第四章第三节电解池2

电解
恢复原来的组成和浓度，需加入一定量金属氧化物 。
⑷电解活泼金属的含氧酸盐溶液时，电解质和水 都有一部分被电解。 例：电解NaCl溶液等。 阳极 (C)： 2Cl －－ 2e－＝Cl2↑
阴极 (C)： 2H+ +2e－＝ H2 ↑ 总反应：2NaCl+2H2O＝＝2NaOH+ Cl2↑+ H2↑
负极连接，浸入U型管的CuCl2溶液中，再接通 12V直流电约3min,观察现象。
现象
阴极--- 有红色的固体 阳极--- 有气泡产生
Cu
O2? Cl2? 如何检验?
可用湿润KI—淀粉试纸检验，若试 纸变蓝，证明产生氯气。
解释： 阴极： Cu2++2e-= Cu
阳极： 2Cl--2e-= Cl2↑
3、电解精炼铜 工业上利用电解原理可以将粗铜进行电解精炼， 得到纯（精）铜。 思考：精炼时，什么作阴极？什么作阳极？什么 作电解液？电解反应式？ 阳极（粗铜棒）：Cu – 2e- = Cu2+
（Zn、Ni、Fe等也能氧化溶解为离子进入溶液）
疑问：从阴极离子放电次序，Zn2+为何比H+先放电？
做一做：
（1）设计一个电镀池，在铁件上镀锌，写出电极反应式。
（2）设计一个电镀池，在铁件上镀银，写出电极反应式。
（1）阳极：锌板 （2）阳极：银板
阴极：铁件
电镀液：ZnCl2(或ZnSO4)溶液 阳极: Zn – 2e- = Zn2+ 阴极：Zn2+ + 2e- =Zn
思考：
为何当一个电极周围存在多种可能放 电的离子时，离子不是一起放电，而是只 有一种离子放电？而离子放电的能力与什 么因素有关呢？
离子的放电顺序 用石墨（Pt)作电极时 • 阳极上阴离子的放电顺序是：Cl－> OH－ • 阴极上阳离子的放电顺序是：H+ > Na＋ • 进一步探索：电解CuCl2时离子的放电顺序如何？ 为什么会有这样的顺序？你能得出什么规律吗？ 阳极上：Cl- >OH阴极上：Cu2+ >H+
阳极： 2Cl-- 2e-＝ Cl2↑ 阴极： 2H++ 2e-＝ H2 ↑ 电解 总反应：2HCl＝＝ Cl2↑ + H2↑ 实质：电解质本身被电解 电解后溶液中溶质的质量分数 减小 ，若要恢 复原来的组成和浓度，需加入一定量的 溶质 (通 入一定量的HCl气体)
⑶电解不活泼金属含氧酸盐时，电解质和水都 有部分被电解，如电解CuSO4溶液、AgNO3溶液等。 例：电解CuSO4溶液 阳极 ： 4OH－－4e－＝2H2O +O2↑ 阴极： 2Cu2+ +4e－＝2Cu 总反应： 2CuSO4 +2H2O ＝ 2Cu+O2↑ +2H2SO4 电解后原溶液中溶质的质量分数 减小 ，若要
一、电解原理
• 电解：在直流电的作用下，两电极上分别发
生氧化反应和还原反应的过程叫做电解。
电解是最强有力的氧化还原手段，能使许多 在通常条件下不能发生的氧化还原反应得以进 行，因此在生产中有着许多重要的用途。 如：电解熔融的氯化镁制取金属镁；
电解熔融的氧化铝制取金属铝等……
上述例子是电解熔融盐的情况。
思考3：猜想在通电时在阳极和阴极各会是何种离 子放电？产物可能是哪些？ 当离子到达电极时,可失去电子或得到电子,发生 氧化还原反应,这个过程叫放电。 阴极区： Cu2+→Cu 阳极区： Cl-→Cl2↑
H+→H2↑
OH-→O2↑
【实验4-2】向氯化铜溶液中通入直流电
B:实践检验 实验:将两根石墨棒分别跟直流电源的正极和
阴极：铁件
电镀液：AgNO3溶液 阳极: Ag – e- = Ag+
阴极：Ag+ + e- =Ag
在实际生产中，为了取得均匀细密的镀层， 必须控制电解液中金属的离子浓度及其在阴极 上的沉积速度，所以经常会加入KCN使金属离子 形成氰合金络离子，如Ag(CN)2-、Zn(CN)42-等。 由于氰化物剧毒，对生产工人的健康和环境造 成很大威胁研究无毒络合剂的无氰电镀成为重 要课题。 在电镀生产中，还要通过控制电压、电流 密度等才能得到高质的镀层。
当食盐浓度降得很低时，变成电解水，产生H2和O2。
电解规律：(用惰性电极电解时)
1、电解活泼金属含氧酸盐及强酸、强碱的水 溶液即是电解水（如:KNO3、Na2SO4、H2SO4、 NaOH、KOH等溶液）。 2、电解无氧酸及不活泼金属无氧酸盐溶液即 是电解质本身电解（如：HCl、H2S、HI、CuCl2 等）。
假如是电解质溶液的电解又会发生什么反应呢？
实践探究
向氯化铜溶液中通入直流电 A：理论先行
CuCl2＝ Cu2++2ClH2O H+ + OH-
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思考2：在通电时这些微粒各向什么区移动？ Cu2+ H+向阴极区移动；Cl- OH-向阳极区移动
电解
电解后原溶液中溶质的质量分数 减小，若要恢 复原来的组成和浓度，需通入一定量的HCl。
练习：写出下列溶液电解的电极反应和总反应方 程式 (以石墨为电极) 。 硫酸溶液：2H2O
通电
2H2↑ + O2↑
氢碘酸： 2HI 通电 H2 ↑+ I2↑ 通电 NaOH溶液: 2H2O 2H2↑ + O2↑ CuBr2溶液： 2CuBr
讨论下列问题： 1.通电前和通电后(下右)熔融氯化钠 中Na+和Cl-的运动有何差异?请在右图 中用箭头表示Na+和C1-的运动情况：
e-
e-
e↓
2 ．通电后电极分别发生 了什么反应 ? 请写出两电 极上电极反应式。 阳极: 2Cl--2e-=Cl2↑
(氧化反应)
阴极: 2Na++2e-=2Na
(还原反应)
3．请分析电解过程中电子的流向。 电子流向:
负极 阴极 溶液 阳极Na+、Cl- 在 __________ 阴 极移动，Cl-向___ 阳 极移动。 • 通电后,Na+向__ 电解池阴 极,电极反应为 电子从电源负极流向________ ++ 2 e- =2Na 还原 反应。 2Na _____ _____,发生_______ 电源正 极,电极反应为 电子从电解池阳极流向_______ 2Cl -2e-= Cl2↑ 发生_______ 氧化 反应。 __________, 通电 2NaCl 2Na +Cl2↑ 总反应为_______________________ 。
3. 方案设计与实施
• 实验方案：在U形管里装入饱和食盐水，在U形管两端 各滴入几滴酚酞试液，插入两根石墨棒作电极，把湿 润的碘化钾淀粉试纸放在阳极附近。接通直流电源， 观察U形管内的现象和试纸颜色的变化，把带火星的 小木条放在阳极附近，观察现象。 • 实验现象：在阳极石墨棒上有气泡产生，并使湿润的 碘化钾淀粉试纸变蓝，不能使带火星的木条复燃；在 阴极石墨棒上有气泡产生，阴极附近的溶液变红。 • 实验结论： 阳极区有Cl2生成，阴极区有H2和NaOH生成。
【活动· 探究】电解饱和食盐水
2. 方案设计
电极 可能产物 阳 极
Cl2
检验方法
将湿润的淀粉KI试纸放在阳极附近，若 试纸变蓝，说明阳极有Cl2产生 将带火星的小木条放在阳极附近，若木条 复燃，说明阳极有O2产生
O2
H2
阴 极
NaOH
在阴极收集一试管气体，用大拇指堵住倒 置试管管口，移近酒精灯火焰，松开大拇 指，若听到爆鸣声，说明阴极有H2产生 在饱和NaCl溶液中滴入酚酞试液,若阴极 附近溶液变红,说明阴极区有NaOH产生
例如：电解硫酸钠溶液
⑴电解含氧酸、强碱溶液、活泼金属的含氧酸盐溶液时，
阳极 ： 4OH－－4e－＝2H2O +O2↑ 阴极： 4H+ +4e－＝2H2 ↑ 总反应：2H2O＝＝ O2↑ +2H2↑ 实质：电解水
电解后溶液中溶质的质量分数 增大，若要恢复 原来的浓度，只需加入一定量的 水 即可。
电解
⑵电解无氧酸溶液(氢氟酸除外)、不活泼金属的 无氧酸盐溶液，如电解盐酸、CuCl2溶液等 例：电解盐酸
思考：为什么铁钉上的铜会消失？
当金属或合金作正极时，金属的失电子能力比离子强，所以 是金属放电（溶解）。
电镀时，溶液中的离子浓度、pH是否改变？
通过两极的电量相等，被氧化的金属原子与被还原的金属离 子个数相等，离子浓度和pH均不变。
电镀时,镀层金属作阳极，待镀金属件作阴 极，含有镀层金属离子的溶液作电镀液。
电解 2+ 总反应式： Cu +2Cl == 电解
Cl2↑+ Cu
CuCl2== Cl2 ↑+ Cu
NaCl溶液和熔融NaCl均可导电。电解食盐水也能象 电解CuCl2溶液得到Cu一样得到Na吗？
【活动· 探究】电解饱和食盐水 1. 原理分析 同时发生还是 • 可能的电极反应 有先有后？
阳极：2Cl-－2e- ＝Cl2↑ 或 4OH-－4e- ＝O2 ↑＋2H2O 阴极：Na＋＋e-＝Na 或 2H＋＋2e-＝H2 ↑ • 可能的实验现象： 阳极有气泡冒出（Cl2还是O2） 阴极有气泡冒出（H2）
B
阴极
+
Cl2
阳极
化学与技术
氯碱工业中使用阳离子交换膜
1、电解饱和食盐水—氯碱工业
a.Cl–在阳极失电子生成Cl2，OH-若进入阳极区会与Cl2 反应，既减少Cl2的产量，又会生成NaClO,使产品不纯。 b.H2和Cl2在光照下混合的后果严重。 在工业生产中，用 阳离子交换膜（只允 许阳离子通过）将阴 极区与阳极区隔开， 使阴极区的OH-不能进 入阳极区。