选修四 第四章 第三节 电解池 （52张）

(共52张PPT)
电化学基础
第三节 电解池
第1课时
偏转
红色物质
气泡
变蓝
闭合回路
导电
析出金属Cu
产生了Cl2
1.课本现象及结论
实验现象 结论
电流表指针_______。 形成________。
电解质溶液____。
阴极石墨棒上逐渐覆盖一层___________。
阳极石墨棒上______。气体使湿润的KI淀粉试纸______。
2.原理
(1)通电前：
(2)电极上的反应
通电后：
阴极:
阳极:
总反应:
Cu2+ + 2e- ＝ Cu
2Cl－－2e- ＝Cl2↑
Cu2+ + 2Cl－
CuCl2
（还原反应）
（氧化反应）
Cu +Cl2↑
Cu +Cl2↑
放电
粒子在电极上失去或获得电子发生氧化还原反应的过程。
Cu2+、Cl-、H+、OH-自由移动
定向移动
二、电解原理
1.电解：
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。
2.电解池(电解槽)
(1)定义：
(2)构成：
将电能转化为化学能的装置。
①直流电源
②电解质溶液
(或熔融状态电解质)
它是一个非自发的氧化还原反应。
3.电解质溶液的导电过程，实质就是电解质溶液的
电解过程。
③两个电极
阳极(与电源正极相连)：
发生氧化反应
阴极(与电源负极相连)：
发生还原反应
④闭合回路
电解质溶液的导电属于化学变化。
例1.判断下列装置的性质
思考：在CuCl2溶液中，存在着四种离子：Cu2+、Cl-
和H+、OH-。为什么只有Cu2+在得电子，Cl-在失电子？
思考：放电能力与什么因素有关？
与得(氧化性）失（还原性）电子的能力有关。
三、电解时电极产物的判断
1.阳极产物
(1)金属电极(除Pt、Au外)：
(2)惰性电极(Pt、Au、石墨)：
电极优先失电子
阴离子失电子
S2-＞I -＞Br-＞Cl -＞OH－＞含氧酸根
阴离子放电（失电子）能力：逐渐减弱
（氧化反应，氧化产物）
★阴离子放电顺序：
2.阴极产物
Ag+ >Fe3+ > Cu2+ > H+ > Fe2+ > Zn2+ > Al3+ > Mg2+ > Na+ > K+

阳离子放电能力（得电子能力）逐渐减弱
上述顺序(从右到左)基本上是金属活动性顺序，越活泼的金属其阳离子越难得到电子，但Fe3+氧化性较Cu2+强。
（与电极材料无关）
★阳离子放电顺序：
②明确溶液中存在哪些离子
③判断阴阳离子的放电顺序
④根据阳极氧化，阴极还原分析得出产物
①判断电极材料
分析电解反应的一般思路：
阳极：
阴极：
总反应：
2Cl- - 2e- = Cl2↑
2H++2e- = H2↑
四、电解电极反应式的书写
电解溶质型
阳极：
阴极：
4H+ + 4e- = 2H2 ↑
H2SO4溶液
总反应：
4OH- - 4e- = 2H2O + O2 ↑
电解水型
4H ++ 4e - = 2H2 ↑
阳极：
阴极：
总反应：
4OH- - 4e- = 2H2O + O2 ↑
电解水型
阳极：
阴极：
4H ++ 4e - = 2H2 ↑
总反应：
4OH- - 4e- = 2H2O+O2 ↑
电解水型
阳极：
阴极：
总反应：
2Cl- - 2e- = Cl2 ↑
2H+ + 2e- = H2 ↑
电解溶质和水 放氢生碱型
阳极：
4OH- - 4e- = 2H2O + O2 ↑
阴极：
Cu 2++ 2e -= Cu
总反应：
电解溶质和水 放氧生酸型
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
阳极：2Cl- - 2e-=Cl2↑
阴极：2H++2e- = H2↑
增大
不活泼金属的无氧酸盐
CuCl2
阳极：2Cl- - 2e- =Cl2↑
阴极：Cu2++2e- = Cu↓
减小
活泼金属的无氧酸盐
NaCl
阳极：2Cl- - 2e- =Cl2↑
阴极：2H++2e- = H2↑
增大
不活泼金属的含氧酸盐
CuSO4
阳极：4OH- -4e-=O2↑+2H2O
阴极：2Cu2++4e- = 2Cu↓
减小
溶液复
原方法
H2O
HCl
CuCl2
HCl
CuO
电解
类型 举 例 电极反应 溶液pH
变化
物质类别 实例
仅溶剂
水电解


仅溶质
电解

溶质和
溶剂同
时电解

【思考】“实验派”经过反复、多次、精确的实验测定，证明电解氯化铜溶液时pH值的变化如下图曲线：
（1）电解前氯化铜溶液的pH值处于A点位置的原因是什么？
（2）“实验派”的实验结论是：

该观点的理由是（从化学原理上加以简述）:
生成的氯气溶于水使溶液酸性增强。
氯化铜为强酸弱碱盐,铜离子水解使溶液呈酸性。
随着电解的进行，溶液的pH下降。
例2.(2008江苏13)用惰性电极实现电解，下列说法正确的是（ ）
A.电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液
pH不变
B.电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH－，故溶液
pH减小
C.电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物
的物质的量之比为1:2
D.电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物
的物质的量之比为1:1
D
阴阳离子定向移动，在两极上得失电子成为原子或分子。
CuCl2== Cu+Cl2↑
电解质溶于水或受热融化状态
电解质电离后，再通直流电
电解质电离成为自由移动的离子。CuCl2=Cu2++2Cl-
通电
只产生自由移动的离子
发生氧化还原反应生成了新物质
电解必须建立在电离的基础上
小结1
电解与电离的区别与联系
电　离 电　解
条件

过
程

特点
联系
电解池与原电池的比较
较活泼金属做负极
阴极：连接电源负极的一极
负极发生氧化反应
阳极氧化
负极流向正极
阳极流向阴极
化学能变为电能
电能变为化学能
内容 原电池 电解池
电极
规定
电极
反应
电子移动方向
能量
转变
1.蓄电池在放电时起原电池作用，在充电时起
电解池作用，下列是爱迪生蓄电池分别在充电
和放电时的反应：
Fe +NiO2+2H2O Fe(OH)2+ Ni(OH)2，

下列有关爱迪生蓄电池的推断不正确的是( )
A．放电时Fe作负极，NiO2作正极
B．放电时溶液中的阳离子向正极移动
C．充电时阳极反应：
Fe(OH)2 +2e- = Fe2+ + 2OH-
D．充电时Fe(OH)2被氧化Ni(OH)2被还原
CD
练习：
2.(2007年高考全国理综卷)以惰性电极电解
CuSO4溶液。若阳极上产生气体的物质的量为0.0100 mol，则阴极上析出Cu的质量为( )

A. 0.64 g B. 1.28 g
C. 2.56 g D. 5.12 g
B
3.工业上采用Fe、C为电极电解K2MnO4溶液
制KMnO4。
1.电解时,应以 作阴极，电解过程中阴极附近溶液pH将会 ,
2.阳极反应式为 ,
3.总电解反应式为:
。
Fe
增大
MnO42- - e- = MnO4-
2MnO42-+2H2O===2MnO4-+2OH-+H2↑
通电
A和B两个装置 是电解池, 是原电池?
4.原电池与电解池的结合
A
B
H2SO4溶液
CuCl2溶液
5. 如图所示，下列叙述正确的是( )
A. Y为阴极，发生还原反应
B. X为正极，发生氧化反应
C. Y与滤纸接触处有氧气生成
D. X与滤纸接触处变红
A
6.为下图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b极附近溶液呈红色。下列说法正确的是（ ）
A．X是正极，Y是负极
B．X是负极，Y是正极
C．CuSO4溶液的pH值逐渐减小
D．CuSO4溶液的pH值不变
AC
7.如上图所示，通电后A极上析出Ag，对该装置的有关
叙述正确的是?（ ）
A. P是电源的正极
B. F极上发生的反应为：4OH- - 4e-=2H2O+O2↑
C. 电解时，甲、乙、丙三池中，除E、F两极外，其余
电极均参加了反应
D. 通电后，甲池的pH减小，而乙、丙两池溶液的pH不变
B
8.用两只惰性电极插入100mLCuSO4溶液中，通电电解。当溶液的pH值由6下降到2 (电解过程中溶液体积变化忽略不计)，阴极析出铜的质量（ ）
A.16mg B.32mg C.64mg D.128mg
9.用惰性电极电解M(NO3)x的水溶液，当阴极上增重ag时，在阳极上同时产生b L氧气(标况)，从而可知M的相对原子质量是（ ）
A. B. C. D.
B
C
题型：电子守恒规律应用
10、1LK2SO4、CuSO4的混合溶液中c(SO42-)=2mol·L－1，
用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收
集到(标准状况下)22.4L气体，则原溶液中c(K＋)为（ ）
A．0.5mol·L－1 B．1mol·L－1
C．1.5mol·L－1 D．2mol·L－1
D
电化学基础
第三节 电解池
第2课时



(1)NaCl电离出 ，H2O电离出 。
通电后，在电场的作用下， 向阴极移动，
向阳极移动。
(2)在阳极，由于 容易失去电子，被氧化生成 。
阳极方程式： ;
(3)在阴极，由于 容易得到电子被还原生成 。
使H2O电离向右移动，因此阴极 浓度增大，pH 。
阴极方程式： 。
五、电解原理的应用
1.电解饱和食盐水
——氯碱工业
2Cl- - 2e- = Cl2↑
2H+ + 2e- = H2↑
Na+ Cl-
H+ OH-
Cl- OH-
Cl-
Cl2
H+
H2
OH-
增大
Na+ H+

思考：电解前向溶液中滴加酚酞，通电后现象为：
___________ ，两电极上都有气体产生，如何检验阳极上的是氯气？
阴极附近的溶液无色变为红色
阳极:把湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极附近，产生气体可以使湿润KI淀粉试纸变蓝色。
2.避免生成物H2和Cl2混合。
因为: 。
1.避免Cl2接触NaOH溶液会反应,使产品不纯。
反应方程式: 。
Cl2 +2 NaOH =NaCl + NaClO + H2O
混合遇火或遇强光爆炸
解决方法:
使用离子交换膜
(1)防止Cl2和H2混合而引起爆炸。
(2)避免Cl2与NaOH反应生成NaClO影响NaOH的产量。
Cl2
Cl2
Cl—
H2
H+
OH—
淡盐水
NaOH溶液
精制饱和NaCl溶液
H2O（含少量NaOH）
离子交换膜
阳极室
阴极室
生产设备名称：阳离子交换膜电解槽
阳离子交换膜：只允许阳离子通过，把电解槽隔成阴极室和阳极室。
(1)定义：
应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其它金属或合金的方法。
(2)目的：
(4)电镀的特点：
(3)电镀材料的选择：
阴极——
电镀液——
阳极——
使金属增强抗腐蚀的能力,
增加美观和表面硬度。
①阳极本身参加电极反应
②电解质溶液的浓度保持不变
2.电镀
镀件(待镀金属)
镀层金属
含有镀层金属离子的溶液
阴极——
阳极——
电镀液——
阳极：
阴极：
思考：如果要在某铁制品表面镀上一层银，请你选择合适的电极材料和电镀液，并写出电极反应方程式。
某铁制品
金属银
硝酸银溶液
Ag = Ag+ +e-
Ag+＋e－ = Ag
不能失去电子，以
单质的形式留在溶液中，成为阳极泥。
3.铜的电解精炼
阳极(粗铜)：
Cu -2e- = Cu2+
阴极(纯铜)：
Cu2++ 2e- = Cu
杂质比铜活泼的Zn、Fe等
Zn-2e- = Zn2+
Fe-2e- = Fe2+
活泼性在铜之后的Ag、Au等：
阳极泥
电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？
略有减小。
4.电冶金
（1）制取金属钠
电解熔融氯化钠
阳极：
2Cl - - 2e- = Cl2↑
阴极：
2Na+ + 2e- = 2Na
总反应：
（2）制取金属铝
电解熔融氧化铝
阳极：
6O2- - 12e- = 3O2↑
阴极：
4Al3+ + 12e- = 4Al
总反应：
电解
注意：反应过程中使用冰晶石(Na3AlF6)作为
熔剂，使Al2O3在较低的温度下熔化。
2Al2O3 (熔融) == 4Al + 3O2↑
例3.如图装置，用离子交换膜法电解饱和食盐水制烧碱。若X电极材料为金属钛网（表面有氧化物涂层），Y电极材料为碳钢网。阳离子交换膜只允许阳离子通过，而阻止阴离子和气体通过。分别收集两极产生的气体并通入淀粉KI溶液中。请回答下列问题：
①能使淀粉KI溶液变蓝的是 （填“a”或“b”)气体；
②电极反应式为：
X极：
Y极：
③总反应的化学方程式为：
a
2Cl- - 2e- = Cl2↑
2H++2e- = H2↑
例4.下图A为直流电源，B为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸，C为电镀槽．接通电路后发现B上的c点显红色．为实现铁上镀锌，接通K后使c、d两点短路．下列叙述正确的是（ ）
　A.a为直流电源的负极
　B.c极发生的反应为：
2H＋＋2e－＝H2↑
C.f 电极为锌板
　D.e极发生氧化反应
BD
例5.（08天津高考12 ）金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是（ ）
（已知：氧化性Fe2+＜Ni2+＜Cu2）
A.阳极发生还原反应，其电极反应式：
Ni2+ + 2e— = Ni
B.电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加
相等
C.电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+和Zn2+
D.电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt
D
实战演练
1. 某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿，然后平铺在一块铂片上，接通电源后，用铅笔在滤纸上写字，会出现红色字迹。据此，下列叙述正确的是( )
(A)铅笔端作阳极，发生还原反应
(B)铂片端作阴极，发生氧化反应
(C)铅笔端有少量的氯气产生
(D)a点是负极，b点是正极
D
2.用图所示的装置进行电解。通电一会儿，发现湿润的淀粉KI试纸的C端变为蓝色。
(1)A中发生反应的化学方程式为：

(2)B中观察到的现象是：

(3)室温下，若从电解开始到时间ts，A、B装置中共收集到气体0.168L(SPT)，若电解过程中无其他副反应发生，经测定电解后A中溶液体积恰为1000mL，则A溶液的pH为______。
A
B
铜片溶解，有气体和蓝色沉淀生成
2
＋
－
3.如图：通电5min后，电极5质量
增加2.16g，试回答：
（1）电源：a 为 极
C池 池
电极2反应：

电极5反应：

（2）若B槽中共收集到224mL气体（标况）且溶液体积为200mL（设电解过程中溶液体积不变），则通电前溶液中的Cu2+物质的量浓度为：
（3）若A池溶液体积为200mL，且电解过程中溶液体积不变，则电解后，溶液pH为 。
阴极：Ag++e-=Ag
阳极：2Cl-=Cl2↑+2e-
负
电解
0.025mol·L-1
13
（2）分别写出A、B、C、D中的电极反应：
（1）标出电源的正、负极，X为_____，Y为_____。
由电极产物判断电源电极
A：4H＋＋4ｅ－=2H２↑
B：4OH－= 2H２O＋O２↑＋ 4e -
C：2H＋＋2e- = H２↑
D：2Cl－＋2e- = Cl２↑
4. 如图装置中,E为一只盛有AlCl3溶液的烧杯，C为铂棒、D为铁棒，X与Y为电源的电极，A、B中插入多孔的惰性电极。切断开关K1，闭合开关K2，通直流电一端时间后，A、B中液面如图所示，请回答 ：
正极
负极
(3)电解AlCl3溶液时,下图所示的电解变化曲线合理的是( )(忽略烧杯中阳极产生气体与溶液的反应)
A．①④　　 B．②④　　C．②③　　　D．①③
A
依据阴阳两极得失电子守恒，以及铝元素的性质特点，结合图表分析
Al3+~3Cl-~3e-~3OH-~Al(OH)3
4. 如图装置中,E为一只盛有AlCl3溶液的烧杯，C为铂棒、D为铁棒，X与Y为电源的电极，A、B中插入多孔的惰性电极。切断开关K1，闭合开关K2，通直流电一端时间后，A、B中液面如图所示，请回答 ：
(4)电解AlCl3溶液时,若产生沉淀1.56g时, 将A极产生的气体在常温下燃烧,生成液态水,放出8.574KJ热量,写出其燃烧热的热化学方程式。
依据电路中转移电子相等
Al3+~3Cl-~3e-~3OH-~Al(OH)3
A：2H＋＋2e－=H2↑
3H2 ~ 6e- ~ 2Al(OH)3 ~热量
3mol 2×78g QKJ
1.56g 8.574KJ
H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H= -285.8KJ/mol
4. 如图装置中,E为一只盛有AlCl3溶液的烧杯，C为铂棒、D为铁棒，X与Y为电源的电极，A、B中插入多孔的惰性电极。切断开关K1，闭合开关K2，通直流电一端时间后，A、B中液面如图所示，请回答 ：
（5）若电解一段时间后，A、B中均有气体包围，此时切断开关K2，闭合开关K1，则电流指针是否偏转？ 。
若偏转写出电极反应和总反应：
负极（A）：2H2＋4OH－= 4H2O ＋4e-
正极（B）：O2＋2H2O + 4e- = 4OH-　
总反应： 　2H2 ＋ O2 = 2H2O　
偏转
4. 如图装置中,E为一只盛有AlCl3溶液的烧杯，C为铂棒、D为铁棒，X与Y为电源的电极，A、B中插入多孔的惰性电极。切断开关K1，闭合开关K2，通直流电一端时间后，A、B中液面如图所示，请回答 ：
(6)若把A气体换为甲醇，此时切断开关K2，闭合开关K1，则电流指针也偏转.写出电极反应：A中：__B中：__.
2CH3OH＋3O2＝2CO2＋4H2O
2CH3OH＋3O2＋４OH－＝2CO32－＋6H2O
总反应式
正极: 3O2＋6H2O＋12e－= 12OH－
负极: 2CH3OH-＋ 16OH －= 2CO32－＋12H2O +12e-