高中化學(xué)第四章 第三節(jié) 電解池課件人教版選修四

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1、電解熔融電解熔融NaCl制取制取Na第三節(jié)第三節(jié) 電解池電解池【超【超 級(jí)級(jí) 猜猜 想】想】CuCl2溶液在導(dǎo)電溶液在導(dǎo)電（通電）時(shí)會(huì)不會(huì)（通電）時(shí)會(huì)不會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)？發(fā)生化學(xué)反應(yīng)？【實(shí)【實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 探探 究究 】u將兩根碳棒插入將兩根碳棒插入CuCl2溶液中；溶液中；現(xiàn)現(xiàn) 象：象：無(wú)無(wú) 明明 顯顯 現(xiàn)現(xiàn) 象象現(xiàn)現(xiàn) 象：象：無(wú)無(wú) 明明 顯顯 現(xiàn)現(xiàn) 象象u將兩根碳棒將兩根碳棒用導(dǎo)線(xiàn)連接用導(dǎo)線(xiàn)連接后插入后插入CuCl2溶液中；溶液中；u將兩根碳棒分別將兩根碳棒分別跟直流電源的正極和負(fù)極跟直流電源的正極和負(fù)極 連接連接后，插入后，插入CuCl2溶液中，再通電。溶液中，再通電?，F(xiàn)現(xiàn) 象：象：A陽(yáng)極：有氣

2、泡，刺激性氣味，并能使?jié)駶?rùn)的陽(yáng)極：有氣泡，刺激性氣味，并能使?jié)駶?rùn)的 KI淀粉試紙變藍(lán)。淀粉試紙變藍(lán)。陰極：碳棒上有一層紅色物質(zhì)析出。陰極：碳棒上有一層紅色物質(zhì)析出。陽(yáng)極陽(yáng)極陰極陰極氯氯氣氣銅銅ClCu2+H+OHeeCu2+ + 2e = Cu2Cl 2e = Cl2 +Why?1.通電前溶液中通電前溶液中 有哪些離子有哪些離子? 如何運(yùn)動(dòng)如何運(yùn)動(dòng)?2.通電后如何運(yùn)動(dòng)通電后如何運(yùn)動(dòng)?還原反應(yīng)還原反應(yīng)氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)陰極：陰極：陽(yáng)極：陽(yáng)極：總反應(yīng)：總反應(yīng)：Cu2+ + 2Cl Cu + Cl2通電通電電解電解一、電解：一、電解：電流通過(guò)電解質(zhì)溶液（或熔融電解質(zhì)）電流通過(guò)電解質(zhì)溶液（或熔融電解質(zhì)）

3、而在陰、陽(yáng)兩極引起氧化還原反應(yīng)的而在陰、陽(yáng)兩極引起氧化還原反應(yīng)的過(guò)程。過(guò)程。u理解：理解：電解質(zhì)溶液導(dǎo)電的過(guò)程就是電解質(zhì)溶液導(dǎo)電的過(guò)程就是 過(guò)程。過(guò)程。電解電解電流是直流電；電流是直流電；電解是非自發(fā)地將電解是非自發(fā)地將 能轉(zhuǎn)化為能轉(zhuǎn)化為 能。能。電電化學(xué)化學(xué)二、電解池（槽）：二、電解池（槽）：電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。三、構(gòu)成電解池的條件：三、構(gòu)成電解池的條件：1、直流電源、兩個(gè)電極；、直流電源、兩個(gè)電極；2、電解質(zhì)溶液或熔融的電解質(zhì)；、電解質(zhì)溶液或熔融的電解質(zhì)；3、閉合回路。、閉合回路。碳碳碳碳陰極陰極陽(yáng)極陽(yáng)極四、電極名稱(chēng)及電極反應(yīng)：四、電極名稱(chēng)及電極反應(yīng)：1、陽(yáng)極：

4、、陽(yáng)極： 與電源正極相連；與電源正極相連； 陰離子移向該極，失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。陰離子移向該極，失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。陽(yáng)、氧、正陽(yáng)、氧、正2、陰極：、陰極： 與電源負(fù)極相連，電子流入；與電源負(fù)極相連，電子流入； 陽(yáng)離子移向該極，得電子，發(fā)生還原反應(yīng)。陽(yáng)離子移向該極，得電子，發(fā)生還原反應(yīng)。碳碳碳碳陰極陰極陽(yáng)極陽(yáng)極電極反應(yīng)式：電極反應(yīng)式：陰極：陰極：陽(yáng)極：陽(yáng)極：2Cl 2e Cl2Cu2+ + 2e Cu還原反應(yīng)還原反應(yīng)氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)總反應(yīng)：總反應(yīng)：Cu2+ + 2Cl Cu + Cl2通電通電【超【超 級(jí)級(jí) 猜猜 想】想】CuCl2溶液在導(dǎo)電（通電）時(shí)溶液在導(dǎo)電（通電）時(shí)會(huì)不會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)？

5、會(huì)不會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)？會(huì)會(huì) CuCl2 Cu + Cl2 電解電解氯化銅溶液濃度氯化銅溶液濃度 。降低降低16氯化銅溶液氯化銅溶液pH 。變小變小與電源正極相連與電源正極相連陽(yáng)極陽(yáng)極陰極陰極與電源負(fù)極相連與電源負(fù)極相連發(fā)生氧化反應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng)陽(yáng)離子移向陽(yáng)離子移向陰離子移向陰離子移向發(fā)生還原反應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)電源、電極、電極反應(yīng)關(guān)系電源、電極、電極反應(yīng)關(guān)系小結(jié)小結(jié)當(dāng)一個(gè)電極存在多種可能放電的離子時(shí)，為什么不是當(dāng)一個(gè)電極存在多種可能放電的離子時(shí)，為什么不是一起放電？陽(yáng)離子和陰離子的放電順序怎樣？一起放電？陽(yáng)離子和陰離子的放電順序怎樣？?jī)?yōu)化優(yōu)化P95u 離子放電：離子放電：陰離子失電子、陽(yáng)離子得電子的過(guò)

6、程。陰離子失電子、陽(yáng)離子得電子的過(guò)程。五、離子放電順序：五、離子放電順序：1、陽(yáng)離子放電（得電子）順序：、陽(yáng)離子放電（得電子）順序：Ag+ Hg2+ Fe3+ Cu2+ H+（水）（水） Pb2+ Sn2+ Fe2+ Zn2+ Al3+ Mg2+ Na+ Ca2+ Ba2+ K+2、陰離子放電（失電子）順序：、陰離子放電（失電子）順序：氧化性氧化性還原性還原性（Pt、Au除外）金屬電極除外）金屬電極 S2 I Br Cl OH (水水) (NO3、SO42 等等) 含氧酸根含氧酸根 F試寫(xiě)出以碳棒作電極電解飽和試寫(xiě)出以碳棒作電極電解飽和NaCl溶液的電極反應(yīng)式：溶液的電極反應(yīng)式：陽(yáng)極陽(yáng)極 (C

7、)：陰極陰極 (C)：2Cl 2e Cl22H+ + 2e H2 1011分析電解反應(yīng)的一般思路：分析電解反應(yīng)的一般思路：明確溶液中存在哪些離子明確溶液中存在哪些離子根據(jù)根據(jù)陽(yáng)極氧化、陰極還原陽(yáng)極氧化、陰極還原分析得出產(chǎn)物分析得出產(chǎn)物判斷陰陽(yáng)兩極附近離子判斷陰陽(yáng)兩極附近離子種類(lèi)及離子放電順序種類(lèi)及離子放電順序試寫(xiě)出以銅棒作電極電解飽和試寫(xiě)出以銅棒作電極電解飽和CuCl2溶液的電極反應(yīng)式：溶液的電極反應(yīng)式：陽(yáng)極陽(yáng)極 ( Cu )：陰極陰極 ( Cu )：Cu 2e Cu2+ Cu2+ + 2e Cu 先電離先電離后電解后電解換成換成鐵棒鐵棒做兩極呢？做兩極呢？16【練習(xí)】【練習(xí)】完成下列溶液的電

8、極反應(yīng)完成下列溶液的電極反應(yīng) （以石墨為電極電解）（以石墨為電極電解） 硫酸溶液：硫酸溶液： NaOH溶液：溶液： Na2SO4溶液溶液: CuBr2溶液：溶液： CuSO4溶液：溶液： KCl溶液：溶液： 鹽酸：鹽酸：陽(yáng)極：陽(yáng)極：陰極：陰極：總反應(yīng)：總反應(yīng)：4OH 4e2H2O + O24H+ + 4e 2H2 通電通電2H2O O2+ 2H2電電 解解 原原 理理 并并 不不 難，難，惰惰 性性 材材 料料 做做 極極 板；板；兩兩 板板 接接 通通 直直 流流 電，電，陽(yáng)陽(yáng) 極極 氧氧 化化 陰陰 極極 還。還。電解池電解池能量轉(zhuǎn)換能量轉(zhuǎn)換離子的遷移方離子的遷移方向向發(fā)生氧化反應(yīng)發(fā)生氧化

9、反應(yīng)的電極的電極 發(fā)生還原反應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)的電極的電極 電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能陽(yáng)極（接電源正極）陽(yáng)極（接電源正極）陰極（接電源負(fù)極）陰極（接電源負(fù)極）陰離子向陽(yáng)極遷移陰離子向陽(yáng)極遷移陽(yáng)離子向陰極遷移陽(yáng)離子向陰極遷移原電池原電池化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能負(fù)極負(fù)極正極正極陰離子向負(fù)極遷移陰離子向負(fù)極遷移陽(yáng)離子向正極遷移陽(yáng)離子向正極遷移相同點(diǎn)相同點(diǎn)(從原理分析從原理分析)都是氧化還原反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)【整理與歸納】【整理與歸納】【原電池與電解池的結(jié)合】【原電池與電解池的結(jié)合】練習(xí)練習(xí) 分析下圖，哪個(gè)是原電池，哪個(gè)是電解池。分析下圖，哪個(gè)是原電池，哪個(gè)是電解池。1611101、如右圖

10、是電解氯化銅溶液的裝置、如右圖是電解氯化銅溶液的裝置,其中其中c、d為石墨電極，則下列有關(guān)為石墨電極，則下列有關(guān)判斷正確的是判斷正確的是A、a為負(fù)極，為負(fù)極，b為正極為正極 B、a為陽(yáng)極，為陽(yáng)極，b為陰極為陰極C、電解過(guò)程中，、電解過(guò)程中，d電極質(zhì)量增加電極質(zhì)量增加 D、電解過(guò)程中，氯離子濃度不變、電解過(guò)程中，氯離子濃度不變【親【親 身身 體體 驗(yàn)】驗(yàn)】+陰極陰極陽(yáng)極陽(yáng)極陰極陰極d：陽(yáng)極陽(yáng)極c： 2Cl 2e Cl2Cu2+ + 2e CuC1110162、電解原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛應(yīng)用。、電解原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛應(yīng)用。右圖表示一個(gè)電解池，裝有電解液右圖表示一個(gè)電解池，裝有電解液a；X、Y是

11、兩塊電極板，通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與直流電源相是兩塊電極板，通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與直流電源相連。請(qǐng)回答以下問(wèn)題：連。請(qǐng)回答以下問(wèn)題：（1）若若X、Y都是惰性電極，都是惰性電極，a是是AgNO3溶液，則溶液，則 電解池中電解池中X極上的電極反應(yīng)極上的電極反應(yīng)為為 。在。在X極附近極附近觀(guān)察到的現(xiàn)象是觀(guān)察到的現(xiàn)象是 。 Y電極上的電極反應(yīng)式為電極上的電極反應(yīng)式為 。電池反應(yīng)方程式為電池反應(yīng)方程式為 。（2）若若X是銅，是銅，Y是惰性電極，是惰性電極，a是是AgNO3溶液，則溶液，則 電解池電解池中中X極上的電極反應(yīng)為極上的電極反應(yīng)為 。 Y電極上的電極反應(yīng)式為電極上的電極反應(yīng)式為 。 電池反應(yīng)方程式為電池反應(yīng)方程式為 。+

12、陰極陰極陽(yáng)極陽(yáng)極4OH 4e2H2O + O2冒氣泡冒氣泡4Ag+ + 4e 4Ag 2H2O + 4Ag+ 4Ag + O2+ 4H+ 通電通電Cu 2e Cu2+ 2Ag+ + 2e 2Ag 2Ag+ + Cu 2Ag + Cu2+ 3、右圖中、右圖中x、y分別是直流電源的兩極，通電后發(fā)現(xiàn)分別是直流電源的兩極，通電后發(fā)現(xiàn)a極板質(zhì)量增加，極板質(zhì)量增加，b極板處有無(wú)色無(wú)臭氣體放出，符合這極板處有無(wú)色無(wú)臭氣體放出，符合這一情況的是（一情況的是（ ）a極極b極極X電極電極Z溶液溶液A鋅鋅石墨石墨負(fù)極負(fù)極CuSO4B石墨石墨石墨石墨負(fù)極負(fù)極NaOHC銀銀鐵鐵正極正極AgNO3D銅銅石墨石墨負(fù)極負(fù)極C

13、uCl2A六、電解原理的應(yīng)用：六、電解原理的應(yīng)用：1、電解飽和、電解飽和NaCl溶液溶液（氯堿工業(yè)）（氯堿工業(yè)）兩極材料：碳棒或其它惰性電極兩極材料：碳棒或其它惰性電極NaCl = Na+ + ClH2O = H+ + OH陰極：陰極：陽(yáng)極：陽(yáng)極：2Cl 2e Cl22H+ + 2e H22NaCl + 2H2O = 2NaOH + H2+ Cl2總反應(yīng)：總反應(yīng)：通電通電陽(yáng)極產(chǎn)物和陰極產(chǎn)物能接觸嗎？陽(yáng)極產(chǎn)物和陰極產(chǎn)物能接觸嗎？ 陽(yáng)極產(chǎn)物陽(yáng)極產(chǎn)物Cl2和陰極產(chǎn)物和陰極產(chǎn)物NaOH如何如何檢驗(yàn)檢驗(yàn)？ 陽(yáng)極：陽(yáng)極：使?jié)駶?rùn)的使?jié)駶?rùn)的KI淀粉試紙淀粉試紙變藍(lán)變藍(lán)。陰極：陰極：滴入酚酞，溶液滴入酚酞，溶液

14、 。變紅變紅離子交換膜離子交換膜1110+Cl2Cl2ClH2Na+H+OH淡鹽水淡鹽水NaOH溶液溶液精制飽和精制飽和NaCl溶液溶液H2O（含少量（含少量NaOH）陽(yáng)離子交換膜陽(yáng)離子交換膜 陽(yáng)陽(yáng) 極極金屬鈦網(wǎng)金屬鈦網(wǎng)陰陰 極極碳鋼網(wǎng)碳鋼網(wǎng)陽(yáng)陽(yáng)極極室室陰陰極極室室電解飽和食鹽水的原理示意圖電解飽和食鹽水的原理示意圖10（1）生產(chǎn)設(shè)備名稱(chēng)：離子交換膜電解槽）生產(chǎn)設(shè)備名稱(chēng)：離子交換膜電解槽陰極：碳鋼陰極：碳鋼 陽(yáng)極：鈦陽(yáng)極：鈦陽(yáng)離子交換膜陽(yáng)離子交換膜：只允許陽(yáng)離子通過(guò)：只允許陽(yáng)離子通過(guò)(Cl、OH離子和氣體不能通過(guò)離子和氣體不能通過(guò))，把電解槽隔成陰極室，把電解槽隔成陰極室和陽(yáng)極室。和陽(yáng)極室。

15、（2）離子交換膜離子交換膜的作用：的作用：a、防止氫氣和氯氣混合而引起爆炸；、防止氫氣和氯氣混合而引起爆炸；b、避免、避免Cl2和和NaOH反應(yīng)生成反應(yīng)生成 ，而影響，而影響NaOH的的 產(chǎn)量。產(chǎn)量。氯堿工業(yè)：氯堿工業(yè)：離子交換膜法制燒堿離子交換膜法制燒堿16六、電解原理的應(yīng)用：六、電解原理的應(yīng)用：2、銅的、銅的電解精煉電解精煉粗銅：含雜質(zhì)（粗銅：含雜質(zhì)（Zn、Fe、Ni、Ag、Au 等）等）陽(yáng)極：陽(yáng)極： Zn 2e = Zn2+Fe 2e = Fe2+Ni 2e = Ni2+Cu 2e = Cu2+ Zn Fe Ni CuAg Au 陰極：陰極：陽(yáng)極泥陽(yáng)極泥思考：電解完后，思考：電解完后，C

16、uSO4溶液的濃度有何變化？溶液的濃度有何變化？粗銅粗銅純銅純銅硫酸銅溶液硫酸銅溶液陽(yáng)極陽(yáng)極陰極陰極Cu2+ + 2e = Cu基本不變，但變小。基本不變，但變小。 若把陰極若把陰極純銅純銅換成換成鐵棒鐵棒，電解過(guò)程變嗎？電解過(guò)程變嗎？ 不變，但不是精煉銅了，而叫電鍍銅。不變，但不是精煉銅了，而叫電鍍銅。 3、電鍍、電鍍 定義：定義：利用利用電解原理電解原理在某些金屬的表面鍍上一在某些金屬的表面鍍上一薄層其它薄層其它金屬金屬或是或是合金合金的方法。的方法。 電鍍材料的選擇：電鍍材料的選擇：陰極陰極鍍件鍍件陽(yáng)極陽(yáng)極鍍層金屬鍍層金屬電鍍液電鍍液含有含有鍍層金屬離子鍍層金屬離子的溶液的溶液 裝置：裝

17、置：銅銅鍍件鍍件CuSO4溶液溶液陽(yáng)極陽(yáng)極陰極陰極（電鍍銅）（電鍍銅）陽(yáng)極：陽(yáng)極： 陰極：陰極：Cu 2e = Cu2+ Cu2+ + 2e = Cu 電鍍的特點(diǎn)：電鍍的特點(diǎn)：電鍍液的濃度基本不變。電鍍液的濃度基本不變。陽(yáng)極參加反應(yīng)的電解，陽(yáng)極參加反應(yīng)的電解，金屬的防護(hù)金屬的防護(hù)金屬腐蝕的快慢程度：金屬腐蝕的快慢程度：電解池的陽(yáng)極電解池的陽(yáng)極原電池的負(fù)極原電池的負(fù)極化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕原電池的正極原電池的正極電解池的陰極電解池的陰極海水海水CFe+1. a 、b哪一極為正極？哪一極為正極？2. 若要給鐵叉鍍銀，若要給鐵叉鍍銀， a極選用什么材料？極選用什么材料？ 選擇何種溶液？選擇何種溶液？3.

18、若要給鐵叉鍍金，若要給鐵叉鍍金， a極選用什么材料？極選用什么材料？ 選擇何種溶液？選擇何種溶液？【思考】【思考】e+六、電解原理的應(yīng)用：六、電解原理的應(yīng)用：4、電冶金、電冶金冶煉活潑金屬冶煉活潑金屬 K Al 2Al2O3 (熔融熔融) = 4Al + 3O2通電通電MgCl2 (熔融熔融) = Mg + Cl22NaCl (熔融熔融) = 2Na + Cl2AlCl3 ？MgO ？ 為什么不電解鈉、鎂、鋁的鹽溶液？為什么不電解鈉、鎂、鋁的鹽溶液？通電通電通電通電冰晶石冰晶石111016電解熔融電解熔融NaCl制取制取Na【課堂小結(jié)】【課堂小結(jié)】1、用石墨作電極電解、用石墨作電極電解CuCl

19、2、NaCl的混合溶液時(shí)，的混合溶液時(shí)， 陰極析出的物質(zhì)是陰極析出的物質(zhì)是 ；陽(yáng)極產(chǎn)物是；陽(yáng)極產(chǎn)物是 。2、兩極都用銀片作電極電解、兩極都用銀片作電極電解AgNO3時(shí)，陽(yáng)極的產(chǎn)物時(shí)，陽(yáng)極的產(chǎn)物 是是 ；陰極的產(chǎn)物是；陰極的產(chǎn)物是 ?！菊n堂練習(xí)【課堂練習(xí)1】CuCl2Ag+Ag3、試寫(xiě)出下列裝置中所發(fā)生的電極反應(yīng)式。、試寫(xiě)出下列裝置中所發(fā)生的電極反應(yīng)式。石墨石墨 石墨石墨 粗銅粗銅 純銅純銅 純銅純銅 鐵鐵CuSO4溶液溶液CuSO4溶液溶液CuSO4溶液溶液(A) (B) (C)4、如圖所示裝置，指出、如圖所示裝置，指出A、B池的名稱(chēng)、電極名稱(chēng)、池的名稱(chēng)、電極名稱(chēng)、 電極反應(yīng)式、二池電極反應(yīng)式

20、、二池pH值的變化情況。值的變化情況。1下列描述不正確的是（下列描述不正確的是（ ） A把銅片和鐵片緊靠在一起浸入稀硫酸中，銅片表面把銅片和鐵片緊靠在一起浸入稀硫酸中，銅片表面 出現(xiàn)氣泡出現(xiàn)氣泡B把銅片插入氯化鐵溶液中，在銅片表面出現(xiàn)一層鐵把銅片插入氯化鐵溶液中，在銅片表面出現(xiàn)一層鐵C把鋅粒放入盛有鹽酸的試管中，加入幾滴氯化銅溶把鋅粒放入盛有鹽酸的試管中，加入幾滴氯化銅溶 液，氣泡放出速度加快液，氣泡放出速度加快D與電源負(fù)極相連的是電解槽的陰極與電源負(fù)極相連的是電解槽的陰極2100mL濃度為濃度為2mol/L的鹽酸跟過(guò)量的鋅片反應(yīng)，的鹽酸跟過(guò)量的鋅片反應(yīng)， 為加快反應(yīng)速率，又不影響生成氫氣的總

21、量，可為加快反應(yīng)速率，又不影響生成氫氣的總量，可 采用的方法是（采用的方法是（ ）A加入適量的加入適量的6mol/L的鹽酸的鹽酸 B加入數(shù)滴氯化銅溶液加入數(shù)滴氯化銅溶液C加入適量蒸餾水加入適量蒸餾水 D加入適量的氯化鈉溶液加入適量的氯化鈉溶液 B【課堂練習(xí)【課堂練習(xí)2】B3用石墨作電極，電解用石墨作電極，電解 1mol/L 下列物質(zhì)的溶液，下列物質(zhì)的溶液， 溶液的溶液的pH值保持不變的是（值保持不變的是（ ）AHCl BNaOH CNa2SO4 DNaClC4下列關(guān)于銅電極的敘述，正確的是（下列關(guān)于銅電極的敘述，正確的是（ ）A銅鋅原電池中銅是負(fù)極銅鋅原電池中銅是負(fù)極 B用電解法精煉粗銅時(shí)，純銅作陽(yáng)極用電解法精煉粗銅時(shí)，純銅作陽(yáng)極C在鍍件上電鍍銅時(shí)可用金屬銅作陽(yáng)極在鍍件上電鍍銅時(shí)可用金屬銅作陽(yáng)極 D電解稀硫酸制電解稀硫酸制H2、O2時(shí)，銅作陽(yáng)極時(shí)，銅作陽(yáng)極 C5串聯(lián)電路中的四個(gè)電解池分別裝有串聯(lián)電路中的四個(gè)電解池分別裝有0.1molL-1的下列的下列 溶液，用鉑電極電解，連接直流電源一段時(shí)間后，溶液，用鉑電極電解，連接直流電源一段時(shí)間后， 溶液的溶液的pH最小的是（最小的是（ ）ACuCl2 BNaCl CAgNO3 DKNO3C