电解池的工作原理及应用
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课件27张PPT。专题1
化学反应与
能量变化 第二单元 化学能与电能的转化
课题三 电解池的工作原理及应用电解饱和食盐水你知道吗？金属钠与氯气发生放热反应。
金属铝也能与氧气发生反应。2Na(s)+Cl2(s)=2NaCl(s) △H=-822.3kJ/mol
4Al(s)+3O2(g)=2Al2O3(s) △H=-3351.4kJ/mol工业上以NaCl和Al2O3为原料生成金属钠和
金属铝。你知道工业生产中是如何实现此
过程的吗？上述过程中发生了什么形式的
能量转化？交流与讨论1、通电前后熔融态氯化钠中Na+和Cl－的
运动有何差异？2、通电后两极发生了什么化学变化？
请写出两电极上发生反应的电极方程式3、请分析电解过程中电子的流向通电前Na+、Cl-无规则运动
通电后Na+、Cl-定向运动电源负极→阴极 阳极→电源正极阳极：2Cl--2e-=Cl2↑
阴极: 2Na++2e-=2Na电解熔融态氯化钠的微观反应过程Na+、Cl—
无规则运动Na+、Cl—
定向运动Na+、Cl—
发生电子得失阴阳两极上
生成Na、Cl21、电解原理使电流通过电解质溶液,而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程，叫电解。⑴电流是发生氧化—还原反应的根源、动力。⑵阴阳离子在做定向运动导电的同时，也就在两极发生了氧化还原反应，生成了新物质（电解质溶液导电的原因）；
而金属导电是由自由电子的定向运动形成，无反应发生，无新物质生成，两者有本质区别。明
确一、电解基础知识定义：把电能转化为化学能的装置。组成：两个电极、电解质溶液、直流电源电极阳极：与外电源正极相连的电极，失电子，氧化反应。阴极：与外电源负极相连的电极，得电子，还原反应。惰性电极：C、Pt、Au等，不论做阴极、阳极，
本身都不反应。活泼电极：Fe、Cu、Ag等,做阴极本身不反应,做阳极，
本身被氧化溶解。电 解 池电极材料2、直流电源与正极连接的是阳极与负极连接的是阴极电解质溶液或熔融电解质电解池的构造电源负极
↓
电解池阴极
↓
溶液中的阳离子向阴极定向移动，
并在阴极获得电子
同时溶液中的阴离子向阳极定向移动
↓
在阳极表面失去电子
↓
电子沿阳极回到电源正极在电解过程中是如何形成闭合回路的？ + -阳 阴3.电解池电极反应规律（阳氧阴还） (1)阴极：得电子，还原反应
①电极本身不参加反应
②一定是电解质溶液中阳离子“争”得电子(2)阳极：失电子，氧化反应
①若为金属（非惰性）电极，电极失电子
②若为惰性电极，电解质溶液中阴离子“争”失电子常见阴离子放电顺序：
S2- > I- > Br- > Cl- > OH- > 含氧酸根 > F-常见阳离子放电顺序：
Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+（物质在电解池的阴、阳两极发生反应的过程叫放电。）分析电解反应的一般思路：明确溶液中存在哪些离子根据阳极氧化，阴极还原分析得出产物阴阳两极附近有哪些离子活动与探究电解氯化铜溶液浸入CuCl2溶液的两根碳棒分别跟
直流电源的正极和负极相连接，过
一段时间。
与电源负极相连的碳棒覆盖有一层
紫红色物质
与电源正极相连的碳棒表面出现
小气泡，能使湿润的碘化钾淀粉
试纸变蓝色1、氯化铜溶液中存在Cu2+、H+、Cl-、OH-，请根据实验事实指出，在直流电的作用下，哪些离子优先在电极上发生反应2、写出电极反应式和电解反应方程式直流电源电极电解质电极反应阴极:阳极:总反应:Cu2+Cl–Cl–Cu2+ + 2e－ ＝ Cu2Cl－－2e－ ＝Cl2↑ Cu2+ + 2Cl－CuCl2（还原反应）（氧化反应）被还原得e失e被氧化（放出Cl2↑） （析出Cu）电解氯化铜原理CuCl2 ＝ Cu2++2Cl–阴极阳极Cu +Cl2↑Cu +Cl2↑（氧化还原反应）交流与讨论电解饱和食盐水1、氯化钠溶液中存在Na+、H+、Cl-、
OH-，请根据实验事实指出，在直流电
的作用下，哪些离子优先在电极上发生
反应2、写出电极反应式和电解反应方程式阳极（石墨）：
2Cl—－2e—=Cl2↑ 【氧化反应】
阴极（石墨）：
2H++2e—=H2↑ 【还原反应】
3、为什么要阻止阴极区的OH－进入
阳极区？交流与讨论阳离子交换膜：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。
离子交换膜的作用：
a、防止氢气和氯气混合而引起爆炸；
b、避免氯气和氢氧化钠反应，而影响氢氧化钠的质量。4电极反应式、电解方程式的书写：例：写出用石墨做电极电解CuSO4溶液的电极反应式及总的电解方程式，方 法 阴极：阳极：③、最后使得失电子数相等，两电极反应相加得总方程式；＞阴极：阳极：4OH－ －4e－＝O2↑+2H2O2Cu2+＋4e－＝2CuOH－ SO4 2－H+ Cu2+H2O H+ + OH－ CuSO4 ＝ Cu2++ SO4 2－①、首先分析、比较出阴阳极的放电离子：②、然后写电极反应式 ：2Cu＋O2↑+4H+或 2CuSO4+2H2O（电解化学方程式）2Cu＋O2↑+2H2SO42Cu2++2H2O（电解离子方程式）＜练习：完成下列溶液的电极反应。 (以石墨为电极电解)硫酸溶液：
盐酸：
NaOH溶液:
CuBr2溶液：
KCl溶液：
Na2SO4溶液：
电解规律（惰性电极）小结 阳极：S2－ >I－>Br－ >Cl－ > OH－ >含氧酸根>F－ Ⅰ与Ⅲ区：电解电解质型 如CuCl2 、HCl
Ⅰ与Ⅳ区：放氢生碱型 如NaCl
Ⅱ与Ⅲ区：放氧生酸型 如CuSO4、AgNO3
Ⅱ与Ⅳ区：电解水型 如Na2SO4、H2SO4 、NaOH 阴极：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+ > Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+ 电解质溶液用惰性电极电解的示例：含氧酸H2SO4强碱NaOH活泼金属的含氧酸盐Na2SO4无氧酸HCl阳极：4OH--4e-=O2 ↑+2H2O
阴极：4H+ + 4e- = 2H2↑减小增大不变H2O阳极：2Cl- - 2e-=Cl2↑
阴极：2H++2e- = H2↑增大HCl不活泼金属的无氧酸盐CuCl2阳极：2Cl- - 2e- =Cl2↑
阴极：Cu2++2e- = Cu减少CuCl2活泼金属的无氧酸盐NaCl阳极：2Cl- - 2e- =Cl2↑
阴极：2H++2e- =H2↑增大HCl不活泼金属的含氧酸盐CuSO4阳极：4OH- - 4e- =O2↑+2H2O
阴极：2Cu2++4e- = 2Cu减小CuO(一) 电镀1、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过程。2、装置硝酸银溶液阳极：Ag－e- = Ag+阴极：Ag++ e- = Ag 3、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4、电镀的结果，电镀液的浓度保持不变二、电解的应用(二)铜的电解精炼 一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质（如锌、铁、镍、银、金等），这种粗铜的导电性远不能满足电气工业的要求，如果用以制电线，就会大大降低电线的导电能力。因此必须利用电解的方法精炼粗铜。粗铜 含杂质(Zn Fe Ni Ag Au 等)纯铜粗铜阳极： Zn→ Zn2+＋2e-
Fe → Fe2+＋2e-
Ni → Ni2+＋2e-
Cu→ Cu2+＋2e-
Zn Fe Ni
CuAg Au
阴极: Cu2+ + 2e－ → Cu阳极泥问：电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？CuSO4溶液阳极泥: 相对不活泼的金属以单质的形式沉积在电解槽底,形成阳极泥电能转化为化学能阳极（氧化反应）阴极（还原反应）阴离子向阳极迁移
阳离子向阴极迁移化学能转化为电能负极（氧化反应）正极（还原反应）阴离子向负极迁移
阳离子向正极迁移 由电极本身决定
正极：流入电子 负极：流出电子 由外电源决定
阳极：连电源正极
阴极：连电源负极Zn＋H2SO4=ZnSO4+H2↑CuCl2Cu +Cl2↑电解池、电解精炼池、电镀池的比较将电能转变成化学能的装置。应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属的装置。①两电极接直流电源
②电极插入电解质溶液
③形成闭合回路①镀层金属接电源正极待镀金属接电源负极
②电镀液须含有镀层金属的离子阳极：电源正极相连
阴极：电源负极相连阳极：镀层金属
阴极：镀件阳极：氧化反应
阴极：还原反应阳极：氧化反应
阴极：还原反应应用电解原理将不纯的金属提纯的装置。①不纯金属接电源正极纯的金属接电源负极
②电解质溶液须待提纯金属的离子阳极：不纯金属
阴极：纯金属阳极：氧化反应
阴极：还原反应练习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_____；阳极产物是_____。
2、两极都用银片作电极电解AgNO3时，阳极的产物是____；阴极的产物是____。练习3、试写出下列装置中所发生的电极反应方程式。石墨 石墨 粗铜 纯铜 纯铜 铁CuSO4溶液CuSO4溶液CuSO4溶液(A) (B) (C)练习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。
5、 用石墨电极电解100mL H2SO4与CuSO4的混合液，通电一段时间后，两极均收集到2.24L（标况）气体，则原混合液中Cu2+的物质的量浓度为（ ）
A.1mol/L B.2mol/L C.3mol/L D.4mol/LA
化学反应与
能量变化 第二单元 化学能与电能的转化
课题三 电解池的工作原理及应用电解饱和食盐水你知道吗？金属钠与氯气发生放热反应。
金属铝也能与氧气发生反应。2Na(s)+Cl2(s)=2NaCl(s) △H=-822.3kJ/mol
4Al(s)+3O2(g)=2Al2O3(s) △H=-3351.4kJ/mol工业上以NaCl和Al2O3为原料生成金属钠和
金属铝。你知道工业生产中是如何实现此
过程的吗？上述过程中发生了什么形式的
能量转化？交流与讨论1、通电前后熔融态氯化钠中Na+和Cl－的
运动有何差异？2、通电后两极发生了什么化学变化？
请写出两电极上发生反应的电极方程式3、请分析电解过程中电子的流向通电前Na+、Cl-无规则运动
通电后Na+、Cl-定向运动电源负极→阴极 阳极→电源正极阳极：2Cl--2e-=Cl2↑
阴极: 2Na++2e-=2Na电解熔融态氯化钠的微观反应过程Na+、Cl—
无规则运动Na+、Cl—
定向运动Na+、Cl—
发生电子得失阴阳两极上
生成Na、Cl21、电解原理使电流通过电解质溶液,而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程，叫电解。⑴电流是发生氧化—还原反应的根源、动力。⑵阴阳离子在做定向运动导电的同时，也就在两极发生了氧化还原反应，生成了新物质（电解质溶液导电的原因）；
而金属导电是由自由电子的定向运动形成，无反应发生，无新物质生成，两者有本质区别。明
确一、电解基础知识定义：把电能转化为化学能的装置。组成：两个电极、电解质溶液、直流电源电极阳极：与外电源正极相连的电极，失电子，氧化反应。阴极：与外电源负极相连的电极，得电子，还原反应。惰性电极：C、Pt、Au等，不论做阴极、阳极，
本身都不反应。活泼电极：Fe、Cu、Ag等,做阴极本身不反应,做阳极，
本身被氧化溶解。电 解 池电极材料2、直流电源与正极连接的是阳极与负极连接的是阴极电解质溶液或熔融电解质电解池的构造电源负极
↓
电解池阴极
↓
溶液中的阳离子向阴极定向移动，
并在阴极获得电子
同时溶液中的阴离子向阳极定向移动
↓
在阳极表面失去电子
↓
电子沿阳极回到电源正极在电解过程中是如何形成闭合回路的？ + -阳 阴3.电解池电极反应规律（阳氧阴还） (1)阴极：得电子，还原反应
①电极本身不参加反应
②一定是电解质溶液中阳离子“争”得电子(2)阳极：失电子，氧化反应
①若为金属（非惰性）电极，电极失电子
②若为惰性电极，电解质溶液中阴离子“争”失电子常见阴离子放电顺序：
S2- > I- > Br- > Cl- > OH- > 含氧酸根 > F-常见阳离子放电顺序：
Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+（物质在电解池的阴、阳两极发生反应的过程叫放电。）分析电解反应的一般思路：明确溶液中存在哪些离子根据阳极氧化，阴极还原分析得出产物阴阳两极附近有哪些离子活动与探究电解氯化铜溶液浸入CuCl2溶液的两根碳棒分别跟
直流电源的正极和负极相连接，过
一段时间。
与电源负极相连的碳棒覆盖有一层
紫红色物质
与电源正极相连的碳棒表面出现
小气泡，能使湿润的碘化钾淀粉
试纸变蓝色1、氯化铜溶液中存在Cu2+、H+、Cl-、OH-，请根据实验事实指出，在直流电的作用下，哪些离子优先在电极上发生反应2、写出电极反应式和电解反应方程式直流电源电极电解质电极反应阴极:阳极:总反应:Cu2+Cl–Cl–Cu2+ + 2e－ ＝ Cu2Cl－－2e－ ＝Cl2↑ Cu2+ + 2Cl－CuCl2（还原反应）（氧化反应）被还原得e失e被氧化（放出Cl2↑） （析出Cu）电解氯化铜原理CuCl2 ＝ Cu2++2Cl–阴极阳极Cu +Cl2↑Cu +Cl2↑（氧化还原反应）交流与讨论电解饱和食盐水1、氯化钠溶液中存在Na+、H+、Cl-、
OH-，请根据实验事实指出，在直流电
的作用下，哪些离子优先在电极上发生
反应2、写出电极反应式和电解反应方程式阳极（石墨）：
2Cl—－2e—=Cl2↑ 【氧化反应】
阴极（石墨）：
2H++2e—=H2↑ 【还原反应】
3、为什么要阻止阴极区的OH－进入
阳极区？交流与讨论阳离子交换膜：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。
离子交换膜的作用：
a、防止氢气和氯气混合而引起爆炸；
b、避免氯气和氢氧化钠反应，而影响氢氧化钠的质量。4电极反应式、电解方程式的书写：例：写出用石墨做电极电解CuSO4溶液的电极反应式及总的电解方程式，方 法 阴极：阳极：③、最后使得失电子数相等，两电极反应相加得总方程式；＞阴极：阳极：4OH－ －4e－＝O2↑+2H2O2Cu2+＋4e－＝2CuOH－ SO4 2－H+ Cu2+H2O H+ + OH－ CuSO4 ＝ Cu2++ SO4 2－①、首先分析、比较出阴阳极的放电离子：②、然后写电极反应式 ：2Cu＋O2↑+4H+或 2CuSO4+2H2O（电解化学方程式）2Cu＋O2↑+2H2SO42Cu2++2H2O（电解离子方程式）＜练习：完成下列溶液的电极反应。 (以石墨为电极电解)硫酸溶液：
盐酸：
NaOH溶液:
CuBr2溶液：
KCl溶液：
Na2SO4溶液：
电解规律（惰性电极）小结 阳极：S2－ >I－>Br－ >Cl－ > OH－ >含氧酸根>F－ Ⅰ与Ⅲ区：电解电解质型 如CuCl2 、HCl
Ⅰ与Ⅳ区：放氢生碱型 如NaCl
Ⅱ与Ⅲ区：放氧生酸型 如CuSO4、AgNO3
Ⅱ与Ⅳ区：电解水型 如Na2SO4、H2SO4 、NaOH 阴极：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+ > Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+ 电解质溶液用惰性电极电解的示例：含氧酸H2SO4强碱NaOH活泼金属的含氧酸盐Na2SO4无氧酸HCl阳极：4OH--4e-=O2 ↑+2H2O
阴极：4H+ + 4e- = 2H2↑减小增大不变H2O阳极：2Cl- - 2e-=Cl2↑
阴极：2H++2e- = H2↑增大HCl不活泼金属的无氧酸盐CuCl2阳极：2Cl- - 2e- =Cl2↑
阴极：Cu2++2e- = Cu减少CuCl2活泼金属的无氧酸盐NaCl阳极：2Cl- - 2e- =Cl2↑
阴极：2H++2e- =H2↑增大HCl不活泼金属的含氧酸盐CuSO4阳极：4OH- - 4e- =O2↑+2H2O
阴极：2Cu2++4e- = 2Cu减小CuO(一) 电镀1、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过程。2、装置硝酸银溶液阳极：Ag－e- = Ag+阴极：Ag++ e- = Ag 3、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4、电镀的结果，电镀液的浓度保持不变二、电解的应用(二)铜的电解精炼 一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质（如锌、铁、镍、银、金等），这种粗铜的导电性远不能满足电气工业的要求，如果用以制电线，就会大大降低电线的导电能力。因此必须利用电解的方法精炼粗铜。粗铜 含杂质(Zn Fe Ni Ag Au 等)纯铜粗铜阳极： Zn→ Zn2+＋2e-
Fe → Fe2+＋2e-
Ni → Ni2+＋2e-
Cu→ Cu2+＋2e-
Zn Fe Ni
CuAg Au
阴极: Cu2+ + 2e－ → Cu阳极泥问：电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？CuSO4溶液阳极泥: 相对不活泼的金属以单质的形式沉积在电解槽底,形成阳极泥电能转化为化学能阳极（氧化反应）阴极（还原反应）阴离子向阳极迁移
阳离子向阴极迁移化学能转化为电能负极（氧化反应）正极（还原反应）阴离子向负极迁移
阳离子向正极迁移 由电极本身决定
正极：流入电子 负极：流出电子 由外电源决定
阳极：连电源正极
阴极：连电源负极Zn＋H2SO4=ZnSO4+H2↑CuCl2Cu +Cl2↑电解池、电解精炼池、电镀池的比较将电能转变成化学能的装置。应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属的装置。①两电极接直流电源
②电极插入电解质溶液
③形成闭合回路①镀层金属接电源正极待镀金属接电源负极
②电镀液须含有镀层金属的离子阳极：电源正极相连
阴极：电源负极相连阳极：镀层金属
阴极：镀件阳极：氧化反应
阴极：还原反应阳极：氧化反应
阴极：还原反应应用电解原理将不纯的金属提纯的装置。①不纯金属接电源正极纯的金属接电源负极
②电解质溶液须待提纯金属的离子阳极：不纯金属
阴极：纯金属阳极：氧化反应
阴极：还原反应练习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_____；阳极产物是_____。
2、两极都用银片作电极电解AgNO3时，阳极的产物是____；阴极的产物是____。练习3、试写出下列装置中所发生的电极反应方程式。石墨 石墨 粗铜 纯铜 纯铜 铁CuSO4溶液CuSO4溶液CuSO4溶液(A) (B) (C)练习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。
5、 用石墨电极电解100mL H2SO4与CuSO4的混合液，通电一段时间后，两极均收集到2.24L（标况）气体，则原混合液中Cu2+的物质的量浓度为（ ）
A.1mol/L B.2mol/L C.3mol/L D.4mol/LA