电解池的工作原理.

①电解质是指在能够导电的。②电离是指电解质或状态下离解成过程。③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，形成_____移动而导电。水溶液或熔融状态下化合物水溶液熔融自由移动的阴阳离子无规则定向联想与质疑什么叫电解质？电解质为什么能导电？金属——金属内部的自由电子定向移动电解质溶液——阴、阳离子的定向移动导电原理电解的定义使电流（直流电）通过电解质溶液（或熔融的离子化合物）而在阴、阳两极引起氧化还原反应（将电能转变为化学能）的过程叫做电解。电解池（电解槽）1.特点：把电能转变为化学能2.形成条件（对比原电池）（1）外加电源（直流电）——（原电池不需要外电源，却需要能释放能量的氧化还原反应）（2）两个电极（3）电解质溶液或熔化的离子化合物（4）形成闭合回路与原电池相同对比原电池与电解池的结构负极正极-+电解质溶液原电池负载电阻ee--阴极阳极-+电解质溶液电解池ee--与电源正极相连阳极阴极与电源负极相连发生氧化反应阳离子移向阴离子移向发生还原反应电源、电极、电极反应关系1.电极反应规律（1）阴极（接外电源负极）：得电子，还原反应①（一般）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（接外电源正极）：失电子，氧化反应①若为金属（非惰性，Au、Pt除外）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2.什么叫放电？在电极表面阳离子得到电子，阴离子失去电子的过程叫做放电。（强者优先）放电速率移动速率＞＞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，而是只有一种离子放电？放电能力与什么因素有关？H+H+H+H+OH-OH-OH-OH-CuCl2=Cu2＋+2Cl-H2OOH-+H+想一想：H+和OH-为什么没有参与电解？CuCl2溶液中除了Cu2＋、Cl-，还有什么离子？交流与讨论3.离子放电顺序离子的放电顺序主要取决于离子的本性，还与离子的浓度、溶液的酸碱性有关。（1）阳离子放电顺序阴极上得电子顺序：Ag+＞Fe3+＞Cu2+＞H+（酸）＞Fe2+＞Zn2+＞H+（H2O）＞Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+。上述顺序基本上与金属活动顺序一致，即越活泼的金属，其阳离子越难结合电子，但Fe3+氧化性较强，排在Cu2+之前。阴极：电子，发生反应，离子越强，反应越容易。得还原氧化性（2）阴离子放电顺序阳极上失电子的顺序：活性电极（金属电极）＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子＞F－。惰性电极:只传递电子本身不失电子，如C、Pt、Au、Ti等阳极：电子，发生反应，离子越强，反应越容易。失氧化还原性特殊离子①H＋②得电子能力Fe3+＞Cu2＋＞Fe2+（Fe3++e－＝Fe2+）③含氧酸根一般不放电，但其中具有较强还原性的（如:SO32—、MnO42—）在电解过程中也可以被氧化（生成SO42—、MnO4—）小试牛刀写出下列离子放电的电极反应式H＋、Zn2+、Cu2＋、Al3＋、Fe3+I－、Br－、OH－、MnO42—2H＋＋2e－＝H2↑Fe3++e－＝Fe2+4OH－－4e－＝2H2O+O2↑MnO42—－e－＝MnO4—电解原理电解结果:4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO34OH--4e-=2H2O+O2Ag++e-=Ag阴离子移向阳离子移向电子流向阳极阴极AgNO3溶液ee氧化反应还原反应电解小试牛刀完成分别用惰性电极电解下列物质的水溶液，写出有关的电极反应式和总反应式。（1）硫酸溶液（2）NaOH溶液（3）盐酸（4）KCl溶液（5）Na2SO4溶液（6）CuCl2溶液（7）AgNO3（8）CuSO4溶液想一想：如何判断电解时溶液的浓度变化？pH值变化？电解后怎样对溶液复原？阴极：4H++4e-=2H2↑阳极：4OH--4e-=2H2O+O2↑总反应式：阴极：2H++2e-=H2↑阳极：2Cl--2e-=Cl2↑总反应式：2HCl====H2↑+Cl2↑通电2H2O====2H2↑+O2↑通电（3）HCl==H++Cl-（2）NaOH=Na++OH-问题解决（1）H2SO4==2H++SO42-（4）KCl==K++Cl-2Cl--2e-=Cl2↑2H++2e-=H2↑阳极：阴极：总反应：通电2KCl+2H2O====2KOH+Cl2↑+H2↑2Cl-+2H2O====2OH-+Cl2↑+H2↑通电问题解决阴极：4H++4e-=2H2↑阳极：4OH--4e-=2H2O+O2↑总反应式：（6）CuCl2==Cu2++2Cl-阴极：Cu2++2e-=Cu阳极：2Cl--2e-=Cl2↑2H2O====2H2↑+O2↑通电（5）Na2SO4==2Na++SO42-总反应式：CuCl2====Cu+Cl2↑通电问题解决（7）AgNO3==Ag++NO3-4Ag++4e-=4Ag4OH--4e-=2H2O+O2↑4Ag++2H2O====4Ag+O2↑+4H+通电阴极：2Cu2++4e-=2Cu阳极：4OH--4e-=2H2O+O2↑（8）CuSO4==Cu2++SO42-2Cu2++2H2O====2Cu+O2↑+4H+通电总反应：阳极：阴极：总反应：问题解决电解类型举例电极反应溶液变化溶液复原物质类别实例pHＣＢ电解水含氧酸H2SO4阳极：4OH--4e—=O2↑+2H2O阴极：4H++4e—=2H2↑减小增大H2O强碱NaOH增大增大活泼金属的含氧酸盐Na2SO4不变增大分解电解质无氧酸HCl阳极：2Cl—-2e—=Cl2↑阴极：2H++2e—=H2↑增大减小HCl不活泼金属的无氧酸盐CuCl2阳极：2Cl—-2e—=Cl2↑阴极：Cu2++2e—=Cu增大略变CuCl2溶质和溶剂同时电解活泼金属的无氧酸盐NaCl阳极：2Cl—-2e—=Cl2↑阴极：2H++2e—=H2↑增大放出H2生成碱生成新物质HCl不活泼金属的含氧酸盐CuSO4阳极：4OH—-4e—=O2↑+2H2O阴极：2Cu2++4e—=2Cu减小放出O2生成酸生成新物质CuO电解质溶液用惰性电极电解的规律电解质溶液电解规律（惰性电极）阳极：S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根F-ⅠⅢⅡⅣⅠ与Ⅲ区：电解本身型如CuCl2Ⅰ与Ⅳ区：放氢生碱型如NaClⅡ与Ⅲ区：放氧生酸型如CuSO4、AgNO3Ⅱ与Ⅳ区：电解水型如Na2SO4、H2SO4、NaOH阴极：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+H+Al3+Mg2+Na+用惰性电极电解电解质溶液的规律电解水型：含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐（如H2SO4、NaOH、K2SO4）的电解电解电解质型：无氧酸、不活泼的无氧酸盐（如HCl、CuCl2）溶液的电解电解质和水同时被电解型①放氢生碱型：活泼金属的无氧酸盐（如NaCl、MgBr2)溶液的电解②放氧生酸型：不活泼金属的含氧酸盐（如CuSO4、AgNO3）溶液的电解电解池和原电池中电子、离子移动的共同点无论是原电池还是电解池①导线上电子往哪－极移动，电解液中阳离子就跟着往哪－极移动②哪－极发生氧化反应，电解液中阴离子就往哪－极移动1.电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气。（氯碱工业）二、电解原理的应用3.电镀4.电解精炼铜2.电解冶金1.电解质溶解于水——电离：Na2SO4＝2Na++SO42—（H2OH++OH－）2.通直流电——阳、阴离子定向移动——电解阳极（+）：4OH－－4e－＝2H2O+O2↑（氧化反应）阴极（-）：4H++4e－＝2H2↑（还原反应）通电3.总化学方程式：2H2O＝2H2↑＋O2↑有隔膜时：通电2Na2SO4＋4H2O＝O2↑+2H2SO4+2H2↑+4NaOH（阳极区）（阴极区）电解Na2SO4溶液的变化原理电解Na2SO4溶液的变化原理电解NaCl溶液的变化原理①电解质溶解于水——电离：NaCl＝Na++Cl—（H2OH++OH－）②通直流电——阳、阴离子定向移动——电解阳极（+）：2Cl－－2e－＝Cl2↑（氧化反应）阴极（-）：2H++2e－＝H2↑（还原反应）③总化学方程式：电解2NaCl＋2H2O＝Cl2↑+H2↑+2NaOH（阳极区）（阴极区）阳离子交换膜电解槽无隔膜电解冷的饱和食盐水家用环保型消毒液发生器a为负极，b为正极。消毒液的主要成分：NaClO和NaCl反应原理：电解2NaCl＋2H2O＝2NaOH+H2↑＋Cl2↑2NaOH+＋Cl2＝NaCl＋NaClO＋H2O2.电解熔融氯化钠制钠电解食盐水可以制取烧碱和氯气，电解熔融氯化钠又会得到什么物质呢？阳极（+）：2Cl-－2e-==Cl2↑（氧化反应）阴极（-）：2Na++2e-==2Na（还原反应）③总反应：2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑通电电解熔融氯化钠的变化原理①电解质受热熔化——电离：NaCl＝Na++Cl—②通直流电——阳、阴离子定向移动——电解：金属冶炼的一般方法（H前）一、电解法：适用于活泼金属2Al2O3===4Al+3O2↑电解2NaCl===2Na+Cl2↑电解MgCl2===Mg+Cl2↑电解1.电解熔融盐2.电解熔融氧化物二、还原剂法：适用于较活泼金属1.干态热还原法2.湿态冷还原法CuSO4+Fe==Cu+FeSO4Cr2O3+2Al==2Cr+Al2O3高温Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2高温WO3+3H2==W+3H2O高温常用还原剂：C、CO、H2、Al为什么不能采用水溶液？金属冶炼的一般方法（H后）三、加热法：适用于不活泼金属2Ag2O===4Ag+O2↑△2HgO===2Hg+O2↑△四、富集法：适用于以游离态存在的不活泼金属，如淘金Au若以铜为阳极，铁为阴极，电解氯化铜溶液，情况又如何？学与问铁镀铜阴极：Cu2++2e－＝Cu还原反应阳极：Cu—2e－＝Cu2+氧化反应阴极：待镀件（电极不反应）阳极：镀层金属（电极被氧化）电镀液：含有镀层金属的离子（控制离子的浓度等条件而使H+和OH—不放电。电镀液浓度保持不变。）3.电镀学与问若以铜为阳极，铜为阴极，电解氯化铜溶液，情况又如何？4.电解精炼铜阳极：Cu—2e－＝Cu2+氧化反应阴极：Cu2++2e－＝Cu还原反应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①粗铜的溶解与纯铜的生成：阳极（粗铜）：Cu－2e-=Cu2+阴极（纯铜）：Cu2++2e-=Cu②比铜活泼的金属：Zn、Fe、Ni只溶解，不析出；③比铜不活泼的金属：Au、Pt不溶解，而以单质沉积形成阳极泥；④电解质溶液中CuSO4的浓度基本不变；电解精炼铜原理Zn-2e-=Zn2+Ni-2e-=Ni2+铜的电解精炼示意图电离与电解的比较电离电解条件电解质溶于水或熔化状态下电解质电离后，再通直流电过程电解质离解成为自由移动的离子如CuCl2====Cu2++2Cl－阴、阳离子定向移动，在两极上失、得电子成为原子或分子，如CuCl2Cu+Cl2↑特点只产生自由移动的离子发生氧化还原反应，生成新物质联系电解必须建立在电离的基础上，电解质只有在发生电离后才能在外接直流电源的作用下发生电解电解海水中的钢闸门用电化学保护法来防腐----------钢闸门-+海水辅助阳极（不溶性）ee电解法合成氨1998年两位希腊化学家在《科学》杂志上发表论文，称他们在常压下把氢气和用氦气稀释的氮气分别通入一个加热到570℃的电解池(如右图)中，氢气和氮气在电极上合成了氨气，且转化率达到了78%。用来合成的电解质在电解池中起传导H＋的作用，它是一种固体复合氧化物(缩写为SCY)，电解池的两个电极则是吸附在SCY内外表面上的金属钯多晶薄膜。阳极的反应式为H2－2e－＝2H＋阴极的反应式为N2+6e－+6H＋=2NH3电解电解的总反应式N2+3H2＝2NH3