第二節電解池第1課時化學反應與電能第四章電解飽和食鹽水(氯堿工業)2電解原理1本節重點本節難點銅粒銅電線銅片銅塊生活中所用的銅制品純度都達到了99.99%，大自然中很難得到如此純度的銅，那么，我們是通過什么方式得到的呢？銅的冶煉工藝流程12345原料準備礦石浸出溶液凈化電解精煉精煉和合金化將含銅的礦石進行破碎和磨細，以便提高礦石的表面積通過電解方法將銅離子還原成銅金屬。在電解槽中，將浸出液作為電解質，兩個電極(陰極和陽極)之間施加電壓，陰極上析出純銅金屬將破碎后的礦石浸入酸性溶液中，使溶解的銅離子進入溶液中，通常使用硫酸浸出對浸出液進行凈化處理，去除雜質和有害元素。常用的凈化方法包括中和沉淀、溶解和再結晶等對銅金屬進行再次熔煉和精煉處理電解是個啥？電解原理實驗室探究：電解得粗銅的原理在U形管中注入質量分數為25%的CuCl2溶液，插入兩根石墨棒作電極。把濕潤的碘化鉀淀粉試紙放在與直流電源正極相連的石墨棒附近。接通直流電源，觀察U形管內的現象和試紙顏色的變化。實驗步驟：電解原理實驗室探究：電解得粗銅的原理實驗裝置陰極與直流電源的負極相連陽極與直流電源的正極相連CuCl2溶液電解原理實驗室探究：電解得粗銅的原理實驗裝置電解原理實驗室探究：電解得粗銅的原理實驗現象與直流電源負極相連的石墨棒上逐漸覆蓋一層紅色的固體與直流電源正極相連的石墨棒上有氣泡產生實驗結論：CuCl2溶液在通電條件下生成了Cu和Cl2思考：電解CuCl2溶液生成Cu和Cl2的原理是什么？電解原理實驗室探究：電解得粗銅的原理理論分析通電前，Cu2+和Cl-在溶液中作自由運動通電時，Cu2+和Cl-在溶液中改作定向運動陽極上Cl-失去電子發生氧化反應陰極上Cu2+得到電子發生還原反應電解原理實驗室探究：電解得粗銅的原理理論分析陽離子(Cu2+)向陰極(與直流電源的負極相連)遷移陰離子(Cl-)向陽極(與直流電源的正極相連)遷移以上這個過程叫做放電通過之前的學習，我們知道：水分子也會電離，即溶液中存在著氫離子和氫氧根離子，這些離子是否參與反應呢？電解原理實驗室探究：電解得粗銅的原理理論分析通電前，Cu2+和Cl-在溶液中作自由運動CuCl2Cu2++2Cl-H2OH+OH-+通電時，Cu2+和Cl-在溶液中改作定向運動Cu2+、H+向陰極遷移Cl-、OH-向陽極遷移放電順序2e-2Cl-Cl2↑－放電順序2e-Cu2++Cu電解原理實驗室探究：電解得粗銅的原理理論分析Cu2+、H+向陰極遷移Cl-、OH-向陽極遷移還原反應Cu2+＞H+氧化反應Cl-

＞OH-總反應：Cu2++2Cl-Cu+Cl2↑電解思考：離子放電順序如何判斷呢？離子放電順序實質：陽離子氧化性強弱順序，陰離子還原性強弱順序溶液中只考慮部分只在熔融狀態下放電濃度很大時排在H+前溶液中只考慮部分電解原理實驗室探究：電解得粗銅的原理離子放電順序陰離子放電順序S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-還原性減弱放電能力減弱(與金屬活動順序表相反)氧化性減弱放電能力減弱Ag+>Hg+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+陽離子放電順序電解原理使電流通過電解質溶液(或熔融電解質)而在陽極、陰極引起氧化還原反應的過程電解把電能直接轉化為化學能的裝置電解池(電解槽)陰離子陰極陽極氧化反應還原反應陽離子電解池示意圖陽極陰極電源溶液中離子陰離子陽離子電極反應放電順序e-e-思考：請依據電解的基本原理，預測電解

飽和食鹽水的產物，并設計實驗檢驗。電解飽和食鹽水(氯堿工業)預測：電解飽和食鹽水的產物(氯堿工業)理論分析通電前，Na+和Cl-在溶液中作自由運動NaClNa++2Cl-H2OH+OH-+通電時，Na+和Cl-在溶液中改作定向運動陰極陽極e-e-Na+Cl-Cl-Na+H+OH-Na+H+OH-Cl-思考：陰極區域為什么變紅？在上述反應中，由于H+在陰極上得到電子而生成H2，破壞了附近水的電離平衡，促進了水的繼續電離(H2O

H++OH-，右移)，使陰極區溶液中OH-的濃度增大而呈堿性。電解CuCl2溶液電解飽和NaCl溶液對比上述兩組實驗作用的陰極電極材料，思考：鐵作為陰極的電極材料，能起到什么作用？陽極能否用鐵作為電極材料？陰極陽極石墨石墨陰極陽極鐵釘石墨溶液中微粒在陰極得電子，發生還原反應，電極材料是不得電子的，給傳導過來的電子的提供存儲的場所，本身不參與反應。陰極用金屬材料，目的在于增強電解池的導電性能。電解飽和食鹽水(氯堿工業)預測：電解飽和食鹽水的產物(氯堿工業)實驗結論陽極陰極離子分析電極反應產物檢驗方法總反應Cl-、OH-2e-2Cl-Cl2↑－Na+、H+2e-2H++H2↑2e-[2H2OH2↑

+2OH-]+點燃法檢驗H2酚酞溶液檢驗堿性2NaCl+2H2O電解H2↑+2NaOH+Cl2↑濕潤淀粉KI試紙檢驗Cl2思考：能否用該電解池制備Cl2、H2

和NaOH？2NaCl+2H2O電解H2↑+2NaOH+Cl2↑陰極區域陽極區域原因一：Cl2與NaOH反應原因二：H2與Cl2混合易爆炸H2+

Cl22HCl一定條件Cl2+

2OH-

ClO-

+

Cl-

+

H2O不能，原因如下：若能控制溶液中離子的移動，即可解決上述問題思考：如何怎樣改進上述裝置呢？電解飽和食鹽水(氯堿工業)電解飽和食鹽水(氯堿工業)離子交換膜離子交換膜又叫隔膜，由高分子特殊材料制成的含義能選擇性地通過離子，起到平衡電荷，形成閉合回路的作用作用能將兩極區隔離，阻止兩極區產生的物質接觸，防止發生化學反應電解飽和食鹽水(氯堿工業)電解飽和食鹽水(氯堿工業)離子交換膜分類和應用陽離子交換膜：只允許陽離子和水分子通過，阻止陰離子和氣體通過陰離子交換膜：只允許陰離子和水分子通過，阻止陽離子和氣體通過質子交換膜：只允許質子(H+)和水分子通過陽離子交換膜陰離子交換膜質子交換膜H+H+Na+H+Cl-H2Cl2NaOH溶液淡鹽水H2O(含少量NaOH)精制飽和NaCl溶液OH-Na+電解飽和食鹽水(氯堿工業)電解飽和食鹽水(氯堿工業)裝置改進Na+H+OH-Cl-陰極陽極陽離子交換膜e-e-電解飽和食鹽水(氯堿工業)電解飽和食鹽水(氯堿工業)裝置改進H+Cl-H2Cl2NaOH溶液淡鹽水H2O(含少量NaOH)精制飽和NaCl溶液OH-陽離子交換膜Na+Na+思考：若將飽和氯化鈉溶液換成熔融狀態下的氯化鈉，電極反應如何？Na+Cl-Na+Cl-熔融狀態下的氯化鈉陽極陰極總反應2Na++2e-＝2Na2Cl-

－2e-＝Cl2

2NaCl(熔融)

2Na+Cl2↑電解工業上制備金屬鈉e-e-工業上銅的冶煉1．下列關于電解池工作原理的說法中，錯誤的是(

)A．電解池是一種將電能轉化成化學能的裝置B．電解池中發生的反應是非自發的氧化還原反應C．電解池工作時，陽極發生氧化反應，陰極發生還原反應D．與原電池不同，電解池放電時，電極本身不會參加電極反應答案D解析如果陽極是活潑電極，電極本身失去電子，發生氧化反應。2．關于如圖所示①②兩個裝置的敘述正確的是(

)A．裝置名稱：①是原電池，②是電解池B．硫酸濃度變化：①增大，②減小C．電極反應式：①中陽極：2H2O－4e－==4H＋＋O2↑，②中正極：Zn－2e－==Zn2＋D．離子移動方向：①中H＋向陰極方向移動，②中H＋向負極方向移動答案B解析①為電解池，電解水，陽極反應式為2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，硫酸的濃度增大；②為原電池，溶液中的氫離子移向正極，正極反應式為2H＋＋2e－===H2↑，硫酸的濃度減小。3．若某電能與化學能的轉化裝置(電解池或原電池)中發生的總反應的離子方程式是Cu＋2H＋===Cu2＋＋H2↑，則下列關于該裝置的有關說法中正確的是(

)A．該裝置可能是原電池，也可能是電解池B．該裝置只能是電解池，且金屬銅為該電解池的陽極C．該裝置只能是原電池，且電解質溶液為硝酸D．該裝置只能是原電池，電解質溶液不可能是鹽酸答案B解析銅和鹽酸或稀硫酸不能自發地進行氧化還原反應，銅和硝酸能自發地進行氧化還原反應，但生成的氣體是氮氧化物而不是氫氣，所以該反應只能是電解池反應而不是原電池反應，該裝置只能構成電解池不能構成原電池；該電解池中，銅作陽極，陽極上銅失電子發生氧化反應，陰極上氫離子得電子發生還原反應，所以該電解池的陽極必須是銅電極，故答案選B。4.如圖所示是電解CuCl2溶液的裝置，其中c、d為石墨電極。則下列有關判斷正確的是(

)

A．a為負極、b為正極B．a為陽極、b為陰極C．電解過程中，d電極質量增加D．電解過程中，氯離子濃度不變答案C解析電流從電源的正極流出，因此a為正極，b為負極，則c為陽極，d為陰極。電解CuCl2溶液的電極反應分別為陽極(c電極)：2Cl－－2e－===Cl2↑，陰極(d電極)：Cu2＋＋2e－===Cu，故C項正確。選項ABCDa電極陽極陰極陽極陰極d電極正極正極負極負極Q離子陽離子陽離子陰