1、第四章第四章 电化学基础电化学基础第三节第三节 电解池电解池人教版选修人教版选修4 4 化学反应原理化学反应原理复习回顾复习回顾原电池：将化学能转变为电能的装置。原电池：将化学能转变为电能的装置。想一想：构成原电想一想：构成原电池的条件是什么池的条件是什么?ZnCuCuCl2溶液溶液ee两个活性不同的电极两个活性不同的电极电解质溶液电解质溶液(一般与活泼性强一般与活泼性强的电极能发生氧化还原反应的电极能发生氧化还原反应)形成闭合回路形成闭合回路(4)(4)自发进行的氧化还原反应自发进行的氧化还原反应复习回顾复习回顾原电池：将化学能转变为电能的装置。原电池：将化学能转变为电能的装置。问一问：原电
2、池的问一问：原电池的电极如何判断电极如何判断?ZnCuCuCl2溶液溶液ee联想联想*质疑质疑 G Zn Cu CCCuCl2溶液溶液负极：负极：正极：正极：电池总反应：电池总反应：CuCl2溶液溶液如果把两根石墨棒作电极插入如果把两根石墨棒作电极插入CuCl2 溶液中，外接直流电源，溶液中，外接直流电源，这还是原电池装置吗？这还是原电池装置吗？复习回顾复习回顾写一写：原电池的写一写：原电池的电极反应式电极反应式?Zn 2e-=Zn2+Cu2+2e-=CuZn+Cu2+=Zn2+Cu探究探究实验实验3 3如图所示，将两根石墨如图所示，将两根石墨棒分别跟棒分别跟直流电源直流电源的正的正极和负极连
3、接，浸入盛极和负极连接，浸入盛有有CuClCuCl2 2溶液的烧杯中溶液的烧杯中 ，再接通再接通12V12V直流电直流电,观察观察现象。现象。约约3 35min5min后切断电源。后切断电源。CC阴极阴极阳极阳极CuCl2溶液溶液理论分析理论分析1 1：氯化铜溶液中含有哪些离子：氯化铜溶液中含有哪些离子?2 2：在通电时这些离子各向什么极移动？：在通电时这些离子各向什么极移动？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：阴离子：Cl-OH-Cu2+H+向阴极移动
4、向阴极移动；Cl-OH-向阳极移动向阳极移动Cl-Cl2 OH-O2 H2O H+OH-CuClCuCl2 2 CuCu2+2+2Cl+2Cl-阴极区：阴极区：Cu2+Cu H+H2阳极区：阳极区：实验结果实验结果有气泡逸出有气泡逸出有红色固有红色固体析出体析出CuCl2溶液在电流的作用下发生了溶液在电流的作用下发生了化学变化，分解生成了化学变化，分解生成了Cu和和Cl2一、电解原理一、电解原理（以电解氯化铜为例）（以电解氯化铜为例）实验实验4-2：用惰性用惰性(石墨石墨)电极电解氯化铜溶液电极电解氯化铜溶液阴极阴极阳极阳极氯氯气气铜铜CuCl2溶液溶液有气泡，气体有刺有气泡，气体有刺激性气味
5、，并能使激性气味，并能使 湿润的湿润的KI-淀淀 粉试纸变蓝粉试纸变蓝碳棒上有一层红色碳棒上有一层红色的物质析出的物质析出现象：现象：阴极：阴极：阳极：阳极：铜铜Cl2 结论：结论：直流电源直流电源电极电极电解质电解质电极反应电极反应阴极阴极:阳极阳极:总反应总反应:Cu2+ClClCu2+2e Cu2Cl2e Cl2 Cu2+2Cl电解电解CuCl2（还原还原反应）反应）（氧化氧化反应）反应）电解电解被还原被还原得得e失失e被氧化被氧化（放出（放出Cl2）（析出（析出Cu）CuCl2 Cu2+2ClII阴极阴极阳极阳极ee正极正极负极负极电电 源源Cu +Cl2Cu +Cl2（氧化还原氧化还
6、原反应）反应）第三节第三节 电解池电解池一、电解原理一、电解原理1、电解：、电解：使电流通过电解质溶液而在阴、使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。阳两极引起氧化还原反应的过程。2、电解池（、电解池（电解槽电解槽）：）：把电能转化为化学能的装置把电能转化为化学能的装置注意：注意：电流必须是电流必须是直流直流而不是交流。而不是交流。熔融态熔融态的电解质也能被电解。的电解质也能被电解。【思考思考1 1】电解池的两极是怎样确定的？电解池的两极是怎样确定的？、两个电极及电极反应、两个电极及电极反应阴极阴极：与电源：与电源负极负极相连相连电子流进电子流进还原还原反应反应阳极阳极：与电
7、源：与电源正极正极相连相连电子流出电子流出氧化氧化反应反应、两个电极的确定及电极反应、两个电极的确定及电极反应eeCCCuCl2溶液溶液阴极阴极阳极阳极、两个电极的类型：、两个电极的类型：惰性电极惰性电极(铂、金、石墨铂、金、石墨)：仅仅导电，不参与反应仅仅导电，不参与反应活性电极活性电极(除铂、金外的金属除铂、金外的金属)：既可以导电、又可以参与电极反应既可以导电、又可以参与电极反应惰性电极与活性电极惰性电极与活性电极【思考思考2 2】形成电解池的条件是什么？形成电解池的条件是什么？CuCuCuCl2溶液溶液阴极阴极阳极阳极CCCuCl2溶液溶液阴极阴极阳极阳极4、形成电解池的条件、形成电解
8、池的条件eeCCCuCl2溶液溶液电源电源和与之相连的两个和与之相连的两个 电极电极电解质溶液或熔化的电解质溶液或熔化的 电解质电解质形成闭合回路形成闭合回路阴极阴极阳极阳极【思考思考3 3】在电解过程中，电子、离子在电解过程中，电子、离子是如何形成闭合回路的？是如何形成闭合回路的？电子的流向电子的流向:电子从外加电电子从外加电源的负极流出，流到电解源的负极流出，流到电解池的阴极，再从阳极流回池的阴极，再从阳极流回电源正极。电源正极。（注意：电子（注意：电子只在外电路定向移动，不只在外电路定向移动，不能从溶液中移动）能从溶液中移动）离子定向移动的方向离子定向移动的方向:阳离子阳离子向向阴极阴极
9、移动移动,阴离子阴离子向向阳极阳极移动。移动。【思考思考4 4】电解质溶液导电的实质是什么？电解质溶液导电的实质是什么？eeCCCuCl2溶液溶液阴极阴极阳极阳极5、电解质溶液导电的、电解质溶液导电的实质实质 对电解质溶液（或熔融态电解质）通电时，对电解质溶液（或熔融态电解质）通电时，电电子子从电源的从电源的负极负极沿导线流入电解池的沿导线流入电解池的阴极阴极，电，电解质的解质的阳离子阳离子移向移向阴极阴极得电子发生得电子发生还原反应还原反应；电解质的电解质的阴离子阴离子移向移向阳极阳极失去电子（有的是组失去电子（有的是组成成阳极的金属原子阳极的金属原子失去电子）发生失去电子）发生氧化反应氧化
10、反应，电子电子从电解池的从电解池的阳极流出阳极流出，并沿导线流回，并沿导线流回电源电源的正极的正极。这样，电流就依靠电解质溶液（或熔。这样，电流就依靠电解质溶液（或熔融态电解质）里阴、阳离子的定向移动而通过融态电解质）里阴、阳离子的定向移动而通过溶液（或熔融态电解质），所以电解质溶液溶液（或熔融态电解质），所以电解质溶液（或熔融态电解质）的（或熔融态电解质）的导电过程导电过程，就是电解质，就是电解质溶液（或熔融态电解质）的溶液（或熔融态电解质）的电解过程。电解过程。【思考思考5 5】如何书写电极反应方程式和总方程式？如何书写电极反应方程式和总方程式？通式：通式：阴极：阴极：氧化剂氧化剂ne-=
11、还原产物还原产物阳极：阳极：还原剂还原剂ne-=氧化产物氧化产物总电解反应式：阴阳极反应式相加所得的式子总电解反应式：阴阳极反应式相加所得的式子（考虑电子守恒考虑电子守恒）、电极反应式的书写：、电极反应式的书写：（以电解（以电解CuCl2 为例）为例）eeCCCuCl2溶液溶液阴极阴极阳极阳极阳离子移向阴极放电，阳离子移向阴极放电，阴离子移向阳极放电阴离子移向阳极放电阴极阴极：Cu2+2e-Cu 还原反应还原反应阳极阳极：2Cl-2e-Cl2 氧化反应氧化反应总反应式：总反应式：CuCl2 Cu+Cl2 电解电解加加CuCl2溶液溶液变小变小【思考思考6 6】电解后氯化铜的浓度如何变化？电解后
12、氯化铜的浓度如何变化？【思考思考7 7】若要使电解质溶液复原，怎么办？若要使电解质溶液复原，怎么办？【思考思考8 8】什么叫放电？什么叫放电？【思考思考9】为什么为什么Cu2+、Cl-放电，而不是放电，而不是 H+和和OH-？【思考思考1010】阴阳离子的放电顺序是什么？阴阳离子的放电顺序是什么？、离子放电顺序：、离子放电顺序：无论是惰性电极还是活性电极都不参与电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：子在阴极上放电顺序是：阴极阴极:活性材料作电极时：活性材料作电极时：金属在阳极失金属在阳极失电子
13、被氧化成阳离子进人溶液，阴离子不容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。易在电极上放电。用惰性电极用惰性电极(Pt(Pt、AuAu、石墨、钛等、石墨、钛等)时：时：溶液中阴离子的放电顺序是：溶液中阴离子的放电顺序是：阳极：阳极：【思考思考1111】电解氯化铜溶液时，溶液中电解氯化铜溶液时，溶液中CuCu2 2和和ClCl放放电基本完毕后，电解过程是否也就停止了呢？电基本完毕后，电解过程是否也就停止了呢？溶液中溶液中Cu2+和和Cl放电完毕后，原溶液变为纯放电完毕后，原溶液变为纯水，此时，在纯水中存在水，此时，在纯水中存在H+和和OH，H+在阴极放在阴极放电，电，OH在阳极放电，
14、实际上是电解水的过程，在阳极放电，实际上是电解水的过程，所以：所以：阴极：阴极：4H+4e=2H2 阳极：阳极：4OH 4e=2H2O+O2 总反应：总反应：2H2O=2H2+O2 【思考思考1212】在电解氯化铜溶液的装置中，若把电解在电解氯化铜溶液的装置中，若把电解质换成氯化钠，其结果又如何呢？写出电极反应。质换成氯化钠，其结果又如何呢？写出电极反应。电解电解（1）溶液中所含阳离子：）溶液中所含阳离子：H+、Na+，放电顺序：放电顺序：H+Na+阴阴 极：极：2H+2e=H2（2）溶液中所含阴离子：）溶液中所含阴离子：OH、Cl，放电顺序：放电顺序：Cl OH 阳阳 极：极：2Cl 2e=
15、Cl2 总反应：总反应：2NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl2【思考思考1313】氯化钠溶液换成熔融的氯化钠，氯化钠溶液换成熔融的氯化钠，其结果又如何呢？写出电极反应。其结果又如何呢？写出电极反应。电解电解 熔融的氯化钠中有熔融的氯化钠中有Na+和和Cl，Na+在在阴极放电生成金属钠，阴极放电生成金属钠，Cl在阳极放电生成在阳极放电生成氯气。氯气。阴极阴极：2Na+2e-=2Na （氧化反应）（氧化反应）阳极阳极：2Cl-2e-=Cl2 （还原反应）（还原反应）总式：总式：2NaCl 2Na+Cl2 电解阴极阴极阳极阳极氯氯气气钠钠熔融熔融NaCl【思考思考1414】分析电解反应（用惰
16、性电极时）分析电解反应（用惰性电极时）的一般思路是什么？的一般思路是什么？小结小结1：分析电解反应分析电解反应(用惰性电极时用惰性电极时)的一般思路：的一般思路：明确溶液中存在哪些离子明确溶液中存在哪些离子根据阳极氧化、阴极还原以及氧化性、根据阳极氧化、阴极还原以及氧化性、还原性强弱判断反应的离子先后，还原性强弱判断反应的离子先后，最后分析得出产物最后分析得出产物阴阳两极附近有哪些离子阴阳两极附近有哪些离子【思考思考1515】电解与电离有哪些异同呢？电解与电离有哪些异同呢？阴阳离子定向移动，阴阳离子定向移动，在两极上失得电子成在两极上失得电子成为原子或分子。如：为原子或分子。如：CuClCuC
17、l2 2=Cu+Cl=Cu+Cl2 2通电通电电解质溶于水或电解质溶于水或受热融化状态受热融化状态 电解质电离后，电解质电离后，再通直流电再通直流电电解质电离成为自电解质电离成为自由移动的离子例：由移动的离子例：CuClCuCl2 2=Cu=Cu2+2+2Cl+2Cl-只产生自由移动只产生自由移动的离子的离子 发生氧化还原反应发生氧化还原反应生成了新物质生成了新物质 电解必须建立在电离的基础上电解必须建立在电离的基础上 【思考思考1616】电解池与原电池有哪些异同呢？电解池与原电池有哪些异同呢？小结小结2：电解与电离比较：电解与电离比较：【思考思考1717】电解池有什么规律？电解池有什么规律？
18、电能转化为化学能电能转化为化学能阳极（接电源正极）阳极（接电源正极）阴极（接电源负极）阴极（接电源负极）阴离子向阳极迁移阴离子向阳极迁移阳离子向阴极迁移阳离子向阴极迁移化学能转化为电能化学能转化为电能负极负极正极正极阴离子向负极迁移阴离子向负极迁移阳离子向正极迁移阳离子向正极迁移都是氧化还原反应都是氧化还原反应小结小结3：原电池与电解池的比较原电池与电解池的比较:不自发不自发自发自发小结小结4：电解规律电解规律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CuCl2 阳极：阳极：2Cl-2 e-=Cl2阴极：阴极：Cu2+2e-=2Cu减小减小增大增大CuCl2
19、CuCl2溶液溶液 CuCl2 Cu+Cl2 电解阳极阳极阴极阴极氧氧气气氢氢气气实例实例电极反应电极反应 浓度浓度PH值值复原复原Na2SO4 实例实例电极反应电极反应 浓度浓度PH值值复原复原Na2SO4 阳极阳极:4OH-4e-=2H2O+O2 阴极阴极:4H+4e-=2H2 变大变大不不变变 加加H2ONa2SO4溶液溶液2H2O 2H2 +O2 电解阳极阳极阴极阴极氯氯气气氢氢气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-=Cl 2阴极阴极:2H+2e-=H2 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2 +Cl2 电解减小减小增增大大 加加HCl
20、NaCl溶液溶液阳极阳极阴极阴极氧氧气气铜铜阳极阳极:4OH-4e-=2H2O+O2 阴极：阴极：Cu2+2e-=Cu减小减小减小减小 加加CuOCuSO4溶液溶液 2CuSO4+2H2O 2Cu+O2+2H2SO4电解电解规律及应用电解规律及应用(惰性电极惰性电极)电解水型：电解水型：如如H2SO4、NaOH、Na2SO4等）等）阳极阳极：4OH4e2H2O+O2阴极：阴极：4H+4e2H2 总反应：总反应：2H2O O2+2H2 电解类型分析：类型分析：电解溶质型：电解溶质型：无氧酸、不活泼金属的无氧酸盐溶液无氧酸、不活泼金属的无氧酸盐溶液 （如（如HCl、CuCl2等）等）阳极：阳极：2
21、Cl 2eCl2总反应：总反应：2HCl Cl2+H2 电解电解电解盐酸：电解盐酸：阴极：阴极：2H+2e H2 电解电解CuCl2溶液：溶液：阳极：阳极：2Cl-2e-=Cl2阴极：阴极：Cu2+2e-=Cu总反应：总反应：CuCl2=Cu+Cl2电解电解电解溶质和水型：电解溶质和水型：不活泼金属的含氧酸盐不活泼金属的含氧酸盐和活泼金属的无氧酸盐（如：和活泼金属的无氧酸盐（如：CuSO4、AgNO3、NaCl）阳极阳极：4OH4e2H2O+O2阴极：阴极：2Cu2+4e2Cu总反应：总反应：2CuSO4+2H2O 2Cu+O2+2H2SO4 1、放氧生酸型、放氧生酸型 如如CuSO4溶液溶液
22、电解电解阳极阳极：2Cl 2eCl2阴极阴极：2H+2e H2 总反应：总反应：2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2+H2 2、放氢生碱型、放氢生碱型 如如NaCl溶液溶液：电解电解电解规律（惰性电极）小结电解规律（惰性电极）小结 阳极：阳极：S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根含氧酸根 F-阴极：阴极：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+（H+）Al3+Mg2+Na+PH变化：变化：（1）电极附近：）电极附近：阴极：若阴极：若H+放电，放电，PH增大。增大。阳极：若阳极：若OH-放电，放电，PH减小。减小。（2）电解质溶液：）电解质溶液：若只有若只有H+放电，放电，PH增大。增大。若
23、只有若只有OH-放电，放电，PH减小。减小。若若H+和和OH-都放电，酸减小、碱增大、盐不变。都放电，酸减小、碱增大、盐不变。3、复原：、复原：“出啥加啥出啥加啥”。电解质溶液用惰性电极电解的示例电解质溶液用惰性电极电解的示例：含氧酸含氧酸H2SO4强碱强碱NaOH活泼金属的活泼金属的含氧酸盐含氧酸盐Na2SO4无氧酸无氧酸HCl阴极阴极:4H+4e-=2H2阳极阳极:4OH-4e-=O2+2H2O减小减小增大增大不变不变H2O阳极阳极:2Cl-2e-=Cl2阴极阴极:2H+2e-=H2增大增大HCl不活泼金属不活泼金属的无氧酸盐的无氧酸盐CuCl2阳极阳极:2Cl-2e-=Cl2阴极阴极:C
24、u2+2e-=Cu增大增大 CuCl2活泼金属的活泼金属的无氧酸盐无氧酸盐NaCl阳极阳极:2Cl-2e-=Cl2阴极阴极:2H+2e-=H2增大增大 HCl不活泼金属不活泼金属的含氧酸盐的含氧酸盐CuSO4阳极阳极:4OH-4e-=O2+2H2O阴极阴极:2Cu2+4e-=2Cu减小减小CuO放氢生碱放氧生酸 1、电极反应方程式及电解总反应方程式的书、电极反应方程式及电解总反应方程式的书写写(惰性电极，溶液惰性电极，溶液)：H2SO4HClNaOH K2SO4CuCl2CuSO4 NaCl 2、用石墨作电极电解、用石墨作电极电解CuCl2、NaCl的混合溶的混合溶液时，阴极析出的物质是液时，
25、阴极析出的物质是_；阳极产物是；阳极产物是_。3、两极都用银片作电极电解、两极都用银片作电极电解AgNO3溶液时，溶液时，阳极的产物是阳极的产物是_；阴极的产物是；阴极的产物是_。石墨石墨 石墨石墨 粗铜粗铜 纯铜纯铜 纯铜纯铜 铁铁CuSOCuSO4 4溶液溶液CuSOCuSO4 4溶液溶液CuSOCuSO4 4溶液溶液(A)(B)(C)5、如图所示装置，指出、如图所示装置，指出A、B池的名称、电极名池的名称、电极名称、电极反应式、二池称、电极反应式、二池pH值的变化情况。值的变化情况。（A）（B）（C）（D）CuSO4AgNO3AgNO3NaHSO4AgCuCuCPtPtAgFe6.写出下
26、列装置的电极反应式，并判断写出下列装置的电极反应式，并判断A、B、C溶液溶液PH值的变化。值的变化。7.7.如上图所示，通电后如上图所示，通电后A A极上析出极上析出AgAg，对该装置的有关，对该装置的有关叙述正确的是叙述正确的是 A.PA.P是电源的正极是电源的正极B.FB.F极上发生的反应为：极上发生的反应为：4OH4OH-4e-4e-=2H=2H2 2O+OO+O2 2C.C.电解时，甲、乙、丙三池中，除电解时，甲、乙、丙三池中，除E E、F F两极外，其余电两极外，其余电极均参加了反应极均参加了反应D.D.通电后，甲池的通电后，甲池的PHPH减小，而乙、丙两池溶液的减小，而乙、丙两池溶
27、液的PHPH不变不变 B 8.用铂电极电解下表中各组物质的水溶液，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、乙两池中溶液的电解一段时间以后，甲、乙两池中溶液的pH值均减小，而在值均减小，而在和和两极，电极产物两极，电极产物的物质的量之比为的物质的量之比为12的是的是 甲 乙 A B C D 甲 KOH H2SO4 Na2SO4 CuSO4 乙 CuSO4 AgNO3 HCl HNO3 D9.为下图所示装置中，为下图所示装置中，a、b都是惰性电极，都是惰性电极，通电一段时间后，通电一段时间后，b极附近溶液呈红色。下极附近溶液呈红色。下列说法正确的是列说法正确的是AX是正极，是正极
28、，Y是负极是负极BX是负极，是负极，Y是正极是正极CCuSO4溶液的溶液的PH值逐渐减小值逐渐减小DCuSO4溶液的溶液的PH值不变值不变a X Y bPtCuCuSO4溶液溶液NaCl和酚酞溶液和酚酞溶液AC 二、电解原理的应用二、电解原理的应用1、氯碱工业（、氯碱工业（电解饱和食盐水电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气的工业）以制造烧碱、氯气和氢气的工业）阳极：阳极：2Cl-2e-=Cl2阴极：阴极：2H+2e-=H2 总反应：总反应：2NaCl+2H2O 2NaOH+Cl2+H2 通电 食盐水中存在的离子：食盐水中存在的离子：Na+、Cl-、H+、OH-离子放电顺序：离子放电顺序：阳离子
29、阳离子 H+Na+阴离子阴离子 Cl-OH-电极反应：电极反应：H+Na+Cl-OH-阴极阴极阳极阳极 氧化反应氧化反应 还原反应还原反应OHHClOHCl222222电解 若电解前向溶液中滴加酚酞，通电后现象为：若电解前向溶液中滴加酚酞，通电后现象为：_ _ ，两极极板上都有气，两极极板上都有气体产生，如何检验气体的种类？体产生，如何检验气体的种类？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淀粉试纸变蓝色淀粉试纸变蓝色.阴极阴极:产生产生无色、无味气体，附近溶无色、无味气体，附近溶液变为红色液变为红色(2)避免生成物H2和Cl2混合
30、,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+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解决方法:使用离子交换膜使用离子交换膜电解饱和食盐水必须解决两个主要问题电解饱和食盐水必须解决两个主要问题（1）生产设备名称：）生产设备名称：离子交换膜电解槽离子交换膜电解槽阴极：碳钢阴极：碳钢 阳极：钛阳极：钛阳离子交换膜：只允许阳离子通过阳离子交换膜：只允许阳离子通过(Cl、OH离子和气体不能通过离子和气体不能通过)，把电解槽隔成，把电解槽隔成阴极室和阳极室。阴极室和阳极室。（2）离子交换膜的作用：）离子交换膜
31、的作用：a、防止氢气和氯气混合；、防止氢气和氯气混合；b、避免氯气和氢氧化钠反应生成、避免氯气和氢氧化钠反应生成，而影响，而影响氢氧化钠的产量。氢氧化钠的产量。氯碱工业氯碱工业:离子交换膜法制烧碱离子交换膜法制烧碱+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）离子交换膜离子交换膜 阳阳 极极金属钛网金属钛网阴阴 极极碳钢网碳钢网阳阳极极室室阴阴极极室室提示：提示：第二个问题：第二个问题：精制食盐水精制食盐水 由于粗盐中含有泥沙、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
32、而损坏离子等杂质，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？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、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？合理的顺序逐一除杂吗？2、用什么试剂除去、用什么试剂除去Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO421、用什么方法除去泥沙？、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电解饱和食盐水必须解决两个主要问题泥沙泥沙、Na+、Cl-、Mg2+、Ca2+、Fe3+、SO42-Na+、Cl-、.Mg2+、Ca2+、Fe3+、SO42-NaNa+、ClCl-、MgMg2+2+、CaCa2
33、+2+、FeFe3+3+、引入引入BaBa2+2+Na+、Cl-、Ca2+、Ba2+、引入引入OH-Na+、Cl-、CO32-、OH-Na+、Cl-沉降沉降除泥沙除泥沙略过量略过量BaCl2 溶液溶液除除SO42-略过量略过量Na2CO3 溶液溶液除除Ca2+.Ba2+略过量略过量NaOH 溶液溶液除除Fe3+,Mg2+适量适量HCl溶液溶液调节调节PH 除除CO32-、OH-含氯漂白剂含氯漂白剂有机合成、造纸有机合成、造纸玻璃、肥皂玻璃、肥皂纺织、印染纺织、印染有机合成有机合成氯化物合成氯化物合成农药农药金属冶炼金属冶炼有机合成有机合成HCl盐酸盐酸电解饱和食盐水电解饱和食盐水以氯碱工业为基
34、础的化工生产以氯碱工业为基础的化工生产H2NaOH湿氯气湿氯气湿氢气湿氢气液碱液碱Cl2二、电解原理的应用二、电解原理的应用2、电镀（在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法）、电镀（在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法）电镀铜原理电镀铜原理铜片铜片待镀件待镀件硫酸铜溶液硫酸铜溶液阳极：阳极：镀层金属镀层金属阴极：阴极：待镀金属制品待镀金属制品电镀液：电镀液：含有镀层金含有镀层金属的电解质属的电解质实质：阳极参加反应的电解实质：阳极参加反应的电解电镀铜电镀铜、电镀的特点、电镀的特点电解液的组成和浓度保持不变电解液的组成和浓度保持不变3 3、粗铜的电解精炼、粗铜的电解精炼+纯铜纯铜粗
35、铜粗铜CuSO4溶液溶液三、电解原理的应用三、电解原理的应用问问:电解完后电解完后,CuSO4溶溶液的浓度有何变化？液的浓度有何变化？阳极：阳极：Zn-2e-=Zn2+Fe-2e-=Fe2+Ni -2e-=Ni2+Cu-2e-=Cu2+Zn Fe Ni CuAg Au 阴极阴极:Cu2+2e-=Cu阳极泥阳极泥阳极泥阳极泥:相对不活泼的金属相对不活泼的金属以单质的形式沉积在电解以单质的形式沉积在电解槽底槽底,形成阳极泥形成阳极泥电解精炼铜原理：电解精炼铜原理：粗铜的溶解与纯铜的生成：粗铜的溶解与纯铜的生成：阳极（粗铜）：阳极（粗铜）：Cu 2e-=Cu2+阴极（纯铜）：阴极（纯铜）：Cu2+2
36、e-=Cu比铜活泼的金属：比铜活泼的金属：Zn、Fe、Ni只溶解，不析出；只溶解，不析出；比铜不活泼的金属：比铜不活泼的金属：Au、Pt不溶解，而以单质沉不溶解，而以单质沉积形成阳极泥；积形成阳极泥；电解质溶液中电解质溶液中CuSO4的浓度基本不变（略小）。的浓度基本不变（略小）。制取金属钠制取金属钠电解熔融状态的氯化钠。电解熔融状态的氯化钠。阳极：阳极：2Cl-2e-=Cl2阴极：阴极：2Na+2e-=2Na总反应：总反应：2NaCl(熔融熔融)2Na +Cl2 通电 4 4、电冶金、电冶金 由于电解是最强有力的氧化还原手段，所以电解由于电解是最强有力的氧化还原手段，所以电解法是冶炼金属的一
37、种重要的方法。对于冶炼像法是冶炼金属的一种重要的方法。对于冶炼像Na、Ca、Mg、Al这样活泼的金属，这样活泼的金属，电解法电解法几乎几乎是唯一可行的工业方法。是唯一可行的工业方法。4、电冶金、电冶金（使用电解法冶炼像钠、镁、铝等活泼金属的（使用电解法冶炼像钠、镁、铝等活泼金属的方法）方法）制取金属铝制取金属铝电解熔融状态的电解熔融状态的氧氧化铝。化铝。阳极：阳极：6O 2-12e-=3O2阴极：阴极：4Al 3+12e-=4Al总反应：总反应：2Al2O3(熔融熔融)4Al +3O2 通电 冰晶石助熔剂：冰晶石（助熔剂：冰晶石（Na3AlF6 六氟合铝酸钠）六氟合铝酸钠）阳极材料阳极材料(碳
38、碳)和熔融氧化铝需要定期补充和熔融氧化铝需要定期补充思考思考:工业上为什么用电解熔融工业上为什么用电解熔融氧氧化铝的方法冶炼铝而化铝的方法冶炼铝而不用不用AlCl3?AlClAlCl3 3为分子晶体，在融融状态下不电离，不导电，不能被电解。为分子晶体，在融融状态下不电离，不导电，不能被电解。冶炼铝设备图冶炼铝设备图阳极阳极C电解质电解质烟罩烟罩熔融熔融态铝态铝钢壳钢壳钢导电棒钢导电棒阴极阴极C耐火耐火材料材料电解池、电解精炼池、电镀池的比较电解池、电解精炼池、电镀池的比较将电能转变成化学能将电能转变成化学能的装置。的装置。应用电解原理在某些应用电解原理在某些金属表面镀上一层其金属表面镀上一层其
39、它金属的装置。它金属的装置。两电极接直流电源两电极接直流电源电极插人电解质溶液电极插人电解质溶液形成闭合回路形成闭合回路镀层金属接电源正极镀层金属接电源正极待镀金属接电源负极待镀金属接电源负极电镀液须含有镀层金电镀液须含有镀层金属的离子属的离子阳极：电源正极相连阳极：电源正极相连阴极：电源负极相连阴极：电源负极相连阳极：镀层金属；阳极：镀层金属；阴极：镀件阴极：镀件阳极：氧化反应阳极：氧化反应阴极：还原反应阴极：还原反应阳极：氧化反应阳极：氧化反应阴极：还原反应阴极：还原反应应用电解原理将不纯应用电解原理将不纯的金属提纯的装置。的金属提纯的装置。不纯金属接电源正极不纯金属接电源正极纯的金属接电
40、源负极纯的金属接电源负极电解质溶液须待提纯电解质溶液须待提纯金属的离子金属的离子阳极：不纯金属；阳极：不纯金属；阴极：纯金属阴极：纯金属阳极：氧化反应阳极：氧化反应阴极：还原反应阴极：还原反应思考：思考：原电池、电解池、电镀池判断：原电池、电解池、电镀池判断：若无外接电源，可能是原电池，然后依据若无外接电源，可能是原电池，然后依据原电池的形成条件分析判定。原电池的形成条件分析判定。若有外接电源，可能是电解池或电镀池。若有外接电源，可能是电解池或电镀池。当电解质溶液为阳极金属离子的溶液，则为电镀当电解质溶液为阳极金属离子的溶液，则为电镀池，其余情况为电解池。池，其余情况为电解池。练习练习v1 1
41、、分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池。、分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池。2：在在40mL 0.2mol/L40mL 0.2mol/L的硫酸铜溶液中插入两个电的硫酸铜溶液中插入两个电极，通电电解极，通电电解(不考虑水分蒸发不考虑水分蒸发)，则：，则：若两极均为铜片，试说明电解过程中溶液溶若两极均为铜片，试说明电解过程中溶液溶质浓度将怎样变化质浓度将怎样变化 。若阳极为纯锌，阴极为铜片，阳极反应式是若阳极为纯锌，阴极为铜片，阳极反应式是 如果两极均为铜片且不考虑如果两极均为铜片且不考虑H H+在阴极上放电在阴极上放电当电路中有当电路中有0.01mol0.01mol电子通过时，阴极增重电子通
42、过时，阴极增重 g g，阴极上的电极反应式是阴极上的电极反应式是 。不变不变0.32gZn Zn 2e2eZnZn2+2+Cu2+2eCu （4 4）若两极均为碳棒，阴极增重）若两极均为碳棒，阴极增重1.28g,1.28g,阳极生阳极生成其他的体积成其他的体积（假设溶液的体积不变）（假设溶液的体积不变）2基本作业：v1、电解饱和食盐水的电极方程式v2、电解、电解HCl、CuCl2 CuSO4、AgNO3、NaCl H2SO4、NaOH、Na2SO4电极方程式 例例1：铂电极电解铂电极电解1LCu(NO3)2和和KNO3混合溶混合溶液液,通电一段时间通电一段时间,两极均产生两极均产生11.2L(
43、标况标况)气气体体.求电解后溶液的求电解后溶液的pH,并确定析出铜的物质并确定析出铜的物质的量的量.解析：阳极解析：阳极 4OH-4e-=2H2O+O2 阴极阴极 Cu2+2e-=Cu 2H+2e-=H2 阳极转移电子的物质的量为阳极转移电子的物质的量为:0.54=2mol,消耗消耗OH-2mol,即产生即产生H+2mol.阴极生成阴极生成0.5molH2,消耗消耗H+1mol;所以溶液中所以溶液中C(H+)=1mol/L pH=0 生成生成H2转移的电子转移的电子:0.5 2=1mol,故还有故还有1mole-用于还原用于还原Cu2+,可析出铜为可析出铜为0.5mol.拓展训练：四、电解计算
44、拓展训练：四、电解计算电子守恒法电子守恒法O22Cu4Ag4H2H22Cl24OH计算计算关系式：关系式：例例2：用石墨电极电解用石墨电极电解100mL H2SO4与与CuSO4的混合液，的混合液，通电一段时间后，两极均收集到通电一段时间后，两极均收集到2.24L（标况）气体，（标况）气体，则原混合液中则原混合液中Cu2+的物质的量浓度为（的物质的量浓度为（）A.1mol/L B.2mol/L C.3mol/L D.4mol/LA阳极阳极O2为为0.1mol，电子为，电子为0.4mol则则H2为为0.1mol，所以，所以Cu为为0.1mol，浓度为，浓度为A例例3：某硝酸盐晶体化学式为某硝酸盐
45、晶体化学式为M(NO3)xnH2O，相对分，相对分子质量为子质量为242，将，将1.21g该晶体溶于水配成该晶体溶于水配成100mL溶液，溶液，用惰性电极进行电解。当有用惰性电极进行电解。当有0.01 mol 电子转移时，溶液电子转移时，溶液中金属离子全部析出，此时阴极增重中金属离子全部析出，此时阴极增重0.32g。求：。求：金属金属M的相对原子质量及的相对原子质量及 x、n 值；值；电解溶液的电解溶液的pH（溶液体积仍为（溶液体积仍为100mL）。）。Mx+xe-=M0.005mol 0.01mol 0.32g所以：所以：x=2 ；M=64 ；n=3产生产生H+为为0.01mol，pH=1练
46、习：练习：用两支惰性电极插入用两支惰性电极插入50mLAgNO3溶液中，溶液中，通电电解。当电解液的通电电解。当电解液的PH值从值从6.0变为变为3.0时时(设电设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略积变化可以忽略)，电极上析出银的质量大约是：，电极上析出银的质量大约是：A、27mg B、54mg C、108mg D、216mgB拓展：金属的防护拓展：金属的防护金属腐蚀的快慢程度：金属腐蚀的快慢程度：电解池的阳极电解池的阳极原电池的负极原电池的负极化学腐蚀化学腐蚀原电池的正极原电池的正极电解池的阴极电解池的阴极海水海水CFe+下列装置暴露空气中一段时间下列装置暴露空气中一段时间,铁的腐蚀由快到慢铁的腐蚀由快到慢 顺序顺序 .FeFeCFeZnFeZnFeSnA(海水海水)B(海水海水)C(海水海水)D(海水海水)FeSnF(天然水天然水)E(海水海水)DE F AC B拓展练习拓展练习
