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1、电解池,活动一：探究电解池的构成、工作原理及电解规律,1实验探究：,实验一：课本P79实验42用两根石墨棒做电极，电解CuCl2溶液,观看实验录像：用惰性电极电解氯化铜溶液,观看Flash动画：用惰性电极电解氯化铜溶液,产生气泡,变蓝,析出红色物质,Cl2,Cu,Cl、OH等,ClOH,还原,Cu2+、H+等,Cu2+H+,氧化,2Cl2e=Cl2,Cu2+2e=Cu,失电子,氧化,还原,得电子,实验二：用两根石墨棒做电极，电解Na2SO4溶液,产生气泡,产生气泡,变蓝,变红,O2,H2,SO42、OH,OH SO42,Na+、H+,H+Na+,还原,氧化,4OH4e=2H2O+O2,失电子,
2、还原,氧化,得电子,4H+4e=2H2,实验三：用石墨做阳极、铁做阴极，电解NaCl溶液,观看实验录像：用石墨做阳极、铁做阴极，电解饱和食盐水,观看Flash动画：用惰性电极电解食盐水,氧化,还原,失电子,氧化,得电子,还原,产生气泡,产生气泡,变红,变蓝,Cl2,H2、OH,Cl、OH,Na+、H+,ClOH,H+Na+,2Cl2e=Cl2,2H+2e=H2,小结：上述实验装置由哪几部分构成？_。化学上将这种装置叫做_，它实现了_能向_能的转化。阳极是与外接直流电源的_极相连的极，发生_电子的_反应；阴极是与外接直流电源的_极相连的极，发生_电子的_反应。（原电池的电极常论正负；电解池的电极
3、只论阴阳）（原电池中浮只羊；电解池中养只羊）,电解池（槽）,电,化学,正,失,氧化,负,得,还原,要写对电极反应式，关键是_；难点是_。,微粒放电后存在形式,电解池的形成条件:a、_ b、_ c、_,有外加电源,有电解质溶液(或熔融),形成闭合回路,注意：电解池中阴极和阳极的材料是否相同、是否为活性电极，视具体情况而定。,2电解池工作原理探究,（1）电流的方向 在下图中用箭头表示电流的方向：,外电路中，导线及电极是_的定向移动产生电流，温度越高，电阻越_；电解质溶液中是_的定向移动产生电流，温度越高，电阻越_。,阴极,阳极,电子,大,离子,小,（2）电子的流向,电解过程中，电子从电源的_极流入
4、电解池的_极，再从电解池的_极流出并沿导线流回电源的_极。,电解时，电解质溶液中阳离子向_极移动，阴离子向_极移动。如：,（3）离子移动方向,负,阴,阳,正,阴,阳,通电前，Cu2+和Cl-在溶液里自由地移动着（如下图所示）；通电后，在电场的作用下，这些自由移动的离子，改作定向移动。带负电的阴离子向阳极移动，带正电的阳离子向阴极移动（如下图所示）。,小结：在下图中用箭头标出导线和电极中电子移动的方向及电解质溶液中阴、阳离子移动的方向：,阴极,阳极,3探究电极上的放电顺序,实验四：用铁做阳极、石墨做阴极，电解NaCl溶液,产生气泡,变红,H2、OH,Na+、H+,氧化,H+Na+,2H+2e=H
5、2,得电子,还原,失电子,氧化,还原,Cl、OH、Fe,Fe2+,FeClOH,Fe2e=Fe2+,实验五：用两根铜棒做电极，电解Na2S溶液,产生气泡,变红,H2、OH,Na+、H+,氧化,H+Na+,2H+2e=H2,得电子,还原,CuS,S2、OH、Cu,还原,CuS2OH,Cu2e+S2=CuS,失电子,氧化,上述事实说明：当石墨或铂等惰性材料做阳极时，电极材料本身_电极反应，当铁、铜等活性材料做阳极时，电极材料本身_电极反应；无论是用惰性材料还是用活性材料做阴极时，电极材料本身都_电极反应。（均用“参与”、“不参与”填空）常见的非金属阴离子有Cl、Br、I、S2等，当它们的物质的量浓
6、度相等或相差不大时，还原性由强到弱的顺序是_（少数低价态元素的含氧酸根阴离子在阳极也会失去电子如SO32-、MnO42-等）；常见的不活泼金属的阳离子有Cu2+、Ag+，它们的氧化性由强到弱的顺序是_。,不参与,参与,不参与,S2 I Br Cl,Ag+Cu2+,小结：在一般情况下（离子浓度相差不太大）:（1）阳极上，非金属阴离子（F除外）、OH离子、最高价元素的含氧酸根阴离子、低价元素的含氧酸根离子（如SO32、MnO42）、活性电极（除Pt、Au、C外）。放电的先后顺序是_，其中_（填编号顺序）在水溶液中不放电；（2）阴极上，活泼金属阳离子、H+离子、不活泼金属阳离子。放电的先后顺序是_（
7、填编号顺序）。,熟记电解时放电顺序：,（1）阳极：金属活性电极 S2 I Br Cl OH 最高价含氧酸根（如SO42、NO3等）F其中OH放电的电极反应式为：_,（2）阴极：Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+(H+浓度较大时)Pb2+Sn2+Ni2+Fe2+Zn2+H+(H+浓度较小时)Al3+Mg2+Na+Ca2+K+,4OH4e=2H2O+O2,用惰性电极电解各种电解质溶液的规律：,阴极：2H+2e=H2,阳极：4OH4e=2H2O+O2,阴极：2H+2e=H2,阳极：2Cl2e=Cl2,阴极：Cu2+2e=Cu,阳极：2Cl2e=Cl2,c增大,c增大,c增大,c增大,增大,增大,减小
8、,不变,加水,加水,加水,加水,c减小,c减小,增大,减小,通HCl 气体,加CuCl2 固体,c减小,c减小,c减小,增大,减小,减小,通HCl,加CuO粉末,加Ag2O,阴极：2H+2e=H2,阳极：2Cl2e=Cl2,阴极：2Cu2+4e=2Cu,阳极：4OH4e=2H2O+O2,阴极：4Ag+4e=4Ag,阳极：4OH4e=2H2O+O2,4归纳、总结与电极方程式的书写,（1）一看电极若阳极材料是活性电极，则被氧化的是电极本身，若为惰性电极，则为溶液中阴离子被氧化。,（2）二考虑放电顺序若溶液中的阴、阳离子有多种，则根据离子的放电顺序判定什么离子先放电，什么离子后放电，再书写电极方程式
9、。,（3）三确定微粒形式微粒被氧化或还原后的存在形式，一定要考虑电解溶液的成分和酸碱性，并要注意质量守恒和电荷守恒。,5电解池与原电池的比较,化学能转变为电能,电能转变为化学能,不同的电极、电解质溶液、回路,直流电源、电极、电解质溶(熔)液、回路,负,正,阳,阴,阴,阳,失电子、氧化,得电子、还原,得电子、还原,失电子、氧化,自发,一般非自发,化学能电能、供电、金属的防护,电能化学能、制取物质、金属的防护,活动二：认识电解在氯碱工业方面的应用,1、氯碱工业：用电解饱和食盐水的方法来制取NaOH、Cl2和H2，并以它们为原料生产一系列化工产品的工业。,2、原理：阳极:_、_反应阴极:_、_反应总
10、反应：_ _,2Cl2e=Cl2,氧化,2H+2e=H2,还原,3、装置及生产工艺：,（1）工业上若用类似于课本P.79图4-8装置电解饱和食盐水，你觉得有哪些不妥之处？,NaOH溶液和Cl2能反应生成NaClOH2和Cl2混合遇火能发生爆炸,（2）为防止几种产物混合发生反应，可采用什么装置？,（包括16个单元槽）,（动画演示）离子交换膜电解法,离子交换膜电解槽主要由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成，每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成。电解槽的阳极用金属钛网制成（为何制成网状？_），为了_和提高电解效率，钛阳极网上涂有钛、钌等氧化物涂层；阴极由碳钢网制成，上面涂有镍涂层。阳
11、离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室，它只允许_通过，而阻止_和_通过。也就是说，产生的_和_只能在_极区，产生的_只能在_极区，这样，既能防止_ _，又能避免_。,延长电极使用寿命,阴离子,阳离子,气体,H2,NaOH,阴,Cl2,阳,Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量,表面积大，速率快，电流大,精制的饱和食盐水进入 室；纯水（加入一定量的_，以增强）加入_室。通电一段时间后，NaOH溶液从 极导出，淡盐水从 极导出，可重新用于配制食水（工业生产时可循环流水作业）。,粗食盐水中通常含有泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42杂质，若直接用于电解，则会使_ 和_，因此必
12、须经过精制。精制时，加入沉淀剂(过量BaCl2溶液、过量Na2CO3溶液、过量NaOH溶液)的顺序可以为_ _使杂质成为沉淀 除去，然后加入 调节。,阳极,NaOH溶液,导电性,阴极,阴,阳,过滤,盐酸,盐水的pH,产品不纯,堵塞、损坏离子交换膜,活动三：认识电解在电镀方面的应用,电镀制品,电镀铜车间,观看实验录像：电镀,1电镀是_ _的方法，其主要目的是_。镀层金属通常具备的性质是_。,2电镀池（用作电镀的电解池）中，阴极是_，阳极是_，电镀液是_。,3以右图装置在铁上镀锌，请在图中注明电极材料的化学式以及烧杯中溶质（硫酸盐）的化学式。电极反应式分别是：阳极:_，阴极:_。电镀过程中，电镀液
13、的浓度_（填“变小”、“不变”或“变大”）。,在空气或溶液里不易起变化,镀层金属,Zn2e=Zn2+,Zn2+2e=Zn,不变,ZnSO4,Zn,Fe,4.在烧杯里放入CuSO4溶液，用一铁制品（用酸洗净）作阴极，铜片作阳极（如下图）。通电，观察铁制品表面颜色的变化。,通过实验，我们可以发现，银白色的铁制品变成红色的了。,活动三：认识电解在精炼铜方面的应用,工业上通常用 法大规模冶炼得粗铜，其中常含有Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质，你能否利用电解原理除去这些杂质制得纯铜？你能否画出装置的示意图？,火,阅读：电解时，用粗铜板作阳极，与直流电源正极相连，用纯铜片作阴极，与电源的负极相连，用Cu
14、SO4溶液（加入一定量的硫酸）作电解液。电解时，两极发生如下反应：阴极 Cu2+2e-=Cu阳极 Cu2e-=Cu2+当含杂质的铜在阳极不断溶解时，位于金属活动性顺序铜以前的金属杂质如Zn、Fe、Ni等，也会同时失去电子，如：Zn2e-Zn2+、Fe2e-=Fe2+、Ni2e-=Ni2+但是它们的阳离子比Cu2+难以还原，所以它们并不在阴极获得电子析出，而只是留在电解液里。而位于金属活动性顺序铜之后的银、金等金属杂质，因为给出电子的能力比铜弱，难以在阳极失去电子变成阳离子溶解下来，当阳极上的Cu失去电子变成离子溶解之后，它们是以金属单质的形式沉积在电解槽底，形成阳极泥（阳极泥可作为提炼金、银等
15、贵重金属的原料）。这样，在阴极就得到了纯铜。,填空：电解精炼铜时，用_作阴极，用_作阳极。在阳极失去电子变为阳离子的金属有_，掉落在阳极下方的残渣（俗称阳极泥）主要含有_ _。阴极的电极反应式是_。精炼过程中，电解液的浓度_。,粗铜板,纯铜片,Zn、Fe、Ni、Cu等,Cu2+2e=Cu,略变小,活动五：认识电解在电冶金方面的应用,工业上，Na、Ca、Mg、Al等活泼金属，一般都采用电解法冶炼电冶金。,1、电解熔融氯化钠制钠 阅读课本P81-82，完成：阴极反应式：阳极反应式：总反应式：,2Na+2e=2Na,2Cl2e=Cl2,2、电解熔融氧化铝制铝 一百多年以前，人们曾用金属钠还原氧化铝得
16、到金属铝，由于当时钠很贵，因而铝比钠更贵，价格跟黄金不相上下。直到19世纪末，人们发明了生产铝的新方法电解冰晶石（六氟合铝酸钠Na3AlF6，作熔剂，以降低氧化铝的熔点）和氧化铝(铝土矿的主要成分)的熔融混合物，才能够大规模冶炼金属铝。冶炼金属铝的电解槽示意图如下。,熔融,回答下列问题：（1）氯化铝（AlCl3）的熔点只有一百多摄氏度，比氧化铝的熔点（2 025）要低得多，为什么不用电解熔融氯化铝的方法冶炼铝？答：_。（2）电解时阳极反应式是_，阴极反应式是_。总反应式呢？（3）电解槽中作阴极和阳极的都是碳块，哪一极的碳块消耗较快？答：_。为什么？答：_。（4）从图中可以看出，电解生成的液态铝
17、比冰晶石氧化铝熔融体的密度_（填“大”或“小”）。,AlCl3是共价化合物，熔融时不能电离出离子,6O212e=3O2,4Al3+12e=4Al,阳极,可与生成的氧气反应,大,活动五：认识电解在其他方面的应用,江苏拥有较长的海岸线，浩瀚的海洋是一个巨大的宝库。目前世界各国都在研究如何充分利用海洋资源。如下图所示，在电场中利用膜技术（阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过）淡化海水，该方法称为电渗析法。,（1）充入海水的各室中，离子如何运动？,阴离子移向阳极,阳离子移向阴极。,（2）图中膜a、b应分别选用何种离子交换膜？,a:阳离子交换膜。b:阴离子交换膜。,【知识应用】,1
18、我们知道，反应CuH2SO4CuSO4H2不能自发进行。请根据所学电化学相关知识，设法使该反应得以进行，画出装置图，写出电极反应式。,阳极：Cu2e=Cu2+,阴极：2H+2e=H2,思考:电解质溶液可能换成硝酸吗?,可以,2.如何理解教材中“电解质溶液的导电过程就是电解质溶液的电解过程”和“电解法是最强有力的氧化还原手段”这两句话？,导电性实验装置,1、二次电池的放电过程为原电池（自发过程），而充电过程为电解池（被迫过程）。二次电池放电过程的负极反应倒过来就是充电过程的阴极反应。,备忘：,2、有关原电池及电解池的计算要抓住电路中通过的电子数相等。,备忘：,以石墨为电极，电解1LCuSO4和N
19、aCl的混合溶液，其中CuSO4与NaCl的物质的量之和为0.2mol，CuSO4的物质的量占总物质的量的比值为x。（1）若x=0.5，当Cu2+在阴极恰好全部析出时，产生的气体是什么？其物质的量是多少？所得溶液的pH是多少？（2）电解一段时间后，阴、阳两极产生气体的物质的量恰好相等，均为0.16 mol，求此时x的值。,n(CuSO4)=n(NaCl)=0.1mol 阴极：Cu2+2e=Cu 0.1mol 0.2mol 阳极：先2Cl 2e=Cl2 0.1mol 0.1mol 0.05mol 后 4OH 4e=2H2O+O2 0.1mol(0.20.1)mol 0.025mol n(H+)=n(耗OH)=0.1mol c(H+)=0.1mol/L 故pH=1,（2）n(CuSO4)=0.2xmol n(NaCl)=0.2(1-x)mol 阴极：先Cu2+2e=Cu 0.2xmol 0.4xmol 后2H+2e=H2 0.32mol 0.16mol 阳极：先2Cl 2e=Cl2 0.2(1-x)mol 0.2(1-x)mol 0.1(1-x)mol 后 4OH 4e=2H2O+O2(0.24+0.4x)mol 0.16-0.1(1-x)mol,0.4xmol+0.32mol=0.2(1-x)mol+(0.24+0.4x)mol x=0.6,水电解制氢装置,
