电解池及其应用专题讲座

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1、专题讲座－电解池及其应用一、本周教学进度及主要内容：选修4第四章第三节电解池本讲主要内容：1．通过和原电池的比较理解电解池的形成条件、基本工作原理。2．理解并运用两极放电规律3．掌握各类酸、碱、盐溶液电解产物、溶液pH变化等情况(用惰性电极)二、学习指导(一)比较原电池和电解池原电池电解池一般组成条件①两种活泼性不同的电极材料金属或石墨均可作电极②两电极用导线连接(或直接接触)外接直流电源③两电极插在电解质溶液中(或闭合回路)两电极插在同一电解质溶液中(或熔融状态)e电极确定的依据、方法和名称电极材料活泼性差异与外

2、电源的连接方式负极——较活泼金属阳极—与电源正极相接e正极——较不活泼材料e阴极—与电源负极相接电极反应负极正极(氧化)(还原)阳极阴极(氧化)(还原)能量转化形式化学能转为电能电能转为化学能实例装置通电电极方程式(－)Fe－2e＝Fe2＋(＋)2H＋＋2e＝H2↑(阳)2Cl－－2e＝Cl2↑(阴)2H＋＋2e＝H2↑电池总反应Fe＋2H＋＝Fe2＋＋H2↑2HClH2↑＋Cl2↑电池作用①氧化和还原反应分在两极进行，形成电流②加快了电子转移外电源犹如“电子泵”使通常难以进行的氧化还原反应变成可能；使通常能进行的

3、反应变得更加容易.(二)放电规律(1)原电池的正极和电解池中的阴极本身均不放电.不论其材料活泼性如何,不参与电极反应,故受到保护.(2)原电池的负极、电解池的阳极为非惰性电极时,一般是电极本身即金属放电.(3)电解池中若阳极为惰性电极,由溶液中的离子放电.一般离子的放电次序如下:①阴离子在阳极放电顺序:SO42－、NO3－、OH－、Cl－、Br－、I－、S2－失电子能力依次增强②阳离子在阴极放电顺序K＋、Ca2＋、Na＋、Mg2＋、Al3＋、Zn2＋、Fe2＋、H＋、Cu2＋、Ag＋得电子能力依次增强(三)各类酸、

4、碱、盐溶液电解产物、溶液pH变化等情况小结(用惰性电极)电解液(实例)电极产物相当于电解何物pH值变化为恢复可加入的物质阳极阴极含氧酸(H2SO4)O2H2H2O减小H2O可溶性强碱(NaOH)O2H2增大活泼金属含氧酸盐(Na2SO4)O2H2由盐种类定无氧酸(HCl)Cl2H2电解质本身增大HCl不活泼金属无氧酸盐(CuCl2)Cl2Cu/CuCl2活泼金属无氧酸盐(NaCl)Cl2H2水和电解质增大HCl不活泼金属含氧酸盐(CuSO4)O2Cu减小CuO思考1:电解一段时间，为了恢原到电解前的溶液,如何确定所

5、加入物质的种类?(惰性电极)分析随着电解的进行,电解液或是浓度改变,或是溶质的种类改变,或是两者均有变化.为了恢复到原溶液,既要考虑“质”又要考虑“量”.电解例如:电解CuSO4溶液：2H2O＋2CuSO42Cu＋O2↑＋2H2SO4思路一抓住溶液的变化若加入CuO、Cu(OH)2，均能与H2SO4反应生成CuSO4.方程式如下:①CuO＋H2SO4＝CuSO4＋H2O②Cu(OH)2＋H2SO4＝CuSO4＋2H2O比较①、②消耗的H2SO4、生成的CuSO4、H2O即可知道:加入1molCu(OH)2能与1mo

6、lH2SO4反应能生成1molCuSO4和2H2O.不符合电解时的相关物质的比例.若改加CuO，则很合适.思路二抓住两极产物.“合二为一”.原理电解时电解质溶液减少的质量即为两极上产物的质量和，符合守恒原理,但直接通入或加入所得的产物,可能有的根本不反应,即使有的反应又有其它产物,如电解食盐水,若再通入H2和Cl2,则Cl2与NaOH反应生成NaCl和NaClO，H2与NaOH根本不反应。何况一般只允许加入一种物质。从守恒角度考虑，电解CuSO4溶液，阴极析出Cu,阳极生成O2，H元素的质量并未减少。因而当加入Cu

7、(OH)2时，从元素种类的守恒考虑就不符合，更不必考虑量是否符合了.故可将两极产物中元素合为一种化合物.思考2如何确定所加物质的量?(惰性电极)分析由于两极上通过的电子数相等,故阴、阳两极产物的物质的量间一定满足确定的关系.因而加入物与其也有一定关系.例如电解含0.4molCuSO4溶液一段时间后，阳极上生成2.24L气体(S.T.P),则应加入CuO多少克？(用惰性电极)解析O2～2CuO1mol2mol0.1mol0.2molmCuO＝0.2×80＝16(g)故加入16gCuO即能恢复(四)电解原理的一般应用1

8、.电解饱和食盐水——氯碱工业1)实验装置及原理电极材料:阳极(石墨)、阴极(铁)电极反应阴极(Fe)2H＋＋2e＝H2↑（放电能力H＋＞Na＋）电解阳极(C)Cl－－2e＝Cl2↑（放电能力Cl－＞OH－）电解总方程:2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑阴极产物阳极产物阴极区产物想一想:两材料能否交换?为什么?（提示）不能互换，Fe若作阴极材料，