1第四章電化學(xué)基礎(chǔ)第三節(jié)電解池2氫氣氧氣

電解電解水：2H2O2H2＋O2

+-3e-e-e-e-e-e-通電時(shí)離子和電子的移動(dòng)方向＋－

H+OH-電極電勢(shì)高電極電勢(shì)低H2↑O2↑—————+++++H2OH++OH-電解液中陽(yáng)離子的移動(dòng)方向始終與內(nèi)電路中電流的流向一致2H++2e-=H2↑

4OH--4e-=O2↑+2H2O陽(yáng)離子移向的一極始終發(fā)生的是還原反應(yīng)4定義：把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置，也叫電解槽。(充電)組成：兩個(gè)電極、電解質(zhì)溶液、直流電源電極陽(yáng)極：與外電源正極相連的電極，出電子，氧化反應(yīng)。陰極：與外電源負(fù)極相連的電極，進(jìn)電子，還原反應(yīng)。惰性電極：C、Pt、Au等，不論做陰極、陽(yáng)極，本身都不反應(yīng)。活潑電極：Fe、Cu、Ag等,做陰極本身不反應(yīng),做陽(yáng)極，本身被氧化溶解。電解池電極材料2、陽(yáng)離子移向的一極對(duì)應(yīng)的電極材料始終不參與反應(yīng)，是被保護(hù)的一極在外加直流電源的作用下，電解質(zhì)的陰陽(yáng)離子在陰陽(yáng)兩極發(fā)生氧化還原反應(yīng)的過(guò)程，叫電解。1、電解原理53、構(gòu)成電解池的條件：①直流電源；與電源負(fù)極相連的電極為陰極與電源正極相連的電極為陽(yáng)極②電極③電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)；④

形成閉合的回路6實(shí)踐探究1、向氯化銅溶液中通入直流電A：理論先行思考1：氯化銅溶液中含有哪些微粒?思考2：在通電時(shí)這些微粒各向什么區(qū)移動(dòng)？思考3：猜想在通電時(shí)在陽(yáng)極和陰極各會(huì)發(fā)生什么樣的電極反應(yīng)？產(chǎn)物可能是哪些？陽(yáng)離子：Cu2+H+

陰離子：Cl-OH-Cu2+H+向陰極區(qū)移動(dòng)；Cl-OH-向陽(yáng)極區(qū)移動(dòng)Cl-→Cl2↑OH-→O2↑H2OH++OH-

CuCl2＝Cu2++2Cl-

陰極區(qū)：Cu2+→CuH+→H2↑陽(yáng)極區(qū)：7e-e-e-e-通電時(shí)離子和電子的移動(dòng)方向

＋－Cu2+

H+OH-

Cl-電極電勢(shì)高電極電勢(shì)低——————+++++8實(shí)踐探究1、向氯化銅溶液中通入直流電B:實(shí)踐檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn):將兩根石墨棒分別跟直流電源的正極和負(fù)極連接，浸入U(xiǎn)型管的CuCl2溶液中，再接通12V直流電,觀察現(xiàn)象。約3～5min后切斷電源。現(xiàn)象陽(yáng)極---有氣泡產(chǎn)生O2?Cl2?如何檢驗(yàn)?陰極---有紅色的固體Cu解釋陽(yáng)極---陰極---2Cl--2e-=Cl2↑Cu2++2e-=Cu2Cl-+Cu2+=Cl2↑+Cu總反應(yīng)式：通電9陽(yáng)極氣體的檢驗(yàn)O2的檢驗(yàn)—Cl2的檢驗(yàn)———（黃綠色）（變藍(lán)）（下層呈紫色）（復(fù)燃）帶火星的木條看氣體顏色濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙氣體通入碘化鉀溶液后用四氯化碳萃取此法較為簡(jiǎn)捷方便10裝置原電池電解池實(shí)例

原理

形成條

電極名稱

電子流向

電流方向

電極反應(yīng)

能量轉(zhuǎn)化

應(yīng)用

發(fā)生氧化還原反應(yīng)，從而形成電流電流通過(guò)引起氧化還原反應(yīng)兩個(gè)電極、電解質(zhì)溶液或熔融態(tài)電解質(zhì)、形成閉合回路、自發(fā)發(fā)生氧化還原反應(yīng)電源、電極（惰性或非惰性）、電解質(zhì)（水溶液或熔融態(tài)）

由電極本身決定正極：流入電子負(fù)極：流出電子

由外電源決定陽(yáng)極：連電源正極

陰極：連電源負(fù)極（外電路）負(fù)極→正極

電源負(fù)極→陰極→陽(yáng)極→電源正極（外電路）正極→負(fù)極電源正極→陽(yáng)極→陰極→電源負(fù)極負(fù)極：Zn-2e-=Zn2+（氧化反應(yīng)）正極：2H++2e-

=H2↑（還原原應(yīng)）

陽(yáng)極：2CI--2e-=CI2

↑(氧化反應(yīng))陰極:Cu2++2e-=Cu(還原反應(yīng))化學(xué)能→電能電能→化學(xué)能設(shè)計(jì)電池、金屬防腐氯堿工業(yè)、電鍍、電冶、金屬精煉銅鋅原電池電解氯化銅11練習(xí)電解池原電池電極材料電極名稱電極反應(yīng)能量變換電子流向特征可以相同可以不同不同陰陽(yáng)極由外電源決定與電源負(fù)極相連的為陰極與電源正極相連的為陽(yáng)極正負(fù)極由電極材料決定活潑性較強(qiáng)的金屬做負(fù)極陽(yáng)極：氧化反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)負(fù)極：氧化反應(yīng)正極：還原反應(yīng)電能→化學(xué)能化學(xué)能→電能有外加電源本身是電源，外接用電器負(fù)→陰陽(yáng)→正負(fù)→導(dǎo)線→正12電離

電解

條件過(guò)程特點(diǎn)聯(lián)系

電解質(zhì)溶于水或受熱融化狀態(tài)電解質(zhì)電離后，再通直流電電解質(zhì)電離成為自由移動(dòng)的離子。CuCl2=Cu2++2Cl-通電陰陽(yáng)離子定向移動(dòng)，在兩極上失得電子成為原子或分子。CuCl2==Cu+Cl2↑只產(chǎn)生自由移動(dòng)的離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成了新物質(zhì)電解必須建立在電離的基礎(chǔ)上小結(jié)1電解與電離的區(qū)別與聯(lián)系134.電解池電極反應(yīng)規(guī)律（陽(yáng)氧陰還）

(1)陰極：得電子，還原反應(yīng)

①電極本身不參加反應(yīng)②一定是電解質(zhì)溶液中陽(yáng)離子“爭(zhēng)”得電子(2)陽(yáng)極：失電子，氧化反應(yīng)

①若為金屬（非惰性）電極，電極失電子②若為惰性電極，電解質(zhì)溶液中陰離子“爭(zhēng)”失電子14電極產(chǎn)物反思為什么不是氧氣呢？為什么不產(chǎn)生氫氣呢？說(shuō)明：得失電子的能力不同失電子能力：Cl-＞OH-得電子能力：Cu2+＞H+15分析電解反應(yīng)的一般思路：明確溶液中存在哪些離子根據(jù)陽(yáng)極氧化，陰極還原分析得出產(chǎn)物陰陽(yáng)兩極附近有哪些離子16重點(diǎn)要判斷電極反應(yīng)的產(chǎn)物，必須掌握離子的放電順序。（放電就是指陽(yáng)離子的還原與陰離子的氧化）陽(yáng)極：

①活性材料作電極時(shí)：金屬在陽(yáng)極失電子被氧化成陽(yáng)離子進(jìn)人溶液，陰離子不容易在電極上放電。

②用惰性電極(Pt、Au、石墨、鈦等)時(shí)：溶液中陰離子的放電順序（由難到易）是：S

2->SO32->I

->Br

->Cl

->OH

->NO3->SO42-(等含氧酸根離子）>F-17Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(H+濃度較大時(shí)，酸電離的)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>

H+

(H+濃度較小時(shí)，水電離的)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+

無(wú)論是惰性電極還是活性電極都不參與電極反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)的是溶液中的陽(yáng)離子。

陽(yáng)離子在陰極上放電順序是：陰極:想一想：

若以銅為陽(yáng)極,鐵為陰極,電解

氯化銅溶液，情況又如何？18說(shuō)出下列裝置中電解池的陰陽(yáng)極，寫出電極反應(yīng)式及總反應(yīng)的化學(xué)方程式、離子方程式。陽(yáng)極：陰極：總反應(yīng)：2Cl--2e-=Cl2↑2H++2e-=

H2

↑2HCl==H2↑

+Cl2↑電解2H++2Cl-==H2↑

+Cl2↑電解（二）電極反應(yīng)書寫HCl溶液1、溶液中哪些微粒？2、陽(yáng)極區(qū)有哪些離子？

陰極區(qū)又有哪些離子？3、哪個(gè)離子先放電？19陽(yáng)極：陰極：4H++4e-=2H2↑H2SO4溶液2H2O=2H2↑+O2↑電解總反應(yīng)：4OH--4e-

=2H2O+O2

↑該自己獨(dú)立思考啦!練習(xí)：以石墨作電極，電解下列溶液，寫出電極反應(yīng)及電解總反應(yīng)式。204H++4e-=2H2↑NaOH溶液陽(yáng)極：陰極：總反應(yīng)：2H2O==2H2↑+O2↑電解4OH--4e-=2H2O+O2

↑Na2SO4溶液陰極：陽(yáng)極：總反應(yīng)：4OH--4e-

=2H2O+O2

↑4H++4e-=2H2↑2H2O==2H2↑+O2↑電解21陽(yáng)極：陰極：總反應(yīng)：2Cl--2e-

=Cl2↑2H++2e-=

H2

↑2NaCl+2H2O===2NaOH+H2

↑+Cl2↑電解2Cl-+2H2O====2OH-

+H2

↑+Cl2↑電解放氫生堿型22陽(yáng)極：4OH--4e-=2H2O+O2

↑陰極：Cu2++2e-=Cu2CuSO4+2H2O==2H2SO4+O2↑+2Cu電解總反應(yīng)：2Cu2++2H2O==4H++O2↑+2Cu電解電解AgNO3溶液陽(yáng)極：4OH--4e-=2H2O+O2↑陰極：4Ag++4e-=4Ag↓總反應(yīng)式：4Ag++2H2O==4Ag↓+O2↑+4H+放氧生酸型23

電解質(zhì)溶液用惰性電極電解的規(guī)律電解類型舉例電極反應(yīng)溶液PH變化溶液復(fù)原方法物質(zhì)類別實(shí)例電解水型

電解電解質(zhì)型

既電解電解質(zhì)又電解水型

含氧酸H2SO4強(qiáng)堿NaOH活潑金屬的含氧酸鹽Na2SO4無(wú)氧酸HCl陽(yáng)極：4OH--4e-=O2+2H2O陰極：4H++4e-=2H2↑減小增大不變H2O陽(yáng)極：2Cl--

2e-=Cl2↑陰極：2H++2e-=

H2↑增大HCl不活潑金屬的無(wú)氧酸鹽CuCl2陽(yáng)極：2Cl--

2e-=Cl2↑陰極：Cu2++2e-=

CuCuCl2活潑金屬的無(wú)氧酸鹽（放氫生堿）NaCl陽(yáng)極：2Cl--

2e-=Cl2↑陰極：2H++2e-=H2↑增大HCl不活潑金屬的含氧酸鹽（放氧生酸）CuSO4陽(yáng)極：4OH--

4e-

=O2↑+2H2O陰極：2Cu2++4e-=

2Cu減小CuO24練習(xí)1.如上圖所示，通電后A極上析出Ag，對(duì)該裝置的有關(guān)敘述正確的是

A.P是電源的正極B.F極上發(fā)生的反應(yīng)為：4OH--4e-=2H2O+O2↑C.電解時(shí)，甲、乙、丙三池中，除E、F兩極外，其余電極均參加了反應(yīng)D.通電后，甲池的PH減小，而乙、丙兩池溶液的PH不變

B25練習(xí)2.為下圖所示裝置中，a、b都是惰性電極，通電一段時(shí)間后，b極附近溶液呈紅色。下列說(shuō)法正確的是A．X是正極，Y是負(fù)極B．X是負(fù)極，Y是正極C．CuSO4溶液的pH值逐漸減小D．CuSO4溶液的pH值不變

a

?XY?bPtCuCuSO4溶液NaCl和酚酞溶液AC26

練習(xí)3.右圖中x、y分別是直流電源的兩極,通電后發(fā)現(xiàn)a極板質(zhì)量增加,b極板處有無(wú)色無(wú)臭氣體放出,符合這一情況的A27（1）生產(chǎn)設(shè)備名稱：離子交換膜電解槽陰極：碳鋼陽(yáng)極：鈦陽(yáng)離子交換膜：只允許陽(yáng)離子通過(guò)(Cl－、OH－離子和氣體不能通過(guò))，把電解槽隔成陰極室和陽(yáng)極室。（2）離子交換膜的作用：a、防止氫氣和氯氣混合而引起爆炸；b、避免氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)生成次氯酸鈉

而影響氫氧化鈉的產(chǎn)量。1、氯堿工業(yè):離子交換膜法制燒堿二、電解原理的應(yīng)用28－+Cl2Cl2Cl—H2Na+H+OH—淡鹽水NaOH溶液精制飽和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）離子交換膜

陽(yáng)極金屬鈦網(wǎng)陰極碳鋼網(wǎng)陽(yáng)極室陰極室29現(xiàn)象：陽(yáng)極：有氣泡產(chǎn)生，使?jié)駶?rùn)的淀粉－KI試紙變藍(lán)陰極：有氣泡產(chǎn)生，滴加酚酞溶液變紅實(shí)驗(yàn)裝置陽(yáng)極：2Cl--2e-=Cl2↑陰極：2H++2e-=H2↑總式：2NaCl+2H2O=＝＝2NaOH+H2↑+Cl2↑電解電解飽和食鹽水可以制造燒堿、氯氣和氫氣。30(2)避免生成物H2和Cl2混合,因?yàn)?

.(1)避免Cl2接觸NaOH溶液會(huì)反應(yīng),使產(chǎn)品不純,反應(yīng)方程式:

.第一個(gè)問(wèn)題:Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O混合遇火或遇強(qiáng)光爆炸解決方法:使用離子交換膜31提示：第二個(gè)問(wèn)題：精制食鹽水

由于粗鹽中含有泥沙、Ca2+

、Mg2+、

Fe3+、SO42—等雜質(zhì)，會(huì)在堿液中形成沉淀從而損壞離子交換膜，那么如何除去這些雜質(zhì)呢？3.所有試劑只有過(guò)量才能除盡，你能設(shè)計(jì)一個(gè)合理的順序逐一除雜嗎？2.用什么試劑除去Ca2+

、Mg2+、Fe3+

、SO42-1.用什么方法除去泥沙？32泥沙、Na+、Cl-、Mg2+、Ca2+、Fe3+

、SO42-Na+、Cl-、Mg2+、Ca2+、Fe3+

、SO42-Na+、Cl-、Mg2+、Ca2+、Fe3+

、引入Ba2+

Na+、Cl-、Ca2+、

Ba2+、引入OH-Na+、Cl-、OH-

、引入CO32-Na+、Cl-沉降除泥沙略過(guò)量BaCl2

溶液除SO42-略過(guò)量Na2CO3

溶液除Ca2+、Ba2+

略過(guò)量NaOH溶液除Fe3+、Mg2+

過(guò)濾，加適量HCl溶液調(diào)節(jié)PH除CO32-、OH-332.銅的電解精煉

一般火法冶煉得到的粗銅中含有多種雜質(zhì)（如鋅、鐵、鎳、銀、金等），這種粗銅的導(dǎo)電性遠(yuǎn)不能滿足電氣工業(yè)的要求，如果用以制電線，就會(huì)大大降低電線的導(dǎo)電能力。因此必須利用電解的方法精煉粗銅。粗銅含雜質(zhì)(ZnFeNiAgAu等)純銅粗銅陽(yáng)極：

Zn-2e-→Zn2+Fe-2e-→Fe2+

Ni-

2e-→Ni2+Cu-2e-

→Cu2+

ZnFeNiCuAgAu陰極:

Cu2++2e-→Cu陽(yáng)極泥問(wèn)：電解完后，CuSO4溶液的濃度有何變化？CuSO4溶液陽(yáng)極泥:相對(duì)不活潑的金屬以單質(zhì)的形式沉積在電解槽底,形成陽(yáng)極泥343.電鍍1.定義：利用電解原理在某些金屬的表面鍍上一薄層其它金屬或是合金的過(guò)程。2.目的：4.電鍍的特點(diǎn)：3.電鍍材料的選擇：陰極——鍍件電鍍液——含有鍍層金屬離子的溶液陽(yáng)極——鍍層金屬

使金屬增強(qiáng)抗腐蝕的能力，增加美觀和表面硬度。1）陽(yáng)極本身參加電極反應(yīng)2）電解質(zhì)溶液的濃度保持不變354、電冶金①對(duì)象：鈉、鈣、鎂、鋁這樣的活潑金屬②電解液：熔融態(tài)的電解質(zhì)③實(shí)例2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑電解2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑電解冰晶石不能用AlCl3代替Al2O3因?yàn)锳lCl3是共價(jià)化合物助熔劑：冰晶石（Na3AlF6

六氟合鋁酸鈉）陽(yáng)極材料(碳)和熔融氧化鋁需要定期補(bǔ)充陽(yáng)極：6O2--12e-=3O2↑陰極：4Al3++12e-=4Al36電解熔融氯化鈉制鈉37冶煉鋁設(shè)備圖陽(yáng)極C電解質(zhì)煙罩熔融態(tài)鋁鋼殼鋼導(dǎo)電棒陰極C耐火材料38原電池電解池電解精煉池電鍍池定義化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置。將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置。應(yīng)用電解原理將不純的金屬提純的裝置。應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一層其它金屬的裝置。形成條件①活動(dòng)性不同兩電極②電解質(zhì)溶液③形成閉合回路①兩電極接直流電源②電極插人電解質(zhì)溶液③形成閉合回路①不純金屬接電源正極純的金屬接電源負(fù)極②電解質(zhì)溶液須待提純金屬的離子①鍍層金屬接電源正極，待鍍金屬接電源負(fù)極②電鍍液須含有鍍層金屬的離子電極名稱負(fù)極：較活潑金屬；正極：較不活潑金屬(或能導(dǎo)電的非金屬等)陽(yáng)極：電源正極相連陰極：電源負(fù)極相連陽(yáng)極：不純金屬；陰極：純金屬陽(yáng)極：鍍層金屬；陰極：鍍件電極反應(yīng)負(fù)極：氧化反應(yīng)正極：還原反應(yīng)陽(yáng)極：氧化反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)陽(yáng)極：氧化反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)陽(yáng)極：氧化反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)四池比較：原電池、電解池、電鍍池的比較391.a、b哪一極為正極？2.若要給鐵叉鍍鋅，a極選用什么材料？

選擇何種溶液？思考:e-40金屬性強(qiáng)弱的判