人教版高中化学选修4第四章 第三节 电解池（共28张PPT）

(共28张PPT)
第四章
电化学基础
第3节
电解池
CuCl2溶液
写出右图原电池的电极反应、电池总反应。
负极：Zn
–
2e-
=
Zn2+
正极：
Cu2+
＋
2e-
=
Cu
电池总反应：Zn
+
CuCl2
=
ZnCl2
+
Cu
CuCl2溶液
问题：如果把两根石墨棒作电极插入CuCl2
溶液中，外接直流电源，这还是原
电池装置吗？
原电池是把化学能转变成电能的装置。
复习提问
观察实验:
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，通电一段时间。
与电源负极相连的碳棒（阴极）覆盖有一层紫红色物质
与电源正极相连的碳棒（阳极）表面出现小气泡，气体使湿润的淀粉—KI试纸变蓝。
结论：
阴极生成铜；
阳极生成氯气。
实验后的思考:
(1)通电前，氯化铜溶液里主要存在哪些离子？这些离子的运动情况怎样？
(2)通电后，这些离子的运动情况有什么改变？
(3)当离子定向运动到电极表面上时，发生了什么变化？
电解氯化铜溶液的微观反应过程
Cu2+、Cl—
无规则运动
Cu2+、Cl—
定向运动
Cu2+、Cl—
发生电子得失
阴阳两极上
生成Cu、Cl2
一、电解原理
电解：电流通过电解质溶液（或熔化的电解质）而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。
电解池：把电能转化为化学能的装置叫做电解池(电解槽)。
电解池构成条件：
1.直流电源
2.两个电极(惰性电极：Pt、Au或石墨)
(活性电极：Fe、Cu等)
3.电解质溶液或熔融态电解质
4.闭合回路
阳极：接电源正极
阴极：接电源负极
电源负极
↓
电解池阴极
↓
溶液中的阳离子在阴极获得电子
同时溶液中的阴离子向阳极移动
↓
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
电解必须建立在电离的基础上
发生氧化还原反应生成了新物质
只产生自由移动的离子
电解质电离成为自由移动的离子CuCl2=Cu2++2Cl-
电解质电离后再通直流电
电解质溶于水或受热融化状态
电离与电解的比较
电解池与原电池有哪些异同
①两电极接直流电源
②电解质溶液
③形成闭合回路
①活泼性不同的两电极
②电解质溶液
③形成闭合回路
形成条件
将电能
转变成化学能的装置
将化学能
转变成电能的装置
定义
装置
实例
电解池
原电池
装置
e—
e—
e—
Cl—
Cu2+
e—
e—
e—
SO42—
Cu2+
电解池与原电池有哪些异同(续)
电源负极→电解池阴极电解池阳极→电源正极
电子
流向
阳极：氧化反应，溶液中的阴离子失电子（放电）或电极金属失电子
阴极：还原反应，溶液中的阳离子得电子（放电）
负极：氧化反应，金属失电子
正极：还原反应，溶液中的阳离子得电子
电极
反应
阳极：与电源正极相连
阴极：与电源负极相连
负极：较活泼金属
正极：较不活泼金属（或能导电的非金属）
电极
名称
电解池
原电池
装置
惰性电极——石墨(C)、金(Au)、铂(Pt)
1.
阴离子失电子顺序（阳极放电顺序）：
S2->I->Br->Cl->OH->[非还原性含氧酸根离子，如NO3-、SO42-
]>F-
2.
阳离子得电子顺序（阴极放电顺序）：
Ag+
>
Hg2+
>
Fe3+
>
Cu2+
>
H+（酸）
>
Fe2+
>
H+
（水）
>
Al3+
>
Mg2+
>
Na+
>
Ca2+
>
K+
溶液中有多种阳离子、阴离子，谁优先
用惰性电极电解下列物质的溶液，
填表并写出电极反应
H+
OH-
SO42-
H+
OH-
Cl-
Na+
H+
OH-
Na+
Cl-
H+
OH-
K+
SO42-
H+
OH-
Cu2+
Cl-
H+
OH-
Cu2+
SO42-
H+
OH-
H2
O2
H2
Cl2
H2
O2
H2
Cl2
H2
O2
Cu
Cl2
Cu
O2
电解质
溶液中离子
阴极
产物
阳极
产物
H2SO4
HCl
NaOH
NaCl
K2SO4
CuCl2
CuSO4
电解饱和食盐水实验
以惰性材料作电极，电解滴有几滴酚酞的饱和食盐水，并以湿润的淀粉KI试纸检验阳极产物，推测有何实验现象。
电解饱和食盐水实验
观察到的现象：
阳极：
阴极：
放出有刺激性气味的气体，湿润的KI淀粉试纸变蓝
放出无色、无味气体，附近溶液变红
2Cl—－2e—=Cl2↑
2H++2e—=H2↑
或2H2O+2e—=H2↑+2OH—
以氯碱工业为基础的化工生产
电解饱和食盐水
二、电解原理的应用——1.
氯碱工业
电镀
电镀
请写出阴阳两极的电极反应式：
阳：Cu
-
2e—
=
Cu2+
阴：Cu2+
+
2e—
=
Cu
阳极的铜质量减轻
请分析阴阳两极、水溶液中的现象：
阴极的铁增重，表面均匀覆盖一层红色固体物质
溶液的颜色始终无变化（原因：Cu2+
浓度不变）
1.
阳极放电的顺序：
非惰性电极，如Fe、Cu＞S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH-＞非还原性含氧酸根离子＞F-
2.
阴极放电顺序：
Ag+＞Hg2+＞Fe3+＞Cu2+＞H+（酸）
>
Fe2+
>
H+
（水）
>
Al3+
>
Mg2+
>
Na+
>
Ca2+
>
K+
电解时电极产物的判断
注意更新
二、电解原理的应用——2.电镀
利用电解的原理在金属表面镀上一层其它金属或合金的过程。
（1）阳极：镀层金属。
阴极：待镀的金属制品
电镀液：用含有镀层金属离子的溶液。
［电镀过程中电镀液的浓度保持不变］
（2）实质：阳极参加反应的电解
（3）阴极必须可以导电，且表面洁净、光滑.
思考：如果是给铁镀锌，请你设计一个电镀池。
二、电解原理的应用——3.电解精炼铜
电解精炼铜原理：
①反应原理：
阳极（粗铜，含铁、银、金等杂质的铜）：
Cu
－
2e-
=
Cu2+
Fe
－
2e-
=
Fe2+
阴极（纯铜）：2Cu2+
+
4e-
=
2Cu
Fe2+虽然也移向阴极，但Cu2+
优先反应
②比铜活泼的金属：Fe只下水，不上岸；
④比铜不活泼的金属：Au、Pt直接沉底形成阳极泥；
※电解质溶液中CuSO4的浓度可能越来越小。
③铜：既下水，又上岸；
电解精炼铜原理：
练习：设计一个电解精炼镍的装置图，写出两极反应。已知：粗镍中含铁、铜、银等杂质。镍的活动性介于铁与铜之间。镍离子为二价。
阳极（粗镍）：
Ni
－
2e-
=
Ni2+
Fe
－
2e-
=
Fe2+
阴极（纯铜）：2Ni2+
+
4e-
=
2Ni
电解质溶液：含有Ni2+的溶液即可
阳极泥：铜、银
二、电解原理的应用——4.电冶金
汉弗莱·戴维，英国化学家、发明家，电化学的开拓者之一。在化学上他的最大的贡献是开辟了用电解法制取金属元素的新途径，电解苛性碱，从而发现了钾和钠，后来又制得了钡、镁、钙、锶等碱土金属。他被认为是发现元素最多的科学家。
你能想得到戴维是用什么具体方法冶炼出金属钠的吗？请画出装置图。
二、电解原理的应用——4.电冶金
1、钠的冶炼
——电解熔融的NaCl
阳极：2Cl-－2e-=Cl2↑
阴极：2Na++2e-=2Na
总反应：
2NaCl(熔融)=2Na+Cl2↑
电解
二、电解原理的应用——4.电冶金
由于电解是最强有力的氧化还原手段，所以电解法是冶炼金属的一种重要的方法。对于冶炼像Na、Ca、Mg、Al这样活泼的金属，电解法几乎是唯一可行的工业方法。
2、铝的冶炼
——电解熔融的Al2O3
阳极：6O2-
－
12e-
=
3O2↑
阴极：4Al3+
+
12e-=
4Al
总反应：
2Al2O3(熔融)==4Al+3O2↑
电解
冰晶石
二、电解原理的应用——4.电冶金
法国皇帝拿破仑三世是一个喜欢炫耀自己的人。他常常大摆宴席，宴请天下宾客。每次宴会，餐桌上的用具几乎全是用银制成的，唯有他自己用的那一个碗却是铝制品。