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1、第第3课时电解池的工作原理及应用课时电解池的工作原理及应用专题专题1化学反应与能量变化化学反应与能量变化2021/8/8 星期日1课程标准导航课程标准导航1.了解电解池的工作原理。能写出电解池的电了解电解池的工作原理。能写出电解池的电极反应式。极反应式。2了解电解原理在生产生活中的应用。了解电解原理在生产生活中的应用。2021/8/8 星期日2新新知知初初探探自自学学导导引引一、一、电电解的原理解的原理1电电解及解及电电解池解池在在_的作用下，在两的作用下，在两电电极上分极上分别发别发生生_和和_的的过过程叫程叫电电解。解。电电解解过过程中程中电电能能转转化化为为_。人。人们们把将把将电电能能
2、转转化化为为化学能的装置称化学能的装置称为为_。自主学习自主学习直流直流电电氧化反氧化反应应还还原反原反应应化学能化学能电电解池解池2021/8/8 星期日3在在电电解池中，与解池中，与电电源源负负极相极相连连的的电电极是极是_，发发生生_反反应应，与与电电源源正正极极相相连连的的电电极是极是_，发发生生_反反应应。2用惰性用惰性电电极极电电解解阴极阴极还还原原阳极阳极氧化氧化2021/8/8 星期日42Na2e=2NaCu22e=Cu2Cl2e=Cl22021/8/8 星期日5想一想想一想1.写写出出用用石石墨墨电电极极电电解解熔熔融融氧氧化化铝铝的的电电极极反反应及总的电解反应。应及总的电
3、解反应。2021/8/8 星期日6二、二、电电解原理的解原理的应应用用1电电解解饱饱和食和食盐盐水水阳极：阳极：_；阴极：；阴极：_；电电解化学方程式：解化学方程式：_。电电解离子方程式：解离子方程式：_。2Cl2e=Cl22H2e=H22021/8/8 星期日72电电解精解精炼炼金属金属(以精以精炼铜为炼铜为例例)(1)电电解池的解池的组组成成阳极阳极为为_，阴极，阴极为为_，电电解解质质溶液溶液为为CuSO4溶液或溶液或CuCl2溶液等。溶液等。(2)电电极反极反应应阳极反阳极反应应：Cu2e=Cu2；阴极反；阴极反应应：Cu22e=Cu。粗粗铜铜精精铜铜2021/8/8 星期日83电镀电
4、镀(1)定定义义：应应用用_原原理理在在某某些些金金属属或或非非金金属材料表面属材料表面镀镀上一薄上一薄层层其他其他_或或_的的过过程。程。(2)目目的的：使使金金属属_能能力力增增强强，增增加加金金属表面硬度或美属表面硬度或美观观性等。性等。(3)电镀电镀池构成池构成镀层镀层金属作金属作_，待，待镀镀金属制品作金属制品作_，含有含有_的溶液作的溶液作电电解解质质溶液。溶液。电电解解金属金属合金合金抗腐抗腐蚀蚀阳极阳极阴极阴极镀层镀层金属离子金属离子2021/8/8 星期日9想一想想一想2请请思思考考工工业业上上电电解解饱饱和和食食盐盐水水时时常常用用阳阳离离子子交交换换膜膜将将阳阳极极区区和
5、和阴阴极极区区隔隔开开，使使得得阴阴极极区区的的OH不能不能进进入阳极区，入阳极区，这这是是为为什么？什么？提示：提示：电电解解饱饱和食和食盐盐水阳极区的水阳极区的产产物是物是Cl2，若阴极区若阴极区产产生的生的OH进进入阳极区，入阳极区，则发则发生反生反应应：2OHCl2=ClClOH2O，不能，不能得到得到烧烧碱和碱和氯氯气。气。2021/8/8 星期日10自主体自主体验验1下列描述中，不符合生下列描述中，不符合生产实际产实际的是的是()A电电解解饱饱和和食食盐盐水水制制烧烧碱碱，用用涂涂镍镍碳碳钢钢网网作作阴阴极极B电电解法精解法精炼炼粗粗铜铜，用，用纯铜纯铜作阴极作阴极C电电解熔融的氧
6、化解熔融的氧化铝铝制取金属制取金属铝铝，用，用铁铁作阳极作阳极D在在镀镀件上件上电镀锌电镀锌，用，用锌锌作阳极作阳极2021/8/8 星期日11解析：解析：选选C。电电解熔融的氧化解熔融的氧化铝铝制取金属制取金属铝铝，阳，阳极反极反应为应为6O212e=3O2，阴极反，阴极反应应：4Al312e=4Al，若用，若用铁铁作阳极，作阳极，则则阳极反阳极反应应为为Fe2e=Fe2，电电解一段解一段时间时间后，后，Fe2在在阴极上得阴极上得电电子被子被还还原成原成Fe，而得不到，而得不到Al。2021/8/8 星期日122关于电解关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是水溶液，下列叙述正确的是()A电
7、解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠B若在阳极附近的溶液中滴入若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈溶液，溶液呈棕色棕色C若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈无色呈无色D电解一段时间后，将全部电解质转移到烧杯电解一段时间后，将全部电解质转移到烧杯中充分搅拌后溶液呈中性中充分搅拌后溶液呈中性2021/8/8 星期日132021/8/8 星期日143若要在铜片上镀银时，下列叙述中错误的若要在铜片上镀银时，下列叙述中错误的是是()将铜片接在电源的正极将铜片接在电源的正极将银片接在电源的正极将银片接在电源的正极在铜片上发
8、生的反应是：在铜片上发生的反应是：Age=Ag在银片上发生的反应是：在银片上发生的反应是：4OH4e=O22H2O可用可用CuSO4溶液作电解质溶液溶液作电解质溶液可用可用AgNO3溶液作电解质溶液溶液作电解质溶液2021/8/8 星期日15ABCD解析：解析：选选C。根据。根据电镀电镀池的构成条件可知，在池的构成条件可知，在铜铜片上片上镀银镀银，阳极，阳极为银为银片，片，银银片接片接电电源的正极，源的正极，电电极反极反应为应为Age=Ag；阴极；阴极为铜为铜片，片，铜铜片接片接电电源的源的负负极，极，电电极反极反应为应为Age=Ag；电电解解质质溶液溶液为为AgNO3溶液，答案溶液，答案为为
9、C。2021/8/8 星期日16要要点点突突破破讲讲练练互互动动探究探究导导引引1什什么么是是惰惰性性电电极极？什什么么是是活活性性电电极？极？提示：提示：电电极材料必极材料必须须能能导电导电且且为为固体，可以是固体，可以是金属金属(如如Cu、Fe等等)，也可以是非金属，也可以是非金属(如石墨如石墨等等)。化学性。化学性质稳质稳定并能定并能导电导电的的电电极称极称为为惰性惰性电电极，常用的有石墨极，常用的有石墨电电极、极、铂电铂电极等。极等。要点一阴、阳极要点一阴、阳极产产物的判断物的判断2021/8/8 星期日17化学性化学性质较质较活活泼泼在在电电解解过过程中可程中可发发生反生反应应的的电
10、电极称极称为为活性活性电电极，一般极，一般为为金属活金属活动动性性顺顺序表中序表中Ag及排在及排在Ag前面的金属，如前面的金属，如铜铜的的电电解精解精炼炼中中阳极阳极(粗粗铜铜)、阴极、阴极(纯铜纯铜)均属活性均属活性电电极。极。2021/8/8 星期日18探究导引探究导引2用用惰惰性性电电极极电电解解CuCl2溶溶液液，CuCl2溶溶液液中中存存在在哪哪些些离离子子？通通电电后后这这些些离离子子怎怎样样运运动动？提示：提示：CuCl2电电离成离成Cu2和和Cl，H2O发发生微生微弱的弱的电电离，生成离，生成H和和OH。通。通电电前前这这些离子些离子无无规则规则运运动动，通，通电电后，在后，在
11、电场电场作用下，作用下，Cu2、H向阴极移向阴极移动动，Cl、OH向阳极移向阳极移动动。2021/8/8 星期日19要点要点归纳归纳阴、阳极阴、阳极产产物的判断物的判断1阳极阳极产产物的判断物的判断首先看首先看电电极，如果是活性极，如果是活性电电极极(金属活金属活动动性性顺顺序序表中在表中在Ag之前之前)，则电则电极本身失极本身失电电子被氧化，阴子被氧化，阴离子不放离子不放电电；如果是惰性；如果是惰性电电极极(Au、Pt、石墨、石墨)，则则要看溶液中阴离子失要看溶液中阴离子失电电子能力子能力强强弱，弱，谁谁强强谁谁放放电电，阴离子放，阴离子放电顺电顺序序为为：S2IBrClOH高价高价态态含氧
12、酸根含氧酸根F。2021/8/8 星期日202阴极阴极产产物的判断物的判断不用考不用考虑电虑电极本身，直接根据阳离子放极本身，直接根据阳离子放电顺电顺序序进进行判断，阳离子的放行判断，阳离子的放电顺电顺序与金属活序与金属活动动性性顺顺序相序相反，反，顺顺序序为为AgHg2Fe3Cu2HPb2Sn2Ni2Fe2Zn2Mn2较较活活泼泼金属阳离子金属阳离子(注意注意Fe3的的顺顺序序)。2021/8/8 星期日211用用石石墨墨作作电电极极，电电解解CuSO4、NaNO3和和NaCl的的混混合合溶溶液液，阴阴极极和和阳阳极极上上首首先先析析出出的的物物质质分分别别是是()ACu和和Cl2 BH2和
13、和Cl2CH2和和O2DCu和和O2即即时应时应用用2021/8/8 星期日222021/8/8 星期日23要点二要点二电电解的解的规规律律探究探究导导引引用用惰惰性性电电极极电电解解下下列列电电解解质质溶溶液液，写出写出电电极反极反应应式和式和总总反反应应方程式。方程式。(1)盐盐酸酸(2)氯氯化化铜铜溶液溶液(3)硝酸硝酸钾钾溶液溶液(4)氯氯化化钠钠溶液溶液(5)硫酸硫酸铜铜溶液溶液2021/8/8 星期日242021/8/8 星期日252021/8/8 星期日26要点归纳要点归纳类类型型电电极反极反应应特点特点实实例例电电解解对对象象电电解解质质浓浓度度pH 电电解解质质溶溶液复原液复
14、原应应加物加物质质电电解解水水型型阴极：阴极：4H4e=2H2阳极：阳极：4OH=2H2OO24eNaOH水水增大增大增增大大水水H2SO4水水增大增大减减小小水水Na2SO4水水增大增大不不变变水水2021/8/8 星期日27类类型型电电极反极反应应特点特点实实例例电电解解对对象象电电解解质浓质浓度度pH电电解解质质溶液复溶液复原原应应加加物物质质电电解解电电解解质质型型电电解解质质电电离出离出的阴、的阴、阳离子阳离子分分别别在在两极放两极放电电HCl电电解解质质减小减小增大增大 氯氯化化氢氢CuCl2电电解解质质减小减小增大增大 氯氯化化铜铜2021/8/8 星期日28类类型型电电极反极反
15、应应特特点点实实例例电电解解对对象象电电解解质浓质浓度度pH电电解解质质溶液复溶液复原原应应加加物物质质放放H2生碱生碱型型阴极：阴极：H2O放放H2生碱生碱阳极：阳极：电电解解质质阴离子放阴离子放电电NaCl电电解解质质和和水水生成生成新新电电解解质质增大增大 氯氯化化氢氢放放O2生酸生酸型型阴极：阴极：电电解解质质阳离子放阳离子放电电阳极：阳极：H2O放放O2生酸生酸CuSO4电电解解质质和和水水生成生成新新电电解解质质减小减小 氧化氧化铜铜2021/8/8 星期日29即时应用即时应用2用惰性用惰性电电极极实现电实现电解，下列解，下列说说法正确的是法正确的是()A电电解解稀稀硫硫酸酸溶溶液
16、液，实实质质上上是是电电解解水水，故故溶溶液液的的pH不不变变B电电解解稀稀氢氢氧氧化化钠钠溶溶液液，要要消消耗耗OH，故故溶溶液液的的pH减小减小C电电解解硫硫酸酸钠钠溶溶液液，在在阴阴极极上上和和阳阳极极上上析析出出产产物物的物的物质质的量之比的量之比为为12D电电解解氯氯化化铜铜溶液，在阴极上和阳极上析出溶液，在阴极上和阳极上析出产产物物的物的物质质的量之比的量之比为为112021/8/8 星期日30解析：解析：选选D。以稀硫酸、。以稀硫酸、氢氢氧化氧化钠钠、硫酸、硫酸钠钠为电为电解液解液时时，电电解的解的实质实质是水被是水被电电解。由于解。由于水的消耗，水的消耗，电电解液的解液的pH会
17、会发发生改生改变变；以硫；以硫酸酸为电为电解液解液时时，溶液的，溶液的pH减小；以减小；以氢氢氧化氧化钠为电钠为电解液解液时时，溶液的，溶液的pH增大。增大。电电解硫酸解硫酸钠钠溶液溶液时时，阴、阳两极上，阴、阳两极上产产生的气体分生的气体分别别是是氢氢气、氧气，所以其物气、氧气，所以其物质质的量之比的量之比为为21。电电解解氯氯化化铜铜溶液，在阴极上析出溶液，在阴极上析出铜铜，阳极上，阳极上析出析出氯氯气。气。2021/8/8 星期日31根据根据电电子守恒原理，子守恒原理，铜铜离子所得到的离子所得到的电电子数子数目目应应等于等于氯氯离子所失去的离子所失去的电电子数目，每一个子数目，每一个铜铜
18、离子得到的离子得到的2个个电电子等于子等于2个个Cl失去的失去的2个个电电子，所以析出的子，所以析出的铜铜与与氯氯气的物气的物质质的量之比的量之比为为11。2021/8/8 星期日32题型探究权威预测题型探究权威预测右图是电解右图是电解CuCl2溶液的装置，其中溶液的装置，其中c、d为石墨电极。则下列有关的判断正确的是为石墨电极。则下列有关的判断正确的是()Aa为负极、为负极、b为正极为正极Ba为阳极、为阳极、b为阴极为阴极C电解过程中，电解过程中，d电极质量增加电极质量增加D电解过程中，氯离子浓度不变电解过程中，氯离子浓度不变题型题型1 1电电解原理及解原理及电电解解规规律律例例12021/
19、8/8 星期日332021/8/8 星期日34【思路点思路点拨拨】解答解答该题应该题应注意以下两点：注意以下两点：(1)根据根据电电流方向判断流方向判断电电极；极；(2)根据离子放根据离子放电顺电顺序写出序写出电电极反极反应应式。式。2021/8/8 星期日35【解析解析】A中由于中由于电电流从流从电电源的正极流出，故源的正极流出，故a为电为电源的正极，源的正极，b为电为电源的源的负负极，极，A错错；B中中电电源源应应用正、用正、负负极命名，极命名，B错错；C中中电电解解过过程中，程中，因因为为Cu2是阳离子，移向阴极是阳离子，移向阴极d，在阴极上放，在阴极上放电电析出析出Cu，所以，所以d极
20、极质质量增加，量增加，C正确；正确；D中中Cl是阴离子，移向阳极是阴离子，移向阳极c，在阳极上放出，在阳极上放出Cl2，导导致致溶液中溶液中c(Cl)降低，降低，D错错。2021/8/8 星期日36【答案答案】C【名名师师点睛点睛】解答解答这类题这类题目目时时，应应首先找首先找出溶液中离子种出溶液中离子种类类并将阴、阳离子分成两并将阴、阳离子分成两组组写在一起，然后根据写在一起，然后根据电电极材料和放极材料和放电顺电顺序写序写出阴、阳极的出阴、阳极的电电极反极反应应式。式。2021/8/8 星期日37利用电解法可将含有利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确
21、的是的粗铜提纯，下列叙述正确的是(双选双选)()A电解时以精铜作阳极电解时以精铜作阳极B电解时阴极发生还原反应电解时阴极发生还原反应C粗铜连接电源负极，其电极反应是粗铜连接电源负极，其电极反应是Cu=Cu22eD电解后，电解槽底部会形成含少量电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金等金属的阳极泥属的阳极泥题型题型2 2电电解原理的解原理的应应用用例例22021/8/8 星期日38【思思路路点点拨拨】(1)电电解解精精炼炼铜铜，以以粗粗铜铜作作阳阳极；极；(2)不如不如Cu活活泼泼的金属在阳极不放的金属在阳极不放电电。【解析解析】电电解法精解法精炼炼金属金属铜时铜时，粗，粗铜铜作阳作阳极，失
22、去极，失去电电子逐子逐渐渐溶解，溶解，Cu2得到得到电电子后析子后析出，附着在阴极上，故精出，附着在阴极上，故精铜铜作阴极；在作阴极；在电电解解池中，阴极接池中，阴极接电电源的源的负负极，极，发发生生还还原反原反应应，阳极接阳极接电电源的正极，源的正极，发发生氧化反生氧化反应应，A、C错错误误，B正确；正确；2021/8/8 星期日39越活越活泼泼的金属越易失去的金属越易失去电电子，故比子，故比铜铜活活泼泼的的Fe、Zn先失去先失去电电子，子，变变成成Fe2、Zn2进进入溶液，入溶液，然后是然后是铜铜失去失去电电子，子，变变成成Cu2进进入溶液，因入溶液，因Ag、Pt等金属不如等金属不如铜铜活
23、活泼泼，故在，故在铜铜溶解后便沉淀溶解后便沉淀在阳极底部成在阳极底部成为为阳极泥，阳极泥，D正确。正确。【答案答案】BD2021/8/8 星期日40【名名师师点睛点睛】粗粗铜电铜电解精解精炼时炼时粗粗铜铜作阳极，作阳极，比比铜铜活活泼泼的金属和的金属和铜铜失去失去电电子，不如子，不如铜铜活活泼泼的的成成为为阳极泥，所以阴极析出的阳极泥，所以阴极析出的铜铜比阳极溶解的比阳极溶解的铜铜多。多。2021/8/8 星期日41热点示例思维拓展热点示例思维拓展电镀电镀池与池与电电解池的解池的综综合合应应用用【经经典典案案例例】按按下下图图所所示示的的装装置置进进行行电电解解，在通在通电电一段一段时间时间后
24、，后，铁电铁电极的极的质质量增加。量增加。2021/8/8 星期日42(1)写出甲烧杯中两极发生的电极反应式：写出甲烧杯中两极发生的电极反应式：阴极：阴极：_；阳极：阳极：_。(2)写出甲烧杯中发生反应的化学方程式写出甲烧杯中发生反应的化学方程式_。(3)CCFeAg4个电极上析出或溶解物质个电极上析出或溶解物质的物质的量之比是的物质的量之比是_。2021/8/8 星期日43【解析解析】铁电铁电极的极的质质量增加，量增加，说说明明铁电铁电极是阴极是阴极极。则则银银电电极极是是阳阳极极，左左碳碳电电极极是是阴阴极极，右右碳碳电电极极是是阳阳极极。装装置置甲甲是是硫硫酸酸铜铜溶溶液液的的电电解解池池，装装置置乙是乙是铁铁上上镀银镀银的的电镀电镀池。有关池。有关电电极反极反应应式式为为：甲阴极：甲阴极：2Cu24e=2Cu阳极：阳极：4OH4e=2H2OO2乙阳极：乙阳极：Age=Ag阴极：阴极：Age=Ag2021/8/8 星期日44若将若将电电子子转转移数定移数定为为“4e”，4个个电电极上析极上析出或溶解物出或溶解物质质的物的物质质的量之比的量之比显显而易而易见见。2021/8/8 星期日452021/8/8 星期日46