高中化學(xué)人教版選修四電解池

一、電解原理現(xiàn)象：陰極：碳棒上覆蓋了一層紅色物質(zhì)。陽極：生成有刺激性氣味的氣體，該氣體能使?jié)駶?rùn)的淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)。說明：陰極有Cu生成，陽極有Cl2生成。陰極陽極CuCl2溶液【實(shí)驗(yàn)4-2】電解CuCl2溶液第一頁第二頁，共32頁。電解氯化銅溶液微觀模擬實(shí)驗(yàn)分析：第二頁第三頁，共32頁。思考：為什么CuCl2溶液在通電時(shí)會(huì)生成Cu和Cl2的呢？結(jié)論：電解質(zhì)溶液在導(dǎo)電的同時(shí)發(fā)生了氧化還原反應(yīng)。(1)通電前水中的離子及運(yùn)動(dòng)狀況?無規(guī)則的自由運(yùn)動(dòng).(2)通電后這些離子的運(yùn)動(dòng)狀況有何改變?定向運(yùn)動(dòng).(3)當(dāng)離子定向移動(dòng)到電極表面上時(shí),發(fā)生了什么變化?陰極：Cu2++2e-=Cu陽極：2Cl--2e-=Cl2發(fā)生還原反應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng)陰極陽極H+Cu2+OH-Cl-氧化性：Cu2+>H+

還原性：Cl->OH-第三頁第四頁，共32頁。

電解：使電流通過電解質(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。------把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置。構(gòu)成電解池的條件：兩電極分別與直流電源相連，插入電解質(zhì)溶液，形成閉合回路陽極：惰性電極：碳棒、Pt、Au活潑電極：除Pt、Au外的金屬做電極陰極：連接電源負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)陽極：連接電源正極，發(fā)生氧化反應(yīng)電極1、裝置：電解池（電解槽）按電極材料分類陰極：受保護(hù)，不損耗。優(yōu)先放電，要損耗。電解的實(shí)質(zhì)第四頁第五頁，共32頁。電源負(fù)極電源正極電解池陰極電解池陽極e-e-自由離子定向移動(dòng)

電解液中的陽離子得電子電解液中的陰離子（金屬）失電子2、電流的形成3、能量變化：電能→化學(xué)能第五頁第六頁，共32頁。4、放電順序陽極失電子能力順序（即還原性強(qiáng)弱順序）：金屬>S2->I->Br->Cl->OH->NO3-(SO42-)>F-陰極

陽離子得電子能力順序：Ag+>Cu2+>H+(酸)>Pb2+>Fe2+>Zn2+>H+(濃度小)>Al3+>Mg2+第六頁第七頁，共32頁。5、電解方程式的書寫：例：寫出用石墨做電極電解CuSO4溶液的電極反應(yīng)式及總的電解方程式方法

陰極：陽極：③最后使得失電子數(shù)相等，兩極反應(yīng)相加得總方程式:陰極：陽極：OH－>SO4

2－Cu2+>H+H2OH++OH－CuSO4

＝Cu2++SO4

2－①首先分析、比較出陰陽極的放電離子：②然后寫電極反應(yīng)式：電解化學(xué)方程式:電解離子方程式:4OH-－4e-=O2↑+2H2O2Cu2++4e-=

2Cu↓第七頁第八頁，共32頁。1、寫出用惰性電極電解下列物質(zhì)的電極反應(yīng)式HClCuCl2H2SO4NaOHNa2SO4NaCl陽極反應(yīng)總反應(yīng)陰極反應(yīng)pH值的變化如何恢復(fù)為原電解液第八頁第九頁，共32頁。

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(shí)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↓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CuO第九頁第十頁，共32頁。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+第十頁第十一頁，共32頁。1、比較金屬導(dǎo)電和電解質(zhì)溶液導(dǎo)電；2、比較電離和電解；3、比較原電池和電解池。原電池電解池電極名稱電極反應(yīng)總反應(yīng)能量轉(zhuǎn)變相同點(diǎn)正、負(fù)極陰、陽極負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)正極發(fā)生還原反應(yīng)陰極發(fā)生還原反應(yīng)陽極發(fā)生氧化反應(yīng)化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能兩者均須形成電回路才能工作，電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程，就是該溶液的電解過程。兩電極電子轉(zhuǎn)移量相等自發(fā)的氧還反應(yīng)不自發(fā)的氧還反應(yīng)第十一頁第十二頁，共32頁。討論1：如下圖所示的兩個(gè)裝置中，溶液的體積均為100mL，開始時(shí)電解質(zhì)溶液的濃度均為0.1mol/L，工作一段時(shí)間后，測(cè)得導(dǎo)線上通過0.02mol電子，若不考慮鹽的水解和溶液的體積變化，則下列敘述正確的是（）A.產(chǎn)生氣體的體積①＞②B.電極上析出固體物質(zhì)的質(zhì)量①＞②C.溶液pH變化①增大②減小D.電極反應(yīng)式：①中陽極：4OH--4e-=2H2O+O2↑②中負(fù)極：2H++2e-=H2↑第十二頁第十三頁，共32頁。討論2：根據(jù)右圖回答下列問題：稀硫酸CuSO4溶液ZnCCuCu（1）燒杯Ⅰ的名稱為________池，燒杯Ⅱ的名稱為________池；（2）燒杯Ⅰ中Cu是_____極，燒杯Ⅱ中Cu是_____極；（3）寫出燒杯Ⅰ中發(fā)生的總化學(xué)方程式：________________________________________________；（4）試描述兩裝置中所產(chǎn)生的現(xiàn)象：________________________________________________；（5）當(dāng)鋅片溶解6.5g時(shí)，燒杯銅片上產(chǎn)生標(biāo)況下氣體體積______________L.第十三頁第十四頁，共32頁。討論3：如上圖所示，通電后A極上析出Ag，對(duì)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(shí)，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

第十四頁第十五頁，共32頁。討論4：判斷下列各容器內(nèi)的電極反應(yīng).稀硫酸稀硫酸ZnCCuC稀硫酸稀硫酸ZnFeCuZn稀硫酸稀硫酸ZnZnCuFe第十五頁第十六頁，共32頁。討論5：用惰性電極電解pH＝6的CuSO4溶液500mL，當(dāng)電極上有16mg銅析出時(shí)，溶液(設(shè)電解前后溶液體積變化可忽略，陰極上無H2析出)的pH約為(

)

A．1

B．3

C．6

D．9

第十六頁第十七頁，共32頁。討論6：用石墨電極電解100mLH2SO4與CuSO4的混合液，通電一段時(shí)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/L第十七頁第十八頁，共32頁。電化學(xué)解題技巧：一抓五確定一抓：得失電子守恒五確定：1、確定是原電池還是電解池2、確定電極名稱3、確定電子流動(dòng)方向4、確定各電極產(chǎn)物5、確定電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式小結(jié)第十八頁第十九頁，共32頁。1、用兩支惰性電極插入50mLAgNO3溶液中，通電電解。當(dāng)電解液的PH值從6.0變?yōu)?.0時(shí)(設(shè)電解時(shí)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、216mg第十九頁第二十頁，共32頁。2、某硝酸鹽晶體化學(xué)式為M(NO3)x·nH2O，相對(duì)分子質(zhì)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(shí)，溶液中金屬離子全部析出，此時(shí)陰極增重0.32g。求：①金屬M(fèi)的相對(duì)原子質(zhì)量及x、n值；②電解溶液的pH（溶液體積仍為100mL）。第二十頁第二十一頁，共32頁。陽極：2Cl－－2e－＝Cl2↑（氧化反應(yīng)）陰極：2H++2e－＝H2↑（還原反應(yīng)）2Cl－

+2H2O2OH－

+H2↑+Cl2↑電解2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑電解陰極區(qū)陽極區(qū)（一）電解飽和食鹽水制燒堿、氯氣和氫氣現(xiàn)象：陽極：有氣泡產(chǎn)生，使?jié)駶?rùn)淀粉－KI

溶液變藍(lán)陰極：有氣泡產(chǎn)生，滴加酚酞溶液變紅二、電解原理的應(yīng)用1、電解飽和食鹽水：第二十一頁第二十二頁，共32頁。－+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2、離子交換膜法制燒堿：第二十二頁第二十三頁，共32頁。（1）離子交換膜電解槽的組成：由陽極（金屬鈦網(wǎng)）、陰極（碳鋼網(wǎng)）、離子交換膜、電解槽框和導(dǎo)電銅棒等組成；每個(gè)電解槽由若干個(gè)單元槽串聯(lián)或并聯(lián)組成；裝置（2）陽離子交換膜的作用：將電解槽隔成陰極室和陽極室，它只允許陽離子（Na+）通過，而阻止陰離子（Cl－、OH－）和氣體通過?？煞乐笻2、Cl2混合爆炸，也可防止Cl2與NaOH反應(yīng)。第二十三頁第二十四頁，共32頁。3、原料的精制1、粗鹽的成分:2、除雜的過程:粗鹽水過量BaCl2(除SO42-)過量NaOH(除Mg2+、Fe3+)過量Na2CO3(除Ca2+、Ba2+)過濾(除泥沙及沉淀)含少量Ca2+、Mg2+陽離子交換塔(除Ca2+、Mg2+)精制鹽水BaCl2必須在Na2CO3之前適量HCl(除CO32-、OH-)必須先過濾再加鹽酸

泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42－雜質(zhì)，會(huì)與堿性物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，損壞離子交換膜.第二十四頁第二十五頁，共32頁。含氯漂白劑有機(jī)合成、造紙玻璃、肥皂紡織、印染有機(jī)合成氯化物合成農(nóng)藥金屬冶煉有機(jī)合成HCl鹽酸電解飽和食鹽水以氯堿工業(yè)為基礎(chǔ)的化工生產(chǎn)H2NaOH濕氯氣濕氫氣液堿Cl2第二十五頁第二十六頁，共32頁。電鍍：應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其它金屬的過程。電解質(zhì)溶液：含鍍層金屬離子電鍍的條件：陽極：鍍層金屬陰極：待鍍金屬（即鍍件）試設(shè)計(jì)一個(gè)電解池在鐵皮上鍍鋅：Zn+-FeZnCl2溶液（二）電鍍銅電鍍銅原理銅片待鍍件硫酸銅溶液第二十六頁第二十七頁，共32頁。陽極：粗銅陰極：精銅電解液：CuSO4陽極：

不及銅活潑的貴重金屬（銀、金等）沉入槽底形成陽極泥。陰極：Cu2++2e-=Cu（Cu2+氧化性最強(qiáng)且濃度最大）比銅活潑的金屬：Zn–2e-=Zn2+Fe–2e-=Fe