高中化学选修4电解池课件 人教版

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2、 定义：把电能转化为化学能的装置。 电 组成： 两个电极、 电解质溶液、 直流电源 解 与外电源正极相连的电极，出电子，氧化反应。 池 电极 阳极：
惰性电极： C、Pt、Au等，不论做阴极、阳极，
电极材料 本身都不反应。
阴极： 与外电源负极相连的电极，进电子，还原反应。
活泼电极： Fe、Cu、Ag等,做阴极本身不反应,
阳极：湿润的淀粉－KI试纸 阴极：酚酞试液
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现象： 阳极：有气泡产生，使湿 润的淀粉－KI试纸变蓝 阴极：有气泡产生，滴加 酚酞溶液变红

实验装置
阳极：2Cl--2e- =Cl2↑ 阴极：2H++2e- =H2↑ 总式：2NaCl+2H2O=＝＝2NaOH+H2↑+Cl2↑
通电
电解饱和食盐水可以制造烧碱、氯气和氢气。
•X Y • a Pt
Cu
b
CuSO4溶液23源自NaCl和酚酞溶液装置
原电池
电解池
实例
铜锌原电池
原理
电解氯化铜
电流通过引起氧化还原反应
发生氧化还原反应，从而形成电流
形成条 电极名称
两个电极、电解质溶液或熔融态电解质、形 电源、电极（惰性或非惰性）、电 成闭合回路、自发发生氧化还原反应 解质（水溶液或熔融态）
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问：电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？
3. 电镀
电镀是利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合 金的过程，它是电解原理的又一重要应用。电镀可以使金属更 加美观耐用，增强防锈抗腐能力。例如，钢铁是人们最常用的 金属，但钢铁有个致命的缺点，就是它们易被腐蚀。防止钢铁 发生腐蚀的一种最常用方法就是在其表面镀上其他金属，如锌、 铜、铬、镍等。
电流方向
电极反应 能量转化 应用
正极：2H+ + 2e- =H2↑（还原原应） 化学能→ 电能 设计电池、金属防腐
氯碱工业、电镀、电冶、金属精炼
二、电解原理的应用
1.电解食盐水 思考:
（1）通电前，饱和食盐水中存在哪些离子?这些离子的运动情况 怎样？ （2）在电解装置中可否选用铜作阴、阳极的电极材料，为什么？ （3）通电后，溶液中的离子运动发生了什么变化？ （4）通电后，溶液中的在阴、阳放电的是什么离子？ （5）电解后，在阴极区和阳极区分别得到的产物是什么？怎样初 步检验两极产物的生成?
做阳极，本身被氧化溶解。
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3、构成电解池的条件：
①直流电源； 与电源负极相连的电极为阴极 ②电极 与电源正极相连的电极为阳极
③电解质溶液或熔融电解质； ④ 形成闭合的回路
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判断下列属于何种电池？
A
B
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4.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
Na2SO4
电极反应
溶液PH 变化
减小
溶液复原方法
阳极：4OH-→4e-=O2+2H2O 阴极：4H+ + 4e- = 2H2↑ 增大 不变 阳极：2Cl- → 2e-=Cl2↑ 阴极：2H++2e- = H2↑ 阳极：2Cl- → 2e- =Cl2↑ 阴极：Cu2++2e- = Cu 阳极：2Cl- → 2e- =Cl2↑ 阴极：2H++2e- =H2↑ 增大 减少 增大 HCl CuCl2 HCl H2O
HCl CuCl2 NaCl
溶质和 溶剂同 时电解
阳极：4OH- → 4e- =O2↑+2H2O CuSO4 阴极：2Cu2++4e- = 2Cu 减小
CuO
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巩固练习
1.判断A、B、C、D属于原电池的是——，属于电解
池的是——；并写出下列装置的电极反应式。 Fe Ag
AgNO3
（D）
Cu Ag Cu C
阴极：Cu 2+ + 2e- = Cu
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阴极：2Cu 2+ + 4e- = 2Cu 阳极：4OH- - 4e- = 2H2O + O2↑ 总反应： 2CuSO4 + 2H2O
通电
2Cu + 2H2SO4 + O2↑
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电解规律（惰性电极）小结
Ⅰ Ⅱ
阳极：S2- > I- > Br- > Cl- > OH- > 含氧酸根 > F阴极：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>（H+）>Al3+>Mg2+>Na+
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氯碱工业:离子交换膜法制烧碱210
（1）生产设备名称：离子交换膜电解槽 阴极：碳钢 阳极：钛 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。 （2）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生成 ，而影响 氢氧化钠的产量。
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一、电解原理
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电解氯化铜原理
直流电源 I 电极 负极 e 电源 正极 e I
（析出Cu） 阴极 被还原
阳极 （放出Cl2↑） Cu2+ Cl– 被氧化 Cl– 失e
电解质
得e
CuCl2 ＝ Cu2++2Cl–
电极反应
阴极: Cu2+ + 2e ＝ Cu （还原反应）
阳极: 2Cl－－2e ＝Cl2↑ （氧化反应） 总反应: Cu2+ + 2Cl－ 电解 Cu +Cl ↑（氧化还原反应）
Pt
Pt
（A）
AgNO3
Hg(NO3)2
（B）
（C）
NaHSO4
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2.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 B 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 21 D.通电后，甲池的PH减小，而乙、丙两池溶液的PH不变
注：当离子浓度相差较大时，放电顺序要发 生变化，相同时按H+,不同时按（H+）
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想一想： 若以铜为阳极,铁为阴极,电解
氯化铜溶液，情况又如何？
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电极反应式、电解方程式的书写：
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： CuSO4溶液： Na2SO4溶液：
过量BaCl2 过量NaOH 粗盐水 (除SO 2 ) (除Mg 2 .Fe 3 ) 4
过量Na 2CO3 (除Ca 2 .Ba 2 )
适量盐酸 含少量 阳离子交换塔 过滤 2 (除泥沙及沉淀 (除CO 3 ) Ca2+.Mg2+ (除Ca 2 .Mg 2 ) )
精制 盐水29
2.铜的电解精炼
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 电源负极→阴极→阳极→电源正极 电源正极→阳极→阴极→电源负极 阳极：2 CI- - 2e- = CI2 ↑(氧化反应) 阴极: Cu2+ + 2e- = Cu (还原反应) 电能→化学能
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电子流向
极
（外电路）负极 → 正极 （外电路）正极→负极 负极：Zn - 2e- =Zn2+（氧化反应）
①若为金属（非惰性）电极，电极失电子
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②若为惰性电极，电解质溶液中阴离子“争”失电子
分析电解反应的一般思路：
明确溶液中存在哪些离子
阴阳两极附近有哪些离子
根据阳极氧化，阴极还原分析得出产物
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要判断电极反应的产物，必须掌握 离子的放电顺序。
阳极：
①活性材料作电极时：金属在阳 极失电子被氧化成阳离子进人溶液， 阴离子不容易在电极上放电。 ②用惰性电极(Pt、Au、石墨、 钛等)时：溶液中阴离子的放电顺序 （由难到易）是：
Ⅲ Ⅰ与Ⅲ区：电解本身型 Ⅰ与Ⅳ区：放氢生碱型
Ⅱ与Ⅲ区：放氧生酸型 Ⅳ 如CuCl2 、HCl
如NaCl
如CuSO4、AgNO3
Ⅱ与Ⅳ区：电解水型
如Na2SO4、H2SO4 、NaOH18
电解质溶液用惰性电极电解的示例：
电解 类型
举例 物质类别 含氧酸 仅溶剂 水电解 强碱 活泼金属的 含氧酸盐 仅溶质 电解 无氧酸 不活泼金属 的无氧酸盐 活泼金属的 无氧酸盐 不活泼金属的 含氧酸盐 实例 H2SO4 NaOH
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+＋2eZn Fe → 相对不活泼的金 Fe2+＋2eFe 阳极泥: Ni → Ni2+＋2eNi 属以单质的形式沉积在电 Cu→ Cu2+＋2eCu 解槽底,形成阳极泥 CuSO4溶液 Ag 阳极泥 Au 阴极: Cu2+ + 2e- → Cu
通电
2Na + Cl2 ↑
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电 解 熔 融 氯 化 钠 制 钠
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冶炼铝
原理:
阳极：6O2--12 e- =3O2↑ 阴极：4Al3+ + 12e- =4Al 通电 总式：2Al2O3 4Al+3O2 ↑ 助熔剂：冰晶石（Na3AlF6 六氟合铝酸钠） 阳极材料(碳)和熔融氧化铝需要定期补充