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1、第第2节节 电能转化为化学能电能转化为化学能-电解电解一、电解原理一、电解原理电解电解:在在直流电直流电的作用下，在两电极上分别发的作用下，在两电极上分别发生生氧化反应氧化反应和和还原反应还原反应的过程叫做电解。的过程叫做电解。电解池电解池:借助借助氧化还原反应氧化还原反应，把，把电能电能转化为转化为化学能化学能的装置的装置.构成条件构成条件:(1)(1)外加直流电源外加直流电源 (2)(2)与电源相连的两个电极：与电源相连的两个电极：接电源正极的为阳极，发生接电源正极的为阳极，发生氧化反应氧化反应 接电源负极的为阴极，发生接电源负极的为阴极，发生还原反应还原反应 (3)(3)电解质溶液或熔化
2、的电解质电解质溶液或熔化的电解质 （4 4）形成闭合回路）形成闭合回路 电子的流向电子的流向:电子从外加电源的负极流出，流电子从外加电源的负极流出，流到电解池的阴极，再从阳极流回电源正极。到电解池的阴极，再从阳极流回电源正极。（注：电子只在外电路定向移动，不能从溶（注：电子只在外电路定向移动，不能从溶液中移动）液中移动）离子定向移动的方向离子定向移动的方向:阳离子阳离子向向 阴极阴极移动移动,阴离子阴离子向向 阳极阳极移动移动.惰性电极与活性电极：惰性电极与活性电极：惰性电极惰性电极(铂、金、石墨铂、金、石墨)：仅仅导电，不参与反应仅仅导电，不参与反应 活性电极（除铂、金外的金属）：活性电极（
3、除铂、金外的金属）：既可以导电、又可既可以导电、又可以参与电极反应以参与电极反应阴阴极极阳阳极极阳离子阳离子阴离子阴离子得得电电子子还还原原反反应应失失电电子子氧氧化化反反应应下面以石墨为电极电解氯化铜溶液为例来分析。这是电解熔融盐的情况。这是电解熔融盐的情况。电解电解质溶液又会发生什么反应呢？电解电解质溶液又会发生什么反应呢？实验：实验：用惰性（石墨）电极电解氯化铜溶液用惰性（石墨）电极电解氯化铜溶液现象：现象：阳极：有气泡，有阳极：有气泡，有刺激性气味，并能使刺激性气味，并能使湿润的湿润的KI-淀淀粉试纸粉试纸变蓝（变蓝（Cl2)阴极：碳棒上有一层红色的铜析出阴极：碳棒上有一层红色的铜析出
4、阴极阴极阳极阳极氯氯气气铜铜CuCl2溶液溶液实验分析：实验分析：通电前：通电前：分析电解质溶液中的离子情况分析电解质溶液中的离子情况 阳离子阳离子：H+、Cu2+阴离子阴离子：OH-、Cl-做无规则运动做无规则运动通电后：通电后：（必须直流电）（必须直流电）（1）确定电极名称：）确定电极名称：阳极阳极（接电源正极）（接电源正极）阴极阴极（接电源负极）（接电源负极）与电极材料无关与电极材料无关（2）判断电极产物并书写电极反应）判断电极产物并书写电极反应:阳离子移向阴极放电，阴离子移向阳极放电阳离子移向阴极放电，阴离子移向阳极放电 阳极阳极：2Cl-Cl2 +2e-氧化反氧化反应应 阴极阴极：C
5、u2+2e-Cu 还原还原反应反应总式：总式：（3）分析电解质溶液的变化情况：）分析电解质溶液的变化情况：氯化铜溶液浓度降低氯化铜溶液浓度降低CuCl2Cu+Cl2电解为何当一个电极存在多种可能的放电为何当一个电极存在多种可能的放电离子时，不是大家共同放电，而是只有离子时，不是大家共同放电，而是只有一种离子放电？放电能力与什么因素有一种离子放电？放电能力与什么因素有关？关？思考：思考：离子放电顺序：离子放电顺序：阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。当阳极为
6、活性电极时：当阳极为活性电极时：金属在阳极失电子被氧金属在阳极失电子被氧化成阳离子进人溶液，阴离子不容易在电极上放电。化成阳离子进人溶液，阴离子不容易在电极上放电。当阳极为惰性电极当阳极为惰性电极(Pt(Pt、AuAu、石墨、钛等石墨、钛等)时：时：溶溶液中阴离子的放电顺序（由难到易）是：液中阴离子的放电顺序（由难到易）是：S S S S 2-2-2-2-SOSOSOSO3 3 3 32-2-2-2-I I I I -BrBrBrBr -ClClClCl -OHOHOHOH -NONONONO3 3 3 3-SOSOSOSO4 4 4 42-2-2-2-FFFF-AgAgAgAg+FeFeFe
7、Fe3+3+3+3+CuCuCuCu2+2+2+2+HHHH+PbPbPbPb2+2+2+2+SnSnSnSn2+2+2+2+FeFeFeFe2+2+2+2+ZnZnZnZn2 2 2 2+AlAlAlAl3+3+3+3+MgMgMgMg2+2+2+2+NaNaNaNa+CaCaCaCa+KKKK+无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。生反应的是溶液中的阳离子。阳离子在阴极上放电顺序是：阳离子在阴极上放电顺序是：阳极：阳极：阴极阴极:想一想想一想：以以铜为阳极铜为阳极,铁为阴极铁为阴极,电解电解氯化铜溶液，情况又如
8、何？氯化铜溶液，情况又如何？阳极：阳极：Cu Cu 2+2e-阴极：阴极：Cu 2+2e-Cu五五.电解方程式的书写：电解方程式的书写：例：写出用石墨做电极电解例：写出用石墨做电极电解CuSOCuSO4 4溶液的溶液的电极反应式及总的电解方程式，电极反应式及总的电解方程式，阴极：阴极：阳极：阳极：、两极半反应相加得总方程式；、两极半反应相加得总方程式；电解电解电解电解阴极：阴极：阳极：阳极：2Cl Cl22e-2H+2e-H2OHSO42H+Cu2+H2OH+OHCuSO4Cu2+SO42、首先分析、比较出阴阳极的放电离子：、首先分析、比较出阴阳极的放电离子：、然后写电极反应式、然后写电极反应
9、式：H2Cl2或或2HCl（电解化学方程式）电解化学方程式）H2Cl22H+2Cl（电解离子方程式）电解离子方程式）分析电解反应的一般思路：分析电解反应的一般思路：明确溶液中存在哪些离子明确溶液中存在哪些离子根据根据阳极氧化阳极氧化，阴极还原阴极还原分析得出产物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一、电解饱和食盐水反应原理 阴极：阴极：阳极：阳极：总反应：总反应：2H+2e-H22Cl-Cl2+2e-2H2O+2Cl-=H2+Cl2+2OH-电解电解2H2O+2NaCl=H2+Cl2+2NaOH电解电解现象：现象：阳极：有黄绿色气体产生，使湿润的淀阳极：有黄绿色气体产生，使
10、湿润的淀粉粉KIKI溶液变蓝溶液变蓝阴极：有气泡产生，滴加酚酞溶液变红阴极：有气泡产生，滴加酚酞溶液变红上述装置的弱点：上述装置的弱点：1.H2和和Cl2 混合不安全混合不安全2.Cl2会和会和NaOH反应，会使得到的反应，会使得到的NaOH不纯不纯1、生产设备名称：离子交换膜电解槽、生产设备名称：离子交换膜电解槽阳极：金属钛网阳极：金属钛网(涂钛钌氧化物涂钛钌氧化物)阴极：碳钢网阴极：碳钢网(有镍涂层有镍涂层)阳离子交换膜：只允许阳离子交换膜：只允许阳阳离子通过，把电解离子通过，把电解槽隔成阴极室和阳极室。槽隔成阴极室和阳极室。2、离子交换膜的作用：、离子交换膜的作用：(1)防止氯气和氢气混
11、合而引起爆炸防止氯气和氢气混合而引起爆炸(2)避免氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠避免氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠影响氢氧化钠的产量影响氢氧化钠的产量+-纯铜纯铜粗铜粗铜电解液电解液(CuSO4溶液溶液)阴极：阴极：Cu2+2e-=Cu（还原反应）还原反应）阳极：阳极：Cu2e-=Cu2+（氧化反应）氧化反应）特征特征纯铜作阴极，粗铜作阳极纯铜作阴极，粗铜作阳极阳极主要金属与电解质中的阳离子相同阳极主要金属与电解质中的阳离子相同电解液电解液CuSO4的浓度基本不变，有杂质离子的浓度基本不变，有杂质离子Zn2+、Fe2+、Ni2+2、精炼铜、精炼铜阳极还包含阳极还包含Zn、Fe、Ni失电子，且比
12、失电子，且比Cu先失电子先失电子+-铁片铁片铜片铜片电镀液电镀液(CuSO4溶液溶液)阴极：阴极：Cu2+2e-=Cu（还原反应）还原反应）阳极：阳极：Cu2e-=Cu2+（氧化反应）氧化反应）特征特征被镀件作阴极，镀层金属作阳极被镀件作阴极，镀层金属作阳极阳极金属与电解质溶液中的阳离子相同阳极金属与电解质溶液中的阳离子相同电电镀镀液液CuSO4的浓度基本不变的浓度基本不变3、电镀铜、电镀铜电镀的定义：电镀的定义：电镀的意义：电镀的意义：电解规律（惰性电极电解电解质溶液的一般规律）阴极阴极阳极阳极氯氯气气铜铜实例实例电极反应电极反应浓度浓度PH值值复原复原CuCl2阳极：阳极：2Cl-Cl2+
13、2e-阴极：阴极：Cu2+2e-2Cu减小减小减减小小CuCl2CuCl2溶液溶液CuCl2Cu+Cl2电解阳极阳极阴极阴极氧氧气气氢氢气气实例实例电极反应电极反应浓度浓度PH值值复原复原Na2SO4实例实例电极反应电极反应浓度浓度PH值值复原复原Na2SO4阳极阳极:4OH-4e-2H2O+O2阴极阴极:4H+4e-2H2变大变大不不变变加加H2ONa2SO4溶液溶液2H2O2H2+O2电解阳极阳极阴极阴极氯氯气气氢氢气气实例实例电极反应电极反应浓度浓度PH值值复原复原NaCl阳极阳极:2Cl-2e-Cl2阴极阴极:2H+2e-H22NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2电解减小减小增增
14、大大加加HClNaCl溶液溶液实例实例电极反应电极反应浓度浓度PH值值复原复原CuSO4阳极阳极阴极阴极氧氧气气铜铜阳极阳极:4OH-4e-2H2O+O2阴极：阴极：Cu2+2e-Cu减小减小减小减小加加CuOCuSO4溶液溶液2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4电解 电解质溶液用惰性电极电解的示例电解质溶液用惰性电极电解的示例：电电解解类类型型举举 例例电电极反极反应应溶液溶液PH变变化化溶液复原方法溶液复原方法物物质类别质类别实实例例仅仅溶溶剂剂水水电电解解 仅仅溶溶质质电电解解 溶溶质质和和溶溶剂剂同同时电时电解解 含氧酸含氧酸H2SO4强强碱碱NaOH活活泼泼金属的金属的含
15、氧酸含氧酸盐盐Na2SO4无氧酸无氧酸HCl阳极：阳极：4OH-4e-O2+2H2O阴极：阴极：4H+4e-2H2减小减小增大增大不不变变H2O阳极：阳极：2Cl-2e-Cl2阴极：阴极：2H+2e-H2增大增大HCl不活不活泼泼金属金属的无氧酸的无氧酸盐盐CuCl2阳极：阳极：2Cl-2e-Cl2阴极：阴极：Cu2+2e-Cu减少减少CuCl2活活泼泼金属的金属的无氧酸无氧酸盐盐NaCl阳极：阳极：2Cl-2e-Cl2阴极：阴极：2H+2e-H2增大增大HCl不活不活泼泼金属的金属的含氧酸含氧酸盐盐CuSO4阳极：阳极：4OH-4e-O2+2H2O阴极：阴极：2Cu2+4e-2Cu减小减小C
16、uO（A）（B）（C）（D）CuSO4AgNO3AgNO3NaHSO4AgCuCuCPtPtAgFe1.写出下列装置的电极反应式，并判断写出下列装置的电极反应式，并判断A、B、C溶液溶液PH值的变化。值的变化。巩固练习巩固练习2.2.如上图所示，通电后如上图所示，通电后A A极上析出极上析出AgAg，对该装置的有关叙对该装置的有关叙述正确的是述正确的是A.PA.P是电源的正极是电源的正极B.FB.F极上发生的反应为：极上发生的反应为：4OH4OH-4e-4e-=2H=2H2 2O+OO+O2 2C.C.电解时，甲、乙、丙三池中，除电解时，甲、乙、丙三池中，除E E、F F两极外，其余电两极外，
17、其余电极均参加了反应极均参加了反应D.D.通电后，甲池的通电后，甲池的PHPH减小，而乙、丙两池溶液的减小，而乙、丙两池溶液的PHPH不变不变B3.为为下下图图所所示示装装置置中中，a、b都都是是惰惰性性电电极极，通通电电一一段段时时间间后后，b极极附附近近溶溶液液呈呈红红色色。下下列说法正确的是列说法正确的是AX是正极，是正极，Y是负极是负极BX是负极，是负极，Y是正极是正极CCuSO4溶液的溶液的PH值逐渐减小值逐渐减小DCuSO4溶液的溶液的PH值不变值不变a XY bPtCuCuSO4溶液溶液NaCl和酚酞溶液和酚酞溶液AC4.用两支惰性电极插入用两支惰性电极插入50mLAgNO3溶液
18、中，溶液中，通电电解。当电解液的通电电解。当电解液的PH值从值从6.0变为变为3.0时时(设电设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略积变化可以忽略)，电极上析出银的质量大约是：电极上析出银的质量大约是：A、27mgB、54mgC、108mgD、216mgB电解规律（惰性电极）小结电解规律（惰性电极）小结 阳极：阳极：S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根含氧酸根 F-与与区：电解本身型区：电解本身型 如如CuClCuCl2 2 、HClHCl与与区：放氢生碱型区：放氢生碱型 如如NaCl与与区：放氧生酸型区：放氧生酸型 如如CuSO4、AgNO3与与区：电解水型区：电解水型 如如NaNa2 2SO4、H2 2SO4 、NaOH阴极：阴极：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+（H+）Al3+Mg2+Na+