4.3电解池

铁
铜
镀 铜 装 置 CuSO4 溶液
精炼铜
阳极: 粗铜(含少量 、Fe、Ag、Au等) 阳极 含少量Zn、 、 、 等 含少量 阴极: 阴极 纯铜 电镀液: 电镀液 CuSO4溶液
电镀 电极材料 阳极: 镀层金属(Cu) 阳极 镀层金属 阴极: 待镀金属制品(Fe) 阴极 待镀金属制品 电解质溶液 含有镀层金属离子的 电解质溶液。 电解质溶液。
一、电解原理
4. 电子移动方向
电源负 电源负极 阳离子 电解池阴 电解池阳 电解池阴极； 电解池阳极 阴极； 阴离子 阳极； 电源正 电源正极
5. 离子移动方向
6. 离子放电顺序 离子放电 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。 阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。 放电
－ 阳极： 阳极：活泼电极 > S2－>I－>Br－>Cl－>OH－(水) >含氧酸根离子 水 含氧酸根离子
原电池
形成条件
电极名称
电极反应 电子流向 离子移动方向
阴极； 电源负极→阴极 阳极→电源正极 电源负极 阴极；阳极 电源正极 （外电路）负极 → 正极 外电路） 阳离子→电解池阴极； 阳离子 电解池阴极； 电解池阴极 阴离子→电解池阳极 电解池阳极。 阴离子 电解池阳极。 不自发 阳离子→正极； 阳离子 正极； 正极 阴离子→负极 负极。 阴离子 负极。 自发
电解
Cl2 ↑ +Cu
一、电解原理
1. 定义 电源通过电解质溶液而在 通过电解质溶液而在阴 两极引起氧化 电解： 电解： 使电源通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化
还原反应的过程 还原反应的过程
电解池： 电能转化为化学能的装置 电解池： 电能转化为化学能的装置。 转化为化学能的装置。 把 2. 电极名称及反应类型
熔融) MgCl2(熔融 2Cl --2e- = Cl2↑ Mg2++2e- = Mg Mg+Cl2↑
4Al+3O2↑ Al+3
12e 6O2--12e- = 3O2↑ 12e 4Al3++12e- = 4Al
对于冶炼像钠 对于冶炼像钠、钙、镁、铝这样的活泼金属，电解法几乎 这样的活泼金属， 活泼金属 是唯一可行的工业方法。 是唯一可行的工业方法。
实验现象： 实验现象：
阳极 阴极 产生气泡，气体使湿润的 淀粉试纸变蓝 产生气泡，气体使湿润的KI淀粉试纸变蓝 有红色物质析出
思考分析： 思考分析：
通电前后，溶液中有哪些离子？在两极上发生了什么反应？ 通电前后，溶液中有哪些离子？在两极上发生了什么反应？ 阴极： Cu2++2e- = Cu 电极反应 阴极： 阳极： 阳极： 2Cl--2e- = Cl2↑ 总反应式： 总反应式： 2Cl-+Cu2+
阳极
阴极
阳极
阴极
阳极
阴极
阳极
阴极
阳极
阴极
阳极
阴极
总结
分析电解反应的一般思路： 分析电解反应的一般思路：
明确溶液中存在哪些离子
阴阳两极附近有哪些离子
根据阳极氧化，阴极还原分析得出产物 根据阳极氧化，阴极还原分析得出产物 阳极氧化
最后使得失数相等，两极半反应相加得总方程式； 最后使得失数相等，两极半反应相加得总方程式；
课堂反馈2．以硫酸铜溶液作电解液，对含有杂质 、 课堂反馈 ．以硫酸铜溶液作电解液，对含有杂质Fe、 Zn、Ag的粗铜进行电解精炼。下列叙述正确的是 的粗铜进行电解精炼。 、 的粗铜进行电解精炼 ① 粗铜与直流电源负极相连 阴极发生的反应为Cu ② 阴极发生的反应为 2+ + 2e－ ＝ Cu 电路中每通过3.01×1023个电子，得到的精铜质量 个电子， ③ 电路中每通过 × 为16 g 的形式沉入电解槽形成“阳极泥” 杂质Ag以 ④ 杂质Ag以Ag2SO4的形式沉入电解槽形成“阳极泥” A．①③ B．②④ ． ． C． ③④ D．②③ ． ．
电极反应式
阴极： 阴极：Cu2++2e- = Cu 阳极： 阳极：Cu—2e- = Cu2+
浓度的变化
Cu2+ 浓度不变
Cu2+ 浓度略变小 浓度略变 略变小
练习
在铁制品上镀上一定厚度的锌层， 在铁制品上镀上一定厚度的锌层，以下设计方案正 确的是 A．锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含有锌离子 锌作阳极，镀件作阴极， 铂作阴极，镀件作阳极， B．铂作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子 铁作阳极，镀件作阴极， C．铁作阳极，镀件作阴极，溶液中含有亚铁离子 锌用阴极，镀件作阳极， D．锌用阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子
请同学们预测一下，如果对氯化铜溶液进行通电， 请同学们预测一下，如果对氯化铜溶液进行通电， 氯化铜溶液进行通电 会有什么现象产生？如何检验产物？ 会有什么现象产生？如何检验产物？
实验： 实验：电解氯化铜溶液
将两根石墨棒分别跟直流电源的正、负极连接，浸入U 将两根石墨棒分别跟直流电源的正、负极连接，浸入U 型管的CuCl 直流电，观察现象。 型管的CuCl2溶液中 ,再接通12V直流电，观察现象。
回顾
电解池 定义
电能→化学能 电能 化学能 ⑴外加直流电源 ⑵与电源相连的两个电极 ⑶电解质溶液或熔化的电解质 (4)与导线连接形成闭合回路 (4)与导线连接形成闭合回路 阳极、 阴极 阳极、 阳极： 阳极： 氧化反应 阴极: 阴极 还原反应 化学能→ 化学能 电能 两种活泼性不同的金属作电极 两种活泼性不同的金属作电极 两个电极插入电解质溶液中 两个电极插入电解质溶液中 形成闭合回路 形成闭合回路 自发进行的 自发进行的氧化还原反应 正极、 负极 正极、 负极： 负极：氧化反应 正极： 正极：还原反应
精炼铜 阳极:粗铜 含少量Zn、 粗铜(含少量 阳极 粗铜 含少量 、 Fe、Ag、Au等) 、 、 等 阴极:精铜 纯铜) 精铜(纯铜 阴极 精铜 纯铜 CuSO4 溶液 阴极： 阴极：Cu2++2e- = Cu 阳极: 阳极 Zn - 2e- = Zn2+ Fe - 2e- = Fe2+ Cu(粗铜 - 2e- = Cu2+ 粗铜) 粗铜 阳极泥： 、 阳极泥：Ag、Au
阳极(与电源正极相连 阳极 与电源正极相连): 与电源正极相连 阴极(与电源负极相连 阴极 与电源负极相连): 与电源负极相连 失去电子，发生氧化反应 失去电子，发生氧化反应 电子 氧化 得到电子，发生还原反应 得到电子，发生还原反应 电子 还原 ⑵与电源相连的两个电极
3. 组成电解池的条件
⑴外加直流电源 (4)与导线连接形成闭合回路 ⑶电解质溶液或熔化的电解质 (4)与导线连接形成闭合回路
2 Cl
−
电解
2NaOH + H2 ↑ + Cl2↑
2
+ 2 H 2O
电解
Cl
↑ +H
2
↑ + 2 OH
−
电解饱和食盐水是一项重要的化学工业，俗称“氯碱工业” 电解饱和食盐水是一项重要的化学工业，俗称“氯碱工业”
二、电解原理的应用
2.电镀 2.电镀
阳极: 阳极 镀层金属 阴极: 阴极 待镀金属制品 电镀液: 电镀液 含有镀层金属的电解质
能否自发进行
二、电解原理的应用
1. 氯碱工业 设计一套电解饱和食盐水的装置。 设计一套电解饱和食盐水的装置。 并根据设计书写电解总反应式。 并根据设计书写电解总反应式。 实验现象： 实验现象：
阳极 阴极 产生气泡，气体使湿润的 淀粉试纸变蓝 产生气泡，气体使湿润的KI淀粉试纸变蓝 产生气泡， 产生气泡，溶液变红色 阳极： 阳极： 2Cl－ - 2e- = Cl2↑ 电极反应： 电极反应： 阴极： 阴极： 2H+ + 2e- = H2 ↑ 总反应式： 总反应式：2NaCl＋2H2O ＋
电解池》 第三节 《电解池》
复习回顾
氢 气
阴 极 阳 极
氧 气
—
电解 2 H2O 2 H2 O2
+
思考： 思考：
1、通电前，纯水中有哪些离子？如何运动？ 通电前，纯水中有哪些离子？如何运动？ 2、接通电源后，离子如何运动？ 接通电源后 离子如何运动？ 如何运动 3、在阴阳两极，离子发生了什么变化？ 在阴阳两极，离子发生了什么变化？ 角度分析 （提示：从得失电子、氧化还原角度分析） 提示： 得失电子、氧化还原角度分析）
阴极： 阴极： Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(水)>Pb2+>Fe2+>… >Na+>Ca 2+ > K+ 水 只在熔化状态下放电
巩固
请分析用惰性电极电解Na 溶液的过程。 请分析用惰性电极电解 2SO4 、CuSO4、NaCl溶液的过程。 溶液的过程
电解物质 溶液中存 在的离子 两极附近 的离子 两极的电 极反应 电解总反 应式 Na2SO4溶液 CuSO4溶液 NaCl溶液 溶液
二、电解原理的应用
3.电冶金 3.电冶金
制取金属钠 阳极： 阳极： 2Cl - －2e- = Cl2↑ 阴极： 阴极： 2Na+ + 2e- = 2Na 总反应： 2NaCl(熔融 总反应： 熔融) 熔融
总反应 2Al2O3 阳极 阴极
通电Biblioteka 电解熔融状态的氯化钠。 电解熔融状态的氯化钠。
2Na + Cl2 ↑