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1、电解池(第二课时)第1页，本讲稿共44页 K+Ca2+Na+Mg2+Al3+Zn2+Fe2+Sn2+Pb2+(H+)Cu2+Hg2+Ag+S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根离子含氧酸根离子 F-思考：思考：下面的水溶液使用石墨电极进行电解：下面的水溶液使用石墨电极进行电解：硫酸、氢氧化钠、硫酸钠、氯化铜、氯化氢、硫酸、氢氧化钠、硫酸钠、氯化铜、氯化氢、硝酸银、氯化钠硝酸银、氯化钠 预测每一种溶液在阴极和阳极上的生成物预测每一种溶液在阴极和阳极上的生成物 写出两电极反应式和电解方程式写出两电极反应式和电解方程式放电顺序：放电顺序：当阳极为金属电极当阳极为金属电极(除铂、金外除铂、金外)时，金属
2、电极优先放电。时，金属电极优先放电。第2页，本讲稿共44页分析电解反应的一般思路（惰性电极）明确溶液中存在哪些离子明确溶液中存在哪些离子根据阳极氧化，阴极还原分析得出产物根据阳极氧化，阴极还原分析得出产物阴阳两极附近有哪些离子阴阳两极附近有哪些离子第3页，本讲稿共44页阴极：阴极：4H+4e-=2H2阳极：阳极：4OH-4e-=2H2O+O2总式：总式：4H+4OH-=2H2+O2+2H2O电解H+离子移向阴极，离子移向阴极，SO42-、OH-离子移向阳极离子移向阳极4H2O也就是：也就是：2H2O=2H2+O2电解电解稀H2SO4溶液（阴）（阴）（阳）（阳）H2SO4 2H+SO42-H2O
3、 H+OH-第4页，本讲稿共44页电解NaNa2SO4溶液和溶液和NaOH溶液溶液阳极阳极:4OH-4e-2H2O+O2 阴极阴极:4H+4e-2H2 2H2O 2H2 +O2 电解思考：稀H2SO4、稀NaOH溶液和稀Na2SO4溶液的电解能称作“水的电解”吗？第5页，本讲稿共44页阳极：阳极：2Cl-2e-Cl2阴极：阴极：Cu2+2e-Cu电解CuCl2CuCl2=Cu+Cl2电解阳极：阳极：2Cl-2e-Cl2阴极：阴极：2H+2e-H2电解HCl2HCl=H 2+Cl2电解第6页，本讲稿共44页电解NaClNaCl溶液溶液阳极阳极:2Cl-2e-Cl 2阴极阴极:2H+2e-H2 2
4、NaCl+2H2O 2NaOH+H2 +Cl2 电解第7页，本讲稿共44页电解AgNO3溶液第8页，本讲稿共44页4、电解的反应规律（用惰性电极）（阴）（阴）（阳）（阳）电解水：如电解稀电解水：如电解稀H2SO4、稀、稀NaOH溶液、溶液、Na2SO4溶液溶液反应：反应：含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐的离子不放的离子不放电，水耗离子浓度添电，水耗离子浓度添2H2O=2H2+O2电解H2SO42H2O=2H2+O2电解NaOH2H2O=2H2+O2电解Na2SO4电解质起增强水的导电性作用第9页，本讲稿共44页4、电解的反应规律（用惰性电极）（阴）（阴）（阳）（
5、阳）电解电解质：如电解电解电解质：如电解CuCl2溶液、盐酸溶液、盐酸反应：反应：无氧酸、不活泼金属的无氧酸盐无氧酸、不活泼金属的无氧酸盐的离子都放的离子都放电，离子浓度急速降电，离子浓度急速降CuCl2=Cu+Cl2电解2HCl=H 2+Cl2电解（阴）（阴）（阳）（阳）第10页，本讲稿共44页4、电解的反应规律（用惰性电极）（阴）（阴）（阳）（阳）电解电解质和水：如电解电解电解质和水：如电解AgNO3溶液、溶液、NaCl溶液溶液反应：金属离子单放电，产物必得金、氧、酸反应：金属离子单放电，产物必得金、氧、酸4AgNO3+2H2O=4Ag+4HNO3+O2电解2NaCl+2H2O=2NaOH
6、+H 2+Cl2电解（阴）（阴）（阳）（阳）反应：酸根离子单放电，产物必得碱、氢、卤反应：酸根离子单放电，产物必得碱、氢、卤不活泼金属的含氧酸盐活泼金属的无氧酸盐第11页，本讲稿共44页小结：小结：电极产物：电极产物：阳极出氧、卤，阴极得氢、金阳极出氧、卤，阴极得氢、金电解的反应规律电解的反应规律 盐的离子不放电，水耗离子浓度添盐的离子不放电，水耗离子浓度添盐的离子都放电，离子浓度急速降盐的离子都放电，离子浓度急速降金属离子单放电，产物必得金、氧、酸金属离子单放电，产物必得金、氧、酸酸根离子单放电，产物必得碱、氢、卤酸根离子单放电，产物必得碱、氢、卤第12页，本讲稿共44页（第三课时）（第三课
7、时）第13页，本讲稿共44页思考:用硫酸铜溶液做电解质用硫酸铜溶液做电解质,用含有锌、金、银等金属杂用含有锌、金、银等金属杂质的粗质的粗铜铜板与电源正极连接做阳极，用纯的铜薄片和电源板与电源正极连接做阳极，用纯的铜薄片和电源负极连接做阴极，进行电解反应时，纯的铜薄片在电极上负极连接做阴极，进行电解反应时，纯的铜薄片在电极上“长大长大”，得到纯度很大的精铜板，相反粗铜板，得到纯度很大的精铜板，相反粗铜板“瘦身瘦身”变小。变小。这是为什么？能分析发生的变化吗？这是为什么？能分析发生的变化吗？阳极阴极硫酸铜溶液（含硫酸）纯铜粗铜阳极（粗铜）：阳极（粗铜）：Cu 2e-=Cu2+阴极（纯铜）：阴极（纯
8、铜）：Cu2+2e-=Cu第14页，本讲稿共44页铜的电解精炼 思考：在电解精炼含有锌、金、银等金属杂质的粗铜思考：在电解精炼含有锌、金、银等金属杂质的粗铜时，为什么银和金沉积在阳极泥中，而锌却留在电解质时，为什么银和金沉积在阳极泥中，而锌却留在电解质溶液中？电解液溶液中？电解液(硫酸铜溶液硫酸铜溶液)的浓度是否会变化？的浓度是否会变化？阳极（粗铜）：阳极（粗铜）：Cu 2e-=Cu2+阴极（纯铜）：阴极（纯铜）：Cu2+2e-=Cu电解液：硫酸铜溶液（含硫酸）电解液：硫酸铜溶液（含硫酸）第15页，本讲稿共44页l l钢铁是人们最常用的金属，但钢铁有个致钢铁是人们最常用的金属，但钢铁有个致命的
9、缺点，就是它们易被腐蚀。有没有办命的缺点，就是它们易被腐蚀。有没有办法可以防止钢铁发生腐蚀呢法可以防止钢铁发生腐蚀呢?最常用方法就是在其表面镀上其他金属，如锌、铜、铬、最常用方法就是在其表面镀上其他金属，如锌、铜、铬、最常用方法就是在其表面镀上其他金属，如锌、铜、铬、最常用方法就是在其表面镀上其他金属，如锌、铜、铬、镍等。镍等。镍等。镍等。第16页，本讲稿共44页电镀铜 阳极：镀层金属阳极：镀层金属阴极：待镀金属制品阴极：待镀金属制品电镀液：电镀液：含有镀层金属离子含有镀层金属离子的溶液的溶液电镀池（电解池一种特殊形式）电镀池（电解池一种特殊形式）：使金属增强抗腐蚀能力、增加美观：使金属增强抗
10、腐蚀能力、增加美观 和表面硬度。和表面硬度。（1）概念Mn+ne-=MM ne-=Mn+：应用电解原理在某些金属表面镀上：应用电解原理在某些金属表面镀上 一薄层其它金属或合金的过程。一薄层其它金属或合金的过程。（2）目的（3）装置（4）特点 电解质溶液浓度不变电解质溶液浓度不变 阳极金属本身参加了电极反应阳极金属本身参加了电极反应第17页，本讲稿共44页通电后通电后 阳极（铜片）：阳极（铜片）：Cu-2e-=Cu2+阴极（被镀金属）：阴极（被镀金属）：Cu2+2e-=Cu通电前通电前 CuSO4=Cu2+SO42-思考：镀件（待镀的铁器件）、镀层金属（铜）分别和直流电源的哪一个电极相连？电镀液
11、主要的成分是什么物质？电镀时发生什么电极反应？讨论：用金属锌作阳极，铁作阴极，氯化锌溶液作电解质溶液，能否在铁的表面镀上一层锌？第18页，本讲稿共44页电镀工业污染简介重金属污染重金属污染水中的重金属污染物主要包括水中的重金属污染物主要包括：主要包括：主要包括汞（汞（Hg）、镉（）、镉（Cd）、铅（）、铅（Pb）和铬（）和铬（Cr）等；）等；危害：危害：水中的重金属污染物可以通过水中的食物链被富水中的重金属污染物可以通过水中的食物链被富 集，进入人体，引起人体急性或慢性中毒；集，进入人体，引起人体急性或慢性中毒；第19页，本讲稿共44页水中的重金属污染物通过食物链被富集，浓度逐级加大 第20页
12、，本讲稿共44页HgCl2+CH4 CH3HgCl+HCl微生物甲基氯化汞某些污染物可以被微生物转化为毒性更大的有机化某些污染物可以被微生物转化为毒性更大的有机化 合物。合物。重要事件：日本的水俣病和痛痛病事件重要事件：日本的水俣病和痛痛病事件。电镀工业污染简介重金属污染重金属污染水中的重金属污染物主要包括水中的重金属污染物主要包括：主要包括：主要包括汞（汞（Hg）、镉（）、镉（Cd）、铅（）、铅（Pb）和铬（）和铬（Cr）等；）等；危害：危害：水中的重金属污染物可以通过水中的食物链被富水中的重金属污染物可以通过水中的食物链被富 集，进入人体，引起人体急性或慢性中毒；集，进入人体，引起人体急性
13、或慢性中毒；第21页，本讲稿共44页水俣病事件 19531956年日本熊本县水俣市，因为氮肥厂排放了含有汞废渣和废水，造成水俣湾水体受到汞和甲机汞污染，并在鱼贝类体内富集，人长期食用这种鱼贝会引起中毒，引起麻痹，运动失调，痉挛中枢神经病症，严重眼睛失明，精神错乱。在当时发病人数283人，其中60人死亡。第22页，本讲稿共44页金属镉与疼痛病金属镉与疼痛病 1931年起，日本富山县神通川流域出现了一种怪病，使许多妇年起，日本富山县神通川流域出现了一种怪病，使许多妇女自杀。由于得了骨痛病，又叫痛痛病，表明痛得厉害，用一个痛女自杀。由于得了骨痛病，又叫痛痛病，表明痛得厉害，用一个痛字还不足以形容。这
14、种病一开始是在劳动过后腰、手、脚等关节疼字还不足以形容。这种病一开始是在劳动过后腰、手、脚等关节疼痛，在洗澡和休息后则感到轻快；延续一段时间后，全身各部位都痛，在洗澡和休息后则感到轻快；延续一段时间后，全身各部位都神经痛、骨痛尤烈，进而骨骼软化萎缩（如图所示），以致呼吸、神经痛、骨痛尤烈，进而骨骼软化萎缩（如图所示），以致呼吸、咳嗽都带来难忍之苦，因而自杀咳嗽都带来难忍之苦，因而自杀 锌，铅的冶炼厂排放了含镉锌，铅的冶炼厂排放了含镉的废水污染了河流，农民用污染的废水污染了河流，农民用污染的水灌溉农田，人们长期食用含的水灌溉农田，人们长期食用含镉水灌溉的稻米所以中毒镉水灌溉的稻米所以中毒第23页
15、，本讲稿共44页电解电解CuClCuCl2 2溶液溶液铜的电解精炼铜的电解精炼电镀铜电镀铜阴极材料阴极材料碳棒碳棒纯铜片纯铜片阴极反应阴极反应新生成的铜沉新生成的铜沉积在碳棒上积在碳棒上新生成的铜沉新生成的铜沉积在纯铜片上积在纯铜片上阴极反应式阴极反应式 CuCu2+2+2e+2e-=Cu=Cu CuCu2+2+2e+2e-=Cu=Cu阳极材料阳极材料碳棒碳棒粗铜片粗铜片阳极反应阳极反应生成氯气生成氯气铜被氧化成为铜被氧化成为CuCu2+2+，进入溶液，进入溶液阳极反应式阳极反应式2Cl2Cl-2e 2e-=ClCl2 2 Cu 2eCu 2e-=CuCu2+2+电镀铜与铜的电解精炼、电解Cu
16、Cl2溶液的比较 铜被氧化成为Cu2+，进入溶液铜待镀件新生成的铜沉积在镀件上Cu 2e-=Cu2+Cu2+2e-=Cu第24页，本讲稿共44页阳极：阳极：6O2-12 e-=3O2 阴极：阴极：4Al3+12e-=4Al冶炼铝冶炼铝通电总式：总式：2Al2O3 4Al+3O2 原理原理:助熔剂：冰晶石（助熔剂：冰晶石（Na3AlF6 六氟合铝酸钠）六氟合铝酸钠）阳极材料阳极材料(碳碳)和熔融氧化铝需要定期补充和熔融氧化铝需要定期补充思考思考:工业上为什么用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝而不用工业上为什么用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝而不用AlCl3?第25页，本讲稿共44页电解饱和食盐水反应原理电
17、解饱和食盐水反应原理思考:（1）电解池的两极各产生什么现象?若在两极附近均滴加酚酞试液，会有什么现象?（2）怎样初步检验两极产物的生成?（3）结合教材，分析产生这种现象的原因。在在U型管里装入饱和食型管里装入饱和食盐水，用一根碳棒作阳盐水，用一根碳棒作阳极，一根铁棒作阴极。极，一根铁棒作阴极。接通直流电源接通直流电源实验装置第26页，本讲稿共44页电解食盐水电解食盐水现象：现象：阳极：有气泡产生，阳极：有气泡产生，使湿润的使湿润的KI I 淀粉淀粉溶液变蓝溶液变蓝阴极：有气泡产生，阴极：有气泡产生，滴加酚酞溶液变红滴加酚酞溶液变红阳极：阳极：2Cl-2e-=Cl2阴极：阴极：2H+2e-=H2
18、总式：总式：2NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl2(条件条件:通电通电)实验装置第27页，本讲稿共44页（1）生产设备名称：离子交换膜电解槽）生产设备名称：离子交换膜电解槽阴极：碳钢阴极：碳钢 阳极：钛阳极：钛阳离子交换膜：只允许阳离子通过阳离子交换膜：只允许阳离子通过(Cl、OH离子和气体不能通过离子和气体不能通过)，把电解槽隔成阴极室，把电解槽隔成阴极室和阳极室。和阳极室。（2）离子交换膜的作用：）离子交换膜的作用：a、防止氢气和氯气混合而引起爆炸；、防止氢气和氯气混合而引起爆炸；b、避免氯气和氢氧化钠反应生成、避免氯气和氢氧化钠反应生成，而影响氢，而影响氢氧化钠的产量。氧化钠的产
19、量。氯碱工业:离子交换膜法制烧碱第28页，本讲稿共44页+Cl2Cl2ClH2Na+H+OH淡盐水淡盐水NaOH溶液溶液精制饱和精制饱和NaCl溶液溶液H2O（含少量（含少量NaOH）离子交换膜离子交换膜 阳 极金属钛网阴 极碳钢网阳极室阴极室第29页，本讲稿共44页粗盐的成份：粗盐的成份：泥沙、泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42杂质，会与碱性物杂质，会与碱性物质反应产生沉淀，损坏离子交换膜质反应产生沉淀，损坏离子交换膜精制食盐水杂质的除去过程：杂质的除去过程：粗盐水粗盐水 含少量含少量Ca2+.Mg2+精制盐精制盐水水第30页，本讲稿共44页电解池电解池能量转换能量转换离子的迁移方
20、离子的迁移方向向发生氧化反应发生氧化反应的电极的电极 发生还原反应发生还原反应的电极的电极 电能转化为化学能电能转化为化学能阳极（接电源正极）阳极（接电源正极）阴极（接电源负极）阴极（接电源负极）阴离子向阳极迁移阴离子向阳极迁移阳离子向阴极迁移阳离子向阴极迁移原电池原电池化学能转化为电能化学能转化为电能负极负极正极正极阴离子向负极迁移阴离子向负极迁移阳离子向正极迁移阳离子向正极迁移相同点相同点(从原理分析从原理分析)都是氧化还原反应都是氧化还原反应第31页，本讲稿共44页指出下列装置的名称、电极名称，写出电极反应式，并表示出电子移动方向。练习 e-e-e-e-e-+阳阴原电池原电池电解池电解池
21、第32页，本讲稿共44页思考:下列装置中,哪些是原电池;哪些是电解池?ABCDEF关键关键:看是否有外接电源看是否有外接电源,有则为电解池。有则为电解池。第33页，本讲稿共44页1.右图中x、y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板处有无色无臭气体放出,符合这一情况的练 习板第34页，本讲稿共44页2.2.根据金属活动顺序表，根据金属活动顺序表，根据金属活动顺序表，根据金属活动顺序表，CuCu不能发生如下反应：不能发生如下反应：不能发生如下反应：不能发生如下反应：Cu+2HCu+2H2 2O=Cu(OH)O=Cu(OH)2 2+H+H2 2。但选择恰当电极材料但选择恰当电极材料
22、但选择恰当电极材料但选择恰当电极材料 和电解液进行电解，这个反应就能变为现实。下列四和电解液进行电解，这个反应就能变为现实。下列四和电解液进行电解，这个反应就能变为现实。下列四和电解液进行电解，这个反应就能变为现实。下列四 种电极材料和电解液中，能实现该反应最为恰当的是种电极材料和电解液中，能实现该反应最为恰当的是种电极材料和电解液中，能实现该反应最为恰当的是种电极材料和电解液中，能实现该反应最为恰当的是A AB BC CD D阳极阳极石墨石墨CuCuCuCuCuCu阴极阴极石墨石墨石墨石墨FeFePtPt电解液电解液CuSOCuSO4 4溶液溶液NaNa2 2SOSO4 4溶液溶液H H2
23、2SOSO4 4溶液溶液H H2 2OO第35页，本讲稿共44页练习:现有的NaCl晶体中混有少量Na2SO4和(NH4)2CO3，请设计实验除去杂质,并回答下列问题:(1)除去(NH4)2CO3用加热好还是加强碱后再微热好?你的选择是 。理由是 判断(NH4)2CO3已除尽的方法是（2）除去SO42-的具体方法是判断SO42-已除尽的方法是加热好加热好 因因(NH4)2CO3受热完全分受热完全分解，不残留杂质，操作简单，试剂节省。解，不残留杂质，操作简单，试剂节省。取少量样品溶于稀盐酸观察是否有气泡产生，若没有，证明已除尽。先加入过量BaCl2，再加入过量Na2CO3，过滤后，往滤液中加适量
24、HCl取少量上层清液于试管中，再滴入少许BaCl2，观察是否有沉淀生成，若没有则证明已除尽。第36页，本讲稿共44页电化学的计算第37页，本讲稿共44页解题基本思路:1、写出电极反应式或电解总反应式；2、依题意列关系式求解；计算技巧：1、应用电子守恒法；2、若是串联电解槽，各个电极通过电子数相等；若是并联电解槽，各槽通过的电子数之和就是电源通过的总电子数。第38页，本讲稿共44页例1：用惰性电极电解M(NO3)x的水溶液，当阴极上增重a g时，在阳极上同时产生b L氧气（标况），求金属M的相对原子质量。第39页，本讲稿共44页例例2 ：某硝酸盐晶体化学式为某硝酸盐晶体化学式为M(NO3)xnH
25、2O，式量为，式量为242，将，将1.21g该晶体溶于水配成该晶体溶于水配成100mL溶液，用惰性电极进行电解。溶液，用惰性电极进行电解。当有当有0.01 mol 电子转移时，溶液中金属离子全部析出，此时电子转移时，溶液中金属离子全部析出，此时阴极增重阴极增重0.32g。求：。求：金属金属M的相对原子质量及的相对原子质量及 x、n 值；值；电解溶液的电解溶液的pH（溶液体积仍为（溶液体积仍为100mL）。）。Mx+xe-=M0.005mol 0.01mol 0.32g所以：x=2 ；M=64 ；n=3产生H+为0.01mol，pH=1第40页，本讲稿共44页例3：在500 gCuSO4溶液中插
26、入两根电极。一极为铁，一极为含杂质锌均匀的粗铜，通电一段时间后，切断电源，立即将电极取出，这时铁极上析出7.04 g铜，电解液增重0.02 g。求粗铜中锌的质量分数。解:铁极上析出铜的物质的量为:7.04 g64 g/mol=0.11 mol设溶解的粗铜中设溶解的粗铜中,Cu和和Zn的物质的量分别为的物质的量分别为 x 、y阳极：Zn 2e-Zn2+阴极：Cu2+2e-Cu Cu 2e-Cu2+y2yx2x0.22 mol0.11 mol64 g/mol x +65 g/mol y 7.04 g=0.02 g2 x +2 y =0.22 mol (电子守恒电子守恒)(质量守恒质量守恒)第41页
27、，本讲稿共44页解得:x=0.09 mol ;y=0.02 mol(Zn)0.02 mol 65 g/mol0.02 mol 65 g/mol +0.09 mol 64 g/mol100%18.4%第42页，本讲稿共44页 例例4:铂电极电解铂电极电解1LCu(NO3)2和和KNO3混合溶液混合溶液,通电一段时间通电一段时间,两极均产生两极均产生11.2L(S.T.P)气体气体.求电解后溶液的求电解后溶液的pH,并确定析出铜的物质的量并确定析出铜的物质的量.解析：阳极解析：阳极 4OH-4e-=2H2O+O2 阴极阴极 Cu2+2e-=Cu 2H+2e-=H2 阳极转移电子的物质的量为阳极转移
28、电子的物质的量为:0.54=2mol,消耗消耗4OH-2mol,即产生即产生H+2mol.阴极生成阴极生成0.5molH2,消耗消耗H+1mol;所以溶液中所以溶液中C(H+)=1mol/L pH=0 生成生成H2转移的电子转移的电子:0.5 2=1mol,故还有故还有1mole-用于用于还原还原Cu2+,可析出铜为可析出铜为0.5mol.第43页，本讲稿共44页O22Cu4Ag4H2H22Cl24OH计算计算关系式：关系式：例例5：用石墨电极电解用石墨电极电解100mL H2SO4与与CuSO4的混合液，通的混合液，通电一段时间后，两极均收集到电一段时间后，两极均收集到2.24L（标况）气体，则原混（标况）气体，则原混合液中合液中Cu2+的物质的量浓度为（的物质的量浓度为（）A.1mol/L B.2mol/L C.3mol/L D.4mol/L阳极O2为0.1mol，电子为0.4mol则H2为0.1mol，所以Cu为0.1mol，浓度为A第44页，本讲稿共44页