高中化学电解池的工作原理及、应用及电化学腐蚀课件苏教版选修四.ppt

电解池的工作原理与电解池的工作原理与应用应用活动与探究活动与探究（（P18））阳极：阳极：有气泡，有刺激性气味，并能使有气泡，有刺激性气味，并能使 湿润湿润的的KI-淀淀 粉试纸变蓝（粉试纸变蓝（Cl2) 阴极：阴极：碳棒上有一层红色的铜析出碳棒上有一层红色的铜析出现象？现象？•通通电前：分析熔融前：分析熔融电解解质中的离子情况中的离子情况 通电后：通电后： Na+ 、、Cl-做无规则运动做无规则运动交流与讨论交流与讨论P17P17：：Na+ 、、Cl-做定向移动，做定向移动，电解过程不仅可以在电解质溶液中进行，电解过程不仅可以在电解质溶液中进行，也可以在熔融的电解质中进行也可以在熔融的电解质中进行 使使电流电流通过通过电解质溶液电解质溶液而在而在阴阳两极阴阳两极引引起起氧化还原反应氧化还原反应的过程电解池电解池: : 把把电能电能转化为转化为化学能化学能的装置的装置. .一、电解的定义一、电解的定义: :电解和电离有无区别？电解和电离有无区别？二、电解原理二、电解原理: :正极正极负极负极e-e-H+,Na+OH-,Cl-NaCl溶液溶液e-石墨石墨铁棒铁棒III阳极阳极阴极阴极I电电解解原原理理•【例【例1】．右】．右图是是电解解CuCl2溶液的装置，其中溶液的装置，其中c、、d为石墨石墨电极。

极•则下列有关的判断正确的是下列有关的判断正确的是•A．．￿ ￿a为负极、极、b为正极正极•B．．￿ ￿a为阳极、阳极、b为阴极阴极•C．．￿ ￿电解解过程中，程中，d电极极•￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿质量增加量增加•D．．￿ ￿电解解过程中，程中，氯离子离子•￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿浓度不度不变 C【例【例2】：分析以】：分析以惰性电极惰性电极电解下列溶液的电解下列溶液的电极反应电极反应１）硝酸银溶液（１）硝酸银溶液（２）氯化钠溶液（２）氯化钠溶液（３）稀硫酸（３）稀硫酸（４）氢氧化钠溶液（４）氢氧化钠溶液（（5）硫酸钠溶液）硫酸钠溶液（（1）溶液的）溶液的PH如何变化？如何变化？（（2）上述溶液电解结束后，要使溶液和电）上述溶液电解结束后，要使溶液和电解前相同需要加入何种物质？解前相同需要加入何种物质？离子放电顺序：离子放电顺序：活性电极（除活性电极（除AuAu、、PtPt、石墨外）、石墨外）＞＞S2- > I- > Br - > Cl- > OH- > 含氧酸根含氧酸根 > > F- Ag+>Fe3+> Hg2+> Cu2+>H+ >Pb2+>Sn2+> Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+ >Ca2+>K+ 阳极：阳极：阴极：阴极：注意：阳极材料注意：阳极材料“遵循谁强谁放电遵循谁强谁放电”【例【例3】】：若：若以以铜为阳极铜为阳极, ,铁为阴极铁为阴极, ,电解氯化铜溶电解氯化铜溶液，情况又如何？液，情况又如何？　【例　【例4】如何使图中的铁棒上析出铜，而铁的质】如何使图中的铁棒上析出铜，而铁的质量不变？量不变？【例【例5】．】．(2007年江年江苏)某同学按右某同学按右图所示的装置所示的装置进行行电解解实验。

下列下列说法正确的是法正确的是A．．电解解过程中，程中，铜￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿电极上有极上有H2产生生B．．电解初期，主反解初期，主反￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿应方程式方程式为：：Cu+H2SO4=CuSO4+H2↑C．．电解一定解一定时间后，石墨后，石墨电极上有极上有铜析出析出D．整个．整个电解解过程中，程中，H＋＋的的浓度不断增大度不断增大BC•【例【例6】、用石墨作】、用石墨作电极极电解解￿ ￿100mLH2SO4和和￿ ￿CuSO4的混合的混合溶液，通溶液，通电一段一段时间后，两极均收集到后，两极均收集到2.24L气体（气体（标准状况准状况下），原混合溶液中下），原混合溶液中Cu2+的物的物质的量的量浓度度为 ￿ ￿（（￿￿￿￿￿￿））•￿￿￿￿￿￿A．．1mol/L B．．2mol/L • C．．3 mol/L D．．4 mol/LA五、电解原理的应用五、电解原理的应用阳离子交换膜的作用阳离子交换膜的作用 只允许阳离子通只允许阳离子通过过,阻止阴离子和气体通过阻止阴离子和气体通过1、以、以石墨石墨为电极电解饱和食盐水为电极电解饱和食盐水(P19)阳极：阳极：2Cl - - 2e- == Cl2↑阴极：阴极：2H+ + 2e- == H2 ↑（（1）请写出电极反应式和电解反应）请写出电极反应式和电解反应⑵⑵在工业生产中，用阳离子交换膜将阴极区与阳极在工业生产中，用阳离子交换膜将阴极区与阳极区隔开，使阴极区的区隔开，使阴极区的OH-不能进入阳极区，为什么要不能进入阳极区，为什么要这么做？这么做？Cl –在阳极失电子生成在阳极失电子生成Cl2，， OH-进入阳极区会与进入阳极区会与Cl2反应，既减少反应，既减少Cl2的产量，又会生成的产量，又会生成NaClO,使使产品不纯且干扰电解。

产品不纯且干扰电解注意：电池反应不能写成注意：电池反应不能写成 2H2H+ + + 2Cl+ 2Cl- - == H == H2 2 + Cl+ Cl2 2通电通电通电通电2、、 电镀电镀定义定义利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其它层其它金属金属或或合金合金的过程装置装置( (以铜上镀银为例以铜上镀银为例) )结果：结果：““一多一少一不变一多一少一不变””阴极阴极——待镀金属或待镀金属或镀件镀件 阳极阳极——镀层金属镀层金属电镀液电镀液——含有含有镀层金属离子镀层金属离子的溶液的溶液 阳极：阳极：2Ag2Ag——2e2e- - = 2Ag = 2Ag+ +阴极：阴极：2Ag2Ag+ ++ 2e+ 2e- - =2Ag =2Ag AgCuAgNOAgNO3 3【铜上镀锌？【铜上镀锌？】】3 3、铜的、铜的电电解精炼：解精炼：粗铜粗铜 含杂质含杂质(Zn Fe Ni Ag Au 等等)阳极：阳极： Zn - 2e- = Zn2+Fe - 2e- =Fe2+Ni - 2e- = Ni2+Cu - 2e- = Cu2+ 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？粗铜粗铜纯铜纯铜硫酸铜溶液硫酸铜溶液结果：结果：““一多一少一基本不变一多一少一基本不变””基本不变基本不变阳极阳极-粗铜，阴极粗铜，阴极-纯铜纯铜4、、 活泼金属的制备活泼金属的制备特别活泼的金属钠、镁、铝等只能通过电解的方法制取特别活泼的金属钠、镁、铝等只能通过电解的方法制取阳极：阳极： 6O6O2-2-——12e12e- -== 3O== 3O2 2↑↑阴极：阴极：4Al4Al3+3++ 12e+ 12e——==4Al==4Al总方程式：总方程式：2Al2Al2 2O O3 3 == 4Al + 3O == 4Al + 3O2 2↑↑通电通电熔融熔融思考：思考：1.1.为什么不电解熔融的为什么不电解熔融的AlClAlCl3 3 ？？石墨石墨AlAl熔融的熔融的ALAL2 2O O3 32.工业上制金属镁是电解氧化镁还是工业上制金属镁是电解氧化镁还是电解熔融的氯化镁？电解熔融的氯化镁？金属的电化学腐蚀金属的电化学腐蚀1、化学腐蚀与电化腐蚀、化学腐蚀与电化腐蚀化学腐蚀化学腐蚀电化腐蚀电化腐蚀条件条件金属跟非金属单质金属跟非金属单质直接接触直接接触不纯金属或合金不纯金属或合金跟电解质溶液接触跟电解质溶液接触现象现象 无电流产生无电流产生有有微弱电流微弱电流产生产生本质本质 金属被氧化金属被氧化较活泼金属被氧化较活泼金属被氧化联系联系 两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍一、金属的一、金属的电化学电化学腐蚀腐蚀 析氢腐蚀析氢腐蚀 吸氧腐蚀吸氧腐蚀条件条件正极正极 负极负极 其他反其他反应及产应及产物物普遍普遍性性 2、析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以、析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以Fe为例）为例） 2H++ 2e- =H2 O2 + 2H2O + 4e-= 4OH- Fe - 2e- = Fe2+ Fe2++ 2OH- =Fe(OH)24Fe(OH)2 +O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3·nH2O+(3-n) H2O水膜酸性较强水膜酸性较强水膜酸性很弱或中性水膜酸性很弱或中性 吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍课本本P22活活动与探究与探究课本课本P24交流与讨论交流与讨论铜板上的铁铆钉为什么特别容易生锈？铜板上的铁铆钉为什么特别容易生锈？铜器上的铁铆钉为什么特别容易生锈？铜器上的铁铆钉为什么特别容易生锈？ 在同一电解质溶液中，金属腐蚀的在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：快慢规律如下：电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防腐措施有防腐措施的腐蚀的腐蚀小结小结 在同一电解质溶液中，金属腐蚀的在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：快慢规律如下：电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防腐措施有防腐措施的腐蚀的腐蚀小结小结金属的金属的电化学防化学防护①①改变金属内部的组织结构，制成合金改变金属内部的组织结构，制成合金(如不锈钢）如不锈钢）。

②②在金属表面覆盖保护层如油漆、油脂等，电在金属表面覆盖保护层如油漆、油脂等，电镀镀Zn,Cr等易氧化形成致密的氧化物薄膜作保护层等易氧化形成致密的氧化物薄膜作保护层③③电化学保护法，即将金属作为电化学保护法，即将金属作为原电池的正极原电池的正极或或电解池的阴极电解池的阴极而受到保护而受到保护1、金属防护的几种重要方法、金属防护的几种重要方法原理：原理：隔绝金属与外界空气、电解质溶液的接触隔绝金属与外界空气、电解质溶液的接触2、、牺牲阳极的阴极保护法：、、牺牲阳极的阴极保护法：3、、外加电源的阴极保护法：、、外加电源的阴极保护法：辅助阳极辅助阳极（不溶性）（不溶性）小结小结 在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：律如下：电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防腐措施的腐蚀＞化学腐蚀＞有防腐措施的腐蚀 防腐措施由好到坏的顺序如下：防腐措施由好到坏的顺序如下：外接电源的阴极保护法＞牺牲阳极的阴极保护外接电源的阴极保护法＞牺牲阳极的阴极保护法＞有一般防腐条件保护＞无防腐条件法＞有一般防腐条件保护＞无防腐条件例：例：下列各情况，在其中下列各情况，在其中Fe片腐蚀由片腐蚀由快快到到慢慢的顺序是的顺序是 (5)(2) (1)(3)(4)练习练习 银质奖章较长时间后变黑，银质奖章较长时间后变黑， 形成黑锈，形成黑锈，可以采用抛光的方法恢复光泽，抛光的简单方法可以采用抛光的方法恢复光泽，抛光的简单方法是：将变质的奖章放入盛有食盐的铝锅中，放置是：将变质的奖章放入盛有食盐的铝锅中，放置一段时间后，黑锈就被除去一段时间后，黑锈就被除去,而银不会损失。

而银不会损失1）形成黑锈的原因：）形成黑锈的原因： （（2）除锈的原理：）除锈的原理：4Ag+2H2S+O2=2Ag2S+2H2O负极：负极： 2Al -6e- = 2Al3+正极：正极： 3Ag2S + 6e- = 6Ag+3S2-2Al3+ +3S2-+6H2O=3H2S +2Al(OH)32Al +3Ag2S+6H2O=3H2S +2Al(OH)3 +6Ag•【例【例7】】￿ ￿（（2008年全国年全国I））电解解100mL含含c（（H+）＝）＝0.30mol/L的下列溶液，当的下列溶液，当电路中通路中通过0.04mol电子子时，，理理论上析出金属上析出金属质量最大的是量最大的是￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿•￿￿￿￿￿￿A.0.10mol/L Ag+ • B.0.02mol/L Zn2+ • C.0.20mol/L Cu2+ • D.0.20mol/L Pb2+原电池与电解池原电池与电解池比较项目比较项目原电池原电池电解池电解池能量转换能量转换能否自发能否自发两两个个电电极极电池内离子电池内离子的迁移方向的迁移方向电子流向电子流向构成条件构成条件　化学能转化为电能　　　　电能转化为化学能　化学能转化为电能　　　　电能转化为化学能反应不自发反应不自发反应自发反应自发连接电源的正极，连接电源的正极，作为阳极作为阳极相对活泼的金属相对活泼的金属作为负极作为负极连接电源的负极，连接电源的负极，作为阴极作为阴极相相对对不不活活泼泼的的金金属属或石墨作为正极或石墨作为正极阴离子向阳极迁移，阴离子向阳极迁移，阳离子向阴极迁移阳离子向阴极迁移阴离子向负极迁移，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移阳离子向正极迁移两个电极、电解质溶液形成闭合回路。

两个电极、电解质溶液形成闭合回路电解池有外电源，原电池无需外电源电解池有外电源，原电池无需外电源知识重组：知识重组：氧化反应氧化反应失去电子失去电子还原反应还原反应获得电子获得电子负极负极→正极正极负极负极→→阴极，阴极，阳极阳极→→正极正极。