选修四电解池

36
【课堂练习2】
1．下列描述不正确的是（ B ）
A．把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面 出现气泡
B．把铜片插入氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁 C．把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶
液，气泡放出速度加快 D．与电源负极相连的是电解槽的阴极
37
【课堂练习2】
2．100mL浓度为2mol/L的盐酸跟过量的锌片反应， 为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可
电池反应方程式为 2Ag+ + Cu ＝ 2Ag + Cu2+。
–
阴极
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3、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
A 锌 石墨 负极
CuSO4
B 石墨 石墨 负极 NaOH
C银 D铜
铁 石墨
正极 负极
+
阳极
（1）若X、Y都是惰性电极，a是AgNO3溶液，
则① 电解池中X极上的电极反应
为 4OH –－4e–＝2H2O + O2↑。在X极附近观察
到的现象是 冒气泡
。
② Y电极上的电极反应式
为 4Ag+ + 4e– ＝ 4Ag 。
③电池反应方程式为 2H2O + 4Ag+
通＝电 4Ag + 。O2↑+ 4H+
2、两极都用银片作电极电解AgNO3时，阳极的产物 是 Ag+ ；阴极的产物是 Ag 。
3、试写出下列装置中所发生的电极反应式。
石墨
石墨 粗铜
纯铜 纯铜
铁
CuSO4溶液 (A)
CuSO4溶液 (B)
CuSO4溶液 (C)
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4、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。
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【思考】
1. a 、b哪一极为正极？
2. 若要给铁叉镀银， a极选用什么材料？ 选择何种溶液？
3. 若要给铁叉镀金， a极选用什么材料？ 选择何种溶液？
+–
e–
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六、电解原理的应用：
4、电冶金 冶炼活泼金属 K ~~ Al
2Al2O3 (熔融)冰通=晶=电石4Al + 3O2↑
AlCl3 ？
➢阳极产物Cl2和阴极产物NaOH如何检验？
阳极：使湿润的KI淀粉试纸变蓝。 阴极：滴入酚酞，溶液 变红。
➢阳极产物和阴极产物能接触吗？ 离子交换膜 26
淡盐水
阳极 金属钛网
Cl2 +
Cl2
H2 –
H+ Na+
NaOH溶液
阴极 碳钢网
Cl—
OH—
阴
阳
极
极 室 精制饱和
NaCl溶液
阳离子交换膜
室
H2O（含少量NaOH）
Ⅱ与Ⅲ区：放氧生酸型 如CuSO4、AgNO3
Ⅱ与Ⅳ区：电解水型
如Na2SO4、H2SO4
、NaOH 13
三、电解规律(用惰性电极电解时)
⑴、电解含氧酸、强碱溶液、活泼金属的含氧酸盐 溶液时，如电解H2SO4、HNO3、NaOH、Na2SO4等溶液
例阳阴总如反极极实：应：质：电：解：44HO2N电H+aH2+解2S－O4Oe－水＝4－电溶4＝＝解e液－2O＝H22↑2↑H+22OH2+↑O2↑
第三节 电解池
电解熔融NaCl制取Na
1
【超 级 猜 想】
CuCl2溶液在导电 （通电）时会不会发 生化学反应？
2
【实 验 探 究 】
将两根石墨插入CuCl2溶液中； 现 象： 无 明 显 现 象
将两根石墨用导线连接后插入CuCl2溶液中； 现 象： 无 明 显 现 象
将两根石墨分别跟直流电源的正极和负极 连接后，插入CuCl2溶液中，再通电。 现 象：
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六、电解原理的应用： 若把阴极纯铜换成铁棒，
电解过程变吗？
2、铜的电解精炼
不变，但不是精炼铜了，而叫电镀铜。
粗铜：含杂质（Zn、Fe、Ni、Ag、Au 等）
阳极： Zn Zn – 2e– = Zn2+
纯铜
粗铜
Fe Fe – 2e– = Fe2+
阴极
阳极
Ni Ni – 2e– = Ni2+
Cu Cu – 2e– = Cu2+
Ag 阳极泥
硫酸铜溶液
阴极：
Au Cu2+ + 2e–
=
Cu
纯铜
粗铜
电解精炼铜
思考：电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？ 基本不变，但变小。
29
3、电镀 ⑴ 定义：
利用电解原理在某些金属的表面镀上一 薄层其它金属或是合金的方法。
⑵ 电镀材料的选择：
阴极——镀件
阳极——镀层金属
电镀液——含有镀层金属离子的溶液
10
分析电解反应的一般思路：
明确溶液中存在哪些离子 先电离
判断阴阳两极附近离子 种类及离子放电顺序
后电解
根据阳极氧化、阴极还原分析得出产物
试写出以铜棒作电极电解饱和CuCl2溶液的电极反应式：
阳极 ( Cu )： Cu － 2e– ＝ Cu2+
换成铁棒
阴极 ( Cu )： Cu2+ + 2e– ＝ Cu
阴离子移向 阳离子移向
阳极 阴极
发生氧化反应 发生还原反应
与电源负极相连 当一个电极存在多种可能放电的离子时，为什么不是一起 放电？阳离子和阴离子的放电顺序怎样？
9
离子放电： 阴离子失电子、阳离子得电子的过程。
五、离子放电顺序：
1、阳离子放电（得电子）顺序： 氧化性 Ag+ > Hg2+ > Fe3+ > Cu2+ > H+（酸） > Pb2+ > Sn2+ > Fe2+ >Zn2+ > H+（水） > Al3+ > Mg2+ > Na+ > Ca2+ > Ba2+ > K+
2、阴离子放电（失电子）顺序： 还原性
（Pt、Au除外）金属电极 > S2– > I– > Br– > Cl– > OH–
> (NO3－、SO42– 等) 含氧酸根 > F－ 试写出以石墨作电极电解饱和NaCl溶液的电极反应式：
阳极 (C)： 2Cl– － 2e– ＝ Cl2↑
阴极 (C)： 2H+ + 2e– ＝ H2 ↑
阳极（接电源正极）
负极
发生还原反应的电 极
阴极（接电源负极）
正极
相同点 (从原理分析)
都是氧化还原反应
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【原电池与电解池的结合】
20
练习
①③⑤
⑥⑦
• 分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池。
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【亲 身 体 验】
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
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)
15
⑶、电解不活泼金属的含氧酸盐时，电解质和水都有一 部分被电解，如电解CuSO4溶液、AgNO3溶液等。
电解CuSO4溶液 阳极 ： 4OH－－4e－＝2H2O +O2↑ 阴极： 2Cu2+ +4e－＝2Cu 总反应： 2CuSO4 +2H2O电＝解 2Cu+O2↑ +2H2SO4
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。
14
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
电解盐酸 阳 阴 总反极 极应： ：：22CH2lH+ －+C－2le＝－电2＝e解＝－C＝Hl2C2↑l↑2+↑ H2↑
电解饱和食盐水的原理示意图
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氯碱工业：离子交换膜法制烧碱
（1）生产设备名称：离子交换膜电解槽 阴极：碳钢 阳极：钛 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)，把电解槽隔成阴极室和阳极室。
（2）离子交换膜的作用： a、防止氢气和氯气混合而引起爆炸； b、避免Cl2和NaOH反应生成 ，而影响NaOH的产量。
碳
1、直流电源、两个电极；
阴极
2、电解质溶液或熔融的电解质；
3、闭合回路。
碳
阳极
6
四、电极名称及电极反应：
阳、氧、正
1、阳极： ① 与电源正极相连；
② 阴离子移向该极，失电子，发生氧化反应。
2、阴极： ① 与电源负极相连，电子流入； ② 阳离子移向该极，得电子，发生还原反应。
电极反应式：
阳极： 2Cl– – 2e– ＝ Cl2↑ 氧化反应
C
A、a为负极，b为正极
阳极
阴极
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
阳极c： 2Cl– – 2e– ＝ Cl2↑
阴极d： Cu2+ + 2e– ＝ Cu 22
2、电解原理在化学工业中有广泛应用。右图 表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块 电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以 下问题：
⑶ 装置：（电镀铜） 阳极： Cu – 2e– = Cu2+
镀件
阴极
铜
阳极
阴极： Cu2+ + 2e– = Cu
⑷ 电镀的特点：
CuSO4溶液
阳极参加反应的电解， 电镀液的浓度基本不变。
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金属的防护
金属腐蚀的快慢程度：
电解池的阳极＞
原电池的负极＞
+
化学腐蚀＞
C
原电池的正极＞
电解池的阴极
–
Fe 海水
⑦ 盐酸：
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电解规律（惰性电极）小结
Ⅰ
Ⅱ
阳极：S2- > I- > Br- > Cl- > OH- > 含氧酸根 > F-
阴极：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>（H+）>Al3+>Mg2+>Na+
Ⅲ
Ⅳ
Ⅰ与Ⅲ区：电解本身型 如CuCl2 、HCl
Ⅰ与Ⅳ区：放氢生碱型 如NaCl
MgCl2
(熔融)
通电
==
Mg
+
Cl2↑
MgO ？
2NaCl (熔融) 通==电 2Na + Cl2↑
为什么不电解钠、镁、铝的盐溶液？
33
【课堂小结】
电解熔融NaCl制取Na 34
【课堂练习1】 1、用石墨作电极电解CuCl2、NaCl的混合溶液时，
阴极析出的物质是 Cu ；阳极产物是 Cl2 。
AgNO3 CuCl2
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六、电解原理的应用：
1、电解饱和NaCl溶液 （氯碱工业）
两极材料：碳棒或其它惰性电极
NaCl == Na+ + Cl–
H2O == H+ + OH–
阳极：2Cl– – 2e– ＝ Cl2↑
阴极： 2H+ + 2e– ＝ H2↑ 总反应： 2NaCl + 2H2O 通==电 2NaOH + H2↑+ Cl2↑
Why?
总反应： Cu2+ + 2Cl– 通电 Cu + Cl2↑ 4
一、电解： 电流通过电解质溶液（或熔融电解质）而在
阴、阳两极引起氧化还原反应的
过程。 理解：电解质溶液导电的过程就是 电解过程。
电流是直流电；
电解是非自发地将电 能转化为 化学能。
二、电解池（槽）： 电能转化为化学能的装置。
三、构成电解池的条件：
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，需加入一定量金属氧化物。
16
⑷、电解活泼金属的无氧酸盐溶液时，电解质和水 都有一部分被电解，如电解NaCl溶液等。
阳极 (C)： 2Cl －－ 2e－＝Cl2↑ 阴极 (C)： 2H+ +2e－＝ H2 ↑ 总反应：2NaCl+2H2O＝电＝解 2NaOH+ Cl2↑ + H2↑ 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。
碳
阴极： Cu2+ + 2e– ＝ Cu 还原反应 阴极
总反应： Cu2+ + 2Cl– 通电 Cu + Cl2↑
碳
阳极
7
【超 级 猜 想】
CuCl2溶液在导电(通电)时会不会发生化学反应？
会
电解
CuCl2
Cu + Cl2 ↑
氯化铜溶液浓度 降低 。
8
小结 电源、电极、电极反应关系
与电源正极相连
–
阴极
23
2、电解原理在化学工业中有广泛应用。右
图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y
+
是两块电极板，通过导线与直流电源相连。
请回答以下问题：
阳极
（2）若X是铜，Y是惰性电极，a是AgNO3溶液，
则① 电解池中X极上的电极反应为
Cu － 2e– ＝ Cu2+
。
② Y电极上的电极反应为 2Ag+ + 2e– ＝ 2Ag 。
做两极呢？
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【练习】完成下列溶液的电极反应（以石墨为电极）
① 硫酸溶液： ② NaOH溶液： ③ Na2SO4溶液: ④ CuBr2溶液： ⑤ CuSO4溶液： ⑥ KCl溶液：
阳极： 4OH –－4e–＝2H2O + O2↑
阴极： 4H+ + 4e– ＝ 2H2 ↑
总反应：
通电
2H2O
O2↑+ 2H2↑
3
电解
e–
A
阴极 –
阴极：
Cu2+ + 2e– = Cu 还原反应
铜– –
Cu2+
H+
e–
1.通电前溶液中
有哪些离子?
+
阳极
如何运动? 2.通电后如何运动?
+氯
+气
Cl–
阳极：
2Cl–ຫໍສະໝຸດ Baidu–2e– = Cl2↑
OH–
氧化反应
阳极：有气泡，刺激性气味，并能使湿润的
KI—淀粉试纸变蓝。 阴极：碳棒上有一层红色物质析出。
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电 解 原 理 并 不 难， 惰 性 材 料 做 极 板； 两 板 接 通 直 流 电， 阳 极 氧 化 阴 极 还。
【整理与归纳】
电解池
原电池
能量转换 电能转化为化学能 化学能转化为电能
离子的迁移方向 阴离子向阳极迁移 阳离子向阴极迁移
阴离子向负极迁移 阳离子向正极迁移
发生氧化反应的电 极