第四章 电化学基础 第三节 电解池 （第2课时）

温故知新 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、 直流电源 阳极： 与外电源正极相连的电极，出电子，氧化反应。 电极 阴极： 与外电源负极相连的电极，进电子，还原反应。 惰性电极： C、Pt、Au等，不论做阴极、阳极， 本身都不反应。 电极材料 活泼电极： Fe、Cu、Ag等,做阴极本身不反应,做阳极， 本身被氧化溶解。

该自己独立思考啦! (1) H2SO4溶液 (2)Na2SO4溶液 (3)NaOH溶液 (4)HCl溶液 练习：以石墨作电极，电解下列溶液，写出电极反应及电解总反应式。 (1) H2SO4溶液 (2)Na2SO4溶液 (3)NaOH溶液 (4)HCl溶液 (5) AgNO3溶液（6）KCl溶液 （7）CuCl2溶液（8）CuSO4溶液

想一想： 以碳棒为电极，电解下列物质的水溶液时，有什么特点或规律？ 第一组：Na2SO4、H2SO4、NaOH 第二组： HCl、CuCl2 第三组：KCl、 NaCl、MgCl2 第四组： CuSO4、AgNO3

阳极：S2- > I- > Br- > Cl- > OH- > 含氧酸根 > F- 知识点一：电解规律（惰性电极）小结 《导航》P78 Ⅰ Ⅱ 阳极：S2- > I- > Br- > Cl- > OH- > 含氧酸根 > F- Ⅲ Ⅳ 阴极：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>（H+）>Al3+>Mg2+>Na+ Ⅰ与Ⅲ区：电解电解质本身型 如CuCl2 、HCl Ⅰ与Ⅳ区：放氢生碱型 如NaCl Ⅱ与Ⅲ区：放氧生酸型 如CuSO4、AgNO3 Ⅱ与Ⅳ区：电解水型 如Na2SO4、H2SO4 、NaOH 练习：《导航》P79变式2 反思：P80第7题

电解质溶液用惰性电极电解的示例： 电解 类型 举 例 电极反应 溶液PH 变化 溶液复原方法 物质类别 实例 仅溶剂 水电解 仅溶质 溶质和 溶剂同 时电解 含氧酸 H2SO4 减小 阳极：4OH-→4e-=O2+2H2O 阴极：4H+ + 4e- = 2H2↑ 强碱 NaOH 增大 H2O 活泼金属的含氧酸盐 Na2SO4 不变 阳极：2Cl- → 2e-=Cl2↑ 阴极：2H++2e- = H2↑ 无氧酸 HCl 增大 HCl 不活泼金属的无氧酸盐 阳极：2Cl- → 2e- =Cl2↑ 阴极：Cu2++2e- = Cu CuCl2 CuCl2 减少 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 阳极：4OH- → 4e- =O2↑+2H2O 阴极：2Cu2++4e- = 2Cu CuO CuSO4 减小

例2、用铂电极电解CuSO4溶液500ml，经过一段时间后，标准状况下两极均产生11.2L的气体，则原溶液中CuSO4的物质的量浓度为多少？ 知识点二：电解计算——电子守恒法 例1、用铂电极电解0.05mol/lCuSO4溶液100ml，完全电解后，阴极质量增加多少？标准状况下产生气体多少？完全电解后，溶液的PH为多少？ 例2、用铂电极电解CuSO4溶液500ml，经过一段时间后，标准状况下两极均产生11.2L的气体，则原溶液中CuSO4的物质的量浓度为多少？

例3、铂电极电解1LCu(NO3)2和KNO3混合溶液, 通电一段时间,两极均产生11.2L(S.T.P)气体.求 电解后溶液的pH,并确定析出铜的物质的量. 解析：阳极 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 阴极 Cu2++2e- =Cu 2H++2e- =H2↑ 阳极转移电子的物质的量为: 0.5×4 = 2mol,消耗4OH- 2mol,即产生H+ 2mol. 阴极生成0.5molH2,消耗H+ 1mol;所以溶液中C(H+)=1mol/L pH=0 生成H2转移的电子:0.5 ×2=1mol,故还有1mole- 用于还原Cu2+,可析出铜为0.5mol.

练习4 ： 用石墨电极电解100mL H2SO4与CuSO4的混合液，通电一段时间后，两极均收集到2 练习4 ： 用石墨电极电解100mL H2SO4与CuSO4的混合液，通电一段时间后，两极均收集到2.24L（标况）气体，则原混合液中Cu2+的物质的量浓度为（ ） A.1mol/L B.2mol/L C.3mol/L D.4mol/L A O2～2Cu～4Ag～4H＋～2H2～2Cl2～4OH－

作业 1、P79例3、变式3 2、P80能力提高 3、P82例3

第四章 电化学基础 第三节 电解池 （第3课时）

知识点三：原电池和电解池的对比 填写课本P82思考与交流 分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池？

知识点四：组合电路 例1.《导航》P82变式2 要点： 1、确定装置是原电池还是电解池 2、对于多个电解池的组合，要准确判断阴极、阳极

知识点四：组合电路 练习：判断A、B、C、D属于原电池的是——，属于电解池的是——；并写出下列装置的电极反应式。 （ A ） （B） （C） Hg(NO3)2 AgNO3 NaHSO4 Ag Cu C Pt Fe

B 练习2.如上图所示，通电后A极上析出Ag，对该装置的有关叙述正确的是 A.P是电源的正极 B.F极上发生的反应为：4OH- - 4e-=2H2O+O2↑ C.电解时，甲、乙、丙三池中，除E、F两极外，其余电极均参加了反应 D.通电后，甲池的PH减小，而乙、丙两池溶液的PH不变   B

测一测：1、用铂电极电解下表中各组物质的水溶液，电解一段时间以后，甲、乙两池中溶液的pH值均减小，而在①和④两极，电极产物的物质的量之比为1︰2的是 甲 乙 A B C D 甲 KOH H2SO4 Na2SO4 CuSO4 乙 CuSO4 AgNO3 HCl HNO3 乙 甲 D

2、为下图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b极附近溶液呈红色。下列说法正确的是 A．X是正极，Y是负极 B．X是负极，Y是正极 C．CuSO4溶液的pH值逐渐减小 D．CuSO4溶液的pH值不变 AC a •X Y • b Pt Cu CuSO4溶液 NaCl和酚酞溶液

第四章 电化学基础 第三节 电解池 （第4课时）

电解原理的应用之一：电解饱和食盐水 思考: （1）通电前，饱和食盐水中存在哪些离子?这些离子的运动情况怎样？ （2）在电解装置中可否选用铜作阴、阳极的电极材料， 为什么？ （3）通电后，溶液中的在阴、阳放电的是什么离子？ （4）电解后，在阴极区和阳极区分别得到的产物是什么？怎样初步检验两极产物的生成? 阳极：湿润的淀粉－KI试纸 阴极：酚酞试液

实验装置 现象： 阳极：有气泡产生，使湿润的淀粉－KI试纸变蓝 阴极：有气泡产生，滴加酚酞溶液变红 阳极：2Cl--2e- =Cl2↑ 阴极：2H++2e- =H2↑ 总式：2NaCl+2H2O=＝＝2NaOH+H2↑+Cl2↑ 通电 电解饱和食盐水可以制造烧碱、氯气和氢气。

(1)生产设备名称：阳离子交换膜电解槽 阳离子交换膜：只允许阳离子通过，把电 解槽隔成阴极室和阳极室。 (2)离子交换膜的作用： a、防止Cl2和H2混合而引起爆炸 b、避免Cl2与NaOH反应生成NaClO影响 NaOH的产量。

电解原理应用之二：铜的精炼(用什么材料做阴、 阳极，电解液？） 电解铜，纯度高(99.9%)、 导电性好 Zn、Ni、 Ag、Au 粗铜 硫酸铜 (硫酸酸化) 阴极: Cu2+ + 2e- = Cu 阳极: Cu - 2e- = Cu2+ 纯铜 Zn - 2e- = Zn2+ Ni - 2e- = Ni2+ 阳极泥：相对不活泼的金属如:Ag、Au等以单质的形式沉积在电解槽底,形成阳极泥 浓度基本不变， 但须定时除杂

2、电镀 (1)定义：应用电解的原理在某些金属或非金属 材料表面镀上一层其他金属或合金的过程。 (2)目的：使金属增强抗腐蚀的能力，增加美观 和表面硬度。

例：如何在铁片表面镀上一层铜？ 阳极：铜片 阴极：铁片 电解液：CuSO4溶液 (3) 电镀材料的选择 阴极——镀件 阳极——镀层金属 硫酸铜溶液 阳极：铜片 阴极：铁片 电解液：CuSO4溶液 (3) 电镀材料的选择 阴极——镀件 阳极——镀层金属 电镀液——含有镀层金属离子的溶液 浓度保持不变 (4)电镀特点：阳极本身参加电极反应

3、电冶金 （1）制取金属钠 电解熔融氯化钠 阳极： 2Cl - - 2e- = Cl2↑ 阴极： 2Na+ + 2e- = 2Na 通电 2NaCl === 2Na + Cl2↑ 电解 总反应：

注意：反应过程中使用冰晶石(Na3AlF6)作为 熔剂，使Al2O3在较低的温度下熔化 （2）制取金属铝 电解熔融的氧化铝 电解熔融氧化铝 阳极： 6O2- - 12e- = 3O2↑ 阴极： 4Al3+ + 12e- = 4Al 通电 2Al2O3 === 4Al + 3O2↑ 电解 总反应： 注意：反应过程中使用冰晶石(Na3AlF6)作为 熔剂，使Al2O3在较低的温度下熔化

思考: e- 1. a 、b哪一极为正极？ 2. 若要给铁叉镀锌， a极选用什么材料？ 选择何种溶液？

作业 《导航》P83-84

电解熔融氯化钠制钠

练 习 1.右图中x、y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板处有无色无臭气体放出,符合这一情况的 A

Cu + 2H2O=Cu(OH)2↓+ H2↑。但选择恰当电极材料 和电解液进行电解，这个反应就能变为现实。下列四 种电极材料和电解液中，能实现该反应最为恰当的是 B A B C D 阳极 石墨 Cu 阴极 Fe Pt 电解液 CuSO4溶液 Na2SO4溶液 H2SO4溶液 H2O

新课标人教版选修四化学反应原理 第四章 电化学基础 第四节 金属的电化学腐蚀与防护 （2课时） 2017年3月6日星期一

看后：你有何感想？ 金属腐蚀 我国作为世界上钢铁产量最多的国家（2005年全国生产钢材37117.02万吨） ，每年被腐蚀的铁占到我国钢铁年产量的十分之一，因为金属腐蚀而造成的损失占到国内生产总值的2%~4%；约合人民币：3000亿元（ 2005年我国国内生产总值将达15万亿元） 。 根据各国调查结果，一般说来，金属腐蚀所造成的经济损失大致为该国国民生产总值的4%左右。 另据国外统计，金属腐蚀的年损失远远超过水灾、火灾、风灾和地震（平均值）损失的总和，在这里还不包括由于腐蚀导致的停工、减产和爆炸等造成的间接损失。

金属腐蚀的主要害处，不仅在于金属本身的损失，更严重的是金属制品结构损坏所造成的损失比金属本身要大到无法估量。 腐蚀不仅造成经济损失，也经常对安全构成威胁。 国内外都曾发生过许多灾难性腐蚀事故，如飞机因某一零部件破裂而坠毁；桥梁因钢梁产生裂缝而塌陷；油管因穿孔或裂缝而漏油，引起着火爆炸；化工厂中储酸槽穿孔泄漏，造成重大环境污染；管道和设备跑、冒、滴、漏，破坏生产环境，有毒气体如Cl2、H2S、HCN等的泄漏，更会危及工作人员和附近居民的生命安全。

面对这样惊人的数据和金属腐蚀危害事实，大家有没有想过，铁怎么会被腐蚀？怎样防腐？ 问题讨论 钢铁及其制品通常为含碳的铁合金，它们在什么条件下易生锈？ 试设计实验来证明你的结论。

活动探究 钢铁及其制品等生锈的条件 实验结论： 。

钢铁及其制品通常为含碳的铁合金，若在潮湿的环境里或湿度较大的环境里长期放置，常易生锈变红，原因是什么？ 问题讨论 钢铁及其制品通常为含碳的铁合金，若在潮湿的环境里或湿度较大的环境里长期放置，常易生锈变红，原因是什么？

活动与探究 P91 向铁粉中加入少量的炭粉，混合均匀后，撒入内壁分别用氯化钠和稀醋酸润湿过的两支试管分别标记为a、b中，按图1-28装置好仪器。几分钟后，打开止水夹，观察、比较导管中水柱（在水中滴加几滴红墨水）的变化和试管中的现象。

装置a中的导管中水柱上升，说明大试管内气体压强减小， a装置中有气体参加反应。 装置b中的导管中水柱下降，说明大试管内气体生成。 实验现象： 装置a中的导管中水柱上升，装置b中的导管中水柱下降。 思考：导管中的水柱变化说明什么问题？ 讨论，小结： 装置a中的导管中水柱上升，说明大试管内气体压强减小， a装置中有气体参加反应。 装置b中的导管中水柱下降，说明大试管内气体生成。 思考：向铁粉中加入炭粉的作用是什么？ 在a装置中铁、炭、氯化钠溶液及b装置中铁、炭、醋酸均构成原电池，能加快化学反应速率。

学生活动 请大家根据原电池原理，写出电极反应式及电池反应方程式。 a装置中： 负极： Fe - 2e- = Fe2+ 正极： O2 + 2H2O + 4e-= 4OH- 电池反应： 2Fe+ O2+2H2O =2Fe(OH)2 分析：中性或酸性很弱或碱性条件下，易发生吸氧腐蚀。

2Fe(OH)3=Fe2O3·nH2O+(3-n) H2O a装置中： 进一步反应： 4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O =4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3·nH2O+(3-n) H2O

负极： Fe - 2e- = Fe2+ 正极： 2H++ 2e- =H2 ↑ 电池反应： Fe + 2H+ =Fe2+ + H2 ↑ b装置中: 负极： Fe - 2e- = Fe2+ 正极： 2H++ 2e- =H2 ↑ 电池反应： Fe + 2H+ =Fe2+ + H2 ↑ 分析：当钢铁处于酸性气氛中时，易发生析氢腐蚀； 析氢腐蚀和吸氧腐蚀都属于电化学腐蚀。

结合课本P90-P91相关内容 1、什么是金属腐蚀？有哪些类别？ 2、化学腐蚀和哪些因素有关？ 3、什么是电化学腐蚀？有哪些类别？分别发生哪些电极反应？

知识总结 一、金属腐蚀 1、金属腐蚀： 是指金属或合金跟接触的气体或液体发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。 2、金属腐蚀的本质： 失e- 2、金属腐蚀的本质： 金属原子 金属阳离子 氧化反应 M – ne-→Mn+ 化学腐蚀 3、金属腐蚀的类型 析氢腐蚀 电化腐蚀 （常见普遍） 吸氧腐蚀

化学腐蚀与电化腐蚀的比较: 化学腐蚀 电化腐蚀 条件 现象 本质 联系 金属跟非金属单质直接接触 不纯金属或合金 跟电解质溶液接触 无电流产生 有微弱电流产生 金属被氧化 较活泼金属被氧化 两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍

钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜呈酸性。 水膜呈中性或酸性很弱或碱性。 电极反应 负极Fe(- ) Fe-2e-=Fe2+ 2Fe-4e-=2Fe2+ 正极C(+) 2H++2e-=H2↑ O2+2H2O+4e-=4OH- 总反应: 2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2 Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 ↑ 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 Fe2O3 · nH2O （铁锈） 联系 通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。

交流与讨论 铁生锈除了必须有空气及水的参与外，还受其他一些因素的影响。请解释下列有关铁生锈现象的原因。 1.相对于在内河行驶的轮船来说，海轮更容易被腐蚀。 因为海水中含有较多的氯化钠等盐类，导电能力比内河的水更强，而在电解质溶液中，电化学腐蚀更容易进行。 2. 1910年遗留在南极的食品罐头盒，其表面至今很少有铁锈出现。 是由于南极的温度常年在0℃以下，说明在较高温度下，腐蚀更易进行。

交流与讨论 3.用于连接铜板的铁螺丝容易生锈。 是由于铁与铜及空气中的水蒸汽构成了原电池，铁作原电池的负极，因此铁易被腐蚀而生锈。 4.当化工厂派出的废气为酸性气体时,工厂附近的铁制品容易生锈。 说明铁制品在酸性条件下比在中性条件下更容易被腐蚀。

课堂练习 （1） 1、如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察： 若液面上升，则溶液呈 性，发生 腐蚀,电极反应式为：负极： , 正极： 若液面上升，则溶液呈 性，发生 　　　腐蚀,电极反应式为：负极： , 正极： 中性或碱性 Fe–2e-＝Fe2+ 吸氧 O2+2H2O+4e-＝4OH－ （2） 若液面下降，则溶液呈 性，发生　　　腐蚀，电极反应式为：负极： 正极： 。 酸性 析氢 Fe–2e-＝Fe2+ 2H++2e-＝H2↑

交流与讨论 请大家根据铁生锈的原理，思考应采取什么措施防止铁生锈？ 请大家阅读课本Ｐ92-93

二、金属的电化学保护 1.牺牲阳极保护法 原理 ： 形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不反应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。

牺牲阳极的阴极保护法示意图

2.外加电流法 将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护的金属作为阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。 辅助阳极（不溶性） 外加电流的阴极保护法示意图

除此以外还有其它防护方法？

小结 金属防护的几种重要方法 ①在金属表面覆盖保护层。 ②改变金属内部的组织结构，制成合金。 ③电化学保护法，即将金属作为原电池的正极或电解池的阴极而受到保护。

课堂练习 2、2000年5月，保利集团在香港拍卖会上花费3000多万港币购回在火烧圆明园时流失的国宝：铜铸的牛首、猴首和虎首，普通铜器时间稍久容易出现铜绿，其主要成分是[Cu2(OH)2CO3]这三件1760年铜铸的国宝在240 年后看上去仍然熠熠生辉不生锈，下列对起原因的分析，最可能的是 A、它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金； B、环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去； C、铜的金属活动性比氢小，因此不宜被氧化； D、它们是含一定比例金、银、锡、锌的合金； （ D ）

探究一：镀锌铁皮和镀锡铁皮哪个更易被腐蚀？为什么？ 探究二、纯锌和粗锌哪个更易和酸反应？如果向酸中再加入硫酸铜又会什么现象？

课堂练习 3.下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是 (5) (2) (1) (3) (4)

练习：分别用惰性电极电解下列物质的水溶 液，写出有关的电极反应式和总反应式 （1）稀硫酸 （2）NaOH （3）盐酸 （1）阳极：4OH- - 4e- = 2H2O + O2↑ 阴极：4H++4e- =2H2 ↑ 2H2O ==== 2H2↑ + O2↑ 通电 总反应式： （3） 阳极：2Cl- - 2e- = Cl2↑ 阴极：2H+ + 2e- = H2 ↑ 2HCl ==== H2↑ + Cl2↑ 通电 总反应式：

2KCl+2H2O ==== 2KOH + Cl2↑ + H2 ↑ （4）KCl （5）Na2SO4 （6）CuCl2 （7） AgNO3 （8） CuSO4 （4）阳极： 阴极： 总反应： 2Cl- - 2e- = Cl2 ↑ 2H+ + 2e- = H2↑ 通电 2KCl+2H2O ==== 2KOH + Cl2↑ + H2 ↑ 2Cl-+2H2O ==== 2OH- + Cl2↑ + H2 ↑ 通电

（5）Na2SO4 阳极：4OH- - 4e- = 2H2O + O2↑ 阴极：4H++4e- =2H2 ↑ 通电 总反应式： 2H2O ==== 2H2↑ + O2↑ 通电 总反应式： （6）CuCl2 阳极：2Cl - - 2e- = Cl2↑ 阴极：Cu2+ + 2e- = Cu 总反应式：CuCl2 ==== Cu + Cl2↑ 通电

（7）AgNO3 阳极： 4OH -- 4e- = 2H2O + O2 ↑ 阴极： 4Ag+ + 4e- = 4Ag 总反应： 4Ag+ + 2H2O ==== 4Ag + O2↑+ 4H+ 通电 （8）CuSO4 阳极： 4OH- - 4e - = 2H2O + O2 ↑ 阴极： 2Cu2+ + 4e- = 2Cu 2Cu2++2H2O==== 2Cu + O2 ↑+ 4H+ 通电 总反应：

阴极室 阳极室 离子交换膜 Cl2 H2 － + 淡盐水 NaOH溶液 Cl2 H+ Na+ Cl— OH— 精制饱和NaCl溶液 阳 极 金属钛网 阴 极 碳钢网 Na+ Cl— OH— 阴极室 阳极室 离子交换膜 精制饱和NaCl溶液 H2O（含少量NaOH）