1、电解原理及应用,【复习目标】1、掌握电解池的概念及原理;2、学会正确书写电极反应及总反应方程式，掌握常见离子放电的规律。,【复习重点】电解池的概念及原理,1、电解：,使电流通过电解质溶液或熔融的电解质，而在阴阳两个电极分别发生还原反应和氧化反应的过程,一、电解原理,2、电解池,定义：,把电能转化为化学能的装置。,组成：,两个电极、,电解质溶液或熔融电解质,直流电源、,电解氯化铜溶液微观模拟,实验分析：,用石墨电极电解氯化铜溶液,有气泡，有刺激性气味，并能使 湿润的KI-淀 粉试纸变蓝（Cl2),2Cl- = Cl2 + 2e-,阴极,阳极,氯气,铜,CuCl2溶液,A极,B极,A极：,(阳极)
2、,失去电子,发生氧化反应,有红色物质析出,Cu2+ +2e- = Cu,得到电子,发生还原反应,B极：,(阴极),电极,阳极：,与外电源正极相连的电极，失去电子，化合价升高，发生氧化反应。,阴极：,与外电源负极相连的电极，得到电子，化合价降低，发生还原反应。,惰性电极：,C、Pt、Au等，仅导电，不参与反应。,活性电极：,Fe、Cu、Ag等,既可以导电、又可以参与电极反应。,电 解 池,2、,电极材料,电 解 池,2、,电子流动方向:,离子定向移动的方向:,电子从外加电源的负极流出，流到电解池的阴极，再从阳极流回电源正极。,阳离子向阴极移动, 阴离子向阳极移动。,电流流动方向：,电流从外加电源
3、的正极流向负极,思考：,在电解CuCl2溶液时，只有Cu2+和 Cl-分别在阴阳极反应，为什么H+与OH-不在电极参加反应？,放电:阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程,活性材料作电极时（Fe、Cu 等）：金属在阳极失电子被氧化 成阳离子进人溶液。 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：,S 2- I - Br - Cl - OH - NO3-SO42-(等含氧酸根离子）F-,阳极：,3.电解产物的确定 离子放电顺序,Ag+ Fe3+ Cu2+ H+ Pb2+ Sn2+ Fe2+ Zn2+ （ H+） Al3+ Mg2+ Na+ Ca2+ K+,无论是惰
4、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。 阳离子在阴极上放电顺序是：,阴极:,3.电解产物的确定 离子放电顺序,想一想： 如下图：电解氯化铜溶液，电极反应情况又如何？,阳极：,Fe = Fe 2+ +2e-,阴极：,Cu2+ +2e- = Cu,阳极,阴极,阳极为活性电极，则电极自身被氧化,阳离子放电顺序：,Cu2+ H+,4.电极反应式、电解方程式的书写：,例：写出用石墨做电极电解CuSO4溶液的电极反应式及总的电解方程式.,阴极：,阳极：,最后使得失数相等，两极反应相加得总方程式,阴极：,阳极：,4OH 4e O2+2H2O,2Cu2+4e 2Cu,OH SO42,
5、H+ Cu2+,首先分析、比较出阴阳极的放电离子：,然后写电极反应式 ：,2CuO2+4H+,或2CuSO4+2H2O,（电解反应的化学方程式）,2CuO2+2H2SO4,2Cu2+2H2O,（电解反应的离子方程式）,5.电解规律（惰性电极）小结,阳极：S2- I- Br- Cl- OH- 含氧酸根 F-,简单阴离子,复杂阴离子,阴极：Ag+Fe3+Cu2+ Fe2+ Zn2+ H+Al3+Mg2+Na+ K+,活泼金属离子,不活泼金属离子,电解质溶液用惰性电极电解的示例：,含氧酸,H2SO4,强碱,NaOH,活泼金属的含氧酸盐,Na2SO4,无氧酸,HCl,阳极：4OH-4e-=O2+2H2
6、O阴极：4H+ + 4e- = 2H2,减小,增大,不变,H2O,阳极：2Cl- 2e-=Cl2阴极：2H+2e- = H2,增大,HCl,不活泼金属的无氧酸盐,CuCl2,阳极：2Cl- 2e- =Cl2阴极：Cu2+2e- = Cu,减少,CuCl2,活泼金属的无氧酸盐,NaCl,阳极：2Cl- 2e- =Cl2阴极：2H+2e- =H2,增大,HCl,不活泼金属的含氧酸盐,CuSO4,阳极：4OH- 4e- =O2+2H2O阴极：2Cu2+4e- = 2Cu,减小,CuO,无氧只放氢， pH升；无氢只放氧， pH降；氢氧一起放，碱升酸降（盐不变）。,注：NaHSO4相当于酸。,分析电解反
7、应的一般思路：,明确溶液中存在哪些离子,根据阴阳离子放电顺序及阳极氧化、阴极还原分析得出产物,阴阳两极附近有哪些离子,小结,（一）电镀,1、定义：,利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其它金属或是合金的过程。,2、目的：,4、电镀的特点：,3、电镀材料的选择：,阴极镀件,电镀液含有镀层金属离子的溶液,阳极镀层金属,使金属增强抗腐蚀的能力，增加美观和表面硬度。,1）阳极本身参加电极反应2）电解质溶液的浓度保持不变,二、电解池原理的应用,（二）铜的电解精炼,阳极：,Cu Cu2+2e-,阴极：,Cu2+ 2e- Cu,杂质比铜活泼的Zn、Ni、Fe等：,Zn Zn2+ +2e- Ni-2e-=
8、Ni2+,Fe Fe2+ +2e-,活泼性在铜之后的银、金等：,还原性比铜差的，不能失去电子，它们以单质的形式留在溶液中，成为阳极泥。,电解质溶液硫酸铜的浓度略有减小。,(三）氯碱工业（1）在NaCl溶液中,NaCl电离出 ，H2O电离出 。 通电后，在电场的作用下， 向阴极移动， 向阳极移动。 在阳极，由于 容易失去电子，被氧化生成 。 阳极方程式： ; （2）在阴极，由于 容易得到电子被还原生成 使H2O 电离向右移动，因此阴极 浓度增大PH 。 阴极方程式： 。,Na+、Cl-,H+、OH-,Cl-、OH-,Cl-,Cl2,H+,H2,OH-,增大,Na+、H+,总化学方程式： ;总离子
9、方程式: .(3)电解前向溶液中滴加酚酞，通电后现象为： _ ，两极极板上都有气体产生，如何检验气体的种类？,阴极附近的溶液无色变为红色,阳极:把湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极附近,产生气体可以使湿润KI淀粉试纸变蓝色.,(2)避免生成物H2和Cl2混合,因为: .,(1)避免Cl2接触NaOH溶液会反应,使产品不纯,反应方程式: .,Cl2 +2 NaOH =NaCl + NaClO + H2O,混合遇火或遇强光爆炸,解决方法:使用离子交换膜,电解饱和食盐水必须解决主要问题:,1.生产设备名称：离子交换膜电解槽 阳极：金属钛网(涂钛钌氧化物) （阳极生成的氯气不易腐蚀金属钛） 阴极：碳钢网(有
10、镍涂层) 阳离子交换膜：只允许阳离子通过,而阻止阴离子和气体通过,把电解槽隔成阴极室和阳极室; 电解槽框和导电铜棒2.离子交换膜的作用： (1)防止氯气和氢气混合而引起爆炸 (2)避免氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠影响氢氧化钠的质量,离子交换膜法制烧碱:,在离子交换膜电解槽中电解:,精制的饱和食盐水进入 极室;纯水（加入一定量 溶液）加入 极室,通电电解.Cl-在 极表面放电生成 , 在 极表面放电生成 , 穿过离子膜由 极室进入 极室.导出的 极液中含有NaOH,电解后的淡盐水从阳极导出重新用于配制食盐水.,阳,NaOH,阴,阳,Cl2,H2O,阴,H2,Na+,阳,阴,阴,粗盐中混有哪些杂
11、质离子或物质？如何精制食盐？,思考：,（一）氯碱工业中原料的精制,说明,（1）除杂时所加试剂及操作的顺序要求是：,Na2CO3必须在BaCl2之后;,过滤必须在BaCl2、Na2CO3、NaOH之后;,加盐酸必须在过滤之后;,（2）除杂时所加试剂及操作的顺序有多种：, BaCl2、Na2CO3、NaOH、过滤、盐酸;, BaCl2、 NaOH、 Na2CO3、过滤、盐酸;, NaOH、 BaCl2、 Na2CO3、过滤、盐酸;,粗盐水(Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-),Ba2+ + SO42- =BaSO4,Ca2+、Mg2+、Fe3+、Ba2+,BaSO4,Ca2+ + CO32-
12、 = CaCO3 Ba2+ + CO32- = BaCO3 ,CaCO3BaCO3,Mg2+、Fe3+、CO32-,Mg2+ + 2OH- = Mg(OH)2 Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3 ,Fe(OH)3Mg(OH)2,OH-、CO32-,精制食盐水,适量盐酸,少量Ca2+、Mg2+,阳离子交换塔,精制盐水,（三）离子交换膜法的优点（P58）,三.以氯碱工业为基础的化工生产,框图推断题：A电解生成B、C、D,其中B和C反应生成E,C和D反应生成F、G、H,则A为 （或 、 ）若A熔融电解生成B、C,则A为 （或 、 ）,NaCl,CuSO4,AgNO3,Al2O3,NaCl,MgCl2,
