4.2电解池ppt课件-（2019）新人教A版高中化学选择性必修一.ppt

1、第四章 电化学基础第三节 电解池氢氢气气氧氧气气 电电解解电解水电解水 ：2 H2O = 2 H2 O2 +_1.电解：电解：使使电流电流通过电解质溶液（或熔融电解质）而在通过电解质溶液（或熔融电解质）而在阴、阳两极阴、阳两极引起引起氧化还原反应氧化还原反应的过程，叫做电解。的过程，叫做电解。3.构成电解池的条件：构成电解池的条件：直流电源；直流电源；阴极阴极:与电源与电源负极负极相连相连 还原反应还原反应阳极阳极:与电源与电源正极正极相连相连 氧化反应氧化反应 电极：电极：电解质溶液或熔融电解质；电解质溶液或熔融电解质；2.电解池：电解池： 电能转变为化学能的装置。电能转变为化学能的装置。C

2、C一、电解原理一、电解原理形成闭合回路。形成闭合回路。原电池：原电池：电解池：电解池：【练习1】分析下图，哪个是原电池，哪个分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池？是电解池？关关键键 向氯化铜溶液中通入直流电向氯化铜溶液中通入直流电A A：理论先行：理论先行思考思考1 1：氯化铜溶液中存在哪些离子：氯化铜溶液中存在哪些离子? ?思考思考2 2：通电时，这些离子各向什么区移动？：通电时，这些离子各向什么区移动？思考思考3 3：猜想在通电时在阳极和阴极各会发生什么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？样的电极反应？产物可能是哪些？阳离子：阳离子：Cu2+ 、H+ 阴离子：

3、阴离子：Cl- 、OH-CuCu2+2+ 、H H+ +向阴极区移动；向阴极区移动； ClCl- - 、OHOH- -向阳极区移动向阳极区移动 Cl Cl- -ClCl2 2 OH OH-OO2 2 H2O H+ + OH- CuClCuCl2 2 CuCu2+2+2Cl+2Cl- 阴极区：阴极区： Cu Cu2+2+Cu HCu H+ +HH2 2 阳极区：阳极区：阳极：阳极：有气泡，有刺激性气有气泡，有刺激性气味，并能使味，并能使 湿润的湿润的KI-淀淀 粉粉试纸变蓝。试纸变蓝。 （Cl2)阴极：阴极：碳棒上有一碳棒上有一层红色的固体析出。层红色的固体析出。（Cu）B. B. 实验记录实验

4、记录实验现象实验现象产物验证产物验证产物确定产物确定有气泡逸出有气泡逸出有红色固有红色固体析出体析出氯气氯气铜铜使湿润的使湿润的KI-淀粉淀粉试纸变蓝试纸变蓝氢气？氢气？ 氧气？氧气？阴极阴极阳极阳极2Cl2Cl 2e2e = Cl= Cl2 2（氧化反应氧化反应）阳极：阳极：CuCu2+2+ 2e2e = Cu = Cu （还原反应还原反应）阴极：阴极：总反应式：总反应式：CuClCuCl2 2 Cu + ClCu + Cl2 2 电解电解 阴离子失去电子或阳离子得到电子的过程叫放电。阴离子失去电子或阳离子得到电子的过程叫放电。影响离子放电的因素：影响离子放电的因素：离子得失电子的能力离子得

5、失电子的能力离子的浓度离子的浓度放电能力：放电能力：Ag+ Hg2+ Fe3+ Cu2+ H+ (酸酸) Pb2+ Sn2+ Fe2+Zn2+ H+（H2O） Al3+ Mg2+ Na+ Ca2+K+阴极：氧化性强阴极：氧化性强的离子先得电子。的离子先得电子。阳极：还原性强阳极：还原性强的离子先失电子。的离子先失电子。活性电极活性电极 S S2 2IIBrBrClCl OH OH NO NO3 3SOSO4 42 2FF 除除PtPt、AuAu、C C含氧酸根含氧酸根电解池原理小结：电解池原理小结：电极反应：电极反应：阳氧化、阴还原阳氧化、阴还原离子流向：离子流向：异性相吸异性相吸 电子流向：

6、电子流向：电子从电子从负极流向阴极负极流向阴极，经溶液离子，经溶液离子导电，再从导电，再从阳极流回正极。阳极流回正极。(阳氧阳氧)思考思考? ?电解硫酸钠溶液中会有怎样的结果？电解硫酸钠溶液中会有怎样的结果？ H H2 2O HO H+ + + OH+ OH NaNa2 2SOSO4 4 2Na2Na+ + + SO+ SO4 4 22离子放电的顺序离子放电的顺序阳离子阳离子阴离子阴离子H H+ + Na Na+ +OHOH SO SO4 42 24OH4OH- 4e4e- 2H2H2 2O +OO +O2 24H4H+ + +4e +4e- 2H2H2 2 总反应：总反应：2H2H2 2O

7、O O O2 2 +2H +2H2 2 电解电解阳极：阳极：阴极：阴极： 【例例1 1】以以石墨碳棒石墨碳棒为电极，请写出分别电解下列溶液为电极，请写出分别电解下列溶液时时, ,在阳、阴两极上发生的电极反应式及总的化学方程式。在阳、阴两极上发生的电极反应式及总的化学方程式。(1)NaCl(1)NaCl溶液溶液: : (2)CuSO(2)CuSO4 4溶液溶液: : 阳极：阳极：4OH4OH- -4e-4e- -2H2H2 2O+OO+O2 2 阴极：阴极：2Cu2Cu2+ 2+ +4e+4e- -2Cu2Cu 电解电解总反应式：总反应式：2Cu2+2H2O 2Cu+O2+4H+阳极：阳极：2C

8、l2Cl- -2e-2e- -=Cl=Cl2 2阴极：阴极：2H2H+ +2e+2e- -=H=H2 2 总反应：总反应：2Cl-+2H2O = Cl2+H2+2OH-电解电解电解池与原电池有哪些异同电解池与原电池有哪些异同两电极接直流电源两电极接直流电源电解质溶液电解质溶液形成闭合回路形成闭合回路活泼性不同的两电极活泼性不同的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自发的氧化还原反应自发的氧化还原反应形成形成条件条件将电能转变成化学能的将电能转变成化学能的装置装置将化学能转变成电能的将化学能转变成电能的装置装置定义定义装置装置实例实例电解池电解池原电池原电池装置装置电源负极电源负极

9、电解池阴极电解池阴极电解池阳极电解池阳极电源正极电源正极电子电子流向流向阳极：阳极：氧化反应，溶液氧化反应，溶液中的阴离子失电子或电中的阴离子失电子或电极金属失电子极金属失电子阴极：阴极：还原反应，溶液还原反应，溶液中的阳离子得电子中的阳离子得电子负极：负极：氧化反应，金属氧化反应，金属失电子失电子正极：正极：还原反应，溶液还原反应，溶液中的阳离子得电子中的阳离子得电子电极电极反应反应阳极：阳极：与电源正极相连与电源正极相连阴极：阴极：与电源负极相连与电源负极相连负极：负极：较活泼金属较活泼金属正极：正极：较不活泼金属较不活泼金属（或能导电的非金属）（或能导电的非金属）电极电极名称名称电解池电

10、解池原电池原电池装置装置负极负极 正极正极导线导线二、电解规律二、电解规律( (用惰性电极电解时用惰性电极电解时) )1 1、电解电解含氧酸、强碱溶液、活泼金属的含氧酸盐溶液含氧酸、强碱溶液、活泼金属的含氧酸盐溶液时，时，如电解如电解H H2 2SOSO4 4、HNOHNO3 3、NaOHNaOH、NaNa2 2SOSO4 4等溶液。等溶液。阳极阳极 ： 4OH4OH4e4e2H2H2 2O +OO +O2 2阴极：阴极： 4H4H+ + +4e +4e2H2H2 2 总反应：总反应：2H2H2 2O O O O2 2+2H+2H2 2 电解电解 电解后溶液中溶质的质量分数电解后溶液中溶质的质

11、量分数 ，若要恢复，若要恢复原来的浓度，只需加入一定量的原来的浓度，只需加入一定量的 即可。即可。实质：电解水实质：电解水例如：电解硫酸钠溶液例如：电解硫酸钠溶液 增增 大大水水2 2、电解、电解无氧酸溶液无氧酸溶液( (氢氟酸除外氢氟酸除外) )、不活泼金属的、不活泼金属的无氧酸盐溶液无氧酸盐溶液，如电解盐酸、，如电解盐酸、CuClCuCl2 2溶液等。溶液等。电解后溶液中溶质的质量分数电解后溶液中溶质的质量分数 ，若要恢复，若要恢复原来的组成和浓度，需加入一定量的原来的组成和浓度，需加入一定量的 ( (通入一定量的通入一定量的HClHCl气体气体) )阳极：阳极： 2Cl 2Cl 2e2e

12、ClCl2 2阴极：阴极： 2H2H+ + +2e +2e H H2 2 总反应：总反应：2HCl 2HCl ClCl2 2 + H + H2 2 电解电解电解盐酸电解盐酸实质：电解质本身被电解实质：电解质本身被电解减小减小 溶质溶质3 3、电解、电解活泼金属的无氧酸盐溶液活泼金属的无氧酸盐溶液时，电解质和水时，电解质和水都有一部分被电解，如电解都有一部分被电解，如电解NaClNaCl溶液等。溶液等。 电解后原溶液中溶质的质量分数电解后原溶液中溶质的质量分数减小减小，若要恢，若要恢复原来的组成和浓度，需通入一定量的复原来的组成和浓度，需通入一定量的HClHCl。阳极阳极 ： 2Cl 2Cl 2

13、e2eClCl2 2阴极阴极 ： 2H2H+ + +2e +2e H H2 2 总反应：总反应：2NaCl+2H2NaCl+2H2 2O O 2NaOH+ H2NaOH+ H2 2+ Cl+ Cl2 2电解电解4 4、电解、电解不活泼金属的含氧酸盐不活泼金属的含氧酸盐时，电解质和水都时，电解质和水都有一部分被电解，如电解有一部分被电解，如电解CuSOCuSO4 4溶液、溶液、AgNOAgNO3 3溶液溶液等。等。阳极阳极 ： 4OH4OH4e4e2H2H2 2O +OO +O2 2阴极：阴极： 2Cu2+ +4e2Cu总反应：总反应： 2CuSO4 +2H2O 2Cu+ O2+2H2SO4 电

14、解电解电解后原溶液中溶质的质量分数电解后原溶液中溶质的质量分数减小减小，若要恢，若要恢复原来的组成和浓度，需加入一定量复原来的组成和浓度，需加入一定量金属氧化物金属氧化物。电解电解CuSOCuSO4 4溶液溶液电解电解类型类型 电极反应电极反应 溶液溶液pHpH变化变化 溶液复溶液复原方法原方法 物质类别物质类别 实例实例 水水电电解解含氧酸含氧酸H H2 2SOSO4 4 强碱强碱NaOH NaOH 活泼金属的活泼金属的含氧酸盐含氧酸盐 NaNa2 2SOSO4 4 溶溶质质电电解解无氧酸无氧酸 HCl HCl 不活泼金属不活泼金属的无氧酸盐的无氧酸盐 CuClCuCl2 2 溶质和溶质和水

15、同时水同时电解电解活泼金属的活泼金属的无氧酸盐无氧酸盐 NaCl NaCl 不活泼金属不活泼金属的含氧酸盐的含氧酸盐 CuSOCuSO4 4 阳极：4OH-4e=O2+2H2O阴极：4H+4e=2H2 阳极：2Cl-2e =Cl2阴极：4H+4e=2H2阳极2Cl-2e- =Cl2阴极：Cu2+2e=Cu阳极2Cl-2e = Cl2阴极：2H2O+2e=H2+2OH- 阳极：4OH-4e=O2+2H2O阴极：2Cu2+4e=2Cu减小增大不变增大增大减小H2OHClCuCl2 HClCuO增大练习练习1 1：以石墨作电极，电解下列溶液，写出电：以石墨作电极，电解下列溶液，写出电极反应及电解总反

16、应式。极反应及电解总反应式。AgNOAgNO3 3溶液溶液 试一试试一试阳极：阳极：4OH4OH- -4e-4e- - = 2H= 2H2 2O+OO+O2 2阴极：阴极：4Ag4Ag+ + 4e+ 4e- -= 4Ag= 4Ag总反应式：总反应式：4Ag4AgNONO3 3 + 2H+ 2H2 2O = 4Ag + OO = 4Ag + O2 2 +4H +4HNONO3 3 电解电解 (1)(1)在在NaClNaCl溶液中溶液中,NaCl,NaCl电离出电离出 ，H H2 2O O电离出电离出 。 通电后，在电场的作用下，通电后，在电场的作用下， 向阴极移动，向阴极移动， 向阳极移动。向阳

17、极移动。 在阳极，由于在阳极，由于 容易失去电子，被氧化生成容易失去电子，被氧化生成 。 阳极方程式：阳极方程式： ; ; （2 2）在阴极，由于）在阴极，由于 容易得到电子被还原生成容易得到电子被还原生成 使使H H2 2O O 电离向右移动，因此阴极电离向右移动，因此阴极 浓度增大，浓度增大，PHPH 。 阴极方程式：阴极方程式： 。 2H+ + 2e- = H22Cl- - 2e- = Cl2Na+、Cl-H+、OH-Cl-、OH-Cl-Cl2H+H2OH-增大增大Na+、H+三、电解原理的应用三、电解原理的应用1 1、氯碱工业、氯碱工业 电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气。电解饱和食

18、盐水以制造烧碱、氯气和氢气。 或：或：2H2H2 2O O + 2e + 2e- - = H = H2 2 + 2OH+ 2OH- -总化学方程式：总化学方程式： ; ;总离子方程式总离子方程式: : 。 (3)(3)电解前向溶液中滴加酚酞，通电后现象为：电解前向溶液中滴加酚酞，通电后现象为： _ ，两极板上都有气体，两极板上都有气体产生，如何检验气体的种类？产生，如何检验气体的种类？ NaOH2HClOH2NaCl2222电解OH2HClOH2Cl2222电解 阴极附近的溶液无色变为阴极附近的溶液无色变为红色红色阳极阳极:产生产生刺激刺激气体使湿润气体使湿润KI-淀粉试纸淀粉试纸变蓝色。变蓝

19、色。阴极阴极: :产生产生无色、无味气体无色、无味气体(2)避免生成物避免生成物H2和和Cl2混合混合,因为因为: .(1)避免避免Cl2接触接触NaOH溶液会反应溶液会反应,使产品不纯使产品不纯,反应方程式反应方程式: .第一个问题第一个问题:Cl2 +2 NaOH =NaCl + NaClO + H2O混合遇火或遇强光爆炸混合遇火或遇强光爆炸解决方法解决方法: 使用离子交换膜使用离子交换膜+Cl2Cl2ClH2Na+H+OH淡盐水淡盐水NaOH溶液溶液精制饱和精制饱和NaCl溶液溶液H2O（含少量（含少量NaOH）阳离子交换膜阳离子交换膜 阳阳 极极金属钛网金属钛网阴阴 极极碳钢网碳钢网阳

20、阳极极室室阴阴极极室室2、电镀、电镀概念：应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金概念：应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金 属或合金的过程。属或合金的过程。电镀池形成条件电镀池形成条件+镀件镀件镀层金属镀层金属含镀层金属离子的盐溶液含镀层金属离子的盐溶液镀件作阴极镀件作阴极镀层金属作阳极镀层金属作阳极含镀层金属阳离子含镀层金属阳离子 的盐溶液作电解液的盐溶液作电解液电镀的特点电镀的特点电镀液的组成及酸碱性保持不变电镀液的组成及酸碱性保持不变3、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

21、粗铜为阳极，以纯以粗铜为阳极，以纯铜为阴极，铜为阴极， 以以CuSO4溶液溶液为电解液进行电解为电解液进行电解阳极：阳极： Zn 2eZn2+ Fe2eFe2+ Ni 2eNi2+ Cu2eCu2+ 阴极：阴极： Cu2+ +2eCu电解质溶液中铜离子电解质溶液中铜离子浓度如何变化？浓度如何变化？变小变小4、电冶金（冶炼活泼金属钠、镁、铝等）、电冶金（冶炼活泼金属钠、镁、铝等）制取金属钠制取金属钠电解电解熔融状态的氯化钠熔融状态的氯化钠通直流电后，通直流电后，阳极：阳极： 2Cl - 2e- = Cl2阴极：阴极：2Na+ + 2e- = 2Na总反应：总反应：结论：结论：电解法是冶炼金属的一

22、种重要方电解法是冶炼金属的一种重要方 法，是法，是最强有力的氧化还原最强有力的氧化还原的手段。的手段。2NaCl(熔融熔融) = 2Na + Cl2 电解电解 制取金属铝制取金属铝电解电解熔融状态的氧化铝熔融状态的氧化铝阳极：阳极： 6O 2- 12e- = 3O2阴极：阴极：4Al 3+ + 12e- = 4Al总反应：总反应：冰晶石：冰晶石：Na3AlF6 降低熔点。降低熔点。2Al2O3(熔融熔融) = 4Al + 3O2 冰晶石冰晶石 电解电解 原电池、电解池、电镀池判定规律原电池、电解池、电镀池判定规律 若无外接电源，若无外接电源， 可能是原电池，然后依据原可能是原电池，然后依据原电池的形成条件分析判定，主要思路是电池的形成条件分析判定，主要思路是“三看三看” 先看电极：两极为导体且活泼性不同先看电极：两极为导体且活泼性不同 再看溶液：两极插入电解质溶液中再看溶液：两极插入电解质溶液中 后看回路：形成闭合回路或两极接触后看回路：形成闭合回路或两极接触 若有外接电源，两极插入电解质溶液中，若有外接电源，两极插入电解质溶液中，则可能是电解池或电镀池。当阳极金属与电解质则可能是电解池或电镀池。当阳极金属与电解质溶液中的金属阳离子相同，则为电镀池，其余情溶液中的金属阳离子相同，则为电镀池，其余情况为电解池。况为电解池。讨论：讨论：比较电解池和原电池的异同比较电解池和原电池的异同