4-3-1 4-3-1 电解原理电解原理有关电解有关电解 金属钠是在金属钠是在18071807年通过电解氢氧化钠制得的，这个年通过电解氢氧化钠制得的，这个原理应用于工业生产，约在原理应用于工业生产，约在18911891年才获得成功。年才获得成功。19211921年年电解氯化钠制钠的工业方法实现了。由于金属钠在现代电解氯化钠制钠的工业方法实现了。由于金属钠在现代技术上得到重要应用，它的产量显著地增加。目前，世技术上得到重要应用，它的产量显著地增加。目前，世界上钠的工业生产多数是用电解氯化钠的方法，少数仍界上钠的工业生产多数是用电解氯化钠的方法，少数仍沿用电解氢氧化钠的方法。沿用电解氢氧化钠的方法。 电解是电解是将电能转化为将电能转化为化学能化学能的一种重要方法。的一种重要方法。一、电解原理一、电解原理（以电解氯化钠为例）（以电解氯化钠为例）实验：实验：用惰性（石墨）电极电解熔融的氯化钠用惰性（石墨）电极电解熔融的氯化钠现象：现象： 阳极：阳极：有气泡，有气泡，有刺激性气味，并能有刺激性气味，并能使使 湿润的湿润的KI-KI-淀淀 粉试粉试纸变蓝（纸变蓝（ClCl2 2) ) 阴极：阴极：有金属钠析出有金属钠析出阴极阴极阳极阳极氯氯气气钠钠熔融熔融NaClNaCl 实验分析：实验分析：通电前：通电前：分析熔融电解质中的离子情况分析熔融电解质中的离子情况 阳离子阳离子：NaNa+ + 阴离子阴离子：ClCl- - 做无规则运动做无规则运动通电后：通电后：（必须直流电）（必须直流电）（1 1）确定电极名称：）确定电极名称： 阳极阳极（接电源正极）（接电源正极） 阴极阴极（接电源负极）（接电源负极） 与电极材料无关与电极材料无关 （2 2）判断电极产物并书写电极反应）判断电极产物并书写电极反应: : 阳离子移向阴极放电，阴离子移向阳极放电阳离子移向阴极放电，阴离子移向阳极放电 阳极阳极：2Cl2Cl- -ClCl2 2 + + 2e2e- - 氧化反应氧化反应 阴极阴极：2Na2Na+ + +2e+2e- -2Na2Na 还原反应还原反应总式：总式： 2NaCl2Na+Cl2通电 电解电解: :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起引起氧化还原反应氧化还原反应的过程。的过程。电解池电解池: :借助借助氧化还原反应氧化还原反应，把，把电能电能转化为转化为化学能化学能的装置。的装置。构成条件构成条件: : (1) (1)外加直流电源外加直流电源 (2)(2)与电源相连的两个电极：与电源相连的两个电极： 接电源正极的为阳极，发生接电源正极的为阳极，发生氧化反应氧化反应 接电源负极的为阴极，发生接电源负极的为阴极，发生还原反应还原反应 (3)(3)电解质溶液或熔化的电解质电解质溶液或熔化的电解质 电子的流向电子的流向: : 电子从外加电源的负极流出，流到电解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。池的阴极，再从阳极流回电源正极。（注：电子只在外电路（注：电子只在外电路定向移动，不能从溶液中移动）定向移动，不能从溶液中移动）离子定向移动的方向离子定向移动的方向: : 阳离子阳离子向向 阴极阴极移动移动, , 阴离子阴离子向向 阳极阳极移动移动. .惰性电极与活性电极：惰性电极与活性电极： 惰性电极惰性电极( (铂、金、石墨铂、金、石墨) )：仅仅导电，不参与反应仅仅导电，不参与反应 活性电极（除铂、金外的金属）：活性电极（除铂、金外的金属）：既可以导电、又可既可以导电、又可以参与电极反应以参与电极反应 电解过程不仅可以在熔融电解质中进行，电解过程不仅可以在熔融电解质中进行， 也可以在电解质溶液中进行。也可以在电解质溶液中进行。以电解氯化铜为例以电解氯化铜为例实验：实验：用惰性（石墨）电极电解氯化铜溶液用惰性（石墨）电极电解氯化铜溶液现象：现象： 阳极：阳极：有气泡，有气泡，有刺激性气味，并能有刺激性气味，并能使使 湿润的湿润的KI-KI-淀淀 粉试粉试纸变蓝（纸变蓝（ClCl2 2) ) 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阴极阴极阳极阳极氯氯气气铜铜CuClCuCl2 2溶液溶液实验分析：实验分析：通电前：通电前：分析电解质溶液中的离子情况分析电解质溶液中的离子情况 阳离子阳离子：H H+ +、CuCu2+2+ 阴离子阴离子：OHOH- -、ClCl- - 做无规则运动做无规则运动通电后：通电后：（必须直流电）（必须直流电） （1 1）确定电极名称：）确定电极名称： 阳极阳极（接电源正极）（接电源正极） 阴极阴极（接电源负极）（接电源负极） 与电极材料无关与电极材料无关 （3 3）判断电极产物并书写电极反应）判断电极产物并书写电极反应: : 阳离子移向阴极放电，阴离子移向阳极放电阳离子移向阴极放电，阴离子移向阳极放电 阳极阳极：2Cl2Cl- -ClCl2 2 + + 2e2e- -氧化反应氧化反应 阴极阴极：CuCu2+2+2e+2e- - Cu Cu 还原反应还原反应总式：总式：（2 2）判断离子的放电顺序：）判断离子的放电顺序： 阳离子阳离子：CuCu2+2+HH+ + 阴离子阴离子：ClCl- -OHOH- -（4 4）分析电解质溶液的变化情况：）分析电解质溶液的变化情况： CuClCuCl2 2溶液浓度降低溶液浓度降低 CuClCuCl2 2 Cu+Cl Cu+Cl2 2 电解离子放电顺序：离子放电顺序： 阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。放电。放电。放电。 活性材料作电极时：活性材料作电极时：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。 用用惰性电极惰性电极(Pt(Pt、AuAu、石墨、钛等、石墨、钛等) )时：时：溶液中溶液中阴离子的阴离子的放电顺序放电顺序（由难到易）是：（由难到易）是：S S S S 2-2-2-2-SOSOSOSO3 3 3 32-2-2-2-IIII - - - -BrBrBrBr - - - -ClClClCl - - - -OHOHOHOH - - - -NONONONO3 3 3 3 - - - -、SOSOSOSO4 4 4 42-2-2-2-( ( ( (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）FFFF- - - -AgAg+ + FeFe3+3+ CuCu2+2+ H H+ + PbPb2+2+SnSn2+2+FeFe2+2+ZnZn2 2+ +(H(H+ +) Al Al3+3+MgMg2+2+NaNa+ +CaCa+ +KK+ +注：当离子浓度相差较大时，放电顺序要发生变化，相同时按注：当离子浓度相差较大时，放电顺序要发生变化，相同时按H H+ +, ,不同时按（不同时按（H H+ +） 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: :电解规律阴极阴极阳极阳极氯氯气气铜铜实例实例电极反应电极反应浓度浓度PH值值复原复原CuCl2阳极：阳极：2Cl-2e-=Cl2阴极：阴极：Cu2+2e-=2Cu减小减小减减小小CuCl2CuCl2溶液溶液CuCl2Cu+Cl2电解1、电解电解质型阳极阳极阴极阴极氧氧气气氢氢气气实例实例电极反应电极反应 浓度浓度PHPH值值复原复原NaNa2 2SOSO4 4阳极阳极: 4OH: 4OH- - 4e4e- -2H2H2 2O+OO+O2 2阴极阴极: : 4H 4H + + 4e+ 4e- - 2H 2H2 2 变大变大不不变变 加加H H2 2O ONaNa2 2SOSO4 4溶液溶液2H2H2 2O 2HO 2H2 2 +O+O2 2电解2、电解水型阳极阳极阴极阴极氯氯气气氢氢气气实例实例电极反应电极反应浓度浓度PH值值复原复原NaCl阳极阳极:2Cl-2e-Cl2阴极阴极:2H+2e-H22NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2电解减小减小增增大大加加HClNaCl溶液溶液3、放氢生碱型实例实例电极反应电极反应浓度浓度PH值值复原复原CuSO4阳极阳极阴极阴极氧氧气气铜铜阳极阳极:4OH-4e-2H2O+O2阴极：阴极：Cu2+2e- Cu减小减小减小减小加加CuOCuSO4溶液溶液2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4电解3、放氧生酸型电解规律（惰性电极）小结电解规律（惰性电极）小结 阳极：阳极：S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根含氧酸根 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+（A）（B）（C）（D）CuSO4AgNO3AgNO3NaHSO4AgCuCuCPtPtAgFe1.写出下列装置的电极反应式，并判断写出下列装置的电极反应式，并判断A、B、C溶液溶液PH值的变化。值的变化。巩固练习巩固练习2.2.如上图所示，通电后如上图所示，通电后A A极上析出极上析出AgAg，对该装置的有关叙，对该装置的有关叙述正确的是述正确的是A.PA.P是电源的正极是电源的正极B.FB.F极上发生的反应为：极上发生的反应为：4OH4OH- - - 4e- 4e- -=2H=2H2 2O+OO+O2 2C.C.电解时，甲、乙、丙三池中，除电解时，甲、乙、丙三池中，除E E、F F两极外，其余电两极外，其余电极均参加了反应极均参加了反应D.D.通电后，甲池的通电后，甲池的PHPH减小，而乙、丙两池溶液的减小，而乙、丙两池溶液的PHPH不变不变B3.在在下下图图所所示示装装置置中中，a、b都都是是惰惰性性电电极极，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。下列说法正确的是下列说法正确的是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 XYbPtCuCuSO4溶液溶液NaCl和酚酞溶液和酚酞溶液AC4.用两支惰性电极插入用两支惰性电极插入50mLAgNO3溶液中，溶液中，通电电解。当电解液的通电电解。当电解液的pH值从值从6.0变为变为3.0时时(设电设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略积变化可以忽略)，电极上析出银的质量大约是：，电极上析出银的质量大约是：A、27mgB、54mgC、108mgD、216mgB