电解原理及应用
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
可用惰性电极或金属电极作阴极
铜的电解精炼
一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质（如： Zn、Fe、Ni、Ag、Au等）其导电能力大大下降， 远远不能满足电气工业的要求。
阳极：粗铜 Cu－2e－= Cu2+
比铜活泼的杂质也会同时失去电子而溶解：
比铜不活泼的杂质（Au、Ag）不会溶解
而从阳极上脱落下来而形成阳极泥。提炼金、银等贵重金属。
通电后 溶液中四种离子，在外加电场的作用
下作定向移动。
Cu2＋、 H＋ 移向阴极，Cl－、OH－移向阳极
电极反应 阴极：Cu2+＋2e－＝Cu 阳极: 2Cl－－2e－＝Cl2↑
2、电解：使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极 上引起氧化还原反应的过程叫做电解。
借助电流引起氧化还原反应的装置叫 电解池
2
练习1：某学生想制作一种家用环保型消毒液发 生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电 时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力 的消毒液，设计了如图的装置，则对电源电极名 称和消毒液的主要成分判断正确的是
A a为正极，b为负极；NaClO和NaCl B a为负极，b为正极；NaClO和NaCl C a为阳极，b为阴极；HClO和NaCl D a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl
什么物质？
C CuSO4
把上题改为铜作阳极，试回答： Cu （1）溶液中有哪些离子？
（2）写出电极反应式； （3）电解过程中溶液浓度如何
变化？
设计一个实验使铜与水反应。
电解
C u + 2H2O
Cu(OH)2 + H2↑
阳极：Cu-2e- = Cu2+ Cu作阳极
阴极：2H++2e- = H2↑ 2H2O +2e- = H2↑+ 2OH-
讨论提纲
1．通电前溶液中存在哪些离子？这些离子 是如何运动的？
2．接通直流电以后，原来的离子运动发生 了怎样的改变？
3．有关离子在两极发生了什么样的反应？ 4. 根据两极上的反应，总的反应方程式 是怎样的？
一、电解原理
1、电解CuCl2过程
通电前 溶液中有Cu2＋、Cl－、H＋、OH－四种离
子，它们在溶液中自由移动。
阴极：纯铜薄片 Cu2+ ＋2e－= Cu 电解质溶液：CuSO4溶液
电镀铜
阳极：铜片 Cu－2e－= Cu2+ 阴极：待镀铁制品
Cu2+ ＋2e－= Cu
CuSO4溶液的浓度保持不变。
实验结果：在铁制品上镀上了一层铜
利用电解原理在某些金属的表面镀上一
薄层其它金属或合金的过程叫电镀。
例 1 ： 用 两 支 惰 性 电 极 插 入 1 0 0 0 mL CuSO4溶液，通电电解，当电解液的PH 由6.0变为3.0时，下列叙述正确的是
电 解 原理
实验
在一个U型管中注入CuCl2 溶液，插入两根石墨棒作 电极（如右图），把湿润 的KI－淀粉试纸放在与电 源正极相连的电极附近， 接通电源，
实验现象
一极石墨棒：产生刺激性气体，试纸变蓝 Cl2
一极石墨棒：覆盖了一红色物质
Cu
实验结论
CuCl2溶液在电流的作用下，分解 生成了Cu和Cl2。
其在充电时阳极反应为 Ni(OH)2+ OH――e－＝NiO(OH)+；H2O
⑶上述两种电池使用一段时间后，一个内阻明显增大，而另一
个内阻却几乎不变的主要原因可能是
.
铅蓄电池生成了难 液浓度几乎不变。
溶的
PbSO4，
镍镉
碱
性电
池反
应前后
碱 ；
⑷ 如 果 铅 蓄 电 池 在 放 电 时 回 路 中 有 2 mol 电 子 转 移 时 ， 消 耗
A、阴极上析出11.2mL氢气（标况）
B、阴极上析出32mg铜
BD
C、阳极和阴极质量都没有变化
wenku.baidu.com
D、阳极上析出5.6mL氧气（标况）
例2：按右图装置进行电解（均是惰性电
极），已知A烧杯中装有500 mL20％的
NaOH 溶 液 ， B 烧 杯 中 装 有 5 0 0 mL 的
CuSO4溶液。通电一段时间后，在b电极 上收集到28mL气体（标准状况），则B
烧杯中溶液pH变为（溶液体积变化忽略
不计）
（）
C A．4 B．3
C．2 D．1
例3 ：已知铅蓄电池总的化学方程式为：Pb+PbO2+2H2SO4
=2H2O+2PbSO4； 镍 镉 碱 性 充 电 电 池 的 总 反 应 为 ： 2NiO(OH)+Cd+2H2O=2Ni(OH)2+Cd(OH)2。铅蓄电池使用（放 电）一段时间后，其内阻明显增大，电压却几乎不变，此时只
即：把电能转变为化学能的装置叫 电解池或电解槽。
3、构成电解池的条件
①必须有外接直流电源；
②必须有两个电极，且电极与直流 电源相连接； 与电源正极相连的一极： 阳极 与电源负极相连的一极： 阴极
③两个电极必须插入电解质溶液中。
4、电解池的工作原理
e e －＋ － －
阳极发生 氧化反应 Rn－－ne－＝R
单质还原性逐渐减弱
K+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al 3+Zn2+ Fe2+ Sn2+ Pb2+ (H+) Cu2+ Fe3+ Hg2+ Ag+
阳离子氧化性逐渐增强
阳极
（1）若为惰性电极（Pt、Au、石墨等） 失电子能力（还原性）强的阴离子优先失去电子
常见阴离子在阳极放电顺序
S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根＞F－
（2）若为非惰性电极
电极本身失电子而溶解： M-ne-=Mn+
用惰性电极电解CuSO4溶液，试回答：
C
C（1）溶液中有哪些离子？
CuSO4
（2）写出电极反应式； （3）写出电解总方程式；
? ????
（4）电解过程中溶液pH值如何变化？ （5）电解后若欲使溶液的成份及浓 度完全恢复原状，应向溶液中加入
有充电才能继续使用。镍镉碱性充电电池使用（放电）到后期，
当电压明显下降时，其内阻却几乎不变，此时充电后也能继续
使用。回答下列问题：
PbO2+4H++SO42－+2e－
⑴铅蓄电池在放电时的正极反应为 ＝PbSO4+2H2O ，
其 ⑵在镍充镉电碱时性阴电极池反在应放为电时的P负b极SO反C4应+d2为+e2－O＝HP―b―+S2Oe－42＝－ Cd(；O，H)2
阳
阴
极 阴离子 极
阳离子
阴极发生 还原反应 Nm++me-=N
电子流 动方向
电源负极 电源正极
电解池阴极 电解池阳极
电解质溶液
5、电解池的电极反应
阴极 得电子能力（氧化性）强的阳离子优先获得电子 发生还原反应 ：Nm++me-=N 常见阳离子在阴极放电顺序 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
铜的电解精炼
一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质（如： Zn、Fe、Ni、Ag、Au等）其导电能力大大下降， 远远不能满足电气工业的要求。
阳极：粗铜 Cu－2e－= Cu2+
比铜活泼的杂质也会同时失去电子而溶解：
比铜不活泼的杂质（Au、Ag）不会溶解
而从阳极上脱落下来而形成阳极泥。提炼金、银等贵重金属。
通电后 溶液中四种离子，在外加电场的作用
下作定向移动。
Cu2＋、 H＋ 移向阴极，Cl－、OH－移向阳极
电极反应 阴极：Cu2+＋2e－＝Cu 阳极: 2Cl－－2e－＝Cl2↑
2、电解：使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极 上引起氧化还原反应的过程叫做电解。
借助电流引起氧化还原反应的装置叫 电解池
2
练习1：某学生想制作一种家用环保型消毒液发 生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电 时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力 的消毒液，设计了如图的装置，则对电源电极名 称和消毒液的主要成分判断正确的是
A a为正极，b为负极；NaClO和NaCl B a为负极，b为正极；NaClO和NaCl C a为阳极，b为阴极；HClO和NaCl D a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl
什么物质？
C CuSO4
把上题改为铜作阳极，试回答： Cu （1）溶液中有哪些离子？
（2）写出电极反应式； （3）电解过程中溶液浓度如何
变化？
设计一个实验使铜与水反应。
电解
C u + 2H2O
Cu(OH)2 + H2↑
阳极：Cu-2e- = Cu2+ Cu作阳极
阴极：2H++2e- = H2↑ 2H2O +2e- = H2↑+ 2OH-
讨论提纲
1．通电前溶液中存在哪些离子？这些离子 是如何运动的？
2．接通直流电以后，原来的离子运动发生 了怎样的改变？
3．有关离子在两极发生了什么样的反应？ 4. 根据两极上的反应，总的反应方程式 是怎样的？
一、电解原理
1、电解CuCl2过程
通电前 溶液中有Cu2＋、Cl－、H＋、OH－四种离
子，它们在溶液中自由移动。
阴极：纯铜薄片 Cu2+ ＋2e－= Cu 电解质溶液：CuSO4溶液
电镀铜
阳极：铜片 Cu－2e－= Cu2+ 阴极：待镀铁制品
Cu2+ ＋2e－= Cu
CuSO4溶液的浓度保持不变。
实验结果：在铁制品上镀上了一层铜
利用电解原理在某些金属的表面镀上一
薄层其它金属或合金的过程叫电镀。
例 1 ： 用 两 支 惰 性 电 极 插 入 1 0 0 0 mL CuSO4溶液，通电电解，当电解液的PH 由6.0变为3.0时，下列叙述正确的是
电 解 原理
实验
在一个U型管中注入CuCl2 溶液，插入两根石墨棒作 电极（如右图），把湿润 的KI－淀粉试纸放在与电 源正极相连的电极附近， 接通电源，
实验现象
一极石墨棒：产生刺激性气体，试纸变蓝 Cl2
一极石墨棒：覆盖了一红色物质
Cu
实验结论
CuCl2溶液在电流的作用下，分解 生成了Cu和Cl2。
其在充电时阳极反应为 Ni(OH)2+ OH――e－＝NiO(OH)+；H2O
⑶上述两种电池使用一段时间后，一个内阻明显增大，而另一
个内阻却几乎不变的主要原因可能是
.
铅蓄电池生成了难 液浓度几乎不变。
溶的
PbSO4，
镍镉
碱
性电
池反
应前后
碱 ；
⑷ 如 果 铅 蓄 电 池 在 放 电 时 回 路 中 有 2 mol 电 子 转 移 时 ， 消 耗
A、阴极上析出11.2mL氢气（标况）
B、阴极上析出32mg铜
BD
C、阳极和阴极质量都没有变化
wenku.baidu.com
D、阳极上析出5.6mL氧气（标况）
例2：按右图装置进行电解（均是惰性电
极），已知A烧杯中装有500 mL20％的
NaOH 溶 液 ， B 烧 杯 中 装 有 5 0 0 mL 的
CuSO4溶液。通电一段时间后，在b电极 上收集到28mL气体（标准状况），则B
烧杯中溶液pH变为（溶液体积变化忽略
不计）
（）
C A．4 B．3
C．2 D．1
例3 ：已知铅蓄电池总的化学方程式为：Pb+PbO2+2H2SO4
=2H2O+2PbSO4； 镍 镉 碱 性 充 电 电 池 的 总 反 应 为 ： 2NiO(OH)+Cd+2H2O=2Ni(OH)2+Cd(OH)2。铅蓄电池使用（放 电）一段时间后，其内阻明显增大，电压却几乎不变，此时只
即：把电能转变为化学能的装置叫 电解池或电解槽。
3、构成电解池的条件
①必须有外接直流电源；
②必须有两个电极，且电极与直流 电源相连接； 与电源正极相连的一极： 阳极 与电源负极相连的一极： 阴极
③两个电极必须插入电解质溶液中。
4、电解池的工作原理
e e －＋ － －
阳极发生 氧化反应 Rn－－ne－＝R
单质还原性逐渐减弱
K+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al 3+Zn2+ Fe2+ Sn2+ Pb2+ (H+) Cu2+ Fe3+ Hg2+ Ag+
阳离子氧化性逐渐增强
阳极
（1）若为惰性电极（Pt、Au、石墨等） 失电子能力（还原性）强的阴离子优先失去电子
常见阴离子在阳极放电顺序
S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根＞F－
（2）若为非惰性电极
电极本身失电子而溶解： M-ne-=Mn+
用惰性电极电解CuSO4溶液，试回答：
C
C（1）溶液中有哪些离子？
CuSO4
（2）写出电极反应式； （3）写出电解总方程式；
? ????
（4）电解过程中溶液pH值如何变化？ （5）电解后若欲使溶液的成份及浓 度完全恢复原状，应向溶液中加入
有充电才能继续使用。镍镉碱性充电电池使用（放电）到后期，
当电压明显下降时，其内阻却几乎不变，此时充电后也能继续
使用。回答下列问题：
PbO2+4H++SO42－+2e－
⑴铅蓄电池在放电时的正极反应为 ＝PbSO4+2H2O ，
其 ⑵在镍充镉电碱时性阴电极池反在应放为电时的P负b极SO反C4应+d2为+e2－O＝HP―b―+S2Oe－42＝－ Cd(；O，H)2
阳
阴
极 阴离子 极
阳离子
阴极发生 还原反应 Nm++me-=N
电子流 动方向
电源负极 电源正极
电解池阴极 电解池阳极
电解质溶液
5、电解池的电极反应
阴极 得电子能力（氧化性）强的阳离子优先获得电子 发生还原反应 ：Nm++me-=N 常见阳离子在阴极放电顺序 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au