电解池的工作原理及应用

(共32张PPT)
实 例 被电解物质 电 解 产 物 化 学 方 程 式
电解水
水
H2、O2
2H2O ＝ 2H2 +O2
电解食盐水
H2O、NaCl
NaOH 、
H2 、 Cl2
2NaCl +2H2O ＝ 2NaOH
+H2 + Cl2
电解融熔
氯化钠
NaCl
Na、 Cl2
2NaCl ＝ 2Na+ Cl2
电解融熔
氧化铝
Al2O3
Al 、 O2
2Al2O3 ＝ 4Al +3 O2
电解原理
1.电解:让直流电通过电解质溶液或熔融的电解质， 在两极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。
2.电解池:把电能转化为化学能的装置。
3、形成电解池的条件：
⑴与电源相连的两个电极
⑵电解质溶液或熔融的电解质
⑶形成闭合回路
阴极:与电源负极相连，
电子流入，发生还原反应
阳极:与电源正极相连，
电子流出，发生氧化反应
4. 电极的判断
e－
e－
C
C
阴极
阳极
电解质溶液
5. 电子、离子的流向
电子从阳极通过电源流向阴极
阳离子在电解质溶液中移向阴极
阴离子在电解质溶液中移向阳极
阳极:先看电极后看溶液
(1) 活泼金属电极:金属电极失电子（除金和铂)
(2) 惰性电极:溶液中阴离子失去电子,
失电子能力为:
S2- >I - >Br - >Cl - >OH - >含氧酸根>F-
阴极: 溶液中阳离子得电子,得电子能力为:
Ag+ > Fe3+ > Cu2+ > H+ （酸）> Pb2+ > Sn2+ > Fe2+ > Zn2+ > H+ （水） > Al3+ > Mg2+ >……
6.电极产物的判断及电极反应的书写
电解氯化铜溶液微观模拟
在U形管中加入饱和氯化铜溶液，用石墨棒作电极，接通电源，电解数分钟后，观察现象。
（1）接电源负极的石墨棒上有＿＿＿＿＿＿＿＿ ，
电极反应为＿＿＿＿＿＿＿＿。
（2）接电源正极的石墨棒上有＿＿＿＿＿＿＿＿ ，
电极反应为＿＿＿＿＿＿＿＿。
（3）电解反应的化学方程式＿＿＿＿＿＿＿＿。
有红色物质析出
Cu2+ + 2e- ＝ Cu
有气体放出
2Cl- - 2e- ＝ Cl2
CuCl2 ＝ Cu + Cl2
分析电解反应的一般思路
溶液中存在的离子
两极上的电极反应
离子的移动方向及放电顺序
判断电解池的阴、阳极
电解Na2SO4溶液的分析
阴极
阳极
氧气
氢
气
阳极: 4OH-- 4e- = 2H2O+O2 ↑
实例
电极反应
浓度
PH值
复原
Na2SO4





阴极: 4H ++ 4e- = 2H2 ↑
变大
不
变
加
H2O
2H2O 2H2 ↑+O2 ↑
通电
含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐（如NaOH、H2SO4、K2SO4）的电解时其电极反应式为：
阳极 ： 4OH－－4e－＝2H2O +O2↑
阴极： 4H+ +4e－＝2H2 ↑
电解后溶液中溶质的质量分数增大，若要恢复原来的浓度，只需加入一定量的水即可。
用惰性电极电解电解质溶液规律
(1)电解水型：
总反应：2H2O O2↑ +2H2↑
电解
电解CuCl2溶液的分析
阴极
阳极
氯
气
铜
实例
电极反应
浓度
PH值
复原
CuCl2





CuCl2 Cu+Cl2 ↑
电解
阳极：2Cl--2 e- =Cl2 ↑
阴极：Cu2++ 2e- =2Cu
减小
----
加
CuCl2
无氧酸、不活泼的无氧酸盐（如HCl、CuCl2）溶液的电解
电解后溶液中溶质的质量分数减小，若要恢复原来的组成和浓度，需加入一定量的溶质(通入一定量的HCl气体)
阳极： 2Cl －－ 2e－＝Cl2↑
阴极： 2H+ +2e－＝ H2 ↑
电解盐酸
(2)电解电解质本身：
总反应：2HCl Cl2↑ + H2↑
电解
用惰性电极电解电解质溶液规律
电解CuSO4溶液的分析
阴极
阳极
氧
气
铜
实例
电极反应
浓度
PH值
复原
CuSO4





2CuSO4+ 2H2O 2Cu +O2 ↑+ 2H2SO4
电解
阴极：Cu2++ 2e- =Cu
减小
加
CuO
阳极: 4OH-- 4e- = 2H2O+O2
减
小
不活泼金属的含氧酸盐（如CuSO4、AgNO3）溶液的电解
阳极 ： 4OH－－4e－＝2H2O +O2↑
阴极： 2Cu2+ +4e－＝2Cu
电解后原溶液中溶质的质量分数减小，若要恢复原来的组成和浓度，需加入一定量金属氧化物。
电解CuSO4溶液
(3)放氧生酸型：
总反应： 2CuSO4 +2H2O 2Cu+O2↑ +2H2SO4
电解
用惰性电极电解电解质溶液规律
电解NaCl溶液的分析
阴极
阳极
氢
气
氯气
实例
电极反应
浓度
PH值
复原
NaCl





阳极: 2Cl-- 2e- = Cl 2 ↑
阴极: 2H ++ 2e- = H2 ↑
2NaCl+2H2O 2NaOH+H2 ↑ + Cl2 ↑
电解
减小
增
大
加
HCl
活泼金属的无氧酸盐（如NaCl、MgCl2)溶液的电解
电解后原溶液中溶质的质量分数减小，若要恢复原来的组成和浓度，需通入一定量的HCl气体。
阳极 (C)： 2Cl －－ 2e－＝Cl2↑
阴极 (C)： 2H+ +2e－＝ H2 ↑
(4)放氢生碱型：
总反应：2NaCl+2H2O 2NaOH+ Cl2↑ + H2↑
电解
用惰性电极电解电解质溶液规律
硫酸溶液：
盐酸：
NaOH溶液:
CuBr2溶液：
KCl溶液：
CuSO4溶液：
Na2SO4溶液：
以石墨为电极电解下列水溶液，若想恢复到原来浓度，应加入什么物质？
H2O
H2O
H2O
电解水型
电解水型
电解水型
电解电解质型
电解电解质型
HCl
CuBr2
电解质和水同时被电解
CuO
HCl
恢复到原来浓度：少什么加什么
比较原电池与电解池的异同点。
原电池 电解池
定义
形成
条件
电极
名称
电极
反应
化学能转变成电能的装置。自发的氧化还原反应
将电能转变成化学能的装置。非自发的氧化还原反应
①活动性不同两电极
②电解质溶液
③形成闭合回路
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
负极：较活泼金属；
正极：较不活泼金属(或能导电的非金属等)
阳极：电源正极相连
阴极：电源负极相连
负极：氧化反应
正极：还原反应
阳极：氧化反应
阴极：还原反应
稀硫酸 稀硫酸 稀硫酸 稀硫酸
A B C D
1.下列装置中属于原电池的是 （ ）
属于电解池的是 （ ）
B
C D
原电池、电解池的区分关键看是否有外接电源
四、电解应用：
1、活泼金属的制备
特别活泼的金属钠、镁、铝等只能通过电解的方法制取
为什么不电解钠、镁、铝的盐溶液？
2Al2O3 == 4Al + 3O2↑
通电
熔融
MgCl2 == Mg + Cl2↑
通电
熔融
2NaCl == 2Na + Cl2↑
通电
熔融
2、氯碱工业
+
-
精制饱和NaCl
淡盐水
Cl2
H2
NaOH溶液
H2O含少量NaOH
Cl-
Cl2
H2
OH-
Na+
Na+交换膜
电解饱和食盐水的原理示意图
2H++2e-=H2↑
2Cl--2e-=Cl2↑
阳 阴
H+从何来？
3、铜的电解精炼
粗铜：含杂质(Zn、Fe、Ni、Ag、Au 等)
阳极：
Zn - 2e- = Zn2+
Fe - 2e- = Fe2+
Ni - 2e- = Ni2+
Cu - 2e- = Cu2+
Zn Fe Ni
Cu
Ag Au
阴极: Cu2+ + 2e- = Cu
阳极泥
问：电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？
粗铜
纯铜
硫酸铜溶液
粗铜
纯铜
电解精炼铜的原理示意图：
?
－ ＋
纯铜作阴极，粗铜作阳极；
e-
e-
Ag Au
硫酸铜溶液作电解液
4、电镀
1）定义：
应用电解原理在某些金属或非金属材料表面镀上一薄层其它金属或合金的过程。
2）装置
硫酸铜溶液
阳极：
Cu—2e- = Cu2+
阴极：
Cu2++ 2e- = Cu
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
铜
镀件
1. 关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是( )
A．电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠。
B．若在阳极附近的溶液中滴入KI试液，溶液呈棕色。
C．若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色。
D．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充 分搅拌后溶液呈中性。
B
2. 右图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极。则下列有关的判断正确的是( )
A.a为负极、b为正极
B.a为阳极、b为阴极
C.电解过程中，d电极质量增加
D.电解过程中，氯离子浓度不变
C
3、 把A、B、C、D四块金属片浸入稀硫酸溶液中，用导线两两相连，若A、B相连时，A为负极；C、D相连时电流由D到C；A、C相连时C极上产生大量气泡，B、D相连时，B上有大量气泡产生，则四种金属活动性由强到弱的顺序为
A>C>D>B
【原电池与电解池的结合】
(1)右图的装置会出现什么现象？并完
成电极反应式和总反应式。
(2) 左边烧杯为__________装置，右边烧杯为__________装置。当Zn减轻0.65g时，左边烧杯的碳棒增重______g，右边烧杯的左边碳棒为_____极，产生的气体为_____ mol，右边烧杯的右边碳棒为_____极，在标况下产生的气体为______ mL。