、Ba2+、引入OH-Na+、Cl-、CO32-、OH-Na+、Cl-沉降除泥沙略過量BaCl2

溶液除SO42-略過量Na2CO3

溶液除Ca2+.

Ba2+

略過量NaOH溶液除Fe3+,

Mg2+

適量HCl溶液調(diào)節(jié)PH除CO32-、OH-

牛牛文庫文檔分享（四）電冶金1、制取金屬鈉電解熔融氯化鈉陽極：2Cl-

-2e-

=Cl2↑陰極：2Na++2e-=2Na總反應：通電2NaCl===2Na+Cl2↑

牛牛文庫文檔分享2、制取金屬鋁電解熔融氧化鋁陽極：6O2-

-12e-

=3O2↑陰極：4Al3++12e-=4Al總反應：

通電2Al2O3====4Al+3O2↑注意：反應過程中使用冰晶石(Na3AlF6)作為熔劑，使Al2O3在較低的溫度下熔化

牛牛文庫文檔分享例1.

如圖裝置，用離子交換膜法電解飽和食鹽水制燒堿。若X電極材料為金屬鈦網(wǎng)（表面有氧化物涂層），Y電極材料為碳鋼網(wǎng)。陽離子交換膜只允許陽離子通過，而阻止陰離子和氣體通過。分別收集兩極產(chǎn)生的氣體并通入淀粉KI溶液中。請回答下列問題：①能使淀粉KI溶液變藍的是

（填“a”或“b”）氣體；②其X極的電極反應式為：

，Y極的電極反應式為：

；③總反應的化學方程式為

。a2Cl-→Cl2↑+2e－

2H++2e－→H2↑2NaCl+2H2O=H2

↑+Cl2↑

+2NaOH通電

牛牛文庫文檔分享例2．

(2007年高考全國理綜卷)以惰性電極電解CuSO4溶液。若陽極上產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量為0.0100mol，則陰極上析出Cu的質(zhì)量為()(A)0.64g(B)1.28g(C)2.56g(D)5.12gB

例3.

工業(yè)上采用Fe、C為電極電解K2MnO4溶液制KMnO4。1.電解時,應以

作陰極，電解過程中陰極附近溶液pH將會

,

2.陽極反應式為

,

3.總電解反應式為

.

Fe增大MnO42-→MnO4-+e-2K2MnO4+2H2O=2KMnO4+2KOH+H2↑通電

牛牛文庫文檔分享（2）寫出電極反應：A中：_B中：__C中：_D中：_（1）標出電源的正、負極，X為

______，Y為______.綜合訓練：由電極產(chǎn)物判斷電源電極Ａ：4H＋＋4ｅ－→2H２↑Ｂ：4OH－→

2H２O＋O２↑＋4ｅ－

C：2H＋＋2ｅ－→

H２↑D：2Cl－＋2ｅ－→

Cl２↑1、如圖裝置中,E為一只盛有AlCl3溶液的燒杯，C為鉑棒、D為鐵棒，X與Y為電源的電極，A、B中插入多孔的惰性電極。切斷開關K1，閉合開關K2，通直流電一端時間后，A、B中液面如圖所示，請回答：正極負極

牛牛文庫文檔分享(3)電解AlCl3溶液時,下圖所示的電解變化曲線合理的是()(忽略燒杯中陽極產(chǎn)生氣體與溶液的反應)A．①④B．②④C．②③D．①③A1、如圖裝置中,E為一只盛有AlCl3溶液的燒杯，C為鉑棒、D為鐵棒，X與Y為電源的電極，A、B中插入多孔的惰性電極。切斷開關K1，閉合開關K2，通直流電一端時間后，A、B中液面如圖所示，請回答：綜合訓練：依據(jù)陰陽兩極得失電子守恒，以及鋁元素的性質(zhì)特點，結(jié)合圖表分析Al3+~3Cl-~3e-~3OH-~Al(OH)3

牛牛文庫文檔分享1、如圖裝置中,E為一只盛有AlCl3溶液的燒杯，C為鉑棒、D為鐵棒，X與Y為電源的電極，A、B中插入多孔的惰性電極。切斷開關K1，閉合開關K2，通直流電一端時間后，A、B中液面如圖所示，請回答：(4)電解AlCl3溶液時,若產(chǎn)生沉淀1.56g時,將A極產(chǎn)生的氣體在常溫下燃燒,生成液態(tài)水,放出8.574KJ熱量,寫出其燃燒熱的熱化學方程式.依據(jù)電路中轉(zhuǎn)移電子相等Al3+~3Cl-~3e-~3OH-~Al(OH)3Ａ：2Ｈ＋＋2ｅ－→Ｈ２↑3H2~6e-~2Al(OH)3~熱量3mol2×78gQKJ1.56g8.5７4KJH2(g)+1/2O2(g)=H2O(l);△H=-285.8KJ/mol綜合訓練：

牛牛文庫文檔分享（5）若電解一段時間后，A、B中均有氣體包圍，此時切斷開關K2，閉合開關K1，則電流指針是否偏轉(zhuǎn)？

.若偏轉(zhuǎn)寫出電極反應和總反應：負極（A）：2H2＋4OH－→4H2O＋4e-

正極（B）：O2＋2H2O+4e-

→

4OH-

總反應：2H2＋O2=2H2O

1、如圖裝置中,E為一只盛有AlCl3溶液的燒杯，C為鉑棒、D為鐵棒，X與Y為電源的電極，A、B中插入多孔的惰性電極。切斷開關K1，閉合開關K2，通直流電一端時間后，A、B中液面如圖所示，請回答：綜合訓練：偏轉(zhuǎn)

牛牛文庫文檔分享綜合訓練：（6）若把A氣體換為甲醇，此時切斷開關K2，閉合開關K1，則電流指針也偏轉(zhuǎn).寫出電極反應：A中：____B中：____.2CH3OH＋3O2＝2CO2＋4H2O2CH3OH＋3O2＋４OH－＝2CO32－＋6H2O總反應式正極:3O2＋6H2O＋12e－→12OH－負極:2CH3OH-＋

16OH

－→2CO32－＋12H2O+12e-先寫出難度較小的總反應式根據(jù)題給條件的正極電極反應式或簡單的電極反應式用減法寫出復雜的負極反應式,注意三守恒

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