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1、第三节电解池第三节电解池本讲稿第一页，共三十一页实验实验4-2：P79现象现象：（：（1）阴极石墨棒上阴极石墨棒上逐渐覆盖了一层红色的铜逐渐覆盖了一层红色的铜（2）阳极石墨棒上有使湿）阳极石墨棒上有使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝润的碘化钾淀粉试纸变蓝的气体的气体本讲稿第二页，共三十一页H+OH-阴极阴极阳极阳极1、电解的概念：使、电解的概念：使电流电流通过电解质溶液而在通过电解质溶液而在阴、阳两极阴、阳两极引起引起氧化还原反氧化还原反应应的过程叫做电解。的过程叫做电解。一、电解原理一、电解原理2 2、电解池的概念：把、电解池的概念：把电能电能转变为转变为化学能化学能的装置，又称电解槽。的装置，又称
2、电解槽。3、构成：、构成：直流直流电源、电源、两个电极、电解质两个电极、电解质溶液溶液或或熔融态电解质熔融态电解质注意：注意：电解质先电离后电解；电解质先电离后电解；导电过程就是电解过程。导电过程就是电解过程。2Cl-2e-=Cl2 (氧化反应氧化反应)Cu2+2e-=Cu(还原反应还原反应)总反应：总反应：CuCl2Cu+Cl2电解电解阴极不参与电解反应；阴极不参与电解反应；活性阳极先于阴离子放电。活性阳极先于阴离子放电。惰性电极：惰性电极：石墨、金、铂石墨、金、铂活性电极：石墨、金、铂活性电极：石墨、金、铂 以外的金属以外的金属阳离子得电子，放电阳离子得电子，放电e-e-阴离子失电子，放电
3、阴离子失电子，放电氧化性强的先得电子氧化性强的先得电子还原性强的先失电子还原性强的先失电子本讲稿第三页，共三十一页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CuCl2CuCl2Cu+Cl2电解阳极阳极:(Cl-OH-):2Cl-2e-=Cl2阴极阴极(Cu2+H+)：Cu2+2e-=2Cu减小减小增增大大加适量加适量CuCl2晶体晶体 电解电解CuCl2本讲稿第四页，共三十一页 电解NaCl阴极阴极阳极阳极氢氢气气氯气氯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(Cl-OH-):2Cl-2e-=Cl2阴极阴极(Na+H+):2H+2e-
4、=H22NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2减小减小增增大大通入通入适量适量HCl电解本讲稿第五页，共三十一页阴极：氧化性强的阳离子先得电子阴极：氧化性强的阳离子先得电子金属越不活泼金属越不活泼,对应阳离子氧化性越强，越容易得电子。对应阳离子氧化性越强，越容易得电子。阳极：还原性强的阴离子先失电子阳极：还原性强的阴离子先失电子Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+（先于（先于H+放电）放电）Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+(浓度大时先于浓度大时先于H+放电放电)H+Al3+Mg2+Na+Ca2+K+水中水中H+先放电先放电金属（除金属（除Pt、Au）S2IBrClOH含氧酸含氧酸F4、放电顺
5、序：、放电顺序：金属阳极先放电，离子后放电金属阳极先放电，离子后放电本讲稿第六页，共三十一页5电解后溶液的电解后溶液的pH变化判断规律变化判断规律1只有只有H+放电，无放电，无OH放电：放电：pH增大。例增大。例如：如：HCl。2只有只有OH放电，无放电，无H+放电：放电：pH减小。例如：减小。例如：CuSO4、AgNO3、Cu(NO3)2。3H+、OH同时放电，具体分析。同时放电，具体分析。例如：强酸例如：强酸pH减小，如减小，如H2SO4强碱强碱pH增大，如增大，如NaOH强酸强碱盐强酸强碱盐pH不变，如不变，如Na2SO44H+、OH都不放电，所以都不放电，所以pH不变。比如不变。比如C
6、uCl2。本讲稿第七页，共三十一页【开拓与创新】【开拓与创新】关于关于“电解氯化铜溶液时的电解氯化铜溶液时的pH值变化值变化”问题，化学界有以下两问题，化学界有以下两种不同的观点：观点一：种不同的观点：观点一：“理论派理论派”认为电解氯化铜溶液后溶认为电解氯化铜溶液后溶液的液的pH值升高。观点二：值升高。观点二：“实验派实验派”经过反复多次、精确的实经过反复多次、精确的实验测定，证明电解氯化铜溶液时验测定，证明电解氯化铜溶液时pH值的变化有如右曲线关系。值的变化有如右曲线关系。请回答下列问题：请回答下列问题：（l）电解前氯化铜溶液的）电解前氯化铜溶液的pH值处于值处于A点位置的原因是点位置的原
7、因是 （用离子方程式说明）。（用离子方程式说明）。.（2）“理论派理论派”所持观点的理论依据是所持观点的理论依据是 （3）“实验派实验派”的实验结论是的实验结论是 ，他们所述，他们所述“精确的实精确的实验验”是通过是通过 来准确测定溶液的来准确测定溶液的pH值的。值的。（4）你持何种观点？你所持观点的理由是）你持何种观点？你所持观点的理由是 （从（从化学原理上加以简述）。化学原理上加以简述）。本讲稿第八页，共三十一页【解题研究】【解题研究】（1）CuCl2中的中的Cu2能发生水解反应能发生水解反应:Cu2+2H2O Cu(OH)2+2H，使，使CuCl2溶液呈溶液呈酸性。酸性。（2）电解时候，
8、）电解时候，Cu2可在阴极上放电析出可在阴极上放电析出Cu，随，随着着c(Cu2)的降低，的降低，Cu2的水解平衡向左移，导的水解平衡向左移，导致溶液中致溶液中c(H)下降，溶液的下降，溶液的pH值升高（但不会超值升高（但不会超过过7）。）。（3）溶液的）溶液的pH值降低，值降低，pH计。计。（4）持）持“实验派实验派”的观点。因阴极上产生的观点。因阴极上产生Cl2，一，一部分部分Cl2溶于水后发生反应溶于水后发生反应Cl2+H2O=H+Cl+HClO，故使溶液中，故使溶液中c(H)增大增大（主要矛盾），即（主要矛盾），即pH值降低。值降低。本讲稿第九页，共三十一页 小小 结结金属导电电解质溶
9、液导电定向移动的微粒自由电子自由移动的离子有无化学变化无氧化还原反应升温导电性减弱导电性增强2、电解和电离比较：、电解和电离比较：1、金属导电和电解质溶液导电比较：、金属导电和电解质溶液导电比较：电离电解条件在水溶液或者熔化状态下在电流作用下过程电解质离解成自由移动的离子的过程离子发生氧化还原反应的过程特点自发非自发联系电解质的电解必须建立在电离的基础上本讲稿第十页，共三十一页3、电解和电离、原电池和电解池的比较：、电解和电离、原电池和电解池的比较：原电池电解池电极名称正、负极阴、阳极电子流动方向负极 正极电源负极 阴极，阳极 电源正极电极反应负极：氧化反应；正极：还原反应阳极：氧化反应；阴极
10、：还原反应能量变化化学能电能电能化学能本讲稿第十一页，共三十一页练习：以碳棒为电极，电解下列溶液，练习：以碳棒为电极，电解下列溶液，写出电极反应式写出电极反应式1、CuCl2、HCl、HBr、HI2、Na2SO4、H2SO4、NaOH3、NaCl，KCl，NaBr，NaI，4、AgNO3、CuSO4、Cu(NO3)2 实例电极反应浓度pH复原本讲稿第十二页，共三十一页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CuCl2CuCl2Cu+Cl2电解阳极阳极:(Cl-OH-):2Cl-2e-=Cl2阴极阴极(Cu2+H+)：Cu2+2e-=2Cu减小减小增增大大加适
11、量加适量CuCl2晶体晶体第一组：电解第一组：电解CuCl2本讲稿第十三页，共三十一页阴极阴极阳极阳极碘碘氢气氢气实例实例电极反应电极反应浓度浓度PH值值复原复原HI2HII2+H2阳极阳极:(I-，OH-):2I-2e-=I2阴极阴极(H+)：2H+2e-=H2减小减小增增大大通入通入适量适量HI第一组：电解第一组：电解HI溶液溶液电解本讲稿第十四页，共三十一页阴极阴极阳极阳极氧氧气气氢氢气气阳极阳极(OH-SO42-):4OH-4e-=2H2O+O2实例实例电极反应电极反应浓度浓度PH值值复原复原Na2SO4阴极阴极(H+Na+):4H+4e-=2H2变大变大不不变变加加H2O2H2O=2
12、H2+O2通电通电第二组：电解Na2SO4本讲稿第十五页，共三十一页阴极阴极阳极阳极氧氧气气氢氢气气阳极阳极(OH-SO42-):4OH-4e-=2H2O+O2实例实例电极反应电极反应浓度浓度PH值值复原复原H2SO4阴极阴极(H+):4H+4e-=2H2变大变大变变小小加加H2O2H2O=2H2+O2通电通电第二组：电解H2SO4本讲稿第十六页，共三十一页阴极阴极阳极阳极氧氧气气氢氢气气阳极阳极(OH-):4OH-4e-=2H2O+O2实例实例电极反应电极反应浓浓度度PH值值复原复原NaOH阴极阴极(H+Na+):4H+4e-=2H2变大变大变变大大加加H2O2H2O=2H2+O2通电通电第
13、二组：电解NaOH本讲稿第十七页，共三十一页第三组：电解NaCl阴极阴极阳极阳极氢氢气气氯气氯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(Cl-OH-):2Cl-2e-=Cl2阴极阴极(Na+H+):2H+2e-=H22NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2减小减小增增大大通入通入适量适量HCl电解本讲稿第十八页，共三十一页阴极阴极阳极阳极氧氧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CuSO42CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4阴极阴极(Cu2+H+):2Cu2+4e-=2Cu减小减小加适量加适量CuO固体固体第四组：电解CuSO4阳极阳
14、极(SO42-OH-):4OH-4e-=2H2O+O2减减小小电解本讲稿第十九页，共三十一页二、二、电解产物判断规律电解产物判断规律（惰性电极）（惰性电极）1电解水型：电解水型：强含盐氧酸、可溶性强碱和活泼金属含氧酸强含盐氧酸、可溶性强碱和活泼金属含氧酸盐，其水溶液电解时，实际为电解水，产物为盐，其水溶液电解时，实际为电解水，产物为H2和和O2。例例如：如：Na2SO4、H2SO4、NaOH等。等。2电解本身型：电解本身型：电解无氧酸和不活泼金属无氧酸盐的溶液，电解无氧酸和不活泼金属无氧酸盐的溶液，是自身电解。是自身电解。例如：例如：HCl、CuCl2等（等（HF例外）。例外）。3放氧生酸型：
15、放氧生酸型：电解不活泼金属的含氧酸盐的水溶液时，阴电解不活泼金属的含氧酸盐的水溶液时，阴极析出金属，阳极放出极析出金属，阳极放出O2。例如：例如：CuSO4、AgNO3、Cu(NO3)2等。等。4放氢生碱型：放氢生碱型：电解活泼金属无氧酸盐的溶液时，阴极放电解活泼金属无氧酸盐的溶液时，阴极放出出H2，阳极析出非金属单质。，阳极析出非金属单质。例如：例如：NaCl、KI、Na2S等。等。本讲稿第二十页，共三十一页1、以、以Fe为阴极为阴极，Cu为阳极，电解为阳极，电解CuSO4，画出电解池，标出电极名称，画出电解池，标出电极名称，写出电极反应。写出电极反应。2、以、以Cu为阴极，为阴极，Ag为阳
16、极，电解为阳极，电解AgNO3，画出电解池，标出电极，写出电，画出电解池，标出电极，写出电极反应。极反应。练习练习本讲稿第二十一页，共三十一页二、电解原理的应用二、电解原理的应用1、氯碱工业（、氯碱工业（电解饱和食盐水电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气的工业）以制造烧碱、氯气和氢气的工业）阳极：阳极：2Cl-2e-=Cl2阴极：阴极：2H+2e-=H2总反应：总反应：2NaCl+2H2O 2NaOH+Cl2+H2食盐水中存在的离子：食盐水中存在的离子：Na+、Cl-、H+、OH-离子放电顺序：离子放电顺序：阳离子阳离子 H+Na+阴离子阴离子 Cl-OH-电极反应：电极反应：阳极阳极 氧化反
17、应氧化反应 阴极阴极 还原反应还原反应H+Na+Cl-OH-阴极阴极阳极阳极本讲稿第二十二页，共三十一页二、电解原理的应用二、电解原理的应用2、电镀（在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法）、电镀（在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法）电镀铜原理电镀铜原理铜片铜片待镀件待镀件硫酸铜溶液硫酸铜溶液阳极：阳极：镀层金属镀层金属阴极：阴极：待镀金属制品待镀金属制品电镀液：电镀液：含有镀层金含有镀层金属离子的电解质溶液属离子的电解质溶液阳极：阳极：镀层金属（纯铜板）镀层金属（纯铜板）阴极：阴极：待镀金属制品待镀金属制品电镀液：电镀液：含有镀层金含有镀层金 属离子的电解质溶液属离子的电解质
18、溶液（硫酸铜溶液）（硫酸铜溶液）电镀铜本讲稿第二十三页，共三十一页电镀应用于铜的电解精练电极反应式电极反应式阴极阴极（纯铜）（纯铜）:Cu2+2e-=Cu (还原反应还原反应)阳极阳极（粗铜）（粗铜）:Cu -2e-=Cu2+(氧化反应氧化反应)杂质：Zn -2e-=Zn2+Ni-2e-=Ni2+阳极泥阳极泥:相对不活泼的金属以单质的形式沉积在相对不活泼的金属以单质的形式沉积在电解槽底电解槽底,形成阳极泥形成阳极泥电解精练铜原理电解精练铜原理粗铜板粗铜板纯铜板纯铜板硫酸铜溶液硫酸铜溶液本讲稿第二十四页，共三十一页3、电冶金（使用电解法冶炼象钠、钙、镁、铝等活泼金属的、电冶金（使用电解法冶炼象钠
19、、钙、镁、铝等活泼金属的方法）方法）制取金属钠制取金属钠电解熔融状态的氯化钠。电解熔融状态的氯化钠。阳极：阳极：2Cl-2e-=Cl2阴极：阴极：2Na+2e-=2Na总反应：总反应：2NaCl(熔融熔融)2Na+Cl2本讲稿第二十五页，共三十一页电电解解熔熔融融氯氯化化钠钠制制钠钠本讲稿第二十六页，共三十一页3、电冶金（使用电解法冶炼像钠、钙、镁、铝等活泼金属的、电冶金（使用电解法冶炼像钠、钙、镁、铝等活泼金属的方法）方法）制取金属铝制取金属铝电解熔融状态的氧化铝。电解熔融状态的氧化铝。阳极：阳极：6O2-12e-=3O2阴极：阴极：4Al3+12e-=4Al总反应：总反应：2Al2O3(熔
20、融熔融)4Al+3O2冰晶石本讲稿第二十七页，共三十一页装置装置原电池原电池电解池电解池实例实例原理原理形成条形成条电极名称电极名称电子流向电子流向电流方向电流方向电极反应电极反应能量转化能量转化应用应用发生氧化还原反应，从而形成电流发生氧化还原反应，从而形成电流电流通过引起氧化还原反应电流通过引起氧化还原反应两个电极、电解质溶液或熔融态电解质、形成闭合回两个电极、电解质溶液或熔融态电解质、形成闭合回路、路、自发发生氧化还原反应自发发生氧化还原反应电源、电极（惰性或非惰性）、电解质电源、电极（惰性或非惰性）、电解质（水溶液或熔融态）（水溶液或熔融态）由电极本身决定由电极本身决定正极正极：流入电
21、子：流入电子 负极负极：流出电子：流出电子 由外电源决定由外电源决定阳极阳极：连电源正极连电源正极 阴极阴极：连电源负极连电源负极（外电路）负极（外电路）负极 正极正极 电源负极电源负极阴极阴极阳极阳极电源正极电源正极（外电路）正极（外电路）正极负极负极电源正极电源正极阳极阳极阴极阴极电源负极电源负极负极：负极：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）（氧化反应）正极：正极：2H+2e-=H2（还原原应）（还原原应）阳极：阳极：2CI-2e-=CI2 (氧化反应氧化反应)阴极阴极:Cu2+2e-=Cu(还原反应还原反应)化学能化学能 电能电能电能电能化学能化学能设计电池、金属防腐设计电池、金属防腐氯
22、碱工业、电镀、电冶、金属精炼氯碱工业、电镀、电冶、金属精炼铜锌原电池铜锌原电池电解氯化铜电解氯化铜思考交流思考交流对比原电池和电解池。对比原电池和电解池。本讲稿第二十八页，共三十一页电解池小结与电源正极相连与电源正极相连阳极阳极阴极阴极与电源负极相连与电源负极相连发生氧化反应发生氧化反应阳离子移向阳离子移向阴离子移向阴离子移向发生还原反应发生还原反应1、电源、电极、电极反应关系、电源、电极、电极反应关系2、电解原理的应用：氯碱工业、电镀、电冶金、电解原理的应用：氯碱工业、电镀、电冶金本讲稿第二十九页，共三十一页练习l分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池。本讲稿第三十页，共三十一页2(1)右图的装置会出现什么现象？并完成右图的装置会出现什么现象？并完成电极反应式和总反应式。电极反应式和总反应式。(2)左边烧杯为左边烧杯为_装置，装置，右边烧杯为右边烧杯为_装置。装置。当当Zn减轻减轻0.65g时，左边烧时，左边烧杯的碳棒增重杯的碳棒增重_ g，右边烧杯的左边碳棒为右边烧杯的左边碳棒为_极，极，产生的气体为产生的气体为_ mol，右边烧杯的右边碳棒为右边烧杯的右边碳棒为_极，极，在标状下产生的气体为在标状下产生的气体为_ mL。原电池原电池电解池电解池本讲稿第三十一页，共三十一页