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第四章电化学基础第三节电解池人教版选修4·化学反应原理2H2+O2==H2O点燃2H2O==2H2+O2通电1、这两个反应互为可逆反应吗？2、哪一个反应能自发进行，哪一个是非自发的？水的电解在给定的条件下，无需外界帮助，一经引发即能自动进行的过程或反应，称为自发反应。电解将电能转化为化学能，能使一些非自发进行的氧化还原反应持续进行，因而应用广泛。GZnCuCuCl2溶液CCCuCl2溶液ZnCu酒精溶液〖复习回顾〗判断下列装置那些构成原电池？⑴两个活性不同的电极⑵电解质溶液⑶形成闭合回路前提：自发进行的氧化还原反应形成条件质疑CCCuCl2溶液①这还是原电池装置吗？②该装置能发生化学反应吗？＋【实验4-2】用惰性电极(碳棒)电解氯化铜溶液－－CC阴极阳极CuCl2溶液－实验现象产物验证产物确定有气泡逸出有红色固体析出氯气铜使淀粉碘化钾试纸变蓝—————阴极阳极【实验分析】思考1：氯化铜溶液中含有哪些微粒?阳离子：Cu2+H+阴离子：Cl-OH-Cu2+H+向阴极区移动Cl-OH-向阳极区移动Cl-→Cl2↑OH-→O2↑阴极区：Cu2+→CuH+→H2↑阳极区：思考3：猜想在通电时在阳极和阴极各会发生什么样的电极反应？产物可能是哪些？思考2：在通电时这些微粒各向什么区移动？√√电解氯化铜溶液微观模拟实验分析：1.电解：使直流电通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程，叫做电解。3.构成电解池的条件：①直流电源；阴极:与电源负极相连阳极:与电源正极相连②阴、阳电极③电解质溶液或熔融电解质；2.电解池(电解槽)：电能转变为化学能的装置。一、电解原理④形成闭合回路。CCCuCl2溶液两个电极的类型：惰性电极(铂、金、石墨)：——仅仅导电，不参与反应活性电极(除铂、金外的金属)：——既可以导电、又可以参与电极反应惰性电极与活性电极CuCuCuCl2溶液阴极阳极CCCuCl2溶液阴极阳极练习•分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池。①③⑤⑥⑦一、电解原理：4、电子的流向:负极阴极阳极正极e-e-电子的流向: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。(注：电子只在外电路定向移动，不能从溶液中移动)一、电解原理：5、离子定向移动的方向:阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动.阴阳相吸阳氧化、阴还原6、电极反应：装置名称电极名称电极反应能量转变判断特征正、负极阴、阳极原电池电解池负极发生氧化反应正极发生还原反应阳极发生氧化反应阴极发生还原反应化学能电能电能化学能构成的三个条件★有外加电源比较一、电解原理：[名词解释]：阴离子失去电子,阳离子得到电子的过程叫放电7.产物的判断溶液中存在多种阴、阳离子，通过判断放电顺序来判断产物7.产物的判断Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+H+Al3+Mg2+Na+Ca2+K+金属越不活泼的对应阳离子氧化性越强，越容易得电子。金属活动顺序的反顺序阴极阳离子得电子，被还原，比较阳离子氧化性水溶液中不可能放电7.产物的判断阳极：S2-I-Br-Cl－OH-含氧酸根F-除Pt、Au失电子，被氧化，比较还原性金属水溶液中不可能放电阳极放电优先考虑电极材料：若阳极材料为活泼金属，则阳极放电溶解；若为惰性材料，则溶液中的阴离子放电FeZnCuCl2溶液阴极阳极CCCuCl2溶液阴极阳极阴极：Cu2++2e-＝Cu阳极：2Cl--2e-＝Cl2↑CuCl2Cu+Cl2↑电解阴极：Cu2++2e-＝Cu阳极：Fe-2e-＝Fe2+CuCl2+FeCu+FeCl2电解例阴极阳极氯气铜实例电极反应浓度PH值复原CuCl2阳极：2Cl--2e-=Cl2↑阴极：Cu2++2e-=2Cu↓减小接近7CuCl2CuCl2溶液CuCl2Cu+Cl2↑电解1、电解电解质型(不活泼金属的无氧酸盐、无氧酸)二、电解规律(用惰性电极电解时)阳极阴极氧气氢气实例电极反应浓度PH值复原Na2SO4阳极:4OH--4e-=2H2O+O2↑阴极:4H++4e-=2H2↑变大不变加H2ONa2SO4溶液2H2O2H2↑+O2↑电解2、电解水型(活泼金属的含氧酸盐、强酸、含氧酸)比单纯电解水速度快还是慢？阳极阴极氯气氢气实例电极反应浓度PH值复原NaCl阳极:2Cl--2e-=Cl2↑阴极:2H++2e-=H2↑2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑电解减小增大加HClNaCl溶液3、放氢生碱型(活泼金属的无氧酸盐)阴极实例电极反应浓度PH值复原CuSO4阳极阴极氧气铜阳极:4OH--4e-=2H2O+O2↑阴极：Cu2++2e-=Cu减小减小加CuOCuSO4溶液2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4电解4、放氧生酸型(不活泼金属的含氧酸盐)阳极电解规律（惰性电极）小结阳极：S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根F-ⅠⅡⅢⅣⅠ与Ⅲ区：电解本身型如CuCl2、HClⅠ与Ⅳ区：放氢生碱型如NaCl、ZnCl2Ⅱ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+阳极阴极总电极反应AgNO3溶液CC4Ag++4e-=4Ag总反应式：4AgNO3+2H2O==4Ag+O2↑+4HNO3练习：书写电解硝酸银溶液的电极反应式及总方程式电解4OH--4e-=O2+2H2O阳极阴极H2SO4溶液CCuCu-2e-=Cu2+2H++2e-=H2↑练习：设计电解池Cu+H2SO4==CuSO4+H2↑写出电极反应式电解电解质溶液：H2SO4溶液阳极：金属铜★原电池与电解池的结合有一极能与电解液反应则该极为原电池负极，与之相连的为电解池的阴极。若都能反应，则活泼性最强的或两极差距最大的为原电池电解池原电池1、如右图是电解氯化铜溶液的装置,其中c、d为石墨电极，则下列有关判断正确的是A、a为负极，b为正极B、a为阳极，b为阴极C、电解过程中，d电极质量增加D、电解过程中，氯离子浓度不变【亲身体验】–+阴极阳极阴极d：阳极c：2Cl––2e–＝Cl2↑Cu2++2e–＝CuCCuCl2溶液2、右图中x、y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b极板处有无色无臭气体放出，符合这一情况的是（）a极b极X电极Z溶液A锌石墨负极CuSO4B石墨石墨负极NaOHC银铁正极AgNO3D铜石墨负极CuCl2A[小结]解答有关电解问题步骤1.首先观察是否有外接电源2.分析电解质水溶液的组成,找全离子分两组.3.观察阳极是否为金属,金属作阳极失电子4.根据阴阳两极放电顺序写出两极反应式.5.合并两极反应写出电解反应式.电解池与原电池有哪些异同①两电极接直流电源②电解质溶液③形成闭合回路①活泼性不同的两电极②电解质溶液③形成闭合回路形成条件将电能转变成化学能的装置将化学能转变成电能的装置定义装置实例电解池原电池装置自发的氧化还原反应不自发的氧化还原反应,要在外加电场作用下才可发生电解池与原电池有哪些异同(续)电源负极→电解池阴极电解池阳极→电源正极电子流向阳极：氧化反应，溶液中的阴离子失电子或电极金属失电子阴极：还原反应，溶液中的阳离子得电子负极：氧化反应，金属失电子正极：还原反应，溶液中的阳离子得电子电极反应阳极：与电源正极相连阴极：与电源负极相连负极：较活泼金属正极：较不活泼金属（或能导电的非金属）电极名称电解池原电池装置负极正极导线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都电解含氧酸H2SO4强碱NaOH活泼金属的含氧酸盐Na2SO4无氧酸HCl阴极:4H++4e-=2H2↑阳极:4OH-－4e-=O2↑+2H2O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↓增大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放氢生碱放氧生酸巩固练习•1、电极反应方程式及电解总反应方程式的书写(惰性电极，溶液)：H2SO4HClNaOHK2SO4CuCl2CuSO4NaClKMnO4•2、用石墨作电极电解CuCl2、NaCl的混合溶液时，阴极析出的物质是_____；阳极产物是_____。•3、两极都用银片作电极电解AgNO3溶液时，阳极的产物是____；阴极的产物是____。练习•4、试写出下列装置中所发生的电极反应方程式。石墨石墨CuSO4溶液CuSO4溶液(A)(B)纯铜铁练习•5、如图所示装置，指出A、B池的名称、电极名称、电极反应式、二池pH值的变化情况。（A）（B）（C）（D）CuSO4AgNO3AgNO3NaHSO4AgCuCuCPtPtAgFe6.写出下列装置的电极反应式，并判断A、B、C溶液PH值的变化。7.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CuSO4AgNO3HClHNO3D8.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AC三、电解原理的应用1、氯碱工业（电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气的工业）阳极：2Cl-－2e-==Cl2↑阴极：2H++2e-==H2↑总反应：2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑通电电极反应：阴极阳极(2)避免生成物H2和Cl2混合,因为:.(1)避免Cl2接触NaOH溶液会反应,使产品不纯,反应方程式:.第一个问题:Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O混合遇火或遇强光爆炸解决方法:使用离子交换膜电解饱和食盐水必须解决两个主要问题－+Cl2Cl2Cl—H2Na+H+OH—淡盐水NaOH溶液精制饱和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）阳离子交换膜阳极金属钛网阴极碳钢网阳极室阴极室阳离子交换膜的作用：a、防止氢气和氯气混合；b、避免氯气和氢氧化钠反应,影响氢氧化钠的产量提示：第二个问题：精制食盐水由于粗盐中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42—等杂质，会在碱液中形成沉淀从而损坏离子交换膜，那么如何除去这些杂质呢？3、所有试剂只有过量才能除尽，你能设计一个合理的顺序逐一除杂吗？2、用什么试剂除去Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-1、用什么方法除去泥沙？电解饱和食盐水必须解决两个主要问题泥沙、Na+、Cl-、Mg2+、Ca2+、Fe3+、SO42-Na+、Cl-、Mg2+、Ca2+、Fe3+、SO42-Na+、Cl-、Mg2+、Ca2+、Fe3+、引入Ba2+Na+、Cl-、Ca2+、Ba2+、引入OH-Na+、Cl-、CO32-、OH-Na+、Cl-沉降除泥沙略过量BaCl2溶液除SO42-略过量Na2CO3溶液除Ca2+.Ba2+略过量NaOH溶液除Fe3+,Mg2+适量HCl溶液调节PH除CO32-、OH-含氯漂白剂有机合成、造纸玻璃、肥皂纺织、印染有机合成氯化物合成农药金属冶炼有机合成HCl盐酸电解饱和食盐水以氯碱工业为基础的化工生产H2NaOH湿氯气湿氢气液碱Cl2三、电解原理的应用一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质（如锌、铁、镍、银、金等），这种粗铜的导电性远不能满足电气工业的要求，如果用以制电线，就会大大降低电线的导电能力。因此必须利用电解的方法精炼粗铜。2、粗铜的电解精炼2、粗铜的电解精炼粗铜中含有杂质：Zn、F