电解池工作原理

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1、电解池工作原理及应用电解池工作原理及应用有红色物质析出有红色物质析出有刺激性气味的气体有刺激性气味的气体产生，且可产生，且可使湿润的使湿润的淀粉淀粉 KI变蓝变蓝生成生成Cu生成生成Cl2CC阴阴极极阳阳极极CuCl2溶液溶液实验现象：实验现象：阴极：阴极：阳极：阳极：实验结论：实验结论：阴极：阴极：阳极：阳极：电极反应：电极反应：阴极：阴极：阳极：阳极：Cu2+2e=Cu2Cl 2e=Cl2还原反应还原反应氧化反应氧化反应总反应式：总反应式：CuCl2 Cu+Cl2 电解电解电解可以使电解可以使非自发的氧化还原反应非自发的氧化还原反应得以发生得以发生小结：小结：阳离子阳离子（即（即Cu2+）

2、得电子得电子，发生，发生还原反应还原反应阴离子阴离子（即（即Cl）失电子失电子，发生，发生氧化反应氧化反应阴极：阴极：阳极：阳极：当两极的电极材料是碳棒时：当两极的电极材料是碳棒时：思考：思考：在在 CuCl2溶液中，存在溶液中，存在Cu2、Cl、H和和 OH，为什么电解时是为什么电解时是Cu2得电子而不是得电子而不是H，Cl失电子而不是失电子而不是OH呢？呢？离子放电顺序：离子放电顺序：活性材料作阳极时：活性材料作阳极时：金属在阳极失电子被氧化金属在阳极失电子被氧化成阳离子进入溶液，阴离子不容易在电极上放电。成阳离子进入溶液，阴离子不容易在电极上放电。用惰性电极用惰性电极(Pt(Pt、AuA

3、u、石墨、钛等石墨、钛等)时：时：溶液中溶液中阴离子的放电顺序（由易到难）是：阴离子的放电顺序（由易到难）是：S S 2-2-SOSO3 32-2-II -BrBr -ClCl -OHOH -NONO3 3-SOSO4 42-2-(等含氧酸根离子）等含氧酸根离子）等含氧酸根离子）等含氧酸根离子）FF-AgAgAgAg+FeFeFeFe3+3+3+3+CuCuCuCu2+2+2+2+HHHH+PbPbPbPb2+2+2+2+SnSnSnSn2+2+2+2+FeFeFeFe2+2+2+2+ZnZnZnZn2 2 2 2+(HH+)Al Al Al Al3+3+3+3+MgMgMgMg2+2+2+2

4、+NaNaNaNa+CaCaCaCa+KKKK+无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。生反应的是溶液中的阳离子。阳离子在阴极上放电顺序是：阳离子在阴极上放电顺序是：阳极：阳极：阴极阴极:分析电解反应的一般思路：分析电解反应的一般思路：明确溶液中存在哪些离子明确溶液中存在哪些离子根据根据阳极氧化阳极氧化，阴极还原阴极还原分析得出产物分析得出产物阴阳两极附近有哪些离子阴阳两极附近有哪些离子5电极反应式、电解方程式的书写：电极反应式、电解方程式的书写：例：例：例：例：写出用石墨做电极电解写出用石墨做电极电解写出用石墨做电

5、极电解写出用石墨做电极电解CuSOCuSOCuSOCuSO4 4 4 4溶液的电极反应式及总的溶液的电极反应式及总的溶液的电极反应式及总的溶液的电极反应式及总的电解方程式，电解方程式，电解方程式，电解方程式，方方方方 法法法法 阴极：阴极：阴极：阴极：阳极：阳极：阳极：阳极：、最后使得失数相等，两极半反应相加得总方程式最后使得失数相等，两极半反应相加得总方程式最后使得失数相等，两极半反应相加得总方程式最后使得失数相等，两极半反应相加得总方程式；电解电解电解电解电解电解电解电解阴极：阴极：阴极：阴极：阳极：阳极：阳极：阳极：4OH 4eO2+2H2O2Cu2Cu2Cu2Cu2+2+2+2+4e4

6、e4e4e2Cu2Cu2Cu2CuOHOHOHOH SOSOSOSO4 4 4 4 2 2 2 2H H H H+CuCuCuCu2+2+2+2+H H H H2 2 2 2O HO HO HO H+OH+OH+OH+OH CuSOCuSOCuSOCuSO4 4 4 4 Cu Cu Cu Cu2+2+2+2+SO+SO+SO+SO4 4 4 4 2 2 2 2、首先分析、比较出阴阳极的放电离子：、首先分析、比较出阴阳极的放电离子：、首先分析、比较出阴阳极的放电离子：、首先分析、比较出阴阳极的放电离子：、然后写电极反应式、然后写电极反应式、然后写电极反应式、然后写电极反应式 ：2Cu2Cu2Cu

7、2CuO O O O2 2 2 2+4H+4H+4H+4H+或或或或 2CuSO2CuSO2CuSO2CuSO4 4 4 4+2H+2H+2H+2H2 2 2 2O O O O（电解化学方程式电解化学方程式电解化学方程式电解化学方程式）2Cu2Cu2Cu2CuO O O O2 2 2 2+2H+2H+2H+2H2 2 2 2SOSOSOSO4 4 4 42Cu2Cu2Cu2Cu2+2+2+2+2H+2H+2H+2H2 2 2 2O O O O（电解离子方程式电解离子方程式电解离子方程式电解离子方程式）练习：练习：完成电解下列溶液的电极反应。完成电解下列溶液的电极反应。(以石墨为电极电解以石墨为

8、电极电解)硫酸溶液硫酸溶液：盐酸盐酸：NaOH溶液溶液:CuBr2溶液：溶液：KCl溶液：溶液：CuSO4溶液溶液：Na2SO4溶液：溶液：用铜为阳极，铁丝网为阴极，用铜为阳极，铁丝网为阴极，电解电解CuCl2溶液。溶液。阳极：阳极：4OH-4e-=2H2O+O2阴极：阴极：4H+4e-=2H2总反应：总反应：2H2O 2H2+O2阳极：阳极：2Cl-2e-=Cl2阴极：阴极：2H+2e-=H2 2HCl H2+Cl2 总反应：总反应：阳极：阳极：Cu 2e-=Cu 2+阴极：阴极：Cu 2+2e-=Cu阳极：阳极：4OH-4e-=2H2O+O2阴极：阴极：2Cu 2+4e-=2Cu总反应：总

9、反应：2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2电解规律（惰性电极）小结电解规律（惰性电极）小结 阳阳极极：S2-I-Br-Cl-OH-含含氧氧酸酸根根 F-与与区：电解本身型区：电解本身型 如如CuClCuCl2 2 、HClHCl与与区：放氢生碱型区：放氢生碱型 如如NaCl与与区：放氧生酸型区：放氧生酸型 如如CuSO4、AgNO3与与区：电解水型区：电解水型 如如NaNa2 2SO4、H2 2SO4 、NaOH阴极：阴极：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+（H+）Al3+Mg2+Na+电解质溶液用惰性电极电解的示例电解质溶液用惰性电极电解的示例：电电解解类类型型举举 例例

10、电电极反极反应应溶液溶液pH变变化化溶液复原方法溶液复原方法物物质类别质类别实实例例仅仅溶溶剂剂水水电电解解 仅仅溶溶质质电电解解 溶溶质质和和溶溶剂剂同同时电时电解解 含氧酸含氧酸H2SO4强强碱碱NaOH活活泼泼金属的金属的含氧酸含氧酸盐盐Na2SO4无氧酸无氧酸HCl阳极：阳极：4OH-4e-=O2+2H2O阴极：阴极：4H+4e-=2H2减小减小增大增大不不变变H2O阳极：阳极：2Cl-2e-=Cl2阴极：阴极：2H+2e-=H2增大增大HCl不活不活泼泼金属金属的无氧酸的无氧酸盐盐CuCl2阳极：阳极：2Cl-2e-=Cl2阴极：阴极：Cu2+2e-=Cu减少减少CuCl2活活泼泼金

11、属的金属的无氧酸无氧酸盐盐NaCl阳极：阳极：2Cl-2e-=Cl2阴极：阴极：2H+2e-=H2增大增大HCl不活不活泼泼金属的金属的含氧酸含氧酸盐盐CuSO4阳极：阳极：4OH-4e-=O2+2H2O阴极：阴极：2Cu2+4e-=2Cu减小减小CuO4.用铂电极电解下表中各组物质的水溶液，电解一段时间以后，甲、乙两池中溶液的pH值均减小，而在和两极，电极产物电极产物的物质的量之比为的物质的量之比为12的是的是 甲 乙 A B C D甲 KOH H2SO4 Na2SO4 CuSO4乙 CuSO4 AgNO3 HCl HNO3 甲甲乙乙D5.为为下下图图所所示示装装置置中中，a、b都都是是惰惰

12、性性电电极极，通通电电一一段段时时间间后后，b极极附附近近溶溶液液呈呈红红色色。下下列说法正确的是列说法正确的是AX是正极，是正极，Y是负极是负极BX是负极，是负极，Y是正极是正极CCuSO4溶液的溶液的pH值逐渐减小值逐渐减小DCuSO4溶液的溶液的pH值不变值不变 a X Y bPtCuCuSO4溶液溶液NaCl和酚酞溶液和酚酞溶液AC 装置原电池电解池实例原理形成条电极名称电子流向电流方向电极反应能量转化应用发生氧化还原反应，从而形成电流发生氧化还原反应，从而形成电流电流通过引起氧化还原反应电流通过引起氧化还原反应两个电极、电解质溶液或熔融态电解质、形两个电极、电解质溶液或熔融态电解质、

13、形成闭合回路、成闭合回路、自发发生氧化还原反应自发发生氧化还原反应电源、电极（惰性或非惰性）、电电源、电极（惰性或非惰性）、电解质（水溶液或熔融态）解质（水溶液或熔融态）由电极本身决定由电极本身决定正极正极：流入电子：流入电子 负极负极：流出电子：流出电子 由外电源决定由外电源决定阳极阳极：连电源正极连电源正极 阴极阴极：连电源负极连电源负极（外电路）负极（外电路）负极 正极正极 电源负极电源负极阴极阴极阳极阳极电源正极电源正极（外电路）正极（外电路）正极负极负极电源正极电源正极阳极阳极阴极阴极电源负极电源负极负极：负极：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）氧化反应）正极：正极：2H+2e-=H

14、2（还原原应）（还原原应）阳极：阳极：2 CI-2e-=CI2 (氧化反应氧化反应)阴极阴极:Cu2+2e-=Cu (还原反应还原反应)化学能化学能 电能电能电能电能化学能化学能设计电池、金属防腐设计电池、金属防腐氯碱工业、电镀、电冶、金属精炼氯碱工业、电镀、电冶、金属精炼铜锌原电池铜锌原电池电解氯化铜电解氯化铜二、电解原理的应用二、电解原理的应用1.电解食盐水电解食盐水思考思考:（1）通电前，饱和食盐水中存在哪些离子）通电前，饱和食盐水中存在哪些离子?这些离子的运动情况这些离子的运动情况怎样？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？）在电解装置中可否选用铜作阴、阳极的

15、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？）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？）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？）电解后，在阴极区和阳极区分别得到的产物是什么？怎样初怎样初步检验两极产物的生成步检验两极产物的生成?阳极：湿润的淀粉阳极：湿润的淀粉KI试纸试纸阴极：酚酞试液阴极：酚酞试液现象：现象：阳极：有气泡产生，使湿阳极：有气泡产生，使湿润的淀粉润的淀粉KI试纸试纸变蓝变蓝阴极：有气泡产生，滴加阴极：有气泡产生，滴加酚酞溶液酚酞溶液变红变红实验装置实验装置

16、阳极：阳极：2Cl-2e-=Cl2阴极：阴极：2H+2e-=H2总式：总式：2NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl2通电通电电解饱和电解饱和食盐食盐水水可以制造烧碱、氯气和氢气。可以制造烧碱、氯气和氢气。（1）生产设备名称：离子交换膜电解槽）生产设备名称：离子交换膜电解槽阴极：碳钢阴极：碳钢 阳极：钛阳极：钛阳离子交换膜：只允许阳离子通过阳离子交换膜：只允许阳离子通过(Cl、OH离子和气体不能通过离子和气体不能通过)，把电解槽隔成阴极室，把电解槽隔成阴极室和阳极室。和阳极室。（2）离子交换膜的作用：）离子交换膜的作用：a、防止氢气和氯气混合而引起爆炸；防止氢气和氯气混合而引起爆炸；b、避

17、免氯气和氢氧化钠反应生成避免氯气和氢氧化钠反应生成，而影响氢，而影响氢氧化钠的产量。氧化钠的产量。氯碱工业氯碱工业:离子交换膜法制烧碱离子交换膜法制烧碱+Cl2Cl2ClH2Na+H+OH淡盐水淡盐水NaOH溶液溶液精制饱和精制饱和NaCl溶液溶液H2O（含少量含少量NaOH）阳离子交换膜阳离子交换膜 阳阳 极极金属钛网金属钛网阴阴 极极碳钢网碳钢网阳阳极极室室阴阴极极室室粗盐的成份：粗盐的成份：泥沙、泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42杂质，会与杂质，会与碱性物质反应产生沉淀，损坏离子交换膜碱性物质反应产生沉淀，损坏离子交换膜精制食盐水精制食盐水杂质的除去过程：杂质的除去过程：粗盐水

18、粗盐水 含少量含少量Ca2+.Mg2+精制精制盐水盐水2.2.铜的电解精炼铜的电解精炼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。能力。因此必须利用电解的方法精炼粗铜。粗粗铜铜 含杂质含杂质(Zn Fe Ni Ag Au 等等)纯铜纯铜粗铜粗铜阳极：阳极：Zn Zn2+2e-Fe Fe2+2e-Ni Ni2+2e-C

19、u Cu2+2e-Zn Fe Ni CuAg Au 阴极阴极:Cu2+2e-Cu阳极泥阳极泥问：电解完后，问：电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？溶液的浓度有何变化？CuSO4溶液溶液阳极泥阳极泥:相对不活泼的金相对不活泼的金属以单质的形式沉积在电属以单质的形式沉积在电解槽底解槽底,形成阳极泥形成阳极泥3.3.电镀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。金的过程，它是电解原理的又一重要应用。电镀可以使金属更电镀可以使金属更加美观耐用，增强防锈抗腐能力加美观耐用，增强防锈抗腐能力。例

20、如，钢铁是人们最常用的。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、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。铜、铬、镍等。电镀：电镀：电镀是利用电解原理在某些金属表面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上一薄层其他金属或合金的过程，铁铁片片铜铜片片硫酸铜溶液硫酸铜溶液电极：电极：阳极阳极镀层金属镀层金属阴极阴极待镀金属制品待镀金属制品 电镀液：含有镀层金属离子的电解质溶液。电镀液：含有镀层金属离

21、子的电解质溶液。溶液中溶液中CuSO4的浓度保持不变的浓度保持不变或变小或变小4、电冶金、电冶金制取金属钠制取金属钠电解熔融状态的氯化钠。电解熔融状态的氯化钠。阳极：阳极：2Cl-2e-=Cl2阴极：阴极：2Na+2e-=2Na总反应：总反应：2NaCl(熔融熔融)2Na +Cl2 电电解解熔熔融融氯氯化化钠钠制制钠钠阳极：阳极：6O2-12 e-=3O2 阴极：阴极：4Al3+12e-=4Al冶炼铝冶炼铝通电通电总式：总式：2Al2O3 4Al+3O2 原理原理:助熔剂：冰晶石（助熔剂：冰晶石（Na3AlF6 六氟合铝酸钠）六氟合铝酸钠）阳极材料阳极材料(碳碳)和熔融氧化铝需要定期补充和熔融

22、氧化铝需要定期补充思考思考:工业上为什么用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝而工业上为什么用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝而不用不用AlCl3?电解池、电解精炼池、电镀池的比较电解池、电解精炼池、电镀池的比较电电解池解池电解精炼池电解精炼池电镀电镀池池相同相同点点不同不同点点通常采用惰性电极电极通常不参加反应。不纯金属作阳极，纯金属做阴极阳极溶解，参加电极反应镀层金属做阳极镀件做阴极阳极溶解，参加电极反应电解质溶液浓度通常发生变化电解质溶液浓度通常变小电解质溶液浓度理论上保持不变均应用了电解原理。阳极发生失电子的氧化反应，阴极发生得电子对均应用了电解原理。阳极发生失电子的氧化反应，阴极发生得电子对还原反应。还原反应。练习练习分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池。根据金属活动顺序表，根据金属活动顺序表，Cu不能发生如下反应：不能发生如下反应：Cu+2H2O=Cu(OH)2+H2。但选择恰当电极材料但选择恰当电极材料 和电解液进行电解，这个反应就能变为现实。下列四和电解液进行电解，这个反应就能变为现实。下列四 种电极材料和电解液中，能实现该反应最为恰当的是种电极材料和电解液中，能实现该反应最为恰当的是ABCD阳极阳极石墨石墨CuCuCu阴极阴极石墨石墨石墨石墨FePt电解液电解液CuSO4溶液溶液Na2SO4溶液溶液H2SO4溶液溶液H2OB