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1、高二化学电解池原理与应用本讲稿第一页，共二十九页 在生产和生活中我们不但要利用化学反应，使化学在生产和生活中我们不但要利用化学反应，使化学能转化为电能，而且要利用化学反应使电能转化为化能转化为电能，而且要利用化学反应使电能转化为化学能。学能。电能转化为化学能一般通过电解的方法来完成。电能转化为化学能一般通过电解的方法来完成。我我们已学过的化学课程里涉及利用电解反应来制取新物们已学过的化学课程里涉及利用电解反应来制取新物质的例子吗？质的例子吗？实实 例例被电解物质被电解物质 电电 解解 产产 物物 化化 学学 方方 程程 式式电解水电解水水水H2、O22H2O=2H2 +O2 电解食盐水电解食盐
2、水H2O、NaClNaOH、H2、Cl22NaCl+2H2O=2NaOH +H2 +Cl2 电解融熔电解融熔 氯化钠氯化钠NaClNa、Cl22NaCl=2Na+Cl2 电解融熔电解融熔 氧化铝氧化铝Al2O3Al、O22Al2O3=4Al+3 O2 本讲稿第二页，共二十九页电解氯化铜溶液微观模拟电解氯化铜溶液微观模拟本讲稿第三页，共二十九页 在在U U形管中加入饱和氯化铜溶液，用石墨形管中加入饱和氯化铜溶液，用石墨棒作电极，接通电源，电解数分钟后，棒作电极，接通电源，电解数分钟后，观察现象。观察现象。（1 1）接电源负极的）接电源负极的石墨棒石墨棒上有上有 ，电极反应为。电极反应为。（2 2
3、）接电源正极的）接电源正极的石墨棒石墨棒上有上有 ，电极反应为。电极反应为。（3 3）电解反应的化学方程式。）电解反应的化学方程式。（4 4）在上述电解反应中，被氧化的物质是，）在上述电解反应中，被氧化的物质是，被还原的物质是。被还原的物质是。（5 5）比较电解饱和氯化钠溶液与电解饱和氯化铜溶液，）比较电解饱和氯化钠溶液与电解饱和氯化铜溶液，有什么不同？为什么？有什么不同？为什么？有铜析出有铜析出Cu2+2e-=Cu有有Cl2放出放出2Cl-2e-=Cl2CuCl2=Cu+Cl2 CuCl2CuCl2因参与电解的微粒不同。因参与电解的微粒不同。本讲稿第四页，共二十九页构成电解池有什么条件？构成
4、电解池有什么条件？构成条件构成条件:与外加电源相连的两个电极与外加电源相连的两个电极有电解质溶液有电解质溶液 形成闭合回路形成闭合回路本讲稿第五页，共二十九页一一.电解原理及电解池电解原理及电解池1.电解电解:使使电流电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起通过电解质溶液而在阴、阳两极引起 氧化还原反应的过程氧化还原反应的过程.2.电解池电解池:借助于电流引起氧化还原反应的装置，借助于电流引起氧化还原反应的装置，即把即把 电能电能转化为转化为化学能化学能的装置叫的装置叫电解池电解池或或电解槽电解槽3.电极名称和电极反应电极名称和电极反应与电源负极相连的电极叫与电源负极相连的电极叫阴极阴极，阴极上发
5、生还原反应阴极上发生还原反应。与电源正极相连的电极叫与电源正极相连的电极叫阳极阳极，阳极上发生氧化反应，阳极上发生氧化反应。本讲稿第六页，共二十九页阴极阴极:与电源负极相连，与电源负极相连，电子流入，发生电子流入，发生还原还原反应反应阳极阳极:与电源正极相连，与电源正极相连，电子流出，发生电子流出，发生氧化氧化反应反应4.电极的判断电极的判断eeCC阴极阴极阳极阳极电解质溶液电解质溶液5.电子、离子的流向电子、离子的流向电子电子从从阳极阳极通过电源流向通过电源流向阴极阴极阳离子阳离子在电解质溶液中在电解质溶液中移向移向阴极阴极阴离子阴离子在电解质溶液中在电解质溶液中移向移向阳极阳极本讲稿第七页
6、，共二十九页比较原电池、电解池的异同点。比较原电池、电解池的异同点。原原电电池池电电解池解池定定义义形成形成条件条件电电极极名称名称电电极极反反应应原电池、电解池的比较原电池、电解池的比较化学能转变成电能的装置。化学能转变成电能的装置。自发的自发的氧化还原反应氧化还原反应将电能转变成化学能的装置。将电能转变成化学能的装置。非自非自发的发的氧化还原反应氧化还原反应活动性不同两电极活动性不同两电极电解质溶液电解质溶液形成闭合回路形成闭合回路两电极接直流电源两电极接直流电源电极插入电解质溶液电极插入电解质溶液形成闭合回路形成闭合回路负极：较活泼金属；负极：较活泼金属；正极：较不活泼金属正极：较不活泼
7、金属(或能导电的非金属或能导电的非金属等等)阳极：电源正极相连阳极：电源正极相连阴极：电源负极相连阴极：电源负极相连负极：氧化反应负极：氧化反应正极：还原反应正极：还原反应阳极：氧化反应阳极：氧化反应阴极：还原反应阴极：还原反应本讲稿第八页，共二十九页稀硫酸稀硫酸 稀硫酸稀硫酸 稀硫酸稀硫酸 稀硫酸稀硫酸 A B C D A B C D 例题例题1.下列装置中属于原电池的是下列装置中属于原电池的是 （）属于电解池的是属于电解池的是 （）BC D 怎样区分原电池、电解池？怎样区分原电池、电解池？原电池、电解池的区分关键看原电池、电解池的区分关键看是否有外接电源是否有外接电源；本讲稿第九页，共二十
8、九页练习练习分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池。本讲稿第十页，共二十九页6.电极产物的判断及电极反应的书写电极产物的判断及电极反应的书写阳极阳极:先看电极后看溶液先看电极后看溶液 (1)活泼金属电极活泼金属电极:金属电极失电子（除金和铂金属电极失电子（除金和铂)(2)惰性电极惰性电极:溶液中阴离子失去电子溶液中阴离子失去电子,失电子能力为失电子能力为:S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根含氧酸根F-阴极阴极:溶液中阳离子得电子溶液中阳离子得电子,得电子能力为得电子能力为:Ag+Fe3+Cu2+H+（酸）（酸）Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+H+（水）（水）Al3+Mg2+本讲稿第十一页，共二
9、十九页阴极阴极：_电子，发生电子，发生_反应，离子反应，离子_越强，反应越容易。越强，反应越容易。常见阳离子放电顺序：常见阳离子放电顺序：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+阳极阳极：_电子，发生电子，发生_反应，离子反应，离子_越强，反应越容易。越强，反应越容易。当阳极为惰性电极当阳极为惰性电极(石墨、铂、金石墨、铂、金)时时,常见常见阴离子放电顺序：阴离子放电顺序：S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根含氧酸根 F得得还原还原氧化性氧化性失失氧化氧化还原性还原性离子放电规律离子放电规律本讲稿第十二页，共二十九页记记笔笔记记分析电解反应的一般思路分析电解反应的一般思
10、路溶液中存在的离子溶液中存在的离子两极上的电极反应两极上的电极反应离子的移动方向及放电顺序离子的移动方向及放电顺序判断电解池的阴、阳极判断电解池的阴、阳极本讲稿第十三页，共二十九页电解电解Na2SO4溶液的分析溶液的分析阴极阴极阳极阳极氧氧气气氢氢气气阳极阳极: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:4H+4e-=2H2变大变大不不变变加加H2O2H2O=2H2+O2通电通电本讲稿第十四页，共二十九页如电解如电解H2SO4、HNO3、NaOH、Na2SO4等溶液时等溶液时其电极反应式为：其电极反应式为：阳极阳极：4OH4e2H2O+O
11、2阴极：阴极：4H+4e2H2总反应：总反应：2H2OO2+2H2电解电解后溶液中电解后溶液中溶质的质量分数增大溶质的质量分数增大，若要恢复原，若要恢复原来的浓度，只需加入一定量的水即可。来的浓度，只需加入一定量的水即可。用惰性电极电解电解质溶液规律用惰性电极电解电解质溶液规律(1)电解水型：电解水型：本讲稿第十五页，共二十九页电解电解CuCl2溶液的分析溶液的分析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：2Cl-2e-=Cl2阴极：阴极：Cu2+2e-=2Cu减小减小-加加CuCl2本讲稿第十六页，共二十九页如
12、电解盐酸、如电解盐酸、CuCl2溶液等溶液等电解后溶液中电解后溶液中溶质的质量分数减小溶质的质量分数减小，若要恢复，若要恢复原来的组成和浓度，需加入一定量的溶质原来的组成和浓度，需加入一定量的溶质(通入一定通入一定量的量的HCl气体气体)阳极：阳极：2Cl2eCl2阴极：阴极：2H+2eH2总反应：总反应：2HClCl2+H2电解电解盐酸电解盐酸(2)电解本身：电解本身：本讲稿第十七页，共二十九页电解电解CuSO4溶液的分析溶液的分析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电解阴极：阴极：Cu2+2e
13、-=Cu减小减小加加CuO阳极阳极:4OH-4e-=2H2O+O2减减小小本讲稿第十八页，共二十九页如电解如电解CuSO4溶液、溶液、AgNO3溶液等。溶液等。阳极阳极：4OH4e2H2O+O2阴极：阴极：2Cu2+4e2Cu总反应：总反应：2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4电解电解后原溶液中电解后原溶液中溶质的质量分数减小溶质的质量分数减小，若要，若要恢复原来的组成和浓度，需加入一定量金属氧恢复原来的组成和浓度，需加入一定量金属氧化物。化物。电解电解CuSO4溶液溶液(3)放氧生酸型：放氧生酸型：本讲稿第十九页，共二十九页电解电解NaCl溶液的分析溶液的分析阴极阴极阳极阳极氢氢
14、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:2Cl-2e-=Cl2阴极阴极:2H+2e-=H22NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2电解减小减小增增大大加加HCl本讲稿第二十页，共二十九页如电解如电解NaCl、KCl、MgCl2溶液等。溶液等。电解后原溶液中电解后原溶液中溶质的质量分数减小溶质的质量分数减小，若要，若要恢复原来的组成和浓度，需通入一定量的恢复原来的组成和浓度，需通入一定量的HCl气体。气体。阳极阳极(C)：2Cl2eCl2阴极阴极(C)：2H+2eH2总反应：总反应：2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2+H2电解(4)放氢生碱型：放氢生
15、碱型：本讲稿第二十一页，共二十九页（2）活泼金属的冶炼）活泼金属的冶炼钠的制取钠的制取镁的制取镁的制取铝的制取铝的制取总反应式总反应式:2NaCl2Na+Cl2总反应式总反应式:MgCl2Mg+Cl2总反应式总反应式:2Al2O32Al+3O2（1）氯碱工业）氯碱工业电解饱和食盐水电解饱和食盐水总反应：总反应：2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2+H2电解7.电解原理的应用电解原理的应用本讲稿第二十二页，共二十九页镀件镀件铜铜氯化铜溶液氯化铜溶液实验现象实验现象阳极：阳极：阴极：阴极：铜变小铜变小有红色固体产生有红色固体产生反应方程式反应方程式Cu2e-Cu2+Cu2+2e-Cu电镀液的组成
16、及酸碱性不会变化电镀液的组成及酸碱性不会变化（3）电镀）电镀本讲稿第二十三页，共二十九页（3）电镀）电镀 电镀是利用电解原理在某些镀件上镀上电镀是利用电解原理在某些镀件上镀上一层其他金属或合金的过程，是电解的一一层其他金属或合金的过程，是电解的一个重要应用。个重要应用。阴极：待镀金属制品阴极：待镀金属制品 阳极：镀层金属阳极：镀层金属 电镀液：含有镀层金属阳离子的可溶性盐溶液电镀液：含有镀层金属阳离子的可溶性盐溶液 电镀池的形成条件电镀池的形成条件本讲稿第二十四页，共二十九页粗铜纯铜电解精炼铜的原理示意图：电解精炼铜的原理示意图：e-纯铜作阴极，粗铜作阳极；纯铜作阴极，粗铜作阳极；e-e-Ag
17、 Au硫酸铜溶液作电解液硫酸铜溶液作电解液本讲稿第二十五页，共二十九页（4）铜的电解精炼）铜的电解精炼粗铜所含的杂质粗铜所含的杂质Zn、Fe、Ni、Ag、Au等等+纯铜纯铜粗铜粗铜CuSO4溶液溶液粗铜的精炼粗铜的精炼以粗铜为阳极，以纯铜为以粗铜为阳极，以纯铜为阴极，阴极，以以CuSO4溶液为电解液溶液为电解液进行电解进行电解阳极：阳极：Zn2eZn2+Fe2eFe2+Ni2eNi2+Cu2eCu2+阴极：阴极：Cu2+2eCu长时间电解后必须补充电解液长时间电解后必须补充电解液本讲稿第二十六页，共二十九页原原电电池池电电解池解池电镀电镀池池定定义义化学能化学能转变转变成成电电能的能的装置。装
18、置。将将电电能能转变转变成化学能的成化学能的装置。装置。应应用用电电解原理在某些金属解原理在某些金属表面表面镀镀上一上一层层其它金属的其它金属的装置。装置。形成形成条件条件活活动动性不同两性不同两电电极极电电解解质质溶液溶液形成形成闭闭合回路合回路两两电电极接直流极接直流电电源源电电极插入极插入电电解解质质溶液溶液形成形成闭闭合回路合回路镀层镀层金属接金属接电电源正极，源正极，待待镀镀金属接金属接电电源源负负极极电镀电镀液液须须含有含有镀层镀层金属金属的离子的离子电电极极名称名称负负极：极：较较活活泼泼金属；金属；正极：正极：较较不活不活泼泼金属金属(或能或能导电导电的非金属等的非金属等)阳极
19、：阳极：电电源正极相源正极相连连阴极：阴极：电电源源负负极相极相连连阳极：阳极：镀层镀层金属；金属；阴极：阴极：镀镀件件电电极极反反应应负极：氧化反应负极：氧化反应正极：正极：还还原反原反应应阳极：氧化反应阳极：氧化反应阴极：阴极：还还原反原反应应阳极：氧化反应阳极：氧化反应阴极：还原反应阴极：还原反应要点一：原电池、电解池、电镀池的比较要点一：原电池、电解池、电镀池的比较本讲稿第二十七页，共二十九页1.在原电池和电解池的电极上所发生的反应，同属氧化反应或同属还原在原电池和电解池的电极上所发生的反应，同属氧化反应或同属还原反应的是反应的是A.原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应原电池的正极和
20、电解池的阳极所发生的反应B.原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应C.原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应D.原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应课堂练习课堂练习B C 2.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试液，溶液呈棕色试液，溶液呈棕色C若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色D电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性搅拌后溶液呈中性B本讲稿第二十八页，共二十九页3.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为为石墨电极。则下列有关的判断正确的石墨电极。则下列有关的判断正确的是是A.a为负极、为负极、b为正极为正极 B.a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C本讲稿第二十九页，共二十九页