第三节电解池(3课时).

2019年12月19日星期四第四章电化学基础第三节电解池（第一课时）拜城县第二中学高二化学组4、写出下列物质的电离方程式：H2ONaHSO4CH3COONH42、电离是指电解质在_______或______状态下离解成____________的过程。3、原电池是______的装置。水溶液熔融自由移动离子把化学能转化为电能[思考回忆]1、电解质是指在_____________能够导电的化合物。非电解质是指在都的化合物。水溶液或熔融状态下水溶液或熔融状态下不能够导电[例]区别：BaSO4、Cl2、Fe、CO2、蔗糖[思考]溶液的导电性强，所溶解的电解质就是强电解质；溶液的导电性弱，所溶解的电解质就是弱电解质？动画模拟一、电解原理结论：电解质通电前在水溶液中自由移动的阴、阳离子作____运动；在外电源的作用下（直流电)，改作____移动而导电。在导电的同时，在阳、阴两极发生氧化—还原反应，即被电解，电离是___的前题。自由定向电解直流电源电极电解质电极反应阴极:阳极:总反应:Cu2+Cl–Cl–Cu2++2e＝Cu2Cl－－2e＝Cl2↑Cu2++2Cl－电解CuCl2（还原反应）（氧化反应）电解被还原得e失e被氧化（放出Cl2↑）（析出Cu）电解氯化铜原理CuCl2＝Cu2++2Cl–II阴极阳极ee正极负极电源Cu+Cl2↑Cu+Cl2↑（氧化还原反应）1、电解原理在外加直流电源的作用下，电解质的阴阳离子在阴阳两极发生氧化还原反应的过程，叫电解。⑴电流是发生氧化—还原反应的根源、动力。⑵阴阳离子在做定向运动导电的同时，也就在两极发生了氧化还原反应，生成了新物质；明确定义：把电能转化为化学能的装置。组成：两个电极、电解质溶液、直流电源电极阳极：与外电源正极相连的电极，出电子，氧化反应。阴极：与外电源负极相连的电极，进电子，还原反应。电解池2、电极材料惰性电极：C、Pt、Au等，不论做阴极、阳极，本身都不反应。活泼电极：Fe、Cu、Ag等,做阴极本身不反应,做阳极，本身被氧化溶解。3、构成电解池的条件：①直流电源；与电源负极相连的电极为阴极与电源正极相连的电极为阳极②电极③电解质溶液或熔融电解质；④形成闭合的回路电解PtPt熔融的氯化钠[思考]如果电解熔融的氯化钠,电极反应式及总方程式?4.电解池电极反应规律（阳氧失阴还得）(1)阴极：得电子，还原反应①电极本身不参加反应②一定是电解质溶液中阳离子“争”得电子(2)阳极：失电子，氧化反应①若为金属（非惰性）电极，电极失电子②若为惰性电极,电解质溶液中阴离子“争”失电子重点要判断电极反应的产物,必须掌握离子的放电顺序。阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。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。①活性材料作电极时：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。②用惰性电极(Pt、Au、石墨、钛等)时：溶液中阴离子的放电顺序（由难到易）是：S2-SO32-I-Br-Cl-OH-含氧酸根离子F-阳极：阴极: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。阳离子在阴极上放电顺序是：Ag+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+(H+)Al3+Mg2+Na+Ca2+K+想一想：若以铜为阳极,铁为阴极,电解氯化铜溶液，情况又如何？分析电解反应的一般思路：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阴阳两极附近有哪些离子[思考]如果电解Cu(NO3)2或AgNO3溶液呢?!一、电极反应式、电解方程式的书写：例：写出用石墨做电极电解CuSO4溶液的电极反应式及总的电解方程式，方法阴极：阳极：＞阴极：阳极：4OH－－4e＝O2↑+2H2O2Cu2+＋4e＝2CuOH－SO42－H+Cu2+①、首先分析、比较出阴阳极放电离子：②、然后写电极反应式：＜CuSO4溶液CC[复习]1、电解池的基本概念2、电子和离子的移动方向3、放电顺序③、最后使得失数相等，两极半反应相加得总方程式；2CuSO4+2H2O电解2Cu＋O2↑+2H2SO4（电解化学方程式）练习：1、完成下列溶液的电极反应式和总方程式。(以石墨为电极电解)CCCCNaCl溶液AgNO3溶液二、电解方程式书写规律1、分析离子2、离子运动3、放电顺序4、电极反应式5、总方程式[练习]2、电解Cu(NO3)2、Na2SO4、MgCl2混合溶液，书写电极反应式与总方程式。CC[思考]分析下面三个电解池的电极反应式与总方程式三、当电极为非惰性（Pt、C）电极时。FeCFeFeCFeNaCl溶液NaCl溶液NaCl溶液CuCuCuCu[例]注意下面二个电极反应式及总方程式的书写CuSO4溶液AgNO3溶液[结论]金属电极阴极：不受影响｛阳极：金属失电子电解规律（惰性电极）及溶液的酸碱性变化阳极：S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根F-ABCD①AC区(CuCl2)不变电解本身型②AD区(NaCl)变大电解质阴离子水的阳离子阴极：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Mg2+Na+类型PH值变化电解物质③BD区(Na2SO4)不变电解水④BC区(AgNO3)变小电解质阳离子水的阴离子⑤HA区(HCl)变大电解HCl⑥HB区(HNO3)变小电解水⑦COH区(--)------⑧DOH区(NaOH)变大电解水类型PH值变化电解物质3.如上图所示，通电后A极上析出Ag，对该装置的有关叙述正确的是A.P是电源的正极B.F极上发生的反应为：4OH--4e-=2H2O+O2↑C.电解时，甲、乙、丙三池中，除E、F两极外，其余电极均参加了反应D.通电后，甲池的PH减小，而乙、丙两池溶液的PH不变B4.为下图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b极附近溶液呈红色。下列说法正确的是A．X是正极，Y是负极B．X是负极，Y是正极C．CuSO4溶液的pH值逐渐减小D．CuSO4溶液的pH值不变a•XY•bPtCuCuSO4溶液NaCl和酚酞溶液AC5.用铂电极电解下表中各组物质的水溶液，电解一段时间以后，甲、乙两池中溶液的pH值均减小，而在①和④两极，电极产物的物质的量之比为1︰2的是甲乙•ABCD•甲KOHH2SO4Na2SO4CuSO4•乙CuSO4AgNO3HClHNO3甲乙D电解质溶液用惰性电极电解的示例：电解类型举例电极反应溶液PH变化溶液复原方法物质类别实例仅溶剂水电解仅溶质电解溶质和溶剂同时电解含氧酸H2SO4强碱NaOH活泼金属的含氧酸盐Na2SO4无氧酸HCl阳极：4OH-→4e-=O2+2H2O阴极：4H++4e-=2H2↑减小增大不变H2O阳极：2Cl-→2e-=Cl2↑阴极：2H++2e-=H2↑增大HCl不活泼金属的无氧酸盐CuCl2阳极：2Cl-→2e-=Cl2↑阴极：Cu2++2e-=Cu不变CuCl2活泼金属的无氧酸盐NaCl阳极：2Cl-→2e-=Cl2↑阴极：2H++2e-=H2↑增大HCl不活泼金属的含氧酸盐CuSO4阳极：4OH-→4e-=O2↑+2H2O阴极：2Cu2++4e-=2Cu减小CuO装置原电池电解池实例原理形成条电极名称电子流向电流方向电极反应能量转化应用发生氧化还原反应，从而形成电流电流通过引起氧化还原反应两个电极、电解质溶液或熔融态电解质、形成闭合回路、自发发生氧化还原反应电源、电极（惰性或非惰性）、电解质（水溶液或熔融态）由电极本身决定正极：流入电子负极：流出电子由外电源决定阳极：连电源正极阴极：连电源负极（外电路）负极→正极电源负极→阴极→阳极→电源正极（外电路）正极→负极电源正极→阳极→阴极→电源负极负极：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）正极：2H++2e-=H2↑(还原原应）阳极：2CI--2e-=CI2↑(氧化反应)阴极:Cu2++2e-=Cu(还原反应)化学能→电能电能→化学能设计电池、金属防腐氯碱工业、电镀、电冶、金属精炼铜锌原电池电解氯化铜!二、电解原理的应用1.电解食盐水•现象：•阳极：有气泡产生，使湿润的淀粉－KI试纸变蓝•阴极：有气泡产生，滴加酚酞溶液变红实验装置阳极：2Cl--2e-=Cl2↑阴极：2H++2e-=H2↑总式：2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2↑通电电解饱和食盐水可以制造烧碱、氯气和氢气。（1）生产设备名称：离子交换膜电解槽阴极：碳钢阳极：钛阳离子交换膜：只允许阳离子通过(Cl－、OH－离子和气体不能通过)，把电解槽隔成阴极室和阳极室。（2）离子交换膜的作用：a、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，而影响氢氧化钠的产量。氯碱工业:离子交换膜法制烧碱210－+Cl2Cl2Cl—H2Na+H+OH—淡盐水NaOH溶液精制饱和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）离子交换膜阳极金属钛网阴极碳钢网阳极室阴极室粗盐的成份：泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42－杂质，会与碱性物质反应产生沉淀，损坏离子交换膜精制食盐水杂质的除去过程：粗盐水含少量Ca2+.Mg2+精制盐水)SO(BaCl242除过量)(除泥沙及沉淀过滤)Ba.Ca(CONa2232除过量)CO(23除适量盐酸)Mg.Ca(22除阳离子交换塔)Fe.Mg(NaOH32除过量2.电镀电镀：电镀是利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程，铁片铜片硫酸铜溶液①电极：阳极——镀层金属阴极——待镀金属制品②电镀液:含有镀层金属离子的电解质溶液。溶液中CuSO4的浓度基本保持不变(1).铜的电解精炼粗铜含杂质(ZnFeNiAgAu等)纯铜粗铜阳极：Zn→Zn2+＋2e-Fe→Fe2+＋2e-Ni→Ni2+＋2e-Cu→Cu2+＋2e-ZnFeNiCuAgAu阴极:Cu2++2e-→Cu阳极泥CuSO4溶液阳极泥:相对不活泼的金属以单质的形式沉积在电解槽底,形成阳极泥4、电冶金制取金属钠电解熔融状态的氯化钠。阳极：2Cl-－2e-==Cl2↑阴极：2Na++2e-==2Na总反应：2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑通电目的：使金属离子获得电子，还原为单质电解熔融氯化钠制钠阳极：6O2--12e-=3O2↑阴极：4Al3++12e-=4Al冶炼铝通电总式：2Al2O34Al+3O2↑原理:助熔剂：冰晶石（Na3AlF6六氟合铝酸钠）阳极材料(碳)和熔融氧化铝需要定期补充思考:工业上为什么用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝而不用AlCl3?冶炼铝设备图阳极C电解质烟罩熔融态铝钢壳钢导电棒阴极C耐火材料CCCuCl2溶液原电池电解池比较装置名称原电池电解池电极名称正极负极阴极阳极电极反应负极：Ｚn-2e-=Zn2+阴极：Cu2++2e-=Cu正极：2H++2e-=H2阳极：2Cl--2e-=Cl2总方程式Ｚn+2Ｈ+＝Ｚn2++H2↑CuCl2Cu+Cl2↑反应现象锌电极不断溶解，铜电极不断有气体放出．阴极上有红色物质析出，阳极上有气泡冒出．能量转变化学能转化为电能电能转化为化学能电解练习•分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池。1．下列说法或实验现象的描述不正确的是（）A．把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡B．把铜片插入氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁C．把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速度加快D．与电源负极相连的是电解槽的阴极2．100mL浓度为2mol/L的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是（）。A．加入适量的6mol/L的盐酸B．加入数滴氯化铜溶液C．加入适量蒸馏水D．加入适量的氯化钠溶液BB3．用石墨作电极，电解1mol/L下列物质的溶液，溶液的PH值保持不变的是（）。A．HClB．NaOHC．Na2SO4D．NaCl4．下列关于铜电极的叙述，不正确的是（）。A．铜锌原电池中铜是正极B．用电解法精炼粗铜时，粗铜作阳极C．在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极D．电解稀硫酸制H2、O2时，铜作阳极CＤ1.a、b哪一极为正